基于非谐振节点的盒型拓扑结构基片集成波导滤波器设计

针对微波带通滤波器小型化、高性能的应用需求,提出使用单模和双模基片集成波导谐振器相结合设计广义切比雪夫带通滤波器.该结构可实现盒型拓扑结构,并且双模基片集成波导谐振器中的主模TE_(101)作为非谐振节点提供一条额外的交叉耦合路径,并能增加一个有限的传输零点;该结构不需要传统负耦合结构就能实现两个有限传输零点,并且该传输零点可以位于通带上方或下方,具有设计灵活的特点.为了进一步提高滤波器的选择性,研究了在四阶滤波器上蚀刻互补开环谐振器设计拓展的盒型拓扑结构滤波器,并实现五阶滤波功能三个有限传输零点.为了验证结构的合理性,设计了两款中心频率为10GHz的对称和非对称响应的四阶滤波器、一款中心频率为5.8GHz的五阶滤波器,并给出相应的含非谐振节点的盒型拓扑结构耦合矩阵进行验证,最后进行加工和测试.耦合矩阵响应、仿真和测试结果一致性较好,表明了该结构设计高性能滤波器的可行性.

非谐振节点滤波器的通用设计方法

提出了一种设计包含非谐振节点(NRN)元件滤波器的通用方法.文章指出传统耦合系数方法在设计包含NRN元件滤波器的缺点,通过广义耦合系数的等效电路模型建立统一的滤波器设计步骤,结合子结构的场仿真结果与子电路仿真结果相互逼近的仿真策略.并设计一款包含NRN元件的3阶E面波导滤波器,全波仿真结果满足滤波器的理论设计指标,证明该方法是正确和有效的.

含非谐振节点滤波器的耦合矩阵综合方法

基于非谐振节点理论,提出了一种改进的直接耦合矩阵综合方法。通过将非谐振节点看作谐振点,采用经典耦合矩阵综合方法得到耦合矩阵,再对矩阵作相似变换,使非谐振节点位置相对应的元素不含传输零点信息,并对其所在行列作比例变换,使其还原为非谐振节点,直接综合得到可用于设计含非谐振节点滤波器的耦合矩阵。这种综合方法简化了含非谐振节点滤波器的综合、拓扑重构和性能仿真,Matlab和HFSS仿真结果验证了这种综合方法的合理性和可行性。

W波段含非谐振节点的MEMS波导带通滤波器

设计了一款含有一个非谐振节点的W波段矩形波导带通滤波器,实现了其传输函数中传输零点可任意放置的功能。滤波器包括一个T型结波导结构、两个TE（101）模谐振腔和四对电感膜片。其中T型结波导结构中连接了一个TE（101）模谐振腔,能够产生一个传输零点,通过调整该谐振腔的结构参数尺寸,能够独立地控制传输零点的位置。使用Ansoft HFSS软件对滤波器整体结构参数进行仿真和分析,将传输零点放置在通带的任意一侧,提高了滤波器的带外抑制。使用微电子机械系统（MEMS）工艺对传输零点在通带低频端的滤波器原型进行加工并测试,测试结果与仿真结果总体上吻合良好。

非谐振节点在直线型带通滤波器中的应用

简述了广义切比雪夫响应、非谐振节点以及极点提取理论,并以此为基础设计了一款直线型带通滤波器。该滤波器采用一种新颖的结构,以非谐振节点的方式,分别成功地在阻带高低端指定频率点处引入了传输零点,使带外抑制提高了15dB以上,插损小于0.5dB,并且保证了滤波器整体的直线型结构,具有一定的实际工程运用价值。文中以中心频率6GHz、带宽1GHz的5腔直线型交指滤波器为例,介绍了滤波器的设计以及引入传输零点的过程,用HFSS进行仿真,结果理想,证明了这种设计的合理性和可行性。

基于非谐振节点的基片集成波导滤波器设计

针对微波滤波器小型化和高性能的应用要求,基于非谐振节点技术,提出了一种高选择性的双模基片集成波导带通滤波器.非谐振节点通过带线谐振器实现,可以在源负载之间引入额外的信号传输路径,与传统的双模基片集成波导滤波器相比,该滤波器可以引入额外的传输零点,从而提高滤波器的选择性和带外抑制.此外,带线谐振器嵌入基片集成波导谐振腔的内部,不占据额外的电路面积,使其结构更加紧凑.最后,设计并加工了一款工作频率为28GHz,相对带宽为1.6%的高选择性带通滤波器.测试结果与仿真结果相一致,表明了所提出设计方法的可行性.

