基于基片集成波导的小型化高性能滤波器研究
这是一篇关于基片集成波导,半模基片集成波导,双折叠基片集成波导,小型化,带通滤波器的论文, 主要内容为随着宽带和高速无线系统的快速发展和应用,具有体积小、高性能和易于集成等特性的射频微波器件成为现代信息产业发展的主流方向,作为通信系统重要组成部件的滤波器受到更多关注。为满足无线通信技术对于小型化、高性能滤波器的需求,各种结构巧妙、设计新颖的微波滤波器被相继设计出来。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)作为一种新型的波导结构,在兼具传统金属波导优点的同时,还具有功率容量大、尺寸小、易加工等特点,因此被广泛应用于现代微波滤波器的小型化设计中。基于SIW结构相继开发出的折叠基片集成波导(Folded Substrate Integrated Waveguide,FSIW)结构和半模基片集成波导(Half Mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW)结构,更是为滤波器的小型化设计打开新的大门。因此近年来,SIW、FSIW和HMSIW技术被广泛应用于小型化和高性能滤波器的设计中。本论文的主要工作如下:(1)基于半模基片集成波导结构研究设计了三款不同功能的带通滤波器。首先,提出一种基于槽线微扰的小型化带通滤波器,该滤波器通过在HMSIW结构强磁区域金属层上开槽线降低滤波器的谐振频率,实现滤波器的小型化,使得该滤波器在同等带宽条件下相较于无开槽线结构,尺寸减少了10%。仿真和测试结果表明,滤波器中心频率为10.4GHz,相对带宽30.7%,带内插入损耗小于0.5d B,回波损耗优于15d B。其次,提出了一种具有高次模抑制的宽阻带带通滤波器。通过在HMSIW结构金属通孔附近添加金属柱,使得滤波器带外的高次模得到有效抑制,实现滤波器带外的高选择性。从仿真和测试结果来看,滤波器中心频率为4.5GHz,相对带宽为46.7%,带内插入损耗小于0.7d B,回波损耗优于15d B。而且,6.5-17GHz阻带频段内|S21|<-25d B,说明该滤波器具有超宽的阻带。最后,利用HMSIW结构的高通特性和四分之一波长谐振片组成的谐振腔之间耦合所形成的通带特性,实现具有超宽带和超宽阻带的带通滤波器的设计。该滤波器中心工作频率为6.8GHZ,其相对带宽可达52.18%,带外8.6-18GHz的频段范围内,|S21|<-25d B。(2)为近一步实现小型化和高性能滤波器设计,采用双折叠波导技术并结合低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)工艺实现C波段小型化带通滤波器的设计和Ka波段具有双传输零点的高性能带通滤波器的设计。其中C波段小型化滤波器中心频率为4.95GHz,平面尺寸相较于平面波导滤波器缩减四分之三,带内最低插损为1.17d B,相对带宽为11%。随后,通过对SIW腔体混合电磁理论的研究分析,采用腔体垂直堆叠耦合结构设计一款在通带两侧均具有双传输零点的带通滤波器。仿真和测试结果表明该滤波器在25.65-29.1GHz通带频段内的最低插入损耗为1.57d B,回波损耗优于20d B,并且在25.26GHz和30.79GHz处产生两个传输零点,极大地提高带外选择性。
基于5G移动通信的微波滤波器研究
这是一篇关于5G通信,高Q值,球形腔体,基片集成波导的论文, 主要内容为滤波器作为一种频率选择的器件,是无线通信系统中不可或缺的一部分,伴随着一代又一代的无线通信系统的升级,滤波器也在快速的发展与更新中。在第五代移动通信快速发展的时代背景下,5G移动通信系统对滤波器提出了更新更高的要求。5G移动通信系统有着增强带宽、海量接入、低时延的需求,且需要在单个终端中集成多个滤波器实现MIMO系统,这些需求对滤波器的带内损耗、带外抑制、小型化与轻量化都提出了更高的要求。本文对高Q值谐振腔在5G滤波器中的应用进行了研究,实现了高频段的带内低损耗。利用3D打印技术实现了腔体滤波器的轻量化制造与球形腔体的一体化制造。探索了滤波器带外抑制的方法,并对小型化设计进行了研究。本文的主要工作如下:(1)提出了一款基于3D打印的球形腔体滤波器设计,中心频率为25.75GHz,带宽为25GHz～26.5GHz。带内插入损耗小于等于0.24d B,最小处为0.094d B。23GHz～24GHz范围内带外抑制大于50d B,28GHz～29GHz范围内带外抑制大于32d B。运用了对谐振腔进行旋转的方法实现了带外抑制的改善。(2)提出了一款基于基片集成波导的CQ型层叠式滤波器设计,中心频率为4.7GHz,带宽为4.4GHz～5GHz。带内插入损耗小于等于1.1d B,最小处为0.606d B。滤波器引入了交叉耦合改善带外抑制,并采用层叠式的双层结构设计使得滤波器更加小型化。(3)提出了一款基于基片集成波导的宽阻带滤波器设计,中心频率为27.5GHz,带宽为27GHz～28GHz。带内插入损耗小于等于1.75d B,最小处为1.45d B。带外抑制在33.7GHz～40GHz范围内大于50d B。通过对矩形谐振腔进行排腔设计,达到了改善滤波器的带外抑制的效果。本文设计的滤波器均进行了加工与实测,将测试结果与仿真结果进行对比,并分析测试结果产生偏差的原因。
