Ka頻段準TE011模輸入多工器設計與仿真

摘 要： 采用方腔圓角結構，設計了一種準TE011模輸入多工器的通道濾波器，可以有效分離其簡并模式TM111模。“負”耦合結構采用U形孔，并且采用了平面布局結構，方便地實現10?4?4濾波函數，以獲得高的帶外抑制和小的帶內插損和群時延波動。利用三維電磁場仿真軟件HFSS對U形孔進行仿真，討論了部分結構參數對耦合系數的影響。最后借助多端口Y參數提取技術優化得到性能良好的通道濾波器。

關鍵字： 輸入多工器； TE011模； 方腔圓角； U形孔； 多端口Y參數提取

中圖分類號： TN713?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0007?04

0 引 言

輸入多工器[1?2]常置于寬帶接收機之后，把接收放大了的寬帶信號分離成若干窄帶信號，以便逐個進行功率放大，實現通道化。輸入多工器處于高功率放大器之前，對插損的要求不嚴，但對帶內幅度和群時延波動和帶外衰減陡度要求較高。輸入多工器作為轉發器中的窄帶部件，這些特性直接影響著轉發器的通信質量。常見的輸入多工器包括圓腔雙模波導輸入多工器，介質輸入多工器，預失真輸入多工器等。Ka頻段應用較為成熟的是圓腔雙模波導輸入多工器。圓腔雙模波導輸入多工器在結構上實現10?4?4傳輸函數存在很多不便；耦合模片調試時需要反復修挫和更換，調試效率低；加上法蘭和支架等結構，體積上與本文提出的方腔圓角波導輸入多工器相比，不具有明顯的優勢。準TE011模方腔圓角波導輸入多工器結構，它可方便地實現10?4?4傳輸函數；采用一體化加工，且耦合結構可調；結構緊湊，腳印小；可實現更高的Q值。因此研制準TE011模波導輸入多工器具有較高的應用價值。

1 濾波器綜合

在此所設計的濾波器主要技術指標為：

準TE011模輸入多工器的通道濾波器采用了10?4?4自均衡濾波函數。自均衡方式是通過濾波器自身零極點的優化設計而達到一種幅度和時延的改善。這種傳遞函數在復頻率平面具有兩對虛軸零點和兩對實軸零點。它既改善了通帶內的群時延和幅度特性，又獲得了帶外比較陡峭的選擇性。根據所要求的技術指標 ，在該濾波器的綜合 [3?7]中 ，引入了兩對虛軸零點和兩對實軸零點，并經矩陣旋轉，獲得了設計輸入多工器中通道濾波器的耦合矩陣。濾波器與源和負載的耦合阻抗為[RS]和[RL]，該矩陣為[M：]

2 結構設計

2.1 單腔設計

圓腔中TE01模是一種高Q值諧振腔模式，該模的[Hφ]=0，電流只有[φ]分量。然而TE01模是高次模，并且和TM11模是簡并模，工程應用中需要抑制干擾模式的影響。文獻[8]提出在與腔壁不接觸的活塞上沿圓周對稱的安插4個銷釘或在活塞上覆蓋介質層，實現TE011模與TM111模的分離。文獻[9]提出了一種對圓腔倒直角的諧振腔模型，實現了兩模式的分離。文獻[10]提出了一種方腔圓角結構，既對方腔的四個棱倒圓角。該倒角不同于一般的為了方便加工的倒圓角，是針對腔體工作在TE011模式，與TM111模實現分離進行的倒角。

2.2 雙腔設計

3 整體仿真

4 結 語

本文設計并研究了一種新型方腔圓角結構的TE011模輸入多工器的通道濾波器，該結構可有效抑制其簡并模式TM111。并對腔體結構和耦合結構分別進行了分析，總結了U形孔結構參數對耦合系數的影響。最后采用精確的設計手段，仿真了一個10階自均衡輸入多工器的通道濾波器，提高仿真的效率和精度。仿真結果較好地滿足了設計要求。

參考文獻

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