6G无线通信新型毫米波双频带通滤波器的设计与仿真

针对6G无线通信系统对毫米波带通滤波器的需求,提出一种工作频段为W波段的毫米波双频带通滤波器。基于对多模谐振腔的研究,利用谐振腔内的TE301模式和TE102模式设计一种超宽带谐振腔,并基于TE302模式和TE103模式设计一种具有传输零点的多模谐振腔,通过将这两种谐振腔进行级联和优化,设计出一款工作于W波段的双频带通滤波器。两个工作频段分别为83.26~91.54 GHz和96.58~105 GHz,3 dB相对分数带宽分别为9.5%和8.4%。3个传输零点的位置分别在81.12、93.3、109.31 GHz。所设计结构采用CNC工艺进行制备,经测试,测试结果与仿真结果具有良好的一致性。两个工作频段的3 dB相对分数带宽误差分别为0.3%和1.5%。因此,所提出的W波段双频带通滤波器的设计方式可以为高频毫米波的设计带来一定的参考价值。

双运放高Q带通滤波器的研究

基于集成运放的主极点模型,首先导出了双运放高Q带通滤波器的环路增益和前向通道增益表达式,以此为依据,用梅森公式求出了滤波器的传输函数,讨论了理想和非理想两种情况下该滤波器极点频率和品质因数表达式,并给出了它们的相对误差公式,解释了该电路出现极点频率和品质因数减弱的原因.

基于人工表面等离激元的双通带频率选择结构设计

本文提出了一种基于人工表面等离激元的频率选择结构的设计方法:将设计的频率选择表面和金属鱼骨结构阵列相结合得到一种新的频率选择结构.文中采用这种方法设计了一种具有陡截止和高透、高抑制性能的双通带频率选择结构.该结构由金属鱼骨结构阵列和上下两层相同的频率选择表面复合而成.通过仿真可得,该结构的两个通带频率范围分别是3.0-4.1和10.5-10.9 GHz,透射率均在-0.5 dB以上.透射率低于-10 dB的频率范围是4.7-9.2和12.1-18 GHz.在12.4-15.5 GHz频率范围内,该结构的透射率甚至低于-20 dB.在通带内,电磁波可以高效地透过该结构;在阻带内,该结构对电磁波的透射具有较好的抑制作用.测试结果表明用这种方法设计出的频率选择结构的实际性能和仿真基本一致.在金属鱼骨结构空隙中填入轻质泡沫后该结构具有一定的力学承载性能,可以实现结构功能一体化的设计.

粮食筛选系统中双通道带通滤光膜的研制

利用杂质和劣质粮食与优质粮食的近红外吸收光谱不同的特性,根据光谱中反映测试成分的特征波段的差异对粮食进行光学分选.在光谱进入传感器之前经过滤光片对多个测试波段进行过滤,降低噪音的影响.本文针对光学筛选系统中核心部件双通道带通滤光片进行研制,从膜系设计理论出发,采用了Smith法结合膜系设计软件设计了以周期膜系和非周期膜系相结合的双通道带通滤光膜系,利用电子束蒸发和离子辅助沉积的方法进行制备并通过数学建模分析,减小了实验误差对光谱的影响.在1 200nm和1 450nm波段得到平均透射率大于97%,1 000~1 130nm和1 570~2 000nm波段平均透射率小于1%的滤光膜,通过系统测试,满足使用要求.

中波红外双通道带通滤光片的研制

采用在单晶锗基底的两面分别设计中波红外带通滤光膜和中波红外负滤光膜的方法,设计了一种光谱性能优良的中波红外双通道带通滤光片。以适当的工艺技术完成了膜层的制备,并测试了实验样片的红外透射率光谱。结果显示,制备的中波红外双通道带通滤光片的通带透过率以及截止带截止深度均良好。由实验结果分析可知,镀膜材料蒸发角的变化和各层膜厚误差的累积,是导致实验片的测试光谱在截止带内出现两个较强的次峰,以及中间截止带略微偏移的主要原因。

一种Ku波段／毫米波波段独立双通带微型化频率选择表面

为了满足现代通信设备多频带及集成化要求，基于三屏耦合机制和双屏谐振机制，设计了一种在Ku波段和毫米波波段具有独立双通带、微型化和“矩形化”滤波特性的频率选择表面（FSS）.根据物理结构分析了其作用机理，并采用矢量模式匹配法计算了其传输特性.结果表明：该结构单元尺寸仅为第一通带谐振波长的0.104倍，具有微型化特征；第二通带在42.6 GHz和49.6 GHz时出现双峰，在47.4 GHz时出现-0.828 dB的“浅谷”，具有“矩形化”传输特性；两个通带间隔约30 GHz且相互独立，在0°~60°扫描范围内均具有良好的角度稳定性.这种多功能的FSS可以满足工程应用要求.