带非谐振节点的基片集成波导滤波器设计

结合基片集成波导与非谐振节点提取技术理论,提出了带有非谐振节点的基片集成波导(SIW)滤波器设计。非谐振节点被实现为强失谐的SIW谐振器,只需要改变每个谐振器和非谐振节点之间的耦合系数,该滤波器可以在上阻带或下阻带中实现传输零点。最后设计出一个滤波器,其中心频率为15.02GHz,带宽为150MHz,带外抑制性能良好。

含非谐振节点的新型基片集成波导滤波器

提出一种新型的高性能的含有非谐振节点(Non-Resonant Node,NRN)的基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)圆形空腔滤波器,每个谐振腔产生两个极化简并模TM110,两个圆腔通过耦合窗耦合在一起形成一个源与负载平行的二阶滤波器,其中产生的寄生谐振模式代表非谐振节点,使得源与负载之间产生间接交叉耦合,最终产生两个可以独立控制的传输零点。圆腔的上阻带响应非常陡峭,提高了频率选择性。根据S参数响应看到设计的滤波器插入损耗约为0.9dB,回波损耗低于20dB,中心频率为25.4GHz,带宽为1.2GHz,具有一定的工程应用价值。

基于非谐振节点的SIW滤波器设计

采用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)设计了一种含有非谐振节点(Non-Resonant,NRN)的二阶单腔带通滤波器。TE101模式工作在非谐振状态下,此谐振模式分别和源/负载产生耦合,因而可以引入最大数量的传输零点,有效提高频率选择性。由于基片集成波导结构的限制,不利于滤波器设计的小型化,但是采用单腔多模技术在一定程度上减小了滤波器的体积。滤波器的中心频率为14.95GHz,带宽为0.98GHz,插入损耗为0.9dB,回波损耗大于20dB,测试结果与仿真结果吻合较好。

基于非谐振节点的波导滤波器设计

阐述了基于非谐振节点的广义耦合系数的提取、外部品质因数的理论,并结合波导滤波器的制作方法,设计了一款包含非谐振节点(NRN)元件的脊型波导滤波器.在结构上对该滤波器进行了创新,利用非谐振节点的方式,在指定频率点处产生传输零点,使带外抑制提高了40dB,回波损耗也达到指标要求.滤波器选为六阶带通波导滤波器,中心频率为5GHz、带宽为200 MHz,HFSS中的仿真结果与理想结果较吻合,证明该设计是合理、可行的.

非同步机电源接入电网后的谐振问题分析及抑制

随着非同步机电源在电网中的占比越来越大,有别于传统功角振荡的电网谐振不稳定问题逐渐显现。为此,文中提出了一种基于s域节点导纳矩阵的网络谐振分析方法,用以分析及抑制含非同步机电源电力系统的谐振问题。首先,介绍了两种非同步机电源的s域阻抗建模方法--小干扰线性化法和测试信号法,重点考虑了内环控制器和锁相环的影响。然后,给出了一套基于s域节点导纳矩阵的网络谐振结构分析方法,并提出了两个描述谐振模式的特征指标,用以确定其主要影响区域和敏感元件参数。最后,以某风电场并网系统为例,对该系统的谐振结构进行了分析,并针对其存在的谐振问题提出了相应的改善措施。分析表明,由于电力电子装置的负电阻效应,含非同步机电源的电力系统确实存在谐振不稳定的风险,需要加以抑制。

