射频功分器与滤波器的融合设计研究

《射频功分器与滤波器的融合设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、射频功分器与滤波器的融合设计研究第一章绪论1.1滤波器与功分器集成设计的研究背景随着无线通信技术的发展，无线通信系统正朝着小型化的方向发展，以移动终端的发展为例，从最初的大哥大，到今天的智能，智能手表与眼镜，移动终端的性能越来越复杂，系统的集成度越来越高，这就要求相应的功能模块具备小型化的性质，才能在小小的手持终端中实现完善的系统性能。在无线通信系统中，功分器与滤波器是两款重要的微波器件，经常一起被应用于通信系统的射频前端的电路中，由于这两款无源器件在射频前端占据比较大的空间，在很大程度上限制了无线通信系统的

2、小型化设计。传统的方法是将功分器和滤波器进行单独的小型化设计，这样能使整个系统在一定程度上得到缩小，但是整体缩小的空间比较有限，此外，在对功分器和滤波器的小型化设计中，有一部分是以牺牲插入损耗作为代价的。近年来，逐渐有一部分研究人员提出了一种将滤波器与功分器集成化设计的方案，在一个电路结构中，同时实现功分器与滤波器的功能，这样不仅能减小电路的体积，还能使系统的损耗得到改善。.........1.2国内外研究现状功率分配器与滤波器都是射频前端的重要器件，经常同时被应用于射频前端的电路当中，通过级联的方式实现滤波

3、与功率分配的功能，采用这种方式会使系统的体积比较庞大，同时系统的插入损耗也会比较大。近年来的研究表明，功分器与滤波器可以通过集成化的方式实现滤波与功率分配的功能，这样就能缩小系统的整体体积，同时也能改善系统的整体损耗。近年来对功分器滤波器的集成化技术，主要可以归纳为以下三种方式。第一种是采用级联的方式实现滤波与功率分配两种功能，这种方式可以省去功分器与滤波器之间的50欧姆的连接线，在一定程度上可以减小系统的体积，但是这种对系统整体的小型化不是很明显。第二种就是采用滤波器代替传统功分器四分之一波长的方法。这种方

4、法对于滤波器本身的相位特性有比较特殊的要求，并非所有的滤波器都能用来代替传统的四分之一波长线；第三种方法就是采用特殊的结构，将功分器与滤波器充分融合在一块。功分器与滤波器经常一起应用于射频前端，并且通过50欧姆线连接在一起实现功分滤波的功能，这样的结构会造成系统的结构过于庞大，并且由于采用多余的连接线，整个系统的插入损耗也会随着增加。为了减小体积并且改善整体的插入损耗，有一些研究人员提出了将滤波器与功分器直接级联而不采用50欧姆微带线过渡的方式，这种设计方法能使系统的体积得到一定程度的缩小并且有助于减小系统的

5、损耗。具体的实现方法如下：众所周知，对于等分功分器，输出端口为分50欧姆，而对于不等分功分器，在不添加阻抗变换器的条件下，输出阻抗不一定为50欧姆。此时的输出端口的阻抗与功率分配比有关。为了使滤波器与功分器之间能够直接连接，滤波器的输入输出端口的阻抗特性要求输入端口的特性阻抗与功分器的输出端口相匹配，而滤波器的输出端口则要求匹配到50欧姆。通过这种级联方式将功分器与滤波器集成在一起。相比于传统的方式，能够省去电路之间的阻抗变换线，使得体积能够得到一定的减小，损耗相应得得到提高。文献[1-4]是近年来提出的几种

6、采用级联方式设计的功分滤波器结构。为了节省文章的篇幅，我们选取其中的两种结构进行分析。......第二章威尔金森功分器与滤波器的融合设计2.1前言威尔金森功分器和滤波器在射频电路中具有非常广泛的应用。在传统的通信系统中，功分器和滤波器经常被独立设计好级联于整个系统中。这样的设计会占用很大的空间，并且使插入损耗增大。实际上，威尔金森功分器与滤波器可以融合在一起，从而减小整个系统的体积，降低插入损耗。近年来对功分器滤波器的集成化技术，主要可以归纳为前边介绍的三种方式。第一种是采用级联的方式实现滤波与功率分配两种功

7、能，这种方式可以省去功分器与滤波器之间的50欧姆的连接线，在一定程度上可以减小系统的体积，但是这种对系统整体的小型化不是很明显。第二种就是采用滤波器代替传统功分器四分之一波长的方法。这种方法对于滤波器本身的相位特性有比较特殊的要求，并非所有的滤波器都能用来代替传统的四分之一波长线；第三种方法就是采用特殊的结构，将功分器与滤波器充分融合在一块。由于第一种方法在减小电路体积方面所起到的作用不是很明显。在这一章中，我们主要采用第二三种方法，设计了两款新型的滤波功分器。......2.2基于一体化方法设计的等分滤波功

8、分器一体化功率分配器主要是采用多组谐振器相互耦合的方式实现滤波与功率分配的功能。基于这种方法，本文提出的一体化滤波功分器的原理图如图2-1所示，它由1个二分之一波长谐振器（谐振器1）和4个四分之一波长谐振器（谐振器2、3、2、3）组成。谐振器2、3和谐振器2、3对称分布，端口1连接谐振器1的中点，端口2、3分别接在谐振器2、2上。图中的虚线和实线分别表示谐振器之间的磁耦合和电耦合，信号通过端口1馈送