研究论文演讲

1、新型新型E E平面椭圆函数滤波器与双工器在毫平面椭圆函数滤波器与双工器在毫米波的应用米波的应用小组成员小组成员: : 叶汉霆、蔡文涛、李叶汉霆、蔡文涛、李林、高宇翔林、高宇翔 指导老师指导老师: : 陈世勇陈世勇 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院2/17内容概要内容概要l 研究问题、背景和意义研究问题、背景和意义 (1-2)l 已有解决方法及优缺点分析已有解决方法及优缺点分析(1-2)l 论文提案方法及突出贡献论文提案方法及突出贡献 (1-2)l 论文的技术方

2、案论文的技术方案( (理论实验仿真理论实验仿真2-3) )l 论文结果与结论分析论文结果与结论分析 (3-4)l论文的评价与应用扩展论文的评价与应用扩展 (1-2)双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院3/17研究问题、背景和意义研究问题、背景和意义 自自1974年年E面波导滤波器的提出，面波导滤波器的提出，E平面滤波器平面滤波器已知为这是一种低成本的解决方案，适用于低到已知为这是一种低成本的解决方案，适用于低到中等中等的过滤器要求的过滤器要求它们的易于制造和精确的设计软件的可用性已经它们的易于制造和精确的

3、设计软件的可用性已经使直接耦合线滤波器结构选择为许多使用使直接耦合线滤波器结构选择为许多使用10到到150GHz频率的应用提供了选择。频率的应用提供了选择。直接耦合平面滤波器通常已知的缺点是对于给定直接耦合平面滤波器通常已知的缺点是对于给定数量的谐振器，衰减斜坡相对温和数量的谐振器，衰减斜坡相对温和。更陡的衰减斜率可能只有通过增加更多的谐振器更陡的衰减斜率可能只有通过增加更多的谐振器，因此，也，因此，也增加了插入损耗增加了插入损耗和滤波器和滤波器长度。长度。双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院4/17已有

4、解决方法及优缺点已有解决方法及优缺点分析分析一种方法是一种方法是通过放通过放置电感耦合阻带短置电感耦合阻带短截线，衰减坡度可截线，衰减坡度可以改善。以改善。然而，该解决方案然而，该解决方案的缺点是，波导分的缺点是，波导分裂块壳体夹紧金属裂块壳体夹紧金属插入物的尺寸变大插入物的尺寸变大。本文介绍了另一种技本文介绍了另一种技术术：基于谐振器的交基于谐振器的交叉耦合叉耦合技术，技术，以提高以提高E面滤波器的斜率选面滤波器的斜率选择性，而不增加谐振择性，而不增加谐振器的数量。器的数量。双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信

5、工程学院5/17论文提案方法及突出贡献论文提案方法及突出贡献 本文开发出基于交叉耦合的本文开发出基于交叉耦合的E平面金属插入滤波器平面金属插入滤波器和带有过模腔的滤波器，这些滤波器均比传统和带有过模腔的滤波器，这些滤波器均比传统E平平面滤波器短，且具有更小的插入损耗，并以他们面滤波器短，且具有更小的插入损耗，并以他们为基础分别设计出一种紧凑和高性能的双工器为基础分别设计出一种紧凑和高性能的双工器基于交叉耦合的基于交叉耦合的E平面金属插入平面金属插入滤滤波器波器带带有有过过模腔模腔的的滤滤波器波器以基于交叉以基于交叉耦合耦合滤滤波器波器组组成的双工成的双工器器以以带带有有过过渡渡腔腔滤滤波器波器

6、组组成的双工器成的双工器双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院6/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器设计设计方法方法:1.合成低通原型，其符合合成低通原型，其符合规规范，并确定适当的耦合矩范，并确定适当的耦合矩阵阵2.基于基于电电磁（磁（EM）的）的优优化方法，找到匹配目化方法，找到匹配目标标响响应应的最佳几何的最佳几何结结构构 耦合槽的初始尺寸是通耦合槽的初始尺寸是通过过参考耦合矩参考耦合矩阵对应阵对应条目等条目等值值得到，得到， 之后再通之后再通过过使用基于

7、替代模型的混合使用基于替代模型的混合优优化技化技术术来来优优化化结结构构Fig1.基于基于交叉耦合交叉耦合的四的四阶阶E面面滤滤波器（波器（实线实线）与直接）与直接耦合四耦合四阶阶E面面滤滤波器波器（虚（虚线线）的）的比比较较Fig2.基于基于交叉耦合的交叉耦合的E面面滤滤波器波器(优优化前后化前后)，及理想原型的比，及理想原型的比较较,优优化前化前（短划（短划线线）、后（）、后（实线实线）、原型（点划）、原型（点划线线） ）双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院7/17论文的技术论文的技术方案方案- -交

8、叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器谐谐振器振器1、 、4其各自的其各自的谐谐振振频频率率为为f1、 、f2,则则他他们们的耦合系数可以的耦合系数可以计计算算为为： ：K=f12-f22/f12+f22Fig3.Ir、 、Is的厚度和的厚度和宽宽度度对对耦合系数的影响耦合系数的影响Fig4.滤滤波器参数波器参数对单谐对单谐振器振器频频移和各耦合系数的敏感性分析移和各耦合系数的敏感性分析双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院8/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波

9、器A.带带有源、有源、负载负载耦合耦合滤滤波器的波器的优优点和缺点点和缺点:优优点点：因：因为为有限零点的有限零点的实现实现可以更好地控制阻可以更好地控制阻带带，从而有着更，从而有着更优优越的阻越的阻带带性能和群性能和群时时延；延；缺点缺点： ：传输传输零点零点对对于槽尺寸大小的改于槽尺寸大小的改变变非常敏感，因此使得非常敏感，因此使得滤滤波器波器对对制制造容差也非常敏感；造容差也非常敏感；Fig5.直接耦合（直接耦合（实线实线）、交叉耦合且）、交叉耦合且源、源、负载负载耦合（点耦合（点线线）、交叉）、交叉耦合耦合且且没有源没有源、 、负载负载耦合（短划耦合（短划线线） ）双工器、椭圆滤波器、