高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战

对未来电网的动态特性进行了探讨。从交流电网运行的基本原理出发,描述了高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战。包括:同步稳定性的新形态-广义同步稳定性问题;机电暂态分析方法的不适用性与电磁暂态分析方法的全面替代问题;以及由电力电子装置负电阻引起的宽频谐振不稳定问题及其分析方法与解决方案。指出了非同步机电源必须依靠控制手段来实现与电网中其他电源的同步,其决定性因素是锁相环PLL,PLL失锁就意味着该电源与电网中其他电源失步,从而提出了广义同步稳定性的概念。阐述了基于正序基波相量的机电暂态分析方法难以对PLL特性进行准确模拟,从而提出了采用电磁暂态分析方法研究高比例非同步机电源电网广义同步稳定性的对策。阐明了由电力电子装置负电阻引起的宽频谐振不稳定问题的本质是电网遭受扰动后其电压、电流响应中以固有谐振频率振荡的自由分量的衰减特性,并提出了研究该问题的s域节点导纳矩阵法。

100 GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~101.36 GHz和102.67 GHz~102.78 GHz,与之对应的相对带宽分别为0.68%和0.11%。所设计腔体滤波器采用UV-LIGA工艺完成其样品的制备,并使用由矢量网络分析仪和扩频模块所搭建的测试平台完成测试,经测试,相对带宽的绝对误差分别为0.19%和0.02%。

基于新型四模谐振器的双通带带通滤波器设计

提出了一种新型的基于双枝节加载的T型四模谐振器,并且利用该谐振器设计了一款双模双通带带通滤波器。首先利用奇偶模分析法以及场分布分析法对四模谐振器的频率特性进行分析,谐振器的每一个谐振模式均可以被独立调节。然后对馈线枝节的参数进行了详细的分析,得到馈线对滤波器外部耦合系数的影响,以调整滤波器通带的带通宽度。接着分析滤波器传输零点产生的原因,得到零点变化的规律,从而调整零点位置,提高滤波器的选择性。缺陷地结构(DGS)被蚀刻在滤波器的金属层底面,以引入非谐振节点,提供源与负载的耦合,可以产生额外的传输零点,进一步提高滤波器的选择性,而且不会增大滤波器的体积。对该滤波器进行加工和测试,仿真结果与测试结果基本吻合。

C波段卫星通信抗5G干扰滤波器小型化解决方案

卫星通信的接收链路常会受到5G移动通信发射端的干扰,消除干扰的一个解决方案是在现有天馈系统中加入一个高抑制滤波器,引入传输零点来增大对指定频段的抑制。为了整个系统的紧凑性,滤波器小型化是必需的,而高性能与小型化之间往往存在矛盾。针对这一问题,一个C波段具有高带外抑制的同轴腔体滤波器被提出。由BJ-40标准波导直接输入耦合到多个谐振器减小尺寸实现小型化。通过非谐振节点和具有冗余谐振模式的三角结构不引入负耦合来产生低端传输零点,实现对无关信号的抑制,消除了滤波器低端零点的传统实现方式(负耦合)所带来的加工影响。设计的同轴腔体滤波器实现回波损耗<18 dB,带外抑制在3.5~3.6 GHz>37 dB,3.45~3.5 GHz>53 dB,3.2~3.4 GHz>60 dB,4.4~4.8 GHz≥70 dB,整体结构紧凑。该C波段滤波器结构简单无负耦合引入,易于加工,源耦合到多个谐振器紧凑结构,适用于卫星通信系统抗干扰应用。

等效电路模型方法在滤波器设计中的应用

针对传统耦合系数方法在设计包含NRN元件滤波器中的缺点,通过引入广义耦合系数的概念并结合等效电路模型,分析了NRN元件的阻抗缩放特性,提出了一种基于等效电路模型的设计方法,以分析包含非谐振节点(NRN)的滤波器响应特性。电路软件仿真结果验证了该等效电路模型设计方法的有效性。

一种新型双模波导滤波器的设计

基于非谐振节点理论,提出了一种结构紧凑的波导滤波器。通过非谐振节点级联TM双模方腔,利用谐振和非谐振模式使每个腔可产生两个反射和两个传输零点,进而滤波器整体实现N阶N个有限传输零点,而不需要源和负载的直接耦合。据此设计了一个Ku波段波导滤波器,HFSS仿真结果表明,在保证良好性能的情况下,结构设计更为紧凑,体积减小到传统矩形TE双模波导滤波器的1/4。