微波多工器的快速设计理论及可调技术研究

Microwave multiplexer is a key passive device in the modern communication systems.However, the development of microwave multiplexer encounters many weaknesses, such as limited channels, long design period, high cost, simple operating mode, fixed tuning status and so on, which restrict the improvement of the channel quantity, communication quality and electronic warfare ability. With the fast development of mordent communication system, there is urgent research requirement about the fast design theory and electrical tunable technology. In order to solving the common and difficult microwave multiplexer design issues, we will have a deep study regarding the channel filter parameters extraction theory, fast optimization approach, tunable technology and wideband matching theory. . The innovation research area of this project will be: proposing a new parameter extraction and optimization method based on non-ideal elements analyzing and modeling; giving efficient design method for the multiplexer by microwave network and artificial network; proposing a new design scheme of the tunable multiplexer and a tunable broadband matching network. Then main research includes: (1)The accurate parameters extraction theory and of the channel filter and the fast optimization technique based on non-ideal elements modeling; (2) High efficient microwave multiplexer optimization technology based on network model, distributed artificial neural network model and the hybrid model; (3) Microwave multiplexer tunable technology and broadband tunable matching network design theory by utilizing tunable resonator.

微波多工器是现代通信系统中的关键无源器件，传统微波多工器往往面临通道数量紧张、设计周期长、成本高、工作方式简单和不可调谐等问题，成为制约通信系统扩展信道、提高性能和增强电子对抗的瓶颈。随着微波通信系统向小型化、多功能和抗干扰等方向的发展，亟需研究多工器的快速设计理论和电可调技术。本项目针对微波多工器设计中的难点和热点问题，深入研究多工器的参数提取理论，快速优化技术、可调技术和宽带匹配理论，提出了充分对非理想因素建模的参数提取和优化方法，给出了利用微波网络和人工神经网络的高效的多工器设计方法，以及提出了基于可调宽带匹配网络的可调多工器设计方案，主要研究内容包括：(1) 基于非理想因素准确建模的通道滤波器的网络参数提取和快速优化技术; (2) 基于微波网络模型、分布式人工神经网络模型和混合模型的多工器快速优化技术; (3) 基于可调谐振器的可调多工器设计方法和可调宽带匹配网络设计理论。

微波多工器是现代通信系统中的关键无源器件，传统微波多工器往往面临通道数量紧张、 设计周期长、成本高、工作方式简单和不可调谐等问题，成为制约通信系统扩展信道、提高性 能和增强电子对抗的瓶颈。随着微波通信系统向小型化、多功能和抗干扰等方向的发展，亟需研究多工器的快速设计理论和电可调技术。本项目针对微波多工器设计中的难点和热点问题，深入研究多工器的参数提取理论，快速优化技术、可调技术和宽带匹配理论。在通道滤波器设计方面，提出了充分对非理想因素建模的参数提取，包括对相位加载、色散和不等Q值进行了建模，将新的参数加入了滤波器参数提取算法和优化方法，完成了滤波器计算机辅助设计软件，研制了四代5G滤波器自动调试样机，服务了国内主要四家滤波器制造厂商。基于本项目提出的算法，设计了多个新型小型化5G滤波器和滤波器天线。在多工期器综合方面，首次提出了非谐振单元参与的多工器综合方法，并进行了双工器三端口参数提取算法研究，研究了基于人工智能的滤波器参数提取和自动设计的方法，实现了多工器的快速综合和设计。基于上述方法，设计了基于枝节加载微带多模谐振器、悬置带线、基片集成波导、三模介质谐振器、三维微加工同轴线、SU-8胶波导、三维微加工带线的多工器设计，进行了实验验证。在可调滤波器和多工器方面，设计了新型多模谐振器的可调滤波器、超宽带同轴可调滤波器、小型化悬置带线可调滤波器、可调双工器、六通道可调多工器、固定24工器以及耳蜗式24工器，完成了基于可调谐振器的可调多工器设计方法。发表学术论文31篇，授权发明专利8项，为5G民用移动通信和军用滤波器和多工器设计提供了理论支撑和参考实例。