全天候车载驾驶员监控系统相机设计

为了监控驾驶员的异常驾驶行为,提升驾驶的安全性,设计了一款全天候车载驾驶员监控系统相机。对该相机涉及的RGB-IR CMOS图像传感器、双通道带通滤光片镜头、硬件电路及主动式红外照明等方面进行了研究。首先分析了RGB-IR CMOS图像传感器红外增强特性;其次根据应用场景及适配的图像传感器确定了镜头的设计参数,完成了镜头光学结构设计与优化,并选取了合适的双通道带通滤光片;接着完成了相机硬件电路的整体设计;最后评测了该相机的彩色、红外成像性能及图像在算法中的有效性。实验结果表明,该相机可以实现日间高清彩色成像和夜间高清红外成像,符合车规级性能标准,图像能实现10~15 m长距离传输,另外相机还具有成本低、稳定性高等优势。

高透射深宽截止双通带荧光滤光片设计与PARMS镀制

以Nb_2O_5和SiO_2为光学镀膜材料设计了可见光区双通带BP561nm&BP687nm超多层膜系干涉滤光片。采用直接光控和速率控制混合的膜厚监控方案,制造工艺采用OMS Simulator设计并模拟镀膜过程,模拟膜厚误差优于±0.1%,并在PARMS镀膜机上进行镀制。制造光谱结果:双通带滤光片波长定位精度均小于±2nm,峰值透过率高于95%,截止区300-950nm背景优于OD6,完全满足荧光检测的成像需求。

LTCC双频带通滤波器小型化设计与研究

选择用半集总结构搭建两个带通滤波器,通过引入电感电容的方式构建简单的匹配网络,将两个带通滤波器组合成-个双频滤波器.在ADS 软件上对等效电路模型进行仿真,再用仿真软件HFSS 搭建三维电感、电容模型,提取有效元件值进行拟合优化,最终达成预定技术指标.本款LTCC 双频滤波器第-通带为380~560 MHz,第二通带为1 400~1 800 MHz,产品尺寸为3.2 mm×6.5 mm×2.3 mm.

基于阶梯阻抗谐振器的双频微带带通滤波器设计

设计了一种基于1/4波长阶梯阻抗谐振器(SIR)的交叉耦合微带双频带通滤波器,利用SIR终端加载的金属化短路通孔实现K倒置器,利用谐振器之间的级间耦合实现J倒置器,通过相邻谐振器之间的级联耦合和不相邻谐振器之间的交叉耦合,完成了四阶双频带通滤波器的设计。滤波器两个通带的中心频率分别为3.78GHz和8.69GHz,中心频率比大于2,对应的插入损耗分别为-1.28dB和-2.29dB,带内回波损耗分别为-12.38dB和-25.0dB。测量结果和仿真结果基本吻合,实现了双频带通滤波器的小型化和低损耗。

基于缺陷地波导结构的双模带通滤波器设计

提出了一种新型的基于缺陷地波导(DGW)结构的双模带通滤波器设计。该滤波器由一对双T型微带输入/输出馈线和一个方形DGW双模谐振器构成。通过在DGW谐振器对称面上引入容性微扰,使谐振器的两个简并模分离,从而产生良好的双模带通椭圆形响应特性。对新型DGW结构单元进行研究,分析了微扰结构的尺寸对滤波器传输特性的影响,设计并加工了一个DGW双模带通滤波器,仿真及测试结果吻合较好。

SP-DGS等效电路模型及其在微波电路中的应用

针对螺旋型缺陷接地结构提出一种三阶集总参数等效电路模型及其建模方法,并以此为基础,研制了一种新型椭圆低通滤波器和一种双频带Wilkinson功分器.仿真和实验结果良好的一致性证明了该等效电路模型的有效性.应用这个等效电路模型可以高效地实现微波电路的快速准确设计.

