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Ka波段波导双工器的研究

王朗  
【摘要】:现代微波通信技术的高速发展使得有限的通信频谱日益紧张,这对滤波器的性能要求越来越高。同时随着大规模微波集成电路的应用,低成本、易集成也成了滤波器设计的基本要求。本文的主要研究就是设计满足以上要求的新型滤波器和双工器。 E面膜片插入滤波器是一种经典的滤波器结构,具有插损低、结构简单、成本低等优点非常适合现代通信的要求。本文对滤波器的设计采用滤波器综合理论结合高频仿真软件的方法,通过仿真耦合系数和端口群延时来实现滤波器的设计。这种设计方法快速准确,基本能达到免调试的要求。但由设计结果看出,要想获得较好的性能将导致滤波器膜片的厚度减小,这给加工带来了困难。基于这个原因又研究了加厚膜片的波导滤波器,采用偏置膜片的方法,在较厚膜片的条件下得到相似的性能,从而提供了一种提高该类滤波器加工良品率的方法。 虽然矩形波导有着非常优良的传输性能,但较大的体积却限制了其在微波集成电路中的应用。基片集成波导(SIW)是近年来发展起来的一种微波传输结构,因为具有高品质因数、低损耗、小体积、易集成等优点在微波毫米波集成电路中得到广泛应用。由于其传输特性和传统矩形波导相似,故用矩形波导实现的微波器件大多可以用基片集成波导实现。本文研究了基片集成波导在滤波器设计中的应用。首先介绍了SIW的基本结构和传输性能,并研究了其与传统矩形波导的等效变换。然后设计了基片集成波导与微带的转换结构,以便于对其的连接和测试。最后结合滤波器基本理论,设计了基于基片集成波导的E面膜片滤波器,交叉耦合滤波器和双模滤波器。从仿真结果看,基片集成波导滤波器能以较小的尺寸达到较好的传输特性。 本文设计的双工器采用H面T结连接两个E面滤波器的结构,其中滤波器膜片居中放置。根据仿真结果加工双工器实物并测试,测试结果表明,该双工器插损过高且出现一定的频率偏移,经误差分析这些可能由加工和装配过程产生的误差造成。


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