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随着无线通信技术在军用和民用领域的快速发展,人们对无线系统小型化的要求越来越迫切。近年来,众多的研究机构和科研工作者都对这一热门课题进行了深入探索。本文以两个小型微波多工器项目为研究背景和设计对象,系统的研究了小型化微波多工器的设计理论与设计方法,并借助于这两个实际工程需求,将理论知识和工程实践相结合,成功设计了两款小型化微波多工电路。
本论文理论部分主要包含介质谐振带通滤波器和微波多工器两大部分。结合介质谐振器腔体、电容性耦合并联谐振器带通滤波器以及传输零点理论,可以设计出以微波介质谐振器为谐振单元的耦合谐振带通滤波器。这种带通滤波器的特点为:Q值高、插损低、电路尺寸小、温度稳定性好等,这些性能特点决定了它非常适合用于构成小型微波多工滤波电路。微波四工器中全部四个通道和微波五工器中的中间三路通道均采用这种带通滤波器电路。
微波介质四工器设计难点:体积小,相邻频道近,带外抑制高,带内插损小。微波五工器设计的难点:体积小,频率范围跨度大,相邻频道近,带外抑制高,带内插损小,电路拓扑的综合难度大。除此之外,还有介质带通滤波器的高次谐波抑制和宽带阻抗匹配等难题均需要克服。微波多工器的设计步骤主要包括:指标分析与电路拓扑综合、设计独立的分支滤波器、滤波器互连并增加相应的阻抗匹配网络、性能测试与调试。因此,小型化微波多工器的设计极具挑战性,难度高且工作量大。
所研究的微波多工器中介质滤波器使用的陶瓷材料的相对介电常数均为εr=37,损耗角正切tanδ=0.000025。介质四工器四个通道的频带分别为1710～1730MHz、1805～1825MHz、1965～1980MHz、2155～2170MHz,通带内插损小于2.5dB,带外抑制大于40dB,回波损耗大于16dB,尺寸为37mm×133mm×10mm。五工器的五个通带为440～770MHz,800～1000MHz,1200～1500MH,1800～2100MHz和5100～5900MHz,带内插损小于3dB,带外抑制大于40dB,回波损耗大于8dB,尺寸为50mm×150mm×10mm。介质四工器已批量生产并交付客户使用,微波五工器正在加工之中。