基于慢波基片波导的小型化滤波器设计

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fjnu_lhx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
现代无线通信系统的快速发展对高性能、低成本、易于集成的紧凑型设备提出了越来越高的要求。微波滤波器作为通信系统不可或缺的组成部分,其性能对通信系统的整体运行至关重要,因此设计出高性能、低成本、高集成度的小型化滤波器成为了当前的研究热点。基于PCB板制成的基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)和基片集成槽间隙波导(Substrate Integrated Groove Gap Waveguide,SIGGW)等基片波导传输线因具有高Q值、低损耗、高功率容量、低成本、高集成度等优点,而被广泛应用于微波滤波器的设计中。SIGGW相较于SIW而言具有非电接触和自封装的特性,可以有效地防止因不良电接触导致的能量泄露,为微波器件的设计带来了方便,特别是在基于多层介质板的滤波器设计中。然而,基于上述两种基片波导传输线设计的滤波器的缺点是体积大,限制了其在未来更紧凑的设备平台上的价值,因此对基片波导滤波器小型化的研究具有重要意义。本文针对基片波导滤波器小型化设计,开展了以下研究工作:一、设计了一种基于慢波基片集成波导(Slow Wave Substrate Integrated Waveguide,SW-SIW)的双模谐振器和一系列传输零点可调的小型化滤波器。与普通SIW相比,SW-SIW具有更短的导波波长,便于实现小型化谐振器和滤波器。基于所设计的SW-SIW设计一款双模SW-SIW谐振器。双模谐振腔由两个堆叠的介质板组成,其中包含了一个SW-SIW谐振腔和一个内部接地的中心圆形贴片。在该谐振腔中,TE102模和TE103模这两个腔体模式同时激励。通过改变中心圆形贴片的直径,TE103模式的谐振频率可以调节,甚至低于TE102模式。两个模式利用Doublet耦合拓扑机制分别与源和负载耦合,从而产生一个传输零点。本文基于所提出的双模谐振器设计了两个传输零点在通带以下或通带以上的二阶SW-SIW滤波器,证明传输零点可以灵活地调节。最后,对由两个二阶SW-SIW滤波器级联实现的通带两侧均有传输零点的四阶滤波器进行了仿真。与普通四阶SIW滤波器相比,所提出的四阶SW-SIW滤波器面积减小了75%,具有结构紧凑的优点。二、设计了一款基于新型慢波基片集成槽间隙波导的超紧凑堆叠型带通滤波器。首先设计了一款慢波基片集成槽间隙波导(Slow Wave Substrate Integrated Groove Gap Waveguide,SW-SIGGW)。与传统SIGGW相比,所设计的SW-SIGGW的截止频率和导波波长分别减小了51.6%和52.8%。基于所提出的SW-SIGGW传输线设计了一款双频谐振器和一个级联型二阶SW-SIGGW带通滤波器。与传统级联型二阶SIGGW带通滤波器相比,SW-SIGGW带通滤波器的面积减小了62.6%。通过采用垂直堆叠技术,使SW-SIGGW带通滤波器的面积进一步减小,堆叠后的SW-SIGGW带通滤波器最终面积仅为传统SIGGW带通滤波器的18.7%。堆叠型SW-SIGGW带通滤波器的仿真中心频率分别为11.8GHz和18.0GHz,3-d B相对带宽分别为5.4%和7.4%。最终对所设计的堆叠型SW-SIGGW带通滤波器进行加工和实测,实测与仿真结果吻合良好,验证了所提出设计的有效性。
其他文献