基于5G移动通信的微波滤波器研究
这是一篇关于5G通信,高Q值,球形腔体,基片集成波导的论文, 主要内容为滤波器作为一种频率选择的器件,是无线通信系统中不可或缺的一部分,伴随着一代又一代的无线通信系统的升级,滤波器也在快速的发展与更新中。在第五代移动通信快速发展的时代背景下,5G移动通信系统对滤波器提出了更新更高的要求。5G移动通信系统有着增强带宽、海量接入、低时延的需求,且需要在单个终端中集成多个滤波器实现MIMO系统,这些需求对滤波器的带内损耗、带外抑制、小型化与轻量化都提出了更高的要求。本文对高Q值谐振腔在5G滤波器中的应用进行了研究,实现了高频段的带内低损耗。利用3D打印技术实现了腔体滤波器的轻量化制造与球形腔体的一体化制造。探索了滤波器带外抑制的方法,并对小型化设计进行了研究。本文的主要工作如下:(1)提出了一款基于3D打印的球形腔体滤波器设计,中心频率为25.75GHz,带宽为25GHz～26.5GHz。带内插入损耗小于等于0.24d B,最小处为0.094d B。23GHz～24GHz范围内带外抑制大于50d B,28GHz～29GHz范围内带外抑制大于32d B。运用了对谐振腔进行旋转的方法实现了带外抑制的改善。(2)提出了一款基于基片集成波导的CQ型层叠式滤波器设计,中心频率为4.7GHz,带宽为4.4GHz～5GHz。带内插入损耗小于等于1.1d B,最小处为0.606d B。滤波器引入了交叉耦合改善带外抑制,并采用层叠式的双层结构设计使得滤波器更加小型化。(3)提出了一款基于基片集成波导的宽阻带滤波器设计,中心频率为27.5GHz,带宽为27GHz～28GHz。带内插入损耗小于等于1.75d B,最小处为1.45d B。带外抑制在33.7GHz～40GHz范围内大于50d B。通过对矩形谐振腔进行排腔设计,达到了改善滤波器的带外抑制的效果。本文设计的滤波器均进行了加工与实测,将测试结果与仿真结果进行对比,并分析测试结果产生偏差的原因。
基于5G移动通信的微波滤波器研究
这是一篇关于5G通信,高Q值,球形腔体,基片集成波导的论文, 主要内容为滤波器作为一种频率选择的器件,是无线通信系统中不可或缺的一部分,伴随着一代又一代的无线通信系统的升级,滤波器也在快速的发展与更新中。在第五代移动通信快速发展的时代背景下,5G移动通信系统对滤波器提出了更新更高的要求。5G移动通信系统有着增强带宽、海量接入、低时延的需求,且需要在单个终端中集成多个滤波器实现MIMO系统,这些需求对滤波器的带内损耗、带外抑制、小型化与轻量化都提出了更高的要求。本文对高Q值谐振腔在5G滤波器中的应用进行了研究,实现了高频段的带内低损耗。利用3D打印技术实现了腔体滤波器的轻量化制造与球形腔体的一体化制造。探索了滤波器带外抑制的方法,并对小型化设计进行了研究。本文的主要工作如下:(1)提出了一款基于3D打印的球形腔体滤波器设计,中心频率为25.75GHz,带宽为25GHz～26.5GHz。带内插入损耗小于等于0.24d B,最小处为0.094d B。23GHz～24GHz范围内带外抑制大于50d B,28GHz～29GHz范围内带外抑制大于32d B。运用了对谐振腔进行旋转的方法实现了带外抑制的改善。(2)提出了一款基于基片集成波导的CQ型层叠式滤波器设计,中心频率为4.7GHz,带宽为4.4GHz～5GHz。带内插入损耗小于等于1.1d B,最小处为0.606d B。滤波器引入了交叉耦合改善带外抑制,并采用层叠式的双层结构设计使得滤波器更加小型化。(3)提出了一款基于基片集成波导的宽阻带滤波器设计,中心频率为27.5GHz,带宽为27GHz～28GHz。带内插入损耗小于等于1.75d B,最小处为1.45d B。带外抑制在33.7GHz～40GHz范围内大于50d B。通过对矩形谐振腔进行排腔设计,达到了改善滤波器的带外抑制的效果。本文设计的滤波器均进行了加工与实测,将测试结果与仿真结果进行对比,并分析测试结果产生偏差的原因。
基于5G移动通信的微波滤波器研究
