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可控混合电磁耦合滤波器理论与实现

王欢  
【摘要】: 现代通信系统对微波滤波器提出了极其严格的指标要求。集成多通信系统中的微波集成电路(MICs)和单片微波集成电路(MMICs)要求滤波器具有小型化、多频带、超宽带和高性能。卫星和无线基站通信系统则需要体积小、损耗低、功率容量大、造价低的滤波器和多工器。要满足这些要求就需要从滤波器的设计理论和实现形式上有所创新。基于这一要求本论文致力于建立新的滤波器综合理论,提出新的分析和设计方法,创造新型的滤波器结构。 本论文主要的创新性在于: 1.本论文提出了电磁意义上的多耦合路径思想,跳出了物理结构上多耦合路径的局限,拓展了多耦合路径思想的范畴。本论文提出了可控混合电磁耦合准椭圆函数滤波器,减小了滤波器中谐振器的数目,提高了滤波器设计的灵活性,提高了滤波器的性能。本文所提出的混合电磁耦合滤波器即使没有交叉耦合路径也可以实现选择性高于传统交叉耦合滤波器的准椭圆函数滤波响应。本文所提出的可控混合电磁耦合滤波器可以实现所有谐振器沿直线排列的耦合拓扑,避免了输入和输出的干扰,非常适合卫星和无线基站中的多工器应用。本文所提出的混合电磁耦合准椭圆滤波器的所有传输零点都具有独立性,可以轻易实现非对称的滤波响应以满足信道间不同的隔离要求。本论文提出了新的混合电磁耦合系数的定义和量化方法,使电和磁两种耦合系数在混合电磁耦合结构中可以被分别独立地提取出来。基于这一定义,本论文提出了在低通原型下混合电磁耦合滤波器耦合矩阵的梯度优化综合技术,具有简单灵活的优点。 2.本论文提出了基于小型平面结构的可控混合电磁耦合准椭圆滤波器,包括开口环滤波器和发夹梳滤波器。由于电磁耦合的抵消效应,小型平面可控混合电磁耦合滤波器的谐振器耦合间距小于传统的平面滤波器,结构紧凑,性能高,非常适合集成通信系统应用和高温超导滤波器应用。 3.本论文提出了具有准椭圆函数响应的可控混合电磁耦合同轴腔滤波器,并给出了该滤波器从耦合矩阵综合到加工调试的全部设计过程。该滤波器具有直线阵耦合拓扑,特性优于阶数相同的交叉耦合滤波器,适用于无线基站和卫星通信应用。 4.本论文提出了可控电磁耦合TE01δ模介质谐振器滤波器。本论文还提出了一种全新的TE01δ模介质谐振器的耦合机制,即单个谐振器自身包含两条耦合通路。基于这个新的耦合机制,本论文提出了通过控制馈电位置生成和控制传输零点的方法,设计了直线阵全膜片耦合准椭函数滤波器,大大简化了准椭圆函数介质谐振器滤波器的设计过程,具有重要的理论意义和工程价值。 上述创新点1属于滤波器综合理论上的创新;创新点2、3、4属于滤波器实现上的创新,是对创新点1的实践。对其它的研究议题和研究热点本论文也提出了新颖的见解,得到了创新性的成果,具体包括:双频滤波器、超宽带滤波器、超宽阻带带通滤波器。


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