高性能可重构滤波功分器的设计与实现.pdf

摘要

伴随着人类社会信息化的脚步，无线通信系统正面临着越来越高的技术指标

要求。可重构滤波功分器能独立实现多频段的功率分配和频率选择功能，有利于无

线通信系统在低损耗、小型化、多功能化方面取得有效进展。基于切实存在的研究

价值和应用前景，本论文以平面电调谐可重构滤波器为研究对象，从现有成果总结、

理论分析、仿真计算、实物测试、数据处理等方面开展相关工作。

本论文首先从现阶段已有相关成果出发，通过比较不同可重构滤波功分器并

总结发展趋势，提出了目前普遍存在的电路结构复杂、有源器件数量多、调谐电压

组合多这一情况。为了以实现简单结构的高性能可重构滤波功分器，本论文提出了

一种基于电容直接耦合的可重构谐振器。在使用相同的调谐元件时，其相比于传统

四分之一波长谐振器尺寸基本不变，但能在同样的频率调谐范围内实现更小的外

品质因数变化。结合设计滤波器时使用的耦合谐振器理论，该结构理论上能有助于

实现可重构滤波功分器的结构简化，同时不过度影响其性能。基于混合共面微带结

构和变容二极管，将上述提出的可重构谐振器原理转化为实际版图，并进行全波电

磁仿真，分析各关键尺寸对谐振器各性能的影响。接着使用优化后的谐振器版图，

分别以级联型和综合型实现方式构建了可重构滤波功分器，并对相应生产实物进

行测试。其中级联型可重构滤波功分器仅使用4个变容二极管和1个控制电压，

实现了1.5GHz到2.2GHz的频率连续可调范围，且该范围内回波损耗优于15.7

dB，3GHz以下隔离度优于18.6dB；综合型可重构滤波功分器仅使用3个变容二

极管和2个控制电压，实现了1.23GHz到1.68GHz的频率连续可调范围，在范围

内插入损耗优于1.5dB，回波损耗优于12.2dB，隔离度优于16.9dB。测试的结果

验证了用低外品质因数变化范围实现简单结构可重构滤波功分器设计这一思路的

可行性，也验证了文中所提出的基于电容耦合可重构谐振器的可实现性。

关键词：可重构，滤波功分器，变容二极管，混合共面微带结构

ABSTRACT

Withthepaceofinformationtechnologyinhumansociety,wirelesscommunication

systemisfacinghigherandhighertechnicalindexrequirements.Thereconfigurablefilter

powerdividercanrealizethepowerdistributionandfrequencyselectionfunctionof

multi-bandindependently,whichisconducivetothewirelesscommunicationsystemto

achieveeffectiveprogressinlowloss,miniaturizationandmulti-function.Basedonthe

practicalresearchvalueandapplicationprospect,thisthesistakestheplanarelectric

tunablereconfigurablefilterastheresearchobject,andcarriesoutrelatedworkfromthe

summaryofexistingachievements,theoreticalanalysis,simulationcalculation,physical

testing,dataprocessingandsoon.

Inthisthesis,theauthorcomparesdifferentreconfigurablefilterpowerdividersand

summarizethedevelopmenttrend,andputforwardthecomplicatedcircuitstructure,large

numberofactivedevices,andmanyt