新型四路微带可重构双模滤波功率分配器设计与性能

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本文档探讨了一种创新的四路微带集总元件可重构双模滤波功率分配器(Four-Way Microstrip Lumped-Element Reconfigurable Dual-Mode Filtering Power Divider, FPD),发表在2018年3月的《工业电子交易》(IEEE Transactions on Industrial Electronics)上。作者郑川明、许进、魏康(IEEE会员)和吴文(IEEE高级会员)共同提出了这个设计。 该四路FPD的独特之处在于它具备两种工作模式:一是恒定的返回损耗(Constant Return Loss, CLR)下的四路功率分配器,二是高隔离度的停带滤波器(Stopband Filter, SBF)。最显著的特点是,这种器件无需开关就能在两种模式之间切换,只需选择合适的电压即可实现。这种切换操作简化了系统设计,提高了效率。 设计的核心技术是通过一对对可变电容器调谐的LC谐振器来实现四路FPD的滤波性能调整。通过新颖的耦合方案,测量结果显示,该四路FPD的频率响应可以调谐在0.98至2.08 GHz之间,且返回损耗超过18 dB,频率调谐范围(Frequency Tuning Range, FTR)达到了72%。这意味着它具有非常宽广的频谱适应性,能够满足多个应用需求。 除了作为宽带滤波FPD外,这种电路还有另一个创新之处,即作为SBF使用。与传统SBF通过断开二极管来获取隔离不同,该设计允许通过调节电路参数,如电容或电感,实现隔离度的控制。此外,电路设计中的交错结构(staggering)进一步优化了性能,提高了隔离度,在dc到5.7 GHz的范围内,测量的隔离度超过了19.5 dB。 这篇研究论文介绍了一种高性能、可重构的微带滤波功率分配器,其灵活的工作模式和出色的频率调谐能力,对于无线通信系统和信号处理设备的设计具有重要的实用价值。这种技术的发展将推动滤波器和功率分配器领域的技术进步,并可能为未来的无线通信网络提供更高效、更具适应性的解决方案。