这是一篇关于5G通信,高Q值,球形腔体,基片集成波导的论文, 主要内容为滤波器作为一种频率选择的器件,是无线通信系统中不可或缺的一部分,伴随着一代又一代的无线通信系统的升级,滤波器也在快速的发展与更新中。在第五代移动通信快速发展的时代背景下,5G移动通信系统对滤波器提出了更新更高的要求。5G移动通信系统有着增强带宽、海量接入、低时延的需求,且需要在单个终端中集成多个滤波器实现MIMO系统,这些需求对滤波器的带内损耗、带外抑制、小型化与轻量化都提出了更高的要求。本文对高Q值谐振腔在5G滤波器中的应用进行了研究,实现了高频段的带内低损耗。利用3D打印技术实现了腔体滤波器的轻量化制造与球形腔体的一体化制造。探索了滤波器带外抑制的方法,并对小型化设计进行了研究。本文的主要工作如下:(1)提出了一款基于3D打印的球形腔体滤波器设计,中心频率为25.75GHz,带宽为25GHz～26.5GHz。带内插入损耗小于等于0.24d B,最小处为0.094d B。23GHz～24GHz范围内带外抑制大于50d B,28GHz～29GHz范围内带外抑制大于32d B。运用了对谐振腔进行旋转的方法实现了带外抑制的改善。(2)提出了一款基于基片集成波导的CQ型层叠式滤波器设计,中心频率为4.7GHz,带宽为4.4GHz～5GHz。带内插入损耗小于等于1.1d B,最小处为0.606d B。滤波器引入了交叉耦合改善带外抑制,并采用层叠式的双层结构设计使得滤波器更加小型化。(3)提出了一款基于基片集成波导的宽阻带滤波器设计,中心频率为27.5GHz,带宽为27GHz～28GHz。带内插入损耗小于等于1.75d B,最小处为1.45d B。带外抑制在33.7GHz～40GHz范围内大于50d B。通过对矩形谐振腔进行排腔设计,达到了改善滤波器的带外抑制的效果。本文设计的滤波器均进行了加工与实测,将测试结果与仿真结果进行对比,并分析测试结果产生偏差的原因。
滤波天线辐射零点实现方法的研究
这是一篇关于滤波天线,基片集成波导,辐射零点,圆极化天线的论文, 主要内容为随着无线通信技术的迅速发展,射频器件正朝着小型化、集成化、低损耗的方向发展。集成了天线与滤波器功能的滤波天线得到了广泛的研究。滤波天线同时具备收发电磁波和选频功能,减小了射频前端系统的尺寸并降低了滤波器和天线传统级联的损耗,提高了整体性能。而辐射零点是滤波天线的一个重要指标,对滤波天线的滤波性能有着巨大的影响。但目前滤波天线辐射零点的实现方法较少,且辐射零点大多为不可控,无法灵活地调整滤波天线的频率选择性。本文围绕着滤波天线辐射零点的实现方法开展研究,设计了3种实现辐射零点的结构,并以此设计了3款滤波天线。本文具体研究内容如下:(1)设计了可以产生辐射零点的F形探针馈电结构,并研制了一款具有两个辐射零点的GPS圆极化滤波天线。通过调节F形探针馈电结构,分析其对辐射零点位置的影响,使该圆极化天线获得较好的滤波性能,并进行了实物加工与测量。该滤波天线实测阻抗带宽为17.7%,3d B轴比带宽为9.1%,中心频率1.575 GHz处的增益为7.5 d Bic,交叉极化鉴别率大于19 d B,具有良好的右旋圆极化辐射特性。此外,在1.33 GHz和2.04 GHz两个频率点实现了辐射零点,通带两侧增益抑制水平大于15 d B,具有良好的选频性能。所设计的圆极化滤波天线满足GPS的L1频段应用需求。(2)针对微带贴片天线,设计了可以实现辐射零点的开缝贴片结构,并为无线局域网宽带无线接入频段(5.725～5.850 GHz)研制了一款辐射零点可控的开缝贴片滤波天线。该滤波天线为单层介质基板结构,通过在传统微带天线的辐射贴片内蚀刻T形和长条形缝隙,实现了可控的辐射零点,提高了天线的选频特性。通过仿真分析T形和长条形缝隙处的电流分布,解释了辐射零点的实现机理。该滤波天线实测阻抗带宽为10.2%,中心频率5.82 GHz处的增益为7.5 d Bi,辐射零点位于5.2 GHz和7.0 GHz,通带两侧增益抑制水平分别为16.5 d B和13.5 d B,有良好的滤波性能。所设计的滤波天线在无线通信系统中非常适用。(3)针对基片集成波导(SIW)缝隙天线,设计了可以实现多个辐射零点的SIW结构,并研制了一款高选择性多辐射零点的宽带SIW滤波天线。该滤波天线以双层SIW腔体结构为基础,在上层和中间层金属导体上蚀刻长条形缝隙结构,可以实现多个辐射零点,并通过改变缝隙的位置灵活地调整辐射零点的位置,使SIW滤波天线获得较好的选频特性。该滤波天线实测阻抗带宽为8.9%,中心频率4.05 GHz处的增益为6.08 d Bi,在3.70 GHz、4.30 GHz和5.28 GHz三个频率点实现了辐射零点,通带两侧增益的抑制水平分别为26 d B和13.5 d B。此外,通带边沿的频率选择性分别为150 d B/GHz和323d B/GHz,实现了良好的频率选择性。
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