廣義切比雪夫?yàn)V波器和波導(dǎo)雙工器理論與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在現(xiàn)代微波毫米波系統(tǒng)中，濾波器和雙工器是重要部件之一，用于通道選擇和信號(hào)分離，其性能的優(yōu)劣直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的質(zhì)量。低插損、小體積、高頻率選擇性、低成本和快速設(shè)計(jì)等成為濾波器和雙工器的關(guān)鍵技術(shù)要求，而傳統(tǒng)濾波器和設(shè)計(jì)方法很難適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需要。 廣義切比雪夫?yàn)V波器具有尖銳的頻率選擇性，又可以平坦濾波器的群時(shí)延，還可以形成多頻濾波器，因此在各種微波毫米波系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。其設(shè)計(jì)靈活，仿真優(yōu)化難度大。國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用多種數(shù)值算法

2、對(duì)其進(jìn)行全波建模，以便快速精確設(shè)計(jì)廣義切比雪夫?yàn)V波器和波導(dǎo)雙工器，其中，基于嚴(yán)格場(chǎng)理論的模式匹配法因其精度高、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)而得到國(guó)內(nèi)外研究工作者的高度重視。本文將它運(yùn)用于矩形波導(dǎo)接頭中帶通用圓柱桿的四口網(wǎng)絡(luò)(本文簡(jiǎn)稱：四口矩形結(jié))、多階梯矩形波導(dǎo)彎頭和T-septum矩形波導(dǎo)接頭的全波建模，有助于快速高效設(shè)計(jì)梳狀廣義切比雪夫?yàn)V波器、拐彎波導(dǎo)雙工器、廣義切比雪夫波導(dǎo)濾波器和雙工器。在濾波器的物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上，一種新的基片集成波導(dǎo)技術(shù)廣泛

3、用于微波毫米波無(wú)源器件設(shè)計(jì)，它是通過(guò)在基片上打孔等效金屬壁形成波導(dǎo)系統(tǒng)，其主要特性是低成本、小尺寸和易與平面電路集成。 本文主要目的是研究廣義切比雪夫?yàn)V波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)的耦合矩陣提取及其特性分析和基于模式匹配法全波建模四口矩形結(jié)、多階梯矩形波導(dǎo)彎頭、T-septum矩形波導(dǎo)接頭，最后，設(shè)計(jì)了一系列高性能的濾波器和雙工器。主要工作概括如下： 1 系統(tǒng)研究了廣義切比雪夫?yàn)V波器理論。 廣義切比雪夫?yàn)V波器是

4、基于一種全耦合的等效電路模型，必須提取物理上可實(shí)現(xiàn)的耦合矩陣來(lái)應(yīng)用于器件設(shè)計(jì)。本文首先討論濾波器可實(shí)現(xiàn)的通用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后提出一種混合算法用于提取廣義切比雪夫?yàn)V波器源與負(fù)載直接耦合和源與負(fù)載不直接耦合的帶通濾波器的耦合矩陣；還提取了傳輸零點(diǎn)同時(shí)位于帶內(nèi)和帶外的多頻帶通濾波器的耦合矩陣，并采用傳統(tǒng)方法綜合廣義切比雪夫帶阻濾波器的耦合矩陣；最后，分析了廣義切比雪夫?yàn)V波器時(shí)延特性并得出結(jié)論。 2 基于模式匹配法全波建模四口矩形結(jié)、多階

5、梯矩形波導(dǎo)彎頭和T-septum矩形波導(dǎo)接頭的關(guān)鍵技術(shù)研究。 四口矩形結(jié)是設(shè)計(jì)多種微波無(wú)源器件的基本單元，如：廣義切比雪夫梳狀濾波器等，多階梯矩形波導(dǎo)彎頭和T-septum矩形波導(dǎo)接頭是波導(dǎo)濾波器和雙工器的基本單元。本文采用模式匹配法全波建模了這三種波導(dǎo)接頭，并在建模過(guò)程中采用了奇偶模理論，簡(jiǎn)化了公式推導(dǎo)和程序編寫，完善了原有的模式匹配法程序庫(kù)。 3 利用所編寫的電磁仿真程序和商業(yè)仿真軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)并加工了一系列微波濾波

6、器和雙工器。 第五章運(yùn)用HFSS仿真軟件設(shè)計(jì)了梳狀階躍阻抗交叉耦合濾波器，采用自編程序設(shè)計(jì)了雙頻帶通波導(dǎo)濾波器、拐彎波導(dǎo)雙工器。第六章利用自編程序設(shè)計(jì)了幾種較為新穎的基片集成波導(dǎo)濾波器，其中包括多頻帶阻濾波器、交叉耦合吸收式濾波器和帶Triplet拓?fù)涞膹V義切比雪夫平面雙工器。多頻帶阻濾波器是基于提出的一種新的橫向耦合網(wǎng)絡(luò)，這種濾波器主要應(yīng)用于寬頻系統(tǒng)中。試驗(yàn)表明，器件的實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果或理論曲線吻合很好。驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)方法、