基于多模技术的SIW滤波器和双工器研究与设计

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微波滤波器、双工器等无源微波器件作为通信系统的前端,在无线通信领域起到了重要的选频作用,拥有广阔的应用场景。为了满足在高频段通信的需求,本文以基片集成波导(SIW)为研究主体,利用基片集成波导的性能优势,结合耦合理论和双模技术,设计了几种新颖的滤波器和双工器,并且具有低成本、小尺寸、高工作频率、高集成度等优势。本文的主要研究工作可概括为:1.提出了基于封闭式Patch与折叠式SIW混合模式的低损耗自封闭滤波器。首先,在折叠式QMSIW谐振器和封闭式Patch中分别引入金属化通孔和槽线,从而实现了不同谐振器的基模相同。接着,通过调节合适的谐振器的感性耦合,实现了窄带的滤波响应。进一步地,将封闭式三角形Patch谐振器内嵌于折叠式HMSIW中,不但降低了HMSIW的模式,从而减小了HMSIW的尺寸,此外,利用HMSIW的前两个模式和封闭式Patch的第一个模式,构建了小型化低损耗的三阶滤波器,并且,由于所被利用的HMSIW模式降低了频率,而高次模式几乎保持不变,从而实现了滤波器宽阻带的特性。2.提出了一种基于内嵌式耦合线隔离网络的Patch-SIW的高隔离双工器。首先,综合设计了内嵌式耦合线隔离网络,此外,将耦合线利用带状线实现。而两个通道的滤波器响应,均是采用折叠式SIW谐振器和封闭式Patch谐振实现,从而其结构的插入损耗较小,且两个通道的带内隔离达到了36 d B以上。3.提出了一种基于内嵌式耦合线隔离网络和HMSIW双模谐振的高隔离小型化双工器。该双工器使用了基于内嵌式微带耦合传输线作为隔离网络。同时,利用开槽和金属化通孔扰乱模式的方法,分别将通道的滤波响应调节至高频和低频,从而也实现了通道响应灵活性设计。并且,基于最小电场馈电的方式,实现了通道外高频模式的抑制,从而可获得宽阻带的特性。
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