1、新型新型E E平面橢圓函數(shù)濾波器與雙工器在毫平面橢圓函數(shù)濾波器與雙工器在毫米波的應(yīng)用米波的應(yīng)用小組成員小組成員: : 葉漢霆、蔡文濤、李葉漢霆、蔡文濤、李林、高宇翔林、高宇翔 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師: : 陳世勇陳世勇 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院2/17內(nèi)容概要內(nèi)容概要l 研究問(wèn)題、背景和意義研究問(wèn)題、背景和意義 (1-2)l 已有解決方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析已有解決方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析(1-2)l 論文提案方法及突出貢獻(xiàn)論文提案方法及突出貢獻(xiàn) (1-2)l 論文的技術(shù)方

2、案論文的技術(shù)方案( (理論實(shí)驗(yàn)仿真理論實(shí)驗(yàn)仿真2-3) )l 論文結(jié)果與結(jié)論分析論文結(jié)果與結(jié)論分析 (3-4)l論文的評(píng)價(jià)與應(yīng)用擴(kuò)展論文的評(píng)價(jià)與應(yīng)用擴(kuò)展 (1-2)雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院3/17研究問(wèn)題、背景和意義研究問(wèn)題、背景和意義 自自1974年年E面波導(dǎo)濾波器的提出，面波導(dǎo)濾波器的提出，E平面濾波器平面濾波器已知為這是一種低成本的解決方案，適用于低到已知為這是一種低成本的解決方案，適用于低到中等中等的過(guò)濾器要求的過(guò)濾器要求它們的易于制造和精確的設(shè)計(jì)軟件的可用性已經(jīng)它們的易于制造和精確的

3、設(shè)計(jì)軟件的可用性已經(jīng)使直接耦合線(xiàn)濾波器結(jié)構(gòu)選擇為許多使用使直接耦合線(xiàn)濾波器結(jié)構(gòu)選擇為許多使用10到到150GHz頻率的應(yīng)用提供了選擇。頻率的應(yīng)用提供了選擇。直接耦合平面濾波器通常已知的缺點(diǎn)是對(duì)于給定直接耦合平面濾波器通常已知的缺點(diǎn)是對(duì)于給定數(shù)量的諧振器，衰減斜坡相對(duì)溫和數(shù)量的諧振器，衰減斜坡相對(duì)溫和。更陡的衰減斜率可能只有通過(guò)增加更多的諧振器更陡的衰減斜率可能只有通過(guò)增加更多的諧振器，因此，也，因此，也增加了插入損耗增加了插入損耗和濾波器和濾波器長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院4/17已有

4、解決方法及優(yōu)缺點(diǎn)已有解決方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析分析一種方法是一種方法是通過(guò)放通過(guò)放置電感耦合阻帶短置電感耦合阻帶短截線(xiàn)，衰減坡度可截線(xiàn)，衰減坡度可以改善。以改善。然而，該解決方案然而，該解決方案的缺點(diǎn)是，波導(dǎo)分的缺點(diǎn)是，波導(dǎo)分裂塊殼體夾緊金屬裂塊殼體夾緊金屬插入物的尺寸變大插入物的尺寸變大。本文介紹了另一種技本文介紹了另一種技術(shù)術(shù)：基于諧振器的交基于諧振器的交叉耦合叉耦合技術(shù)，技術(shù)，以提高以提高E面濾波器的斜率選面濾波器的斜率選擇性，而不增加諧振擇性，而不增加諧振器的數(shù)量。器的數(shù)量。雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信

5、工程學(xué)院5/17論文提案方法及突出貢獻(xiàn)論文提案方法及突出貢獻(xiàn) 本文開(kāi)發(fā)出基于交叉耦合的本文開(kāi)發(fā)出基于交叉耦合的E平面金屬插入濾波器平面金屬插入濾波器和帶有過(guò)模腔的濾波器，這些濾波器均比傳統(tǒng)和帶有過(guò)模腔的濾波器，這些濾波器均比傳統(tǒng)E平平面濾波器短，且具有更小的插入損耗，并以他們面濾波器短，且具有更小的插入損耗，并以他們?yōu)榛A(chǔ)分別設(shè)計(jì)出一種緊湊和高性能的雙工器為基礎(chǔ)分別設(shè)計(jì)出一種緊湊和高性能的雙工器基于交叉耦合的基于交叉耦合的E平面金屬插入平面金屬插入濾濾波器波器帶帶有有過(guò)過(guò)模腔模腔的的濾濾波器波器以基于交叉以基于交叉耦合耦合濾濾波器波器組組成的雙工成的雙工器器以以帶帶有有過(guò)過(guò)渡渡腔腔濾濾波器波器

6、組組成的雙工器成的雙工器雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院6/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法方法:1.合成低通原型，其符合合成低通原型，其符合規(guī)規(guī)范，并確定適當(dāng)?shù)鸟詈暇胤?，并確定適當(dāng)?shù)鸟詈暇仃囮?.基于基于電電磁（磁（EM）的）的優(yōu)優(yōu)化方法，找到匹配目化方法，找到匹配目標(biāo)標(biāo)響響應(yīng)應(yīng)的最佳幾何的最佳幾何結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 耦合槽的初始尺寸是通耦合槽的初始尺寸是通過(guò)過(guò)參考耦合矩參考耦合矩陣對(duì)應(yīng)陣對(duì)應(yīng)條目等條目等值值得到，得到， 之后再通之后再通過(guò)過(guò)使用基于