10、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院9/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器B.四四谐谐振的交叉耦合振的交叉耦合滤滤波器：波器：耦合在耦合在谐谐振器振器1和和4之之间间， ，带带内回波内回波损损耗是耗是20dB,中心中心频频率率30.25GHz、 、带带宽为宽为500MHz,两个有限两个有限传输传输零点在零点在29.5和和31GHz处处Fig6.四四谐谐振直接耦合（虚振直接耦合（虚线线）和）和交叉耦合（交叉耦合（实线实线） ）滤滤波器的比波器的比较较Fig7.滤滤波器的容差分析波器

11、的容差分析双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院10/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器C.四四谐谐振的交叉耦合振的交叉耦合滤滤波器波器的不的不对对称响称响应应： ：1-4之之间间的耦合的耦合为为消散模式；消散模式；1-3之之间间的耦合的耦合为为基本模式。基本模式。以此以此实现实现通通带带左左侧侧或右或右侧侧更更陡的衰减斜率陡的衰减斜率Fig8.1、 、3之之间间交叉耦交叉耦合的合的结结构以及采用模构以及采用模式匹配技式匹配技术术（ （MMT） ）和有限元分析技

12、和有限元分析技术术的的比比较较（ （HFSS） ）双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院11/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器D.四四谐谐振的交叉耦合振的交叉耦合滤滤波器并波器并带带有波有波导转导转弯弯头头： ：由于原始的交叉耦合由于原始的交叉耦合E面面滤滤波器的波器的输输入入和和输输出波出波导导在同一在同一侧侧，使用此配置，不，使用此配置，不可能将可能将标标准波准波导导适配器适配器连连接到接到滤滤波器波器的的输输入和入和输输出。出。所以可采用添加所以可采用添

13、加90度度H面弯曲面弯曲头头的方的方案，而案，而对对于最佳的于最佳的滤滤波器波器设计设计，弯曲的，弯曲的尺寸也必尺寸也必须须包含在包含在优优化中化中Fig9.滤滤波器的波器的计计算（虚算（虚线线）和）和测测量量（ （实线实线）响）响应应以及没有波以及没有波导导弯曲的弯曲的交叉耦合的折叠交叉耦合的折叠E平面平面滤滤波器（点波器（点划划线线）的）的计计算响算响应应双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院12/17论文的技术论文的技术方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面滤波器平面滤波器E.三元三元组组综综合前面

14、所合前面所讲讲， ，组组成一成一个耦合到个耦合到负载负载和源，但和源，但是彼此不耦合的三重元是彼此不耦合的三重元组组Fig10.优优化之前（虚化之前（虚线线） ）和和优优化之后（化之后（实线实线）的）的三元三元组组（插入）的（插入）的计计算算响响应应双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院13/17论文的技术论文的技术方案方案- -具有具有过模腔的过模腔的E E面滤波器面滤波器在一些在一些应应用中，有用中，有时时在通在通带带的左的左侧侧或右或右侧仅侧仅需要一个需要一个传输传输零点，此零点，此时时可以使用可以使

15、用色散短截色散短截线线（ （dispersive stubs）来）来实现实现右右图给图给出了两个出了两个设计设计实实例，在第二例，在第二张张图图中中为为38.8GHz的中心的中心频频率率,传输传输零点零点在右在右侧侧，在第三章，在第三章图图中中为为39.5GHz的的中心中心频频率率,传输传输零点零点在左在左侧侧两种情况下两种情况下带带内回波内回波损损耗耗为为23dB(带带宽宽500MHz)双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院14/17论文的技术论文的技术方案方案- -毫米波双工器毫米波双工器基于交叉耦合的

16、基于交叉耦合的E平面金属插入平面金属插入滤滤波器波器带带有有过过模腔模腔的的滤滤波器波器双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院15/17论文的技术论文的技术方案方案- -毫米波双工器毫米波双工器Fig11.基于基于交叉耦合的交叉耦合的E平面金属插入平面金属插入滤滤波波器器组组成的双工器成的双工器MMT(实线实线)、 、HFSS（虚（虚线线） ）Fig12.带带有有过过模腔模腔的的滤滤波器波器MMT(实线实线)、 、HFSS（虚（虚线线） ）组组成的双工器成的双工器双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E

17、E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院16/17论文结果与结论分析论文结果与结论分析开发出基于交叉耦合谐振器或过模腔的新型开发出基于交叉耦合谐振器或过模腔的新型E平平面金属插入型滤波器和双工器，而这些结构也适面金属插入型滤波器和双工器，而这些结构也适用于在宽带毫米波电路中，作为一种低成本、高用于在宽带毫米波电路中，作为一种低成本、高性能、紧凑的组件性能、紧凑的组件利用源、负载耦合、过模腔、或者他们的组合可利用源、负载耦合、过模腔、或者他们的组合可以产生在以产生在10100GHz高度灵活的滤波器结高度灵活的滤波器结构构测量结果与计算结果均保持良好一致测量结果与计算结果均保持良好一致双工器、椭圆滤波器、双工器、椭圆滤波器、E E平面滤波器平面滤波器 第第4 4组组 重庆大学重庆大学 通信工程学院通信工程学院17/17感谢听讲感谢听讲 Thanks for Your Attention参考文献参考文献（本论文）（本论文）:(1) Erdem O