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混合电磁耦合滤波器研究

欧阳霄  
【摘要】:随着现代电子元件加工技术的发展和人们对语音、数据和视频通信的要求提高,微波通信技术得到了广泛的关注和研究。尤其是当今全球通信频谱变得十分紧张,不同系统频段之间的间隔越来越窄,因此高性能和小尺寸的窄带滤波器在这些系统中显得尤为重要。基于这一需求,就要求能够在实现传输零点的交叉耦合和源-负载耦合传统方法以外,提出新的设计方法和结构。 本研究课题致力于混合电磁耦合滤波器的研究,展开了如下研究工作: 首先介绍了微波通信系统发展的相关背景,并且对高性能的微波滤波器的国内外研究状况做了概述。 紧接着介绍了滤波器的参数指标以及两种常见的滤波器设计方法:低通原型综合方法和耦合矩阵综合方法,这为后续工作提供了相应的理论基础。 再者,基于半波长发夹梳谐振器,研究了发夹梳谐振器间的混合电磁耦合现象,除了可将其应用于单频滤波器的设计中,同时能用于双频通带滤波器的设计,利用该结构设计了三种具有良好选择特性的混合电磁耦合滤波器: (1)直线级联拓扑结构的三阶和五阶准椭圆函数响应滤波器; (2)三阶混合电磁交叉耦合滤波器; (3)发夹梳混合电磁耦合双频带通滤波器。 另外,研究了四分之一波长阶梯阻抗谐振器之间可控的混合电磁耦合,其能够方便控制电耦合和磁耦合,能够实现高阶级联的滤波器。并设计和加工了一个直线级联的三阶滤波器,其具有零点可控、选择性良好和阻带抑制宽等优点。 最后,对TE01模介质谐振器滤波器进行了研究,提出了一种新型介质谐振器滤波器实现可控传输零点的方法。先对单腔TE01模介质谐振器滤波器实现传输零点的方法进行了分析和研究,并将此方法拓展应用于多介质谐振器滤波器的设计中。基于此方法,在TE01模级联的介质谐振器滤波器中实现了准椭圆函数响应。另外,利用介质谐振器摆放位置的改变,在直线结构的TE01模介质谐振器滤波器中实现了交叉耦合,免去了传统单模交叉耦合介质谐振器滤波器设计中所需要的如耦合探针、附加腔等附件器件。所介绍的介质谐振器滤波器均可以较容易的设计和加工。 文中所有的滤波器都经过仿真、制作和实测,仿真与实测结果的插入损耗和回波损耗曲线吻合良好,从而有效验证了本文介绍的设计方法。


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