7、替代模型的混合使用基于替代模型的混合優(yōu)優(yōu)化技化技術(shù)術(shù)來(lái)來(lái)優(yōu)優(yōu)化化結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)Fig1.基于基于交叉耦合交叉耦合的四的四階階E面面濾濾波器（波器（實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)）與直接）與直接耦合四耦合四階階E面面濾濾波器波器（虛（虛線(xiàn)線(xiàn)）的）的比比較較Fig2.基于基于交叉耦合的交叉耦合的E面面濾濾波器波器(優(yōu)優(yōu)化前后化前后)，及理想原型的比，及理想原型的比較較,優(yōu)優(yōu)化前化前（短劃（短劃線(xiàn)線(xiàn)）、后（）、后（實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)）、原型（點(diǎn)劃）、原型（點(diǎn)劃線(xiàn)線(xiàn)） ）雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院7/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交

8、叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器諧諧振器振器1、 、4其各自的其各自的諧諧振振頻頻率率為為f1、 、f2,則則他他們們的耦合系數(shù)可以的耦合系數(shù)可以計(jì)計(jì)算算為為： ：K=f12-f22/f12+f22Fig3.Ir、 、Is的厚度和的厚度和寬寬度度對(duì)對(duì)耦合系數(shù)的影響耦合系數(shù)的影響Fig4.濾濾波器參數(shù)波器參數(shù)對(duì)單諧對(duì)單諧振器振器頻頻移和各耦合系數(shù)的敏感性分析移和各耦合系數(shù)的敏感性分析雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院8/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波

9、器A.帶帶有源、有源、負(fù)載負(fù)載耦合耦合濾濾波器的波器的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)點(diǎn)和缺點(diǎn):優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：因：因?yàn)闉橛邢蘖泓c(diǎn)的有限零點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)可以更好地控制阻可以更好地控制阻帶帶，從而有著更，從而有著更優(yōu)優(yōu)越的阻越的阻帶帶性能和群性能和群時(shí)時(shí)延；延；缺點(diǎn)缺點(diǎn)： ：傳輸傳輸零點(diǎn)零點(diǎn)對(duì)對(duì)于槽尺寸大小的改于槽尺寸大小的改變變非常敏感，因此使得非常敏感，因此使得濾濾波器波器對(duì)對(duì)制制造容差也非常敏感；造容差也非常敏感；Fig5.直接耦合（直接耦合（實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)）、交叉耦合且）、交叉耦合且源、源、負(fù)載負(fù)載耦合（點(diǎn)耦合（點(diǎn)線(xiàn)線(xiàn)）、交叉）、交叉耦合耦合且且沒(méi)有源沒(méi)有源、 、負(fù)載負(fù)載耦合（短劃耦合（短劃線(xiàn)線(xiàn)） ）雙工器、橢圓濾波器、

10、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院9/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器B.四四諧諧振的交叉耦合振的交叉耦合濾濾波器：波器：耦合在耦合在諧諧振器振器1和和4之之間間， ，帶帶內(nèi)回波內(nèi)回波損損耗是耗是20dB,中心中心頻頻率率30.25GHz、 、帶帶寬為寬為500MHz,兩個(gè)有限兩個(gè)有限傳輸傳輸零點(diǎn)在零點(diǎn)在29.5和和31GHz處處Fig6.四四諧諧振直接耦合（虛振直接耦合（虛線(xiàn)線(xiàn)）和）和交叉耦合（交叉耦合（實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)） ）濾濾波器的比波器的比較較Fig7.濾濾波器的容差分析波器

11、的容差分析雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院10/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器C.四四諧諧振的交叉耦合振的交叉耦合濾濾波器波器的不的不對(duì)對(duì)稱(chēng)響稱(chēng)響應(yīng)應(yīng)： ：1-4之之間間的耦合的耦合為為消散模式；消散模式；1-3之之間間的耦合的耦合為為基本模式?；灸Ｊ?。以此以此實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)通通帶帶左左側(cè)側(cè)或右或右側(cè)側(cè)更更陡的衰減斜率陡的衰減斜率Fig8.1、 、3之之間間交叉耦交叉耦合的合的結(jié)結(jié)構(gòu)以及采用模構(gòu)以及采用模式匹配技式匹配技術(shù)術(shù)（ （MMT） ）和有限元分析技

12、和有限元分析技術(shù)術(shù)的的比比較較（ （HFSS） ）雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院11/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器D.四四諧諧振的交叉耦合振的交叉耦合濾濾波器并波器并帶帶有波有波導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)彎彎頭頭： ：由于原始的交叉耦合由于原始的交叉耦合E面面濾濾波器的波器的輸輸入入和和輸輸出波出波導(dǎo)導(dǎo)在同一在同一側(cè)側(cè)，使用此配置，不，使用此配置，不可能將可能將標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)波準(zhǔn)波導(dǎo)導(dǎo)適配器適配器連連接到接到濾濾波器波器的的輸輸入和入和輸輸出。出。所以可采用添加所以可采用添

