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高性能小型化射频前端无源器件的研究与设计

发布时间:2018-09-14 20:47
【摘要】:随着现代无线通信的迅速发展,特别是超大规模集成电路的发展迫使着微波电路朝着小型化、高性能、低成本的方向快速发展。微波功率分配器作为一种重要的微波无源器件承担着信号的分配和合成,并且常与滤波器级联的方式出现在微波电路中。因此,研究小型化、高性能的微波功分器有着重要的学术和工程研究意义。本文从功分器原理出发,针对四分之一波长阻抗变换器、滤波功分器和宽带耦合超宽带功分器,提出了几种不同结构的功分器。本文主要内容如下:首先,基于等效四分之一波长阻抗变换器思想,给出了基于阶跃阻抗谐振器(SIR)的功分器、基于平行双线的功分器和小型化谐波可控功分器。采用ABCD矩阵理论结合MATLAB进行分析得到初始设计参数。所有功分器都通过电磁仿真和实物测试验证上述设计方法的正确性。其次,基于耦合谐振理论和多模谐振器(MMR)理论,给出了基于短路四分之一谐振器和基于短路枝节加载对称环形谐振器两款滤波功分器,并结合耦合谐振理论引入源与负载交叉耦合以改善功分器的低频选择性。此外,通过将短路枝节加载谐振器通过枝节加载方式变成双频多模谐振器,构成双频带滤波功分器。最后,提出一个基于三端口宽带巴伦滤波器的功分器。所有功分器都通过电磁仿真和实物测试验证上述设计方法的正确性。最后,为适应超宽带研究需要,探讨了微带-槽线过渡结构宽带特性,并给出了基于此类结构的二端口超宽带滤波器向三端口功分器的转变方法。提出了利用微带-槽线耦合的宽带特性将双频结构功分器拓展为超宽带功分器,同时进一步引入渐变阻抗线形成小型化的超宽带功分器。最后,为改善基于微带-槽线过渡的超宽带功分器输入端驻波和输出端隔离度的矛盾性,通过微带-槽线-微带耦合方式,分别引入一个零欧姆电阻和100欧姆电阻用以改善功分器带内驻波和隔离度。所有功分器都通过电磁仿真和实物测试验证上述设计方法的正确性。
[Abstract]:With the rapid development of modern wireless communication, especially the development of VLSI, microwave circuits are developing rapidly towards miniaturization, high performance and low cost. As an important passive microwave device, microwave power divider is responsible for signal distribution and synthesis, and often cascades with filter in microwave circuits. Therefore, the research of miniaturization and high performance microwave power divider has important academic and engineering significance. Based on the principle of power divider, several kinds of power dividers with different structures are proposed for 1/4 wavelength impedance converter, filter power divider and wideband coupled ultra-wideband power divider. The main contents of this paper are as follows: firstly, based on the idea of equivalent 1/4 wavelength impedance converter, the power divider based on step impedance resonator (SIR), the power divider based on parallel double lines and the miniaturized harmonic controllable power divider are presented. The initial design parameters are obtained by using ABCD matrix theory and MATLAB analysis. All power dividers are verified by electromagnetic simulation and physical testing. Secondly, based on coupling resonance theory and (MMR) theory, two filter power dividers based on short circuit 1/4 resonator and symmetric ring resonator based on short circuit branch loading are presented. Combined with coupling resonance theory, cross-coupling of source and load is introduced to improve the low frequency selectivity of power divider. In addition, a dual-band filter power divider is constructed by changing the short-circuit branch loading resonator into a dual-frequency multi-mode resonator through the branch loading mode. Finally, a power divider based on a three-port broadband Barron filter is proposed. All power dividers are verified by electromagnetic simulation and physical testing. Finally, in order to meet the needs of UWB research, the wideband characteristics of microstrip / slot transition structure are discussed, and the transformation method from two-port UWB filter to three-port power divider based on this structure is presented. The dual frequency structure power divider is extended to ultra wideband (UWB) power divider by using the wideband characteristic of microstrip-slot coupling and a miniaturized UWB power divider is formed by introducing the gradient impedance line. Finally, in order to improve the contradiction between the standing wave at the input end of the ultra-wideband power divider based on the microstrip slot line transition and the isolation degree at the output end, the microstrip slot line microstrip coupling mode is adopted. A zero ohmic resistance and a 100 ohmic resistance are introduced to improve the standing wave and isolation in the power divider. All power dividers are verified by electromagnetic simulation and physical testing.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN626

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本文编号:2243824

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