电容加载滤波器及双工器的研制

论文摘要

随着无线通信、卫星通讯、雷达和导弹制导技术的发展,要求滤波器和双工器具有小尺寸、低插入损耗、优良的频率选择性、更小的寄生频带影响等特性。本文针对上述目标展开研究,致力于新型小型化波导滤波器及双工器的研究和设计。本文对滤波器综合设计理论和传输线的电容加载理论做了较为深入的研究,并针对电容加载的滤波器结构及其实现进行了多方面的探索。在直接耦合腔滤波器的谐振腔中加金属凸台可以实现加载并联电容,本文提出了一种谐振腔内最优的电容加载方式,并运用此方法设计了电容加载滤波器,总长度缩短了36%,并且显示出比同级直接耦合腔滤波器更好的频率选择性能。针对多模矩形谐振腔滤波器,本文提出了电容加载方案。文中设计了一款工作模式为TE201和TE102的多模矩形谐振腔滤波器,通过在每个谐振腔中加入金属方柱,实现加载电容,设计的电容加载紧凑型多模滤波器比常规多模滤波器体积缩小了78%,实现了小型化。同时,滤波器多方面的性能得到了提高,如通带到阻带下降陡峭度更高、带外抑制性更好、寄生通带更远等。可以看出,电容加载缩短技术可广泛应用于多种腔体结构中,是实现腔体滤波器小型化的有效方法。双工器是由两个滤波器连接而构成,是一种三端口滤波器,起到分频和隔离的作用。本文将电容加载技术运用到了双工器的设计中,并设计出一款电容加载双工器,其长度比实现相同设计要求的普通直接耦合腔结构双工器的长度减小一倍以上。针对微波器件在加工和调试中存在的问题,本文采用了器件结构设计的误差修正技术。本文的实践证明,此方法对优化加工误差、改善滤波器等微波器件的可调性、提高产品成品率等方面取得了很好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 微波滤波器的研究背景及意义
• 1.2 国内外小型化滤波器的研究现状
• 1.3 本论文的主要工作和创新
• 第二章 微波滤波器设计的基本理论
• 2.1 归一化低通滤波器的一般概念
• 2.2 切比雪夫低通原型滤波器
• 2.3 由低通到带通的频率变换
• 2.4 耦合谐振腔带通滤波器的设计原理
• 2.4.1 从低通原型滤波器到耦合谐振腔带通滤波器的变换
• 2.4.2 K 变换器的实现
• 2.5 传输线谐振器的电容加载缩短理论
• 2.5.1 传输线谐振器
• 2.5.2 电容加载缩短传输线理论
• 2.5.3 波导谐振腔并联集总电容的实现
• 第三章 电容加载滤波器的设计与测试
• 3.1 直接耦合腔波导滤波器的综合设计
• 3.2 电容加载直接耦合腔滤波器的设计与测试
• 3.2.1 电容加载直接耦合腔滤波器的设计
• 3.2.2 电容加载滤波器的加工与测试
• 3.3 电容加载直接耦合腔滤波器的改进设计
• 3.4 电容加载双模滤波器的设计
• 3.4.1 双模波导滤波器的计算机优化设计
• 3.4.2 紧凑型双模电容加载滤波器的计算机优化设计
• 3.4.3 紧凑型双模电容加载滤波器与双模滤波器的比较
• 第四章 电容加载双工器的设计与测试
• 4.1 双工器概述
• 4.2 波导T 型接头
• 4.3 波导双工器的设计
• 4.3.1 双工器的上下行通道滤波器的设计
• 4.3.2 双工器的整体优化设计
• 4.4 双工器的加工与测试
• 4.4.1 双工器的加工结构设计
• 4.4.2 双工器的测试
• 第五章 误差分析及调试方法
• 5.1 结构设计时的误差微调修正方法
• 5.2 滤波器及双工器的调试
• 5.2.1 滤波器及双工器的调试概况
• 5.2.2 滤波器调谐方法经验简述
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果