13、加90度度H面彎曲面彎曲頭頭的方的方案，而案，而對(duì)對(duì)于最佳的于最佳的濾濾波器波器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，彎曲的，彎曲的尺寸也必尺寸也必須須包含在包含在優(yōu)優(yōu)化中化中Fig9.濾濾波器的波器的計(jì)計(jì)算（虛算（虛線(xiàn)線(xiàn)）和）和測(cè)測(cè)量量（ （實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)）響）響應(yīng)應(yīng)以及沒(méi)有波以及沒(méi)有波導(dǎo)導(dǎo)彎曲的彎曲的交叉耦合的折疊交叉耦合的折疊E平面平面濾濾波器（點(diǎn)波器（點(diǎn)劃劃線(xiàn)線(xiàn)）的）的計(jì)計(jì)算響算響應(yīng)應(yīng)雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院12/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -交叉耦合交叉耦合E E平面濾波器平面濾波器E.三元三元組組綜綜合前面

14、所合前面所講講， ，組組成一成一個(gè)耦合到個(gè)耦合到負(fù)載負(fù)載和源，但和源，但是彼此不耦合的三重元是彼此不耦合的三重元組組Fig10.優(yōu)優(yōu)化之前（虛化之前（虛線(xiàn)線(xiàn)） ）和和優(yōu)優(yōu)化之后（化之后（實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)）的）的三元三元組組（插入）的（插入）的計(jì)計(jì)算算響響應(yīng)應(yīng)雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院13/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -具有具有過(guò)模腔的過(guò)模腔的E E面濾波器面濾波器在一些在一些應(yīng)應(yīng)用中，有用中，有時(shí)時(shí)在通在通帶帶的左的左側(cè)側(cè)或右或右側(cè)僅側(cè)僅需要一個(gè)需要一個(gè)傳輸傳輸零點(diǎn)，此零點(diǎn)，此時(shí)時(shí)可以使用可以使

15、用色散短截色散短截線(xiàn)線(xiàn)（ （dispersive stubs）來(lái)）來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)右右圖給圖給出了兩個(gè)出了兩個(gè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)例，在第二例，在第二張張圖圖中中為為38.8GHz的中心的中心頻頻率率,傳輸傳輸零點(diǎn)零點(diǎn)在右在右側(cè)側(cè)，在第三章，在第三章圖圖中中為為39.5GHz的的中心中心頻頻率率,傳輸傳輸零點(diǎn)零點(diǎn)在左在左側(cè)側(cè)兩種情況下兩種情況下帶帶內(nèi)回波內(nèi)回波損損耗耗為為23dB(帶帶寬寬500MHz)雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院14/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -毫米波雙工器毫米波雙工器基于交叉耦合的

16、基于交叉耦合的E平面金屬插入平面金屬插入濾濾波器波器帶帶有有過(guò)過(guò)模腔模腔的的濾濾波器波器雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院15/17論文的技術(shù)論文的技術(shù)方案方案- -毫米波雙工器毫米波雙工器Fig11.基于基于交叉耦合的交叉耦合的E平面金屬插入平面金屬插入濾濾波波器器組組成的雙工器成的雙工器MMT(實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn))、 、HFSS（虛（虛線(xiàn)線(xiàn)） ）Fig12.帶帶有有過(guò)過(guò)模腔模腔的的濾濾波器波器MMT(實(shí)線(xiàn)實(shí)線(xiàn))、 、HFSS（虛（虛線(xiàn)線(xiàn)） ）組組成的雙工器成的雙工器雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E

17、E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院16/17論文結(jié)果與結(jié)論分析論文結(jié)果與結(jié)論分析開(kāi)發(fā)出基于交叉耦合諧振器或過(guò)模腔的新型開(kāi)發(fā)出基于交叉耦合諧振器或過(guò)模腔的新型E平平面金屬插入型濾波器和雙工器，而這些結(jié)構(gòu)也適面金屬插入型濾波器和雙工器，而這些結(jié)構(gòu)也適用于在寬帶毫米波電路中，作為一種低成本、高用于在寬帶毫米波電路中，作為一種低成本、高性能、緊湊的組件性能、緊湊的組件利用源、負(fù)載耦合、過(guò)模腔、或者他們的組合可利用源、負(fù)載耦合、過(guò)模腔、或者他們的組合可以產(chǎn)生在以產(chǎn)生在10100GHz高度靈活的濾波器結(jié)高度靈活的濾波器結(jié)構(gòu)構(gòu)測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果均保持良好一致測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果均保持良好一致雙工器、橢圓濾波器、雙工器、橢圓濾波器、E E平面濾波器平面濾波器 第第4 4組組 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 通信工程學(xué)院通信工程學(xué)院17/17感謝聽(tīng)講感謝聽(tīng)講 Thanks for Your Attention參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)（本論文）（本論文）:(1) Erdem O