波导腔体与交叉耦合滤波器的设计

论文摘要

随着无线通信的迅猛发展,频率资源的日益紧张,作为分离有用和无用信号的微波滤波器成为通信系统中的重要部件,其性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。现在,微波滤波器已被广泛应用于微波、毫米波通信、微波导航、制导、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗等多种领域,并对微波滤波器的要求也越来越高。高阻带抑制、低通带插损、宽频带、高功率、寄生通带远和带内平坦群时延等成为用户的主要技术指标要求。同时,体积、成本、设计速度也是用户极为关心的话题。因为大部分通信系统收发链路共用一根天线,对双工器乃至多工器的研究需求也越来越迫切。这就促使微波设计师们不断研究和发展微波滤波器和双工器的设计技术。本文以波导滤波器,双工器和交叉耦合滤波器的综合设计为主,并研究了与之相关的理论和技术。本文的主要研究内容如下:1.从滤波器设计原理出发,介绍了微波滤波器的基本理论和滤波器的种类以及它们的优缺点。2.讨论了插片波导带通滤波器和双工器的设计方法。公共端口的设计和调试是实现双工器和多工器的重点,也是难点。本文介绍了一种带补偿膜片的T型结,基于此方法成功的设计和调试出了X波段波导双工器。3.重点对交叉耦合技术的原理,算法进行分析和推导。从给定的传输零点构成了网络传输和反射函数多项式,综合出最初耦合矩阵,用旋转法进行耦合矩阵消零,到得到最终的耦合矩阵,所有步骤均由MATLAB编程实现。4.用编写的Matlab程序结合电磁仿真软件HFSS,成功地设计了交叉耦合同轴腔滤波器,得到的较好的结果,验证了设计理论、方法以及Matlab程序包的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景，研究目的及意义
• 1.2 微波腔体滤波器的研究历史及现状
• 1.3 本论文的主要内容
• 第二章 微波滤波器的基本理论
• 2.1 滤波器的传输函数
• 2.2 契比雪夫（Chebyshev）响应及其低通原型滤波器
• 2.2.1 Chebyshev 响应
• 2.2.2 Chebyshev 低通原型滤波器
• 2.3 频率变换
• 2.4 阻抗变换器
• 2.5 微波腔体滤波器的种类
• 第三章 波导带通滤波器和双工器的研制
• 3.1 概述及原理
• 3.1.1 波导谐振器
• 3.1.2 耦合结构
• 3.1.3 波导到同轴的转换
• 11 群时延法判断端口耦合'>3.1.4 S₁₁群时延法判断端口耦合
• 3.2 设计步骤及公式
• 3.3 设计实例
• 3.4 波导双工器的设计
• 3.4.1 波导T 型接头
• 3.4.2 波导双工器的设计实例
• 第四章 交叉耦合概述及其矩阵综合
• 4.1 交叉耦合介绍
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 常见的交叉耦合
• 4.1.3 交叉耦合的相位模型
• 4.2 多项式综合
• 4.3 双终端耦合矩阵的综合
• 4.4 耦合矩阵的综合
• 4.5 耦合矩阵的消零
• 4.5.1 相似变换
• 4.5.2 消零顺序
• 第五章 交叉耦合同轴腔滤波器的研制
• 5.1 引言
• 5.2 设计实例和步骤
• 5.2.1 耦合矩阵的确定
• 5.2.2 单谐振腔的设计
• 5.2.3 腔间耦合的设计
• 5.2.4 端口抽头设计
• 5.3 加工和调试
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果