双离子束溅射技术制备带通滤光片

研究了采用双离子束溅射沉积技术、以沉积时间作为膜厚控制手段制备带通滤光片的工艺。简要介绍了离子束溅射系统的基本工作原理和膜厚控制技术,描述了分别在K9玻璃和有色玻璃上制备由多层Ta2O5和SiO2薄膜组成的滤光片以及短波通和长波通的工艺过程,最后测试并分析了由短波通和长波通组成带通滤光片的光学性能。实验结果表明,采用双离子束溅射技术,以沉积时间作为膜厚监控手段能够制备出具有优良光性能并满足应用设计要求的带通滤光片。

基于复合左右手传输线的双频带通滤波器设计

根据复合左右手传输线(CRLH TLs)在实现双频微波器件领域的独特优势,设计实现了一个微带结构双频带通滤波器(BPF)。通过设计CRLH TLs的参数,可以任意选取双频滤波器两个通带的中心频率。文中给出了一个中心频率为1.47GHz和2.3GHz的双频带通滤波器设计实例,并通过仿真和实验结果验证设计方法的有效性。利用CRLH TLs设计双频器件,可以在实现双频工作同时保持结构的紧凑性,具有很好的工程应用价值。

T形开槽三角形贴片双模微带带通滤波器

基于传统三角形双模贴片微带带通滤波器,提出了一种新型的贴片上开槽的等腰三角形双模带通滤波器.在等腰三角形贴片谐振器内部挖出一个T形槽,并对其进行了优化,优化后的滤波器能在通带两侧都产生衰减极点,提高了阻带的抑制能力,同时保证了滤波器的小型化.对该结构进行仿真,仿真结果表明通带的中心频率为5GHz,与实测结果相一致.

十字形贴片双模微带带通滤波器

基于传统的贴片型双模微带带通滤波器,提出了一种结构新颖、简单的滤波器。该结构是在十字形贴片谐振器上刻蚀正交的T形槽通过中心处的方开槽相连。对该结构进行优化,优化后的滤波器能在通带两侧都产生衰减极点,提高阻带的抑制能力,同时保证滤波器的小型化。该滤波器仿真结果表明通带中心频率为2.75GHz,最大回波损耗优于-32dB,通带内最小插入损耗为0.60dB,3dB带宽达到59.8%,实测和仿真结果相一致。

双极化膜片阵列加载方波导带通滤波器的设计

采用方波导对称加载周期性金属膜片阵列的结构,设计并研制了一个双极化宽带方波导带通滤波器,分析了膜片高度和加载周期这两个关键参数对滤波器滤波特性的影响,获得7.5～14 GHz上插入损耗小于1 dB的实测通带带宽,阻带范围14.5～16.8 GHz,且阻带衰减最大值达到45 dB,正交双极化之间的极化隔离度大于25 dB。该滤波器可很方便的用于宽频带双极化波导天馈系统。

新型三角贴片加槽双模滤波器的设计

为了实现微波滤波器的小型化，文中设计了一个新型的三角贴片加槽双模滤波器。通过加槽的设计，使谐振器的工作频率进一步降低，从而实现了滤波器的小型化及低损耗；同时研究了该结构尺寸参数的变化对通带中心频率的影响。最后利用HFSS对滤波器进行了仿真，得到工作频率为2.352～45 GHz以及5.64～5.65 GHz的双通带带通滤波器。整个滤波器采用微带结构，经过仿真优化，得到的滤波器的滤波特性符合预期的要求。

双频带介质集成波导滤波器的设计

介绍了一种双频带带通滤波器,该滤波器源与负载之间的两条通路用来实现两个频带,且滤波器每条通路的阶数和带宽都可以灵活设计。为了实现小体积且方便与平面电路集成,滤波器用介质集成波导设计,采用折叠排列,用微带馈电。另外在公共端设计金属通孔使两条通路同时达到阻抗匹配,使两条通路互不影响。在X至Ku频段内设计了两个双频带带通滤波器,这两个滤波器的中心频率均为11和13 GHz。设计的带宽为200,380,400和200 MHz。实测结果与仿真曲线较为吻合。

基于开环双模谐振器的双频带滤波器

基于新型的带开路枝节的双模开环谐振器,设计了应用于无线局域网(WLAN)IEEE 802.11 b/a(2.4/5.2GHz)的双频带微带滤波器.双模开环谐振器的奇模和偶模谐振频率,分别由开环结构和开路枝节负载激励产生.双频带滤波器由两个双模开环谐振器电磁混合耦合实现,具有4个传输零点.滤波器的两个通带分别由双模谐振器的基频和一次杂散频率产生.为了满足输入和输出阻抗匹配要求,并改善双频段的通带特性,采用锥形渐变线0°馈电方式.双频带滤波器的频率响应特性S11和S21的电磁仿真和实测结果非常吻合,两个通带均呈现很好的通带特性和隔离效果.