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陶瓷填充波导腔体滤波器模块化分析方法研究

陶瓷填充波导腔体滤波器模块化分析方法研究

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作者：李佳跃苏州大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术不断发展,大规模多入多出(Massive MIMO)技术的应用大大增加了 5G基站中滤波器的使用。陶瓷填充波导腔体滤波器由于其具有体积小、低损耗、工作稳定及功率容量大等优点,在5G时代中将成为基站滤波器的主流选择。在针对... 详细信息

随着移动通信技术不断发展,大规模多入多出(Massive MIMO)技术的应用大大增加了 5G基站中滤波器的使用。陶瓷填充波导腔体滤波器由于其具有体积小、低损耗、工作稳定及功率容量大等优点,在5G时代中将成为基站滤波器的主流选择。在针对波导结构滤波器的分析方法中,全波数值分析方法、等效电路模型方法等在计算时间或精度上存在一定的缺陷。基于模块分割技术的模块化分析方法(MAM)和模式匹配法具有很高的计算效率,已被广泛运用于波导器件的分析,但这两类方法尚未被有效应用于陶瓷填充波导腔体滤波器的分析,这主要因为后者在结构上存在倒角,由此带来如何合理地进行模块分割以确保分析方法具有足够精度的问题。本文对模块分割技术结合模块化分析方法如何有效应用于陶瓷填充波导腔体滤波器进行研究,具体内容如下:1)分别介绍了直线式和交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器的模块化分析方法基本原理,即基于转移矩阵累乘的直线式滤波器网络分析原理和基于广义连接法的交叉耦合滤波器网络分析原理。2)研究了直线式和交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器在采用MAM进行分析时的模块分割方式,具体研究了有倒角存在时这两类滤波器的模块分割方式对MAM准确性的影响。通过对比不同的分割方式,得出了在倒角末端设置分裂面有利于提高MAM的精度的结论。此外,对于交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器,为了能够顺利设置分裂面,还得出了滤波器应采用不等倒角方案的结论。3)通过三个算例验证了采用合适模块分割方式的MAM对直线式和交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器的有效性。研究表明,与全波数值分析方法、等效电路模型法(ECMM)和模式匹配法(MMM)相比,MAM在精度和运行速度之间取得了良好的平衡。4)将MAM与空间映射算法相结合,验证了其在交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器设计中的实用性。设计实例表明,当使用MAM作为粗模型时,空间映射过程只需几次迭代即可找到交叉耦合陶瓷填充波导腔体滤波器的最终精细设计。总之,本文详细地研究了陶瓷填充波导腔体滤波器模块化分析过程中的模块化分割方式,得出适用于此类滤波器的模块化分割方案。基于此方案的MAM在分析此类滤波器时具有分析精度高且速度快的优势。研究成果表明,基于本文所提分割方案的MAM对分析和设计此类滤波器具有非常实用的价值。

关键词：陶瓷填充波导腔体滤波器交叉耦合滤波器直线式滤波器模块化分析方法模块分割空间映射

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