论文部分内容阅读
在当今社会,无线通信技术发展迅速。目前,5G无线网络正准备投入运营,而6G又成为新的研究焦点。与此同时,之前的通信标准在一些场景下依然在大量应用。多种通信标准共存的现实,使频谱资源变得越来越珍贵。为了提高频谱资源的利用率,提升无线通信系统的容量,跳频、扩频、多频等频谱技术被广泛应用。而实现这些频谱技术的关键器件-可重构滤波器和多频滤波器-成为了国内外研究者关注的焦点。当前,对可重构滤波器的研究多集中在中心频率的可重构,而对带宽可重构的研究严重不足。本论文对带宽可重构的带通和带阻滤波器给出了方案,具有一定的应用价值。
本文绪论中综述了微波可重构滤波器设计的发展现状,然后在第二章中介绍了微波滤波器设计的基础理论。
论文第三章提出了具有二进制带宽可重构的梳状带通滤波器。通过在梳状带通滤波器的每个内部或外部耦合结构中插入M个可切换电耦合减弱器(SECR),可以引入重新配置带宽的能力。每个SECR包含一条金属带,其一端通过PIN二极管开关接地,可在开路和短路两种状态切换。每个耦合结构中的M个SECR将提供2M个电路状态,每种状态的耦合系数不同,从而实现 2M个带宽。论文设计和加工了一个二阶带宽可重构带通滤波器,具有四个可切换的带宽状态(M=2),带宽在35MHz至50MHz范围内,带宽步进为5MHz;所有状态下,滤波器的插入损耗都低于4 dB。滤波器总尺寸较小(38mm*80mm),与一个非可重构微带滤波器尺寸相当。实验结果与仿真结果吻合良好。
论文第四章提出了一种宽带二进制带宽可重构的并联短截线带通滤波器,通过使用并联短路短截线组合取代传统结构中的单个并联短路短截线,可以引入带宽可重构的能力。每个并联短截线组合由M个特性阻抗不同的可切换并联短路短截线组成,每个可切换短路端截线由一条四分之一波长短截线组成,其一端通过PIN二极管与主传输线相连,可在外加电压控制下在开路和短路两种状态之间切换,另一端通过隔直电容接地。每个并联短截线组合在M个控制电压控制下可实现 2M-1 种电路状态,每种状态并联短截线组合的等效特性阻抗不同,从而能实现2M-1种滤波器带宽。
论文第四章还提出了一种二进制带宽可重构的并联短截线带阻滤波器,采用并联开路短截线组合取代传统结构中的单个并联开路短截线。每个并联短截线组合由M个特性阻抗不同的可切换并联开路短截线组成,每个并联短截线组合在M个控制电压控制下可实现2M-1种电路状态,每种状态并联短截线组合的等效特性阻抗不同,从而能实现2M-1种滤波器带宽。本章提出的两种滤波器具有带宽状态较多,可调范围较大,驻波不会随着带宽的切换而发生恶化等优点。
论文第五章提出了一种将传统四分之一波长微带阻滤波器结构和缺陷接地结构(DGS)结合起来的双频带带阻滤波器(DBBSF)设计。上表面的四分之一波长微带谐振器引入了了低频的阻带,而接地平面上的开环DGS谐振器引入了高频的阻带。并采用合理的调谐方法对两个阻带的中心频率和带宽进行调节,使其达到设计要求。本章仿真设计并加工了一种三阶的双频带阻滤波器。该滤波器具有结构较紧凑,频率选择性较好等优点。
本文绪论中综述了微波可重构滤波器设计的发展现状,然后在第二章中介绍了微波滤波器设计的基础理论。
论文第三章提出了具有二进制带宽可重构的梳状带通滤波器。通过在梳状带通滤波器的每个内部或外部耦合结构中插入M个可切换电耦合减弱器(SECR),可以引入重新配置带宽的能力。每个SECR包含一条金属带,其一端通过PIN二极管开关接地,可在开路和短路两种状态切换。每个耦合结构中的M个SECR将提供2M个电路状态,每种状态的耦合系数不同,从而实现 2M个带宽。论文设计和加工了一个二阶带宽可重构带通滤波器,具有四个可切换的带宽状态(M=2),带宽在35MHz至50MHz范围内,带宽步进为5MHz;所有状态下,滤波器的插入损耗都低于4 dB。滤波器总尺寸较小(38mm*80mm),与一个非可重构微带滤波器尺寸相当。实验结果与仿真结果吻合良好。
论文第四章提出了一种宽带二进制带宽可重构的并联短截线带通滤波器,通过使用并联短路短截线组合取代传统结构中的单个并联短路短截线,可以引入带宽可重构的能力。每个并联短截线组合由M个特性阻抗不同的可切换并联短路短截线组成,每个可切换短路端截线由一条四分之一波长短截线组成,其一端通过PIN二极管与主传输线相连,可在外加电压控制下在开路和短路两种状态之间切换,另一端通过隔直电容接地。每个并联短截线组合在M个控制电压控制下可实现 2M-1 种电路状态,每种状态并联短截线组合的等效特性阻抗不同,从而能实现2M-1种滤波器带宽。
论文第四章还提出了一种二进制带宽可重构的并联短截线带阻滤波器,采用并联开路短截线组合取代传统结构中的单个并联开路短截线。每个并联短截线组合由M个特性阻抗不同的可切换并联开路短截线组成,每个并联短截线组合在M个控制电压控制下可实现2M-1种电路状态,每种状态并联短截线组合的等效特性阻抗不同,从而能实现2M-1种滤波器带宽。本章提出的两种滤波器具有带宽状态较多,可调范围较大,驻波不会随着带宽的切换而发生恶化等优点。
论文第五章提出了一种将传统四分之一波长微带阻滤波器结构和缺陷接地结构(DGS)结合起来的双频带带阻滤波器(DBBSF)设计。上表面的四分之一波长微带谐振器引入了了低频的阻带,而接地平面上的开环DGS谐振器引入了高频的阻带。并采用合理的调谐方法对两个阻带的中心频率和带宽进行调节,使其达到设计要求。本章仿真设计并加工了一种三阶的双频带阻滤波器。该滤波器具有结构较紧凑,频率选择性较好等优点。