可调谐线性相位滤波器研究

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无线通信技术面临着复杂的频段组合,更宽的工作频率覆盖范围,频谱资源紧张等问题,在未来通信系统中可调谐滤波器将是解决这些问题的关键器件之一;此外,滤波器是无线通信系统产生非线性相位失真的主要因素之一,这与通信系统的高速数据、高质量信号传输产生了冲突。本文基于通信系统对滤波器动态频谱分配功能和线性相位性能的需求,对可调谐线性相位滤波器展开研究。本文的研究目标是中心频率可调谐的线性相位滤波器,对线性相位的要求是:1、每个通带内群时延平坦,2、频率调谐过程中群时延保持恒定。主要研究内容包括三个部分,下面介绍本文的具体研究思路和内容。本文研究了新型源负载耦合线性相位滤波器结构,该结构能够提升线性相位滤波器的性能并且兼容电调谐滤波器的设计。详细地介绍源负载耦合线性相位滤波器设计过程、调试方法,研制了两个性能良好的源负载耦合线性相位滤波器,测试结果显示:四阶线性相位滤波器的回波损耗大于16.2d B,60%以上的通带内群时延起伏小于±0.4ns;六阶线性相位滤波器的回波损耗大于17.5d B,60%以上的通带内群时延起伏小于±0.65ns。基于源负载耦合滤波器的综合方法,推导出可调谐滤波器群时延保持恒定的条件。利用混合电磁耦合方案,建立了控制耦合参数的电路模型,通过仿真实验研究了单端加载变容管的λ/2谐振器的耦合系数及外部品质因数随频率变化曲线的控制方法,并给出具体的实验数据。根据源负载耦合线性相位滤波器结构和可调谐线性相位滤波器理论,详细阐述了新型可调谐线性相位滤波器的研制过程。本文合理地设计了谐振器结构和偏置电路,研究了谐振器耦合结构和新型输入输出耦合结构,来控制耦合参数按规律变化,接着通过源负载耦合引入一对自适应传输零点,研制了新型群时延恒定的高阶电调谐线性相位滤波器。测试结果表明:在16.8%的调谐范围内滤波器通带内插入损耗小于5.6d B,回波损耗大于10.8d B,带外抑制大于37.7d B;滤波器的群时延特性基本保持一致,每个调谐通带60%的带宽范围内,群时延起伏小于±0.95ns,在整个调谐范围内群时延起伏小于±1ns,研究结果满足指标要求。
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