基于多模谐振理论的宽带小型化移相器研究

基本信息
批准号:61901226
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.50
负责人:吕云鹏
学科分类:
依托单位:南京邮电大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
微波无源器件微波无源移相器相位调控宽带小型化多模谐振理论
结项摘要

High performance phase shifter is the critical component for the multi-polarization and multi-beam technology, which plays an important role in the construction of mobile communication system with the high-speed data transmission and efficient spectrum utilization. It is a challenging frontier topic to achieve high performance phase shifter while significantly reducing the size and improving the bandwidth. In order to solve the problem that existing wideband phase shifting technology cannot take both bandwidth and size into account, this project intends to explore the design method of wideband and miniaturized phase shifter based on the multimode resonance theory, and carry out the innovative research from the three aspects: the phase characteristic control technology, the structure and topology, and the synthesis design method. 1) Study the mechanism of phase characteristic control based on the multimode resonance theory, reveal the relationship between the number and distribution of resonance modes and phase characteristics, and propose the method to quantitatively control phase characteristic by using multiple resonance modes. 2) Study the effect of mode perturbation and boundary conditions on the size and performance of phase shifter, and propose the design and implementation of the wideband compact phase-shifting structure as well as wideband compact multi-channel and multi-function phase-shifting topology based on multimode resonances. 3) Study the equivalent circuit model for multimode phase shifter and the theory of polynomial synthesis of amplitude and phase characteristics, and propose an accurate and efficient general synthesis design method for multimode wideband and miniaturized phase shifter. Research and result of this project are important to promote the theoretical development of wideband and miniaturized phase shifter as well as the application of multi-polarization and multi-beam technology.

高性能移相器是多极化和多波束技术的关键部件,对于构建高速数据传输和高效频谱利用的移动通信系统发挥着重要作用。如何确保移相器高性能工作的同时,显著地缩减尺寸并提高带宽,是极富挑战性的前沿课题。本项目针对现有的宽带移相技术无法同时兼顾带宽和尺寸的问题,拟开展基于多模谐振理论的宽带小型化移相器的探索,从调控技术、结构拓扑和综合理论三方面开展创新研究。1)研究基于多模谐振理论的相位调控机理,揭示谐振模式个数及分布与相位特性之间的规律,提出利用谐振模式对相位特性进行定量调控的方法。2)研究模式扰动和边界条件对移相器尺寸和性能的影响,提出基于多模谐振的宽带小型相移结构和宽带小型多路多功能相移拓扑的设计实现。3)研究多模移相器等效模型构建和幅相特征多项式综合理论,提出准确高效的多模宽带小型化移相器通用综合设计方法。该项目研究及其成果对于推动宽带小型化移相器的理论发展和多极化多波束的技术应用具有重要意义。

项目摘要

本项目对基于多模谐振理论的宽带小型化移相器开展了深入的研究,项目研究所产生的研究成果共发表SCI收录期刊论文16篇,国际会议论文3篇,申请国家发明专利4项,成功获授权3项,具体取得的研究成果包括以下方面:(a)基于多模谐振理论,提出了高性能的新型宽带小型化单路和多路移相器,在移相结构尺寸小于0.1λ0×0.1λ0下实现了带宽大于100%~120%的优异性能,相较于现有宽带移相技术,实现了带宽大幅提升和尺寸大幅缩减。(b)基于多模谐振理论,提出了高性能的新型宽带小型化滤波移相器,在移相结构尺寸小于0.15λ0×0.1λ0下同时实现了宽频带低相差的相移功能和宽阻带高选择性的滤波功能。(c)提出了多种新型相移拓扑和多模腔体结构,探索了功分器和移相器相融合的系统小型化方案,同时实现了系统整体尺寸的缩减和馈电网络幅相带宽和隔离性能的提升。(d)探索了宽带小型化多模移相器在天线系统中的应用,提出了多种新型高性能的天线/天线阵列设计方案。本项目所提出技术突破了传统相位调控方式的局限,完善了宽带小型化移相器的设计理论,研究得出的结论与设计方法具有良好的理论和实际应用价值。所发表的期刊论文中,2篇发表在电磁场微波国际顶级期刊IEEE TMTT上,5篇发表在天线国际顶级期刊IEEE TAP上,1篇发表在微电子国际顶级期刊IEEE EDL上。研究过程中,共培养硕士研究生5名,博士研究生3人。本项目取得的各项成果均超过预期指标,很好地完成了项目研究计划。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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