電可調(diào)射頻濾波器件研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信得到迅速發(fā)展，各種通信業(yè)務(wù)在不同頻段應(yīng)運(yùn)而生，尤其在雷達(dá)、電子對(duì)抗等調(diào)頻通信系統(tǒng)中，需要支持多帶、多模的可重構(gòu)射頻前端來(lái)覆蓋各種通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?？烧{(diào)射頻濾波器件是可重構(gòu)射頻前端的核心關(guān)鍵器件之一，承擔(dān)著特定頻率選擇或特定頻率抑制的作用。因此，研究高無(wú)載品質(zhì)因數(shù)、寬可調(diào)范圍、高調(diào)諧速度、高線(xiàn)性度、高頻選特性和小型化等特性的可調(diào)射頻濾波器件具有重要的意義。
　　本論文以加載可變電容的多模諧振器、加載可變電容的1/2

2、波長(zhǎng)諧振器及加載可變電容的1/4波長(zhǎng)諧振器等加載可變電容的微帶傳輸線(xiàn)諧振器為研究對(duì)象，采用傳輸線(xiàn)理論研究變?nèi)荻O管的加載點(diǎn)及加載方式、可調(diào)控機(jī)理及耦合參數(shù)，然后利用電磁與電路聯(lián)合的仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)具有高性能的平面可調(diào)射頻帶通濾波器及空間可調(diào)帶通頻率選擇結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行加工、測(cè)試與討論。
　　在平面可調(diào)帶通濾波器方面，首先采用奇、偶模等效電路，研究四模諧振器和雙模諧振器中各個(gè)諧振模之間的調(diào)控規(guī)律，利用變?nèi)荻O管加載于四模諧振器和雙模諧振

3、器中，控制其主要諧振模的變化，分別提出了帶寬可調(diào)且中心頻率固定的濾波器和雙帶獨(dú)立可調(diào)的雙通帶濾波器。接著，利用中心對(duì)稱(chēng)的開(kāi)路耦合線(xiàn)之間具有混合電磁耦合特性，成功綜合了二階、三階、四階和六階恒定絕對(duì)帶寬可調(diào)帶通濾波器。其主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)基于微帶多模諧振器具有“一腔多振”及每個(gè)諧振模之間容易控制等優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新型的四模諧振器結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)其諧振模機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，上、下兩個(gè)諧振?？梢酝ㄟ^(guò)三個(gè)（兩組）開(kāi)路枝節(jié)獨(dú)立控制而保持

4、中間兩個(gè)諧振模不變，然后利用兩種變?nèi)荻O管分別加載于三個(gè)（兩組）開(kāi)路枝節(jié)，成功設(shè)計(jì)了中心頻率固定，上下邊帶獨(dú)立可調(diào)的帶寬可調(diào)濾波器。該結(jié)構(gòu)不僅具有高頻選和小型化等優(yōu)點(diǎn)，而且該方法為實(shí)現(xiàn)頻率和帶寬全可調(diào)諧的濾波器提供了新的研究思路。
　　(2)在雙模諧振器中引入新的電容加載方式，構(gòu)建了一種雙模獨(dú)立可調(diào)的諧振器結(jié)構(gòu)，采用奇、偶模等效電路分析其奇、偶模獨(dú)立可調(diào)的機(jī)理及相應(yīng)耦合系數(shù)和外部品質(zhì)因數(shù)的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以奇模諧振頻率構(gòu)成第一

5、通帶、偶模諧振頻率構(gòu)成第二通帶的二階雙通帶獨(dú)立可調(diào)濾波器。該雙帶獨(dú)立可調(diào)濾波器并不采用傳統(tǒng)的兩路獨(dú)立信號(hào)路徑，而是根據(jù)雙模諧振器本身具有的雙模獨(dú)立可調(diào)特性而實(shí)現(xiàn)的。該諧振器很容易應(yīng)用于其他的雙帶獨(dú)立可調(diào)電路設(shè)計(jì)，比如可調(diào)雙工器、可調(diào)雙帶帶阻濾波器等。
　　(3)基于加載可變電容的1/2波長(zhǎng)諧振器和可調(diào)綜合設(shè)計(jì)理論，利用J變換器網(wǎng)絡(luò)綜合了具有二階和三階巴特沃斯響應(yīng)的恒定絕對(duì)帶寬可調(diào)濾波器;進(jìn)一步引入金屬化過(guò)孔作為K變換器，綜合了一個(gè)

6、具有四階切比雪夫響應(yīng)的恒定絕對(duì)帶寬可調(diào)濾波器。為了進(jìn)一步增加濾波器的矩形系數(shù)，獲得更高頻選特性的可調(diào)濾波器，滿(mǎn)足現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信對(duì)頻率特性的要求，提出了六階交叉耦合可調(diào)濾波器，在通帶的上、下頻帶分別產(chǎn)生了三個(gè)傳輸零點(diǎn)。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)需多種電壓控制去耦合系數(shù)及輸入/輸出結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的實(shí)用前景。
　　在空間可調(diào)帶通頻率選擇結(jié)構(gòu)方面，采用加載可變電容的1/4波長(zhǎng)階梯阻抗諧振器作為基本單元，利用刻蝕有二維周期諧振結(jié)構(gòu)的印制電路板與金屬

7、平板組合成三維結(jié)構(gòu)，構(gòu)建具有2∶1寬可調(diào)范圍的頻率選擇結(jié)構(gòu)。采用階梯阻抗結(jié)構(gòu)，不僅有效增加了可調(diào)范圍、結(jié)構(gòu)更加小型化和帶外抑制范圍更寬，而且可以在不同的輸入角度下，均能保持很好的頻率選擇特性。
　　本論文中所提出的各種新型電可調(diào)濾波器結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法對(duì)研制寬可調(diào)范圍、高調(diào)諧速度、高線(xiàn)性度、高頻選等特性的可調(diào)濾波器具有一定指導(dǎo)作用，同時(shí)本文設(shè)計(jì)的各類(lèi)可調(diào)帶通濾波器都是利用諧振器本身固有的諧振模、電磁耦合特性加以調(diào)控實(shí)現(xiàn)的，具有易于調(diào)控