小型化毫米波双工器设计：交叉耦合与多模理论的应用

"本文介绍了一种新型的毫米波紧凑波导双工器，该双工器采用改进型H面T型结，结合交叉耦合原理和一腔多模理论进行设计，通过S参数的多项式综合和矩阵消零方法提取耦合矩阵。测试结果显示，这种双工器具有更小的尺寸、更高的频率选择性和隔离度，对比传统单模直接耦合双工器具有显著优势。" 毫米波双工器是通信系统中的关键组件，它能够将不同频段的信号分离或合并，广泛应用于毫米波通信和卫星通信等领域。随着技术的进步，对双工器的性能需求日益提高，尤其是频率选择性、隔离度和小型化。传统的设计方法，如采用切比雪夫或巴特沃斯滤波器并通过直接耦合，往往会导致设备体积大、重量重，无法满足小型化的需求。 本研究创新地采用了电路等效分析法和全波建模，提出了一种具有宽带特性的改进型H面T型结。这种结构能够提供更宽的频率响应范围。同时，通过交叉耦合原理，结合一腔多模理论，设计了双模交叉耦合的滤波器，实现了双工器的双模工作状态，从而增强了频率选择性。利用S参数的多项式综合和矩阵消零技术，可以精确地计算和优化耦合矩阵，确保滤波器性能的同时，也使得双工器的物理尺寸得以减小。 设计中，非对称结构的滤波器单元被提出，这种结构由两个凋落模耦合波导连接在谐振腔的相邻边上，能够激发两个相互正交的工作模式，形成传输零点，进一步提升带外抑制性能和紧凑尺寸。通过调整耦合波导的位置和宽度，可以控制耦合性质，实现正耦合或负耦合。矩形谐振腔的尺寸和形状优化是关键，通过改变谐振腔的相对尺寸，可以灵活地调整传输零点的位置，以适应不同的设计需求。 图2（由于文本限制未提供具体内容）可能展示了设计的滤波器单元结构以及传输零点位置的移动效果。实际应用中，这种新型双工器的出色性能和小型化特性，将极大地推动毫米波通信系统的发展，为未来毫米波技术的应用提供更多可能性。 关键词：毫米波双工器，紧凑波导，交叉耦合，一腔多模，传输零点，双模滤波器，S参数，矩阵消零，全波建模，电路等效分析，小型化。