随着5G移动通信产业化的不断加速,测控通信、卫星导航和电力网络等领域对时钟基准源的准确度和稳定度提出了更高的要求。恒温晶振(Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO)作为常用的时钟源,其短期稳定度较好,但由于受到老化和环境温度等因素的影响,其频率会逐渐发生漂移现象,长期稳定性较差,无法独立应用于高精度的授时、守时、导航定位等领域。而用全球导航卫星系统(Glob
学位
特高频(UHF,300-3000MHz)电磁波通讯广泛应用于可穿戴和无线植入式医疗设备中。天线作为整个通讯系统的重要组成部分,针对穿戴与植入需求,存在体积过大、难以集成等问题,而传统天线小型化设计又会带来增益低、阻抗匹配难等技术挑战,严重制约了智能可穿戴与微创植入等行业的发展。因此,研制新型辐射机理的小型化天线具有重要工程应用价值与学术研究意义。本文以基于体声波谐振的磁电天线为研究对象进行了系统的
学位
随着人工智能的快速发展,对话系统的应用越来越广泛,任务型对话系统作为人机对话系统的重要分支,其需求也在日益增加。在仪器仪表领域,随着仪器技术的不断发展,仪器领域相关任务的操作步骤越来越复杂,用户的学习成本越来越高,因此,将任务型对话系统应用在仪器仪表领域,能够帮助用户高效地完成任务,进而促进行业的发展。本文针对任务型对话系统中个性化缺失的现象,提出了基于任务树的个性化任务型对话系统模型,利用深度学
机器学习已被广泛应用于许多不同的领域和系统中,其中,卷积神经网络算法被广泛地应用于人脸识别、图像处理、目标检测等领域。随着人们的需求越来越复杂,网络层数也在不断加深,卷积神经网络的训练和推理对硬件算力的要求也越来越高,运算功耗也越来越高。为了探索如何实现高性能、低功耗的卷积神经网络硬件实现方法,本文对比了不同的硬件加速平台,提出了一种基于中科院Seeta Face人脸识别项目的VIPLFace N
阵列信号处理的应用涵盖了通讯、雷达、医学、定位和航空航天天等众多领域,是信号处理领域中的一个重要研究内容。经典的空间谱估计方法都是建立在理想阵列结构下的,然而在实际安装环境中,例如机载平台下,阵列会存在各种误差,例如幅相误差和互耦误差等。在不对阵列误差进行校正的情况下,传统空间谱估计方法的性能将严重恶化。受限于机载平台下有限的位置空间,阵列规模小且周围安装有其他设备,导致阵列工作在复杂环境中时,不
随着电子信息技术的飞速发展,近年来无线能量传输技术得到了广泛的关注,无线能量传输技术在智能手机终端、电动汽车等领域已经实现了广泛的应用,而人们对无线能量传输的传输距离和传输效率也逐渐提出了更高的要求。对于中远距离的微波能量传输系统来说,会使用特定的波束方式进行能量传输,其中常用波束有定向高增益波束和近场聚焦波束。近场聚焦波束可以将电磁能量在指定位置处进行汇聚,可以在较小的接收口径下得到较高的传输效
微特电机在各种工业设备中扮演着重要的角色,起着动力供给的作用。永磁直流有刷空心杯电机作为微特电机,与传统电机相比其突出特点在于无铁芯、耗能低、体积小、重量轻、控制简单,采用电刷换向成本较低,使得这类电机在生产生活以及国防领域中有广阔的市场。目前空心杯电机已在智能制造、医疗器械、物流运输、军用装甲、太空勘测、民用交通等领域广泛应用。本文以企业实际需求和工程应用背景为牵引,以适用于镜头调焦的永磁直流有
航空发动机主轴轴承工作环境恶劣,早期的微弱故障会快速演变为严重故障,主轴轴承的早期微弱故障诊断是航空发动机安全性和预测性维护的关键技术。航发轴承体积大、结构复杂,不方便直接拆卸以检查损伤部位及损伤的严重程度,论文利用声发射技术实现轴承故障的原位检测与定位,论文首先提取轴承声发射信号的多个特征训练神经网络,完成故障源粗定位,为了进一步实现故障源的精确定位,论文搭建了实验平台,研究了阵列稀疏表示法,实