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        基于相位匹配的高性能吸收型陷波器

        2018-01-12 05:18:06錢麗勛鄭升靈李宏軍
        信息記錄材料 2018年3期
        關(guān)鍵詞:陷波干擾信號(hào)原理圖

        錢麗勛,鄭升靈,李宏軍

        (中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所,第十六專業(yè)部 河北 石家莊 050200)

        1 吸收型陷波器原理

        微波系統(tǒng)中,很多情況下都要求傳輸信號(hào)的損耗盡量小,而干擾信號(hào)的損耗盡量大,一般情況下,普通的微波帶通濾波器可以滿足干擾信號(hào)的抑制要求,但是如果干擾信號(hào)很大時(shí),普通的帶通濾波器就無法達(dá)到足夠的抑制效果,此時(shí)就需要采用專門用于抑制大干擾信號(hào)的陷波器。目前,微波陷波器已在無線通訊領(lǐng)域、測量領(lǐng)域等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

        傳統(tǒng)的吸收型陷波器是由反射模式網(wǎng)絡(luò)耦合3dB混合耦合器或者循環(huán)器實(shí)現(xiàn)的,這種依靠耦合器或者循環(huán)器的結(jié)構(gòu)有實(shí)際的應(yīng)用時(shí)有很大限制[1,2]。為了克服傳統(tǒng)吸收型陷波器的缺陷,最近有學(xué)者提出了一種新的吸收陷波器的概念[3,4],可以通過幾個(gè)被動(dòng)互易線性網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),如圖1所示為吸收陷波器的原理圖。圖1中直接連接輸入和輸出端口的是對傳輸信號(hào)產(chǎn)生φ相移的電路網(wǎng)絡(luò);兩個(gè)短路諧振器的導(dǎo)納分別為Yp和Ym,k01用來耦合兩個(gè)諧振器,而諧振器和相移網(wǎng)絡(luò)由K11直接耦合。

        圖1 電路原理圖

        圖2 傳統(tǒng)陷波器與吸收型陷波器性能對比

        利用上述原理設(shè)計(jì)的吸收型陷波器,在元器件具有相同Q值時(shí),比傳統(tǒng)形式的陷波器的陷波深度有極大的提高,效果對比圖見圖2。

        2 陷波器設(shè)計(jì)及制作

        根據(jù)如圖1所示的原理圖,利用LC結(jié)構(gòu)的元器件進(jìn)行等效,設(shè)計(jì)得出的電路原理圖如圖3(a)所示。其中相移電路采用高通或者低通的形式實(shí)現(xiàn),這也是傳統(tǒng)的LC設(shè)計(jì)原理。但是此原理圖中元器件數(shù)量多,在實(shí)際制作過程中難度較大,且調(diào)試?yán)щy。為了克服圖3(a)所示的LC結(jié)構(gòu)陷波器的制作調(diào)試難度大的問題,對相移部分進(jìn)行了改進(jìn),利用在羅杰斯板上精確制作傳輸線的形式實(shí)現(xiàn)相移功能,如圖3(b)所示。這樣既簡化了原電路的復(fù)雜程度,又提高了調(diào)試效率。

        圖3 LC吸收型陷波器原理圖、測試曲線及分布結(jié)構(gòu)測試曲線

        圖3(a)為LC結(jié)構(gòu)吸收陷波器電路原理圖,對此吸收型陷波器進(jìn)行了實(shí)際制作和性能測試,結(jié)果見下圖3(b),實(shí)際測試的3GHz陷波器陷波深度可達(dá)52dB,3dB帶寬大約220MHz。

        陷波器的3dB開口帶寬與其元器件的Q值有關(guān),Q值越大開口帶寬越小。為了提高陷波器的Q值,減小開口帶寬,利用微帶線的分布結(jié)構(gòu)形式替代LC元器件,重新設(shè)計(jì)了陷波器。利用微帶線的分布結(jié)構(gòu)形式替代LC元器件,微帶分布結(jié)構(gòu)的陷波器及測試結(jié)果如圖3(c)所示。3dB開口帶寬90MHz,相對帶寬只有3%。同時(shí)利用微帶線制作的分布結(jié)構(gòu)吸收陷波器還具有可靠性高,陷波深度高等優(yōu)點(diǎn)。

        3 總結(jié)及展望

        利用相位匹配原理設(shè)計(jì)的LC結(jié)構(gòu)吸收式陷波器,結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)試容易,可以在低Q值下實(shí)現(xiàn)很高的陷波深度。這種“Q值補(bǔ)償”形式,為利用低Q值元器件制作高性能陷波器提供了新的思路,也為利用如MEMS、MMIC等工藝實(shí)現(xiàn)芯片化陷波器提供了依據(jù)和方向。

        [1]何成潘.2~18GHz超寬帶YIG調(diào)諧帶阻濾波器[J].磁性材料及器件,2009,40(6):55-63.

        [2]毛金榮.高性能可調(diào)微波濾波器的理論與設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué),2013.

        [3] Trevor Snow,Juseop Lee,William J,et al.Tunable High Quality-Factor Absorptive Bandstop Filter Design[J].IEEE,2012:120-123.

        [4] W.M.Fathelbab,I.C.Hunter,J.D. Rhodes.Synthesis of lossy reflection-mode prototype networks with symmetrical and asymmetrical characteristics[J].IEEE,1999,146(2):97-104.

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