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无线通信、特别是移动通信的蓬勃发展,需要在有限的频谱范围内划分出更多的频段给不同的运营商,以满足多种通信业务的需求。为避免信道间相互干扰,需要在所有的系统内配置高性能的滤波装置。双工器是一个比较特殊的双向三端滤波器,由传输滤波器和接收滤波器组成,其作用是将发射信号和接收信号相隔离。由于频段利用的紧张,普通类型的微波滤波器,诸如最平坦型和切比雪夫型滤波器,己经不能满足当前通信的需求。在滤波器设计中引入交叉耦合,可以使得设计出来的滤波器尺寸小,带外抑制高。本文主要研究了具有高隔离度的腔体双工器的设计方法。在整个研究的过程中,概括起来主要做了以下几个方面的工作:
首先,从微波滤波器的设计原理入手,阐述了低通原型滤波器的基本原理,由低通原型到带通滤波器的频率变换、耦合谐振器带通滤波器的设计原理、微波谐振器的基本理论以及交叉耦合的基本原理。这些原理和方法是分析和设计滤波器结构的基础。其中耦合谐振带通滤波器的耦合系数和两终端的外部Q值问题以及交叉耦合的原理,为仿真设计双工器提供了良好的依据。
其次,采用Microwave office进行腔体双工器的等效电路仿真,详细给出了从低通原型滤波器到具有高隔离度的耦合双工器的等效电路设计过程。研究和探讨了提高滤波器隔离度的设计方法,详尽地说明了滤波器的阶数和耦合结构的确定,得出本文设计的直放站腔体双工器的谐振频率、耦合系数和外部Q值,并仿真出滤波器的散射参数特性曲线。
然后,根据滤波器综合设计结果,用三维电磁场仿真软件HFSS对滤波器进行结构仿真。研究了谐振腔结构和耦合结构的仿真设计,创新地对多种输入输出耦合进行了仿真研究。在大量仿真工作的基础上,给出了一些参数的变化规律。
最后,根据腔体双工器的等效电路设计和微波仿真结果,进行了GSM直放站双工器的样品加工,并采用网络分析仪对实物进行测试,将测试结果和仿真结果进行了比较。
总的来说,本文对具有高隔离度的腔体双工器的设计给出较为全面的阐述和深入研究,并给出了有参考价值的设计过程和仿真结果。