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SIR结构双工器的研究与设计

徐照旭  
【摘要】:随着现代微波技术的发展,无线通信系统对信道的要求越来越高,其中对微波滤波器和双工器小型化和高性能的需求尤为突出。微波双工器作为通信系统中的一个重要组成部分,其性能的优劣往往决定了整个通信系统的性能。因此研究高性能、小体积、研发周期短的双工器具有非常重要的意义。 本文首先对阶梯阻抗谐振器(SIR)结构做了较为详细的研究,提出了一种根据谐振频率和无载Q值,精确计算SIR同轴腔体谐振单元物理参数的新方法,并给出了详细的设计流程。随后采用SIR结构设计了一个带通滤波器,显示出良好的寄生通带远离特性。 然后重点对带阻滤波器进行了研究。有的通信系统中需要对一些具有很窄带宽的干扰信号进行抑制,这就需要一种阻带很窄的带阻滤波器。但是传统的带阻滤波器实现非常窄的阻带是非常困难的,因为传统的结构实现很微小的耦合量非常困难。本文提出一种采用侧边耦合的极窄带带阻滤波器,具有良好的性能,阻带相对带宽小于1%,抑制大于40dB。宽通带带阻滤波器由于能提供非常宽的通带而在通信领域应用广泛。本文对Ralph Levy等人提出的一种宽通带带阻滤波器结构进行了改进,使得设计者能够在设计时控制带阻滤波器的通带范围,这增加了此类带阻滤波器的精确性和灵活性。 传统的带阻滤波器由于理论上四分之一波长的限制,在微波频段低端应用时,一般体积都会很大。本文在对几种最新小型化带阻滤波器进行了研究分析的基础上,采用电容加载传输线技术和强加载SIR技术相结合的办法,设计出了一种新型的SIR带阻滤波器。此带阻滤波器的优势在于能在横向和纵向上同时缩小滤波器的尺寸,并且加工容易,抑制度大于70dB,具有良好的通带性能。体积比传统的腔体带阻滤波器缩减25%-50%,显示出非常优越的小型化性能。 最后采用SIR结构以及本文提出的电容加载传输线,设计了一款一路为带阻滤波器另一路带通滤波器的双工器,详细阐述了设计思路和实现步骤。对公共端口结构进行了单独设计,简化了此类双工器设计的难度。


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