濾波天線及其陣列綜合設計研究

《濾波天線及其陣列綜合設計研究》是依託南京航空航天大學，由鄧宏偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：濾波天線及其陣列綜合設計研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧宏偉
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

從天線和濾波器的整體性能出發，一體化設計結構緊湊高性能濾波天線及其陣列具有重要的研究意義。本項目基於傳統的廣義Chebyshev濾波器綜合理論，分析推導廣義Chebyshev濾波器傳輸函式與有耗和頻變耦合矩陣的關係，並對有耗和頻變耦合矩陣的提取方法進行深入研究，從而能夠穩定有效地提取特定拓撲結構對應的耦合矩陣。研究有耗和頻變耦合機理，著重研究設計有耗和頻變耦合的新結構，並探索實現有耗和頻變耦合結構的耦合係數的新方法，設計新型的小型化高性能濾波器和雙工器。研究設計新型的天線和雙饋雙頻天線結構，並準確提取天線的Q值，在此基礎上利用子耦合矩陣綜合設計方法設計高性能濾波天線和雙工濾波天線。考慮天線陣列相位和空間分布及諧振器間耦合相位性質，在對電和磁耦合結構實現進行深入研究的基礎上，設計簡單的濾波天線陣拓撲結構。進而研究有限諧振器Q值有耗濾波器綜合，利用子耦合矩陣綜合設計方法研製新型的濾波天線陣。

結題摘要

本項目基於傳統的廣義Chebyshev濾波器綜合理論，分別分析推導了廣義Chebyshev濾波器傳輸函式與頻變（混合）耦合矩陣的關係，並對頻變（混合）耦合矩陣的提取方法進行深入研究，給出了解析法和最佳化算法兩種方法提取特定拓撲結構對應的耦合矩陣。研究頻變/混合耦合機理，著重研究設計頻變(混合)耦合的新結構，並給出了一種頻變耦合係數提取的新方法。同時研究在源與負載之間引入頻變耦合實現更多傳輸零點。在此基礎上研製出了多款新型的小型化高性能單端和平衡濾波器、雙工器以及頻寬恆定的可調濾波器和平衡濾波器。 無線通信系統對信息傳遞的大容量、高速率的要求促使了寬頻濾波器和天線的發展。另一方面，為適應複雜多面的通信環境，進一步提高數據傳輸速率、提升頻譜利用率，可重構天線和MIMO天線被國內外學者廣泛探索和研究。此外，由於差分電路具有高線性度、高共模抑制、低噪聲等特性，射頻前端電路常採用差分技術。由差分信號直接激勵的差分天線可以直接與差分電路連線，從而避免巴倫的使用，提升了系統的集成度和性能。因此，本項目從天線和濾波器的整體性能出發，將天線與濾波器進行一體化設計新型的寬頻濾波天線，研製出了方向圖可重構寬頻濾波天線、具有高共模抑制的差分寬頻濾波天線以及差分MIMO寬頻濾波天線。