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無(wú)線(xiàn)通信中小型化無(wú)源元件研究論文
【摘要】小型無(wú)源元件是無(wú)線(xiàn)通信系統中重要的元件，這些無(wú)源元件的性能直接影響到無(wú)線(xiàn)通信系統的工作效率和通信質(zhì)量。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人們對無(wú)線(xiàn)通信系統的通信質(zhì)量和通信速度要求越來(lái)越高，傳統的無(wú)源元件已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現代無(wú)線(xiàn)通信系統的要求。因此，集成化、高性能的無(wú)源元件逐漸受到關(guān)注，并在無(wú)線(xiàn)通信系統中廣泛應用。本文主要分析了高性能小型化無(wú)源元件設計方法。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線(xiàn)通信系統；高性能；小型化無(wú)源元件
1引言
通信技術(shù)是信息社會(huì )的重要標志，近年來(lái)隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)快速發(fā)展，成為當下通信技術(shù)發(fā)展方向。無(wú)源元件作為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)重要的硬件結構，它在通信過(guò)程中起著(zhù)選擇信號、收發(fā)信號、分配等作用，無(wú)源元件的運行效率直接影響到整個(gè)通信系統的通信質(zhì)量。為了更好地滿(mǎn)足人們對通信要求，無(wú)源元件逐漸向小型化、高性能、低功耗等方向發(fā)展，高性能小型化的無(wú)源元件的研究越來(lái)越多。
2高性能小型化無(wú)源元件設計方法
2.1雙/多模結構設計
雙/多模結構是一種比較小型化的技術(shù)，雙模結構就是在單個(gè)諧振器中加入到微波干擾，改變原來(lái)正交并模的電場(chǎng)，讓一對正交并模產(chǎn)生耦合作用，從而在保持諧振回路不變，減少諧振器的數量，從而達到減少系統電路體積的目的。雙/多模結構最早應用在衛星通信系統的腔體結構設計，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，這種雙/多模結構得到了廣泛應用。1972年有物理學(xué)家將雙模諧振結構引入到平面電路中，雙模結構從而在平面電路中得到了廣泛的應用。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和發(fā)展，到了2007年研制出苦力一種小型化的折疊雙模濾波器，能夠在平面實(shí)軸或者虛軸上靈活控制濾波器的輸入/輸入點(diǎn)。
2.2多層結構設計
由于平行耦合濾波器、發(fā)夾線(xiàn)濾波器以及短截線(xiàn)濾波器等形式濾波器電路尺寸比較大，無(wú)法滿(mǎn)足小型化設計要求。如果增加濾波器的階數則占用的體積比較大，所以使用多層結構設計，將各個(gè)諧振腔體設置在不同的層上，這樣可以讓濾波器的體積變小，設計更加靈活。因此，多層結構在微波無(wú)源元件中廣泛應用。目前這種多層結構設計分兩大類(lèi)：一類(lèi)是基片集成波導結構，這種結構由兩排緊密排列的金屬化通孔或者金屬銷(xiāo)嵌入介質(zhì)基片構成，其中金屬通孔的陣列和金屬壁的作用相同，兩排金屬通孔和上下導體表面抗原模擬一個(gè)介質(zhì)填充的矩形金屬波導，將電磁波限制在一定空間內傳播。這也是介質(zhì)基片具有傳統金屬波導的功能，同事具有高功率容量、低插損、體積小、價(jià)格低等集成的波導特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)通信系統所需的小型化、輕量化、低成本的發(fā)展要求。
2.3慢波結構設計
