平面小型化可重构宽带与多频带通滤波器及多工器的研究

With the development of reconfigurable radio-frequency front-end in modern wireless communication system, reconfigurable wideband bandpass filter is required to meet the requirement of high speed data transmission, reconfigurable multiple-band bandpass filter is needed to satisfy multiple-standard multiple- mode communication, and reconfigurable multiplexer is in demand to realize the receivers and transmitters sharing a common antenna. However, most of the reported reconfigurable filter is the single- and narrow- band bandpass filter. This research project is planning to do some thorough research works on the design of these new types of reconfigurable filter, and the research contents include: (1) Cascading tunable lowpass-highpass filter structure, tunable broad-side coupling structure, and fully tunable multiple-mode resonator are investigated to design planar and compact reconfigurable wideband bandpass filter; (2) Cascading multiple tunable bandpass cells / switchable bandpass-bandstop cells, using tunable transmission zeros / bandstop structures to divide wideband bandpass filter, and fully tunable multiple-mode resonator are investigated to design planar and compact reconfigurable multiple-band bandpass filter; (3) Star-junction-coupled structure, manifold-coupled structure, and distributed-coupled structure are investigated to design planar and compact reconfigurable multiplexer. Preliminary research has been conducted to demonstrate the feasibility of the proposal. In terms of foundational and universal property, the prospective achievements from this research would be of great significance both in theory and in engineering applications.

随着现代无线通信系统可重构射频前端的发展，需要可重构宽带带通滤波器、多频带通滤波器以及多工器来分别满足大数据量传输的要求、多标准多模式通信的要求以及实现可重构收发模块共用一个天线。但是现有的可重构滤波器主要是单频窄带带通滤波器。本项目拟对这些新型的可重构滤波器开展深入地研究，主要内容包括：(1)研究级联可调低通-高通结构、可调宽边耦合结构以及全可调多模谐振器来实现频率与带宽均可调的平面小型化可重构宽带带通滤波器；(2)研究并联可调带通单元/开关带通-带阻单元、可调传输零点/带阻结构分割宽带带通滤波器以及全可调多模谐振器来实现平面小型化可重构多频带通滤波器；(3)研究星点式馈电、多头线馈电以及分布耦合馈电来实现平面小型化可重构多工器。这些研究内容已在项目申请的预先研究中进行过初步方案论证，其可行性得到了确认。由于研究内容的基础性和通用性，研究成果具有重要理论意义和实用工程应用价值。

围绕现代通信系统对可重构射频前端的应用需求，本项目对作为其关键部件的平面结构可重构滤波器的设计理论与方法进行了深入系统地研究，探索了可重构宽带带通滤波器、可重构多频带通滤波器以及可重构多工器中的关键理论与技术问题，探讨了平面结构可重构滤波器的小型化设计和电学性能优化方法。此外，还对一些新型功能融合型微波器件进行了拓展性研究工作。具体研究要点包括：①提出了一种具有准椭圆函数频率响应的新型耦合结构，并将其用于平面、小型化、高选择性可重构宽带带通滤波器、可重构多工器等中；②提出了一类新型集总多模谐振器，并将其用于微型化可重构宽带带通滤波器、可重构多频滤波器以及可重构多工器设计等中；③提出一类谐振模独立可控的多模枝节加载谐振器结构，有利于增加多频带通滤波器的通带数量；④对多通道多工器进行了初步研究，可在不增加多工器端口数量的前提下，有效增加多工器通道数量，从而简化阻抗匹配网络的设计复杂度；⑤对可重构滤波集成单刀双掷开关、可重构滤波集成功分器等新型多功能融合微波器件亦进行了拓展性研究，这种新型多功能融合微波器有利于减小阻抗失配损耗、减小电路体积、减小制造成本等。.在国家自然科学基金的支持下，本项目研究进展顺利，圆满完成研究计划。发表标识资助的SCI/EI论文共计35篇，包括3篇电磁场与微波技术顶级期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques论文、3篇电子与电气学科顶级期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics论文、9篇其他IEEE/IET论文、18篇其他SCI收录论文、EI收录国际会议2篇。协助培养博士生3人，培养硕士研究生5人。本项目很好地完成了的各项预期成果，研究得出的结论和设计方法具有良好的理论意义与实际应用价值。