微波毫米波集成無源電路研究.pdf

1、目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，無線系統(tǒng)中的有源電路己經(jīng)實現(xiàn)了高度集成。但該系統(tǒng)中的濾波器、耦合器、功分器等無源電路仍然面臨著實現(xiàn)小型化和高性能的棘手難題。為了適應(yīng)無線系統(tǒng)對于無源電路小型化、高性能的需求，本文針對微波毫米波前端中常見的平面無源電路展開研究。
　　作為微波毫米波系統(tǒng)中重要的無源電路之一，濾波器也面臨著小型化、高性能的迫切需求。針對這一要求，本文提出了多種雙通帶帶通濾波器、具有寬阻帶響應(yīng)的帶通濾波器、差分帶通濾波器等新型

2、電路。
　　本文提出了新穎的雙通帶帶通濾波器實現(xiàn)方法，研究了基于 U型耦合線諧振器構(gòu)建的濾波器傳輸特性和傳輸零極點(diǎn)產(chǎn)生原理。在此基礎(chǔ)上，利用階梯阻抗諧振器(SIR, Stepped Impedace Resoantor)諧振頻率便于控制的特點(diǎn)，研究并實現(xiàn)了雙通帶帶通濾波器。本文提出的雙通帶帶通濾波器具有小型化、低插損、通帶易于控制的特點(diǎn)。
　　為了解決帶通濾波器寄生通帶的問題，基于 U型耦合線諧振器，本文創(chuàng)新性地提出一種新的

3、饋電方式，即采取將輸入輸出端口放置在將耦合線分支按比例1:2分為兩段的位置。通過理論和仿真分析，發(fā)現(xiàn)在這樣的饋電方式下濾波器的第一個寄生通帶會出現(xiàn)在五倍通帶中心頻率處，在不增加諧振器個數(shù)的情況下拓寬了濾波器的高阻帶。本文提出的寬阻帶帶通濾波器同時解決了小型化、低插損、寄生通帶抑制等問題。
　　為了增強(qiáng)濾波器的抗干擾特性，利用提出的饋電方式，結(jié)合 U型耦合線諧振器，研究并實現(xiàn)了差分帶通濾波器。在差模激勵下，濾波器在中心頻率處呈現(xiàn)帶通

4、響應(yīng)，并且有較寬的高阻帶；在共模激勵下，在中心頻率處呈現(xiàn)帶阻響應(yīng)，同時保證了濾波器的小型化。相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在IET Electronics Letters。
　　分支線耦合器被廣泛應(yīng)用于平衡放大器、混頻器以及陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)等微波電路，但是傳統(tǒng)的分支線耦合器具有面積偏大、在奇數(shù)倍中心頻率處存在諧波響應(yīng)、帶寬窄等缺點(diǎn)。針對以上問題，通過對比分析枝節(jié)加載傳輸線與傳統(tǒng)分支線耦合器中四分之一波長傳輸線的傳輸特性，本文提出了利用尺寸小于四

5、分之一波長的枝節(jié)加載傳輸線替換傳統(tǒng)分支線耦合器中的四分之一波長傳輸線的方法，實現(xiàn)了小型化諧波抑制分支線耦合器。在此基礎(chǔ)上，在耦合器每個端口利用開路平行耦合線，研究了具有濾波響應(yīng)的小型化寬帶分支線耦合器。
　　在小型化諧波抑制分支線耦合器的基礎(chǔ)上，本文研究了小型化巴特勒矩陣。在小型化巴特勒矩陣的研究中，基于枝節(jié)加載傳輸線，本文提出了小型化的交叉結(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)巴特勒矩陣的小型化，并開展了由其作為波束形成網(wǎng)絡(luò)的1×4微帶陣列天線研究。相關(guān)

6、工作發(fā)表在Microwave and Optical Technology Letters。
　　傳統(tǒng)環(huán)形耦合器和威爾金森功分器具有面積較大、在奇數(shù)倍中心頻率處存在諧波響應(yīng)等問題。針對這些問題，本文提出了多種小型化諧波抑制環(huán)形耦合器及威爾金森功分器。在枝節(jié)加載傳輸線與傳統(tǒng)耦合器、功分器中的傳輸線具有相同傳輸特性的情況下，利用尺寸更小的枝節(jié)加載傳輸線替換傳統(tǒng)環(huán)形耦合器和威爾金森功分器的四分之一波長傳輸線的方法，以此達(dá)到小型化、諧波抑

7、制的目的。本文提出的新型環(huán)形耦合器和威爾金森功分器在性能及電路尺寸方面都具有優(yōu)勢。相關(guān)成果發(fā)表在IEEE Microwave and Wireless Component Letters和Microwave and Optical Technology Letters。
　　本文系統(tǒng)總結(jié)并提出了多種無源電路實現(xiàn)方法，解決了無源電路小型化和寄生通帶抑制及高性能等諸多問題，提出的多種新型無源電路，可以在工程中得到廣泛應(yīng)用，提升系統(tǒng)的整