慢波結構也是濾波器小型化的一種設計方式，常見(jiàn)的形式有：第一，在無(wú)源器件主要傳輸線(xiàn)上加載電容和電感，在濾波器的主傳輸線(xiàn)上引入電容或者電感增加主傳輸線(xiàn)的單位長(cháng)度等效電容和電感，達到慢波效應�？梢苑譃榉植紖导虞d和集總元件加載。當無(wú)線(xiàn)通信系統工作頻率比較低的時(shí)候，集總元件加載比較適合小型化結構設計，當無(wú)線(xiàn)通信系統工作頻率比較高的時(shí)候，會(huì )增加集總元件的耗能，從而影響到濾波器的性能，因此，濾波器的小型化結構適合分布參數加載方式。第二種形式是缺陷結構，缺陷結構是根據接地板上的刻蝕缺陷圖形打亂接地板上的分布電流，從而達到改變傳輸線(xiàn)的傳輸參數，這就相當于慢波效應。按照缺陷圖形的結構特點(diǎn)可以分為微帶缺陷地結構、槽線(xiàn)缺陷地結構、共面波導缺陷地結構等。第三種是分形、折疊等結構形式，這種慢波結構設計類(lèi)型是在不增加電路面積的基礎，在無(wú)源元件的內部增加折疊、分形等形式，增加通信信號在無(wú)源元件中的傳輸距離，減少電路面積實(shí)現慢波效應。
2.4階躍阻抗諧振器
階躍阻抗諧振器由兩段不同阻抗的傳輸線(xiàn)構成，并提出等效四分之一波長(cháng)和半波長(cháng)兩種基本諧振形式，并通過(guò)傳輸線(xiàn)路理論分析了諧振器振動(dòng)時(shí)的長(cháng)度，這種階躍阻抗諧振器結構可以滿(mǎn)足濾波器電路小型化的設計要求，同時(shí)還具備減小無(wú)載Q值的作用，因此在濾波器小型化設計中應用廣泛。這種階躍阻抗諧振器結構形式比較多，根據實(shí)現方式可以分成平面階躍阻抗諧振器和立體階躍阻抗諧振器兩種。平面階躍阻抗諧振器的兼容性和靈活性比較好，在電路集成方面具有很大的有事，通過(guò)不同結構設計，不僅可以達到降低階躍阻抗諧振器的體積，而且還能對超寬帶和高次諧波進(jìn)行有效的抑制，減少電波和磁場(chǎng)對線(xiàn)路的干擾。立體階躍阻抗諧振器具有平面阻抗器的相同優(yōu)點(diǎn)。
3階梯阻抗諧振器的微波濾波器
早期濾波器主要以電感電容組合為主的無(wú)源電路，然而隨著(zhù)現代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信設備的工作頻率比較高，這種電容電感的無(wú)源電路無(wú)法滿(mǎn)足高性能小型化的無(wú)源元件。近年來(lái)，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，微帶形式的濾波器尺寸小、重量輕、成本比較低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用在無(wú)線(xiàn)通信系統中。均勻阻抗諧振器結構比較簡(jiǎn)單，因此近年來(lái)也廣泛應用在電子通信領(lǐng)域，但是這種諧振器結構比較簡(jiǎn)單，設計參數有限，而且在實(shí)踐應用過(guò)程中可能出現寄生響應，所以不利于濾波器高性能小型化設計。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用階梯阻抗諧振器解決加載容量不足的問(wèn)題。階梯阻抗諧振器由兩個(gè)不同的傳輸線(xiàn)構成橫向電磁場(chǎng)或者準橫向電磁場(chǎng)模式的諧振器。本文使用新型的帶通濾波器，這種濾波器包括了4個(gè)諧振器，也就是兩個(gè)半圓形階梯阻抗諧振器和兩個(gè)帶有貼片分支的微帶饋線(xiàn)，這4個(gè)諧振器組成了一個(gè)交叉耦合結構，也就是微帶饋線(xiàn)和半圓形階梯阻抗諧振器的磁微帶帶通濾波器的設計參數
4結語(yǔ)
濾波器、巴倫、功分器都是無(wú)線(xiàn)通信系統中的無(wú)源元件，在衛星通信系統、無(wú)線(xiàn)基站中發(fā)揮著(zhù)重要作用，它的性能高低直接影響到整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統的穩定性。隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展對無(wú)源元件廣性能要求越來(lái)越高。如果通信系統的工作頻率高時(shí)，無(wú)源元件受到色散影響很容易導致?lián)p耗增加，所以高性能小型化的無(wú)源元件逐漸受到歡迎。
【參考文獻】
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