四端口巴伦与平衡滤波器的研究及其小型化建模

摘要

随着无线通信产业的高速发展，射频系统及器件的小型化成为了未来射频通信的重要发展方向之一。本文基于LTCC工艺，对高性能、小型化的四输出端口巴伦与低通平衡滤波器进行了原理图设计、三维仿真与优化，实现了器件的小型化。
　　依据设计要求对四输出端口巴伦与低通平衡滤波器进行了技术参数的划分，采用先分别对滤波器、巴伦与耦合器进行设计、三维建模仿真以及优化，然后将其三维模型整合在一起进行二次仿真并优化的设计方法。在对低通匹配滤波器的原理进行研究后，设计实现了中心频率为1.6GHz，带宽为400MHz的低通匹配滤波器。分析了巴伦的工作条件，推导并验证了巴伦的S参数矩阵，最终设计实现了中心频率为1.6GHz，带宽为400MHz的Marchand巴伦。在此基础上提出了半集总的设计概念，通过对巴伦四个端口加入集总电容，实现了对巴伦的小型化设计，并且抑制了由工艺引起的频率漂移。
　　最后将设计好的低通匹配滤波器、巴伦和耦合器进行联合三维仿真与优化，完成了中心频率为1.6GHz带宽350MHz的低通平衡滤波器与中心频率为1.6GHz带宽400MHz的四输出端口巴伦的设计。低通平衡滤波器带内抑制小于-12dB，带外抑制小于-20dB，幅值不平衡度小于1dB;四输出端口巴伦带内回波损耗小于-20dB，四个输出端口损耗大于-6.9dB，两器件结果均满足设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 巴伦与平衡滤波器发展现状

1．2．1 巴伦发展现状

1．2．2 平衡滤波器发展现状

1．3 本文内容安排

第二章 低通匹配滤波器的设计概述

2．1 微波滤波器的分类以及性能指标

2．2 滤波器的设计原理

2．2．1 巴特沃斯低通滤波器原型

2．2．2 切比雪夫低通滤波器原型

2．3 频率变换与阻抗变换

2．4 滤波器引入传输零点的一般方法

2．5 阻抗匹配滤波器

2．6 低通阻抗匹配滤波器的设计实现

2．6．1 低通阻抗匹配网络的电路设计

2．6．2 低通阻抗匹配网络的三维实现

2．7 本章小结

第三章 耦合带状线巴伦的设计

3．1 巴伦的概念和基本分类

3．2 耦合传输线的基本理论与设计

3．2．1 带状线与耦合带状线

3．2．2 耦合器的理论分析

3．2．3 带状线耦合器的设计与实现

3．3 Marchand巴伦工作条件的理论分析与设计

3．3．1 Marchand巴伦理论分析

3．3．2 耦合线巴伦的设计实现

3．4 一种巴伦小型化的方法

3．5 本章小结

第四章 四输出端口巴伦与平衡滤波器的设计实现

4．1 四输出端口巴伦

4．1．1 四输出端口巴伦的设计

4．1．2 四输出端口巴伦的三维实现及结果分析

4．2 低通平衡滤波器

4．2．1 平衡滤波器的设计

4．2．2 平衡滤波器的三维实现

4．2．3 平衡滤波器仿真结果分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献