微波無源器件綜合與診斷技術(shù)研究.pdf

1、微波諧振腔濾波器和雙工器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)（如無線基站和通信衛(wèi)星）的重要器件。對一個設(shè)計師來說，從給定的指標(biāo)開始到最后獲得一個典型的濾波器或雙工器的物理實現(xiàn)，這往往是個漫長的路程。這個漫長的過程通常包括傳輸零點和濾波器階數(shù)的確定、耦合矩陣的綜合，為獲得物理尺寸在 EM設(shè)計階段的診斷與調(diào)諧、加工與測試、和/或在產(chǎn)品階段的診斷和調(diào)諧。本文研究的重點在諧振腔濾波器和雙工器綜合與診斷上。詳細(xì)的研究給出如下：
　　首先，提出了利用遺傳算法（GA

2、）的優(yōu)化方法確定諧振腔帶通濾波器（包括自均衡濾波器）的階數(shù)和最優(yōu)的傳輸零點位置。此方法是基于根據(jù)給定的幅度和/或群延時指標(biāo)構(gòu)造一個目標(biāo)誤差函數(shù)，然后利用遺傳算法通過最小化這個目標(biāo)誤差函數(shù)得到濾波器的階數(shù)和傳輸零點（TZs）。該方法解決了具有廣義切比雪夫響應(yīng)的諧振腔濾波器耦合矩陣綜合的首要問題。此外，給出了基于單一的 SolvOpt優(yōu)化方法綜合諧振腔濾波器的耦合矩陣，為尋找代價函數(shù)的全局最小值，給出了SolvOpt初始值的設(shè)置規(guī)則。

3、>　　第二，對不包含源與負(fù)載耦合的諧振腔濾波器的診斷，提出了兩個診斷方法，包括三參數(shù)優(yōu)化方法和五參數(shù)優(yōu)化方法。該方法可以用于從窄帶交叉耦合諧振腔帶通濾波器的測試或電磁仿真的 S參數(shù)中提取耦合矩陣和無載 Q（也稱為濾波器的診斷）。在提出的方法中，柯西法用于確定在歸一化低通頻域中濾波器S參數(shù)的特征多項式，測試（或電磁仿真）的 S參數(shù)的相移效應(yīng)首次通過優(yōu)化移除，諧振腔的無載Q（假設(shè)所有的諧振腔具有相同的無載Q）也同時通過優(yōu)化得到。
　　

4、第三，為準(zhǔn)確地從有耗的交叉耦合諧振腔帶通濾波器測試（或仿真）的 S參數(shù)中提取耦合矩陣和每個諧振腔的無載品質(zhì)因數(shù)（無載Q），提出了一個兩階段優(yōu)化方法。該方法是基于提出的五參數(shù)優(yōu)化方法正確擴(kuò)展到能處理存在源與負(fù)載耦合和每個諧振腔有不同的無載Q的情況。
　　第四，提出了一種通過使用導(dǎo)納參數(shù)（也就是從所周知的 Y參數(shù)）的新方法提取包含源與負(fù)載耦合的有耗交叉耦合諧振腔帶通濾波器的耦合矩陣。Y參數(shù)是通過測試的S參數(shù)對應(yīng)的特征多項式計算，然后諧

5、振腔的無載Q以及耦合矩陣可以從這個Y參數(shù)中提取。該方法允許對一個包含源與負(fù)載耦合的濾波器進(jìn)行診斷，而不需要處理Y參數(shù)的去極點問題和測試噪聲問題。
　　最后，提出了兩種綜合耦合諧振腔雙工器的方法，該雙工器由TX和RX濾波器構(gòu)成（連接TX和RX濾波器的兩種結(jié)節(jié)類型被研究）。一種方法是分別單獨綜合 TX和 RX濾波器的耦合矩陣（MTX和 MRX），然后雙工器的耦合矩陣通過 MTX和 MRX獲得。另一種方法是利用提出的線性頻率變換和混合優(yōu)