基于双模谐振器的多频合路器设计

作     者：杜若楠 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：翁子彬;杜彪

授予年度：2018年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：双模谐振器 多频合路器 小型化 滤波耦合器 

摘      要：随着无线通信的飞速发展,频谱资源的有限性及拥挤问题是制约通信技术发展的关键因素,为了在现有通信条件下避免资源浪费,同时克服互扰问题,完善多网合一的室内分布系统成为了一种必要举措。合路器作为进行多网合一的关键环节,他的性能好坏直接决定了多网融合的效果,对整个系统的通信质量有非常大的影响。此外,如今的通信系统都在朝着频段更加广泛以及体积更加微型的目标发展,越来越多的功能被集成在单个通信设备中。本论文以合路器作为研究对象,紧密结合当前通信行业发展的实际需求,对带通滤波器及多频合路器展开研究,同时对滤波耦合器进行了详细讨论,论文的创新性工作可以概括如下:1.对基于双模谐振器的三频合路器进行研究。首先,提出并设计了一款缺陷结构的六边形贴片谐振器,该缺陷的设置使得原正六边形贴片的电场分布明显改变,并使谐振器前两个模式被充分激励,进而实现了双通带滤波器。其次,提出并设计了一款采用正交馈电的六边形贴片谐振器,微扰结构的引入使得谐振器的一对简并模式发生分离并产生耦合,改善了滤波器的带内特性,同时正交的馈电方式还可以在带外产生一对传输零点,优化滤波器的带外抑制。最后将这两款双模滤波器通过T型接头连接起来实现了一款基于双模谐振器的三频合路器。仿真实验与实际测量结果表明,该三频合路器在频带范围内的回波损耗均优于15 dB以上,该方案满足了设计要求。2.对应用在移动通信中的同轴腔体合路器进行研究。从工程应用的角度出发,首先根据合路器的指标要求,设计四个通道滤波器的电路结构,其次在电路仿真软件中并接四条单路并根据实际情况引入两个公共腔,对建立好的多工器电路模型进行参数优化,然后根据优化好的参数在电磁仿真软件中建立模型,确定合路器最终的物理尺寸。最终加工完成了一款应用在GSM＆DCS、TD-F＆TD-A和TD-E四个通信频段的同轴腔体合路器,结合群时延技术对合路器进行调试,实测结果表明该合路器满足了预期的设计指标。3.对基于耦合谐振器的滤波耦合器进行研究。提出了一种新型的耦合谐振电路,由于该耦合谐振器结构紧凑,而且可以同时表现为阻抗变换器、低通滤波器和移相器,故我们将该耦合谐振器应用在滤波耦合器的设计之中。利用等效耦合谐振单元代替了传统定向耦合器的四分之一波长传输线,通过级联四个耦合谐振单元设计了一款小型宽阻带滤波耦合器。为了验证设计的合理性,对该滤波耦合器进行实物加工测试,仿真和测试结果均表明,该滤波耦合器在中心频点处的回波损耗优于18 dB,并且实现了5倍的谐波抑制,与传统耦合器相比,该滤波耦合器在兼具滤波和耦合特性的同时实现了83.2%的尺寸缩减。