採用正交模式饋源的新型近似雙工之波導濾波器設計

A Novel Waveguide Diplexer-like Filter Design Using Orthogonal Mode Feeding

蔡宗憲(Tsung-Hsien Tsai)

指導教授 ： 洪萬鑄

國立彰化師範大學/工學院/電信工程學研究所/碩士(2017年)

摘要

本篇論文旨在探討以兩種有效縮小結構尺寸的新型近似雙工之波導濾波器設計，利用正交模態（Orthogonal mode）不相互影響的特性來設計兩種新型近似雙工之波導濾波器，分別為K band金屬薄膜形式近似雙工之波導濾波器以及E band十字型結構近似雙工之波導濾波器。提出正交模態不相互影響的特性來設計雙工器的概念在於，傳統波導管雙工器設計使用T形頭結構來連接兩個不同工作頻帶的濾波器，此種設計方法設計出的波導管雙工器往往結構尺寸較大，針對這個問題提出了一個有效縮小結構尺寸的近似雙工之波導濾波器，實現具有廣義柴比雪夫函數響應的雙模濾波器，提高了雙工器的頻率選擇性能，同時也成功的壓縮了波導管雙工器的尺寸。
本論文提出的第一種電路架構為在方形波導管內加上兩個垂直與水平方向的金屬薄片所組成的近似雙工之波導濾波器，兩個金屬薄片之間相差90度且相互不重疊，能量從方形開口饋入利用正交模態不相互影響的特性來設計低頻與高頻兩個頻帶的帶通濾波器，此特性能夠讓兩個不同的通帶在傳輸時互不干擾。第一種電路架構由兩個不同工作頻帶的濾波器組合而成的，設計的低頻與高頻工作頻段包含在K band內，為了方便閱讀這邊將低頻段工作頻率為濾波器I而高頻段工作頻率為濾波器II來區分，濾波器I的中心頻率為21.9 GHz，工作頻帶約21.35 GHz ~ 22.44 GHz，而濾波器II的中心頻率為23.9 GHz，工作頻帶為23.32 GHz ~ 24.48 GHz。
本論文提出的第二種電路架構為五個十字腔體組合而成的近似雙工之波導濾波器，並在十字腔體內加入十字型金屬塊，十字腔體與十字腔體之間加入較小的十字通道，使能量能在兩個十字腔體之間耦合傳輸，饋入的開口與第一種電路架構相似，從方形開口饋入，再透過傳輸轉換結構從方形轉成十字形。此電路架構設計的工作頻段在E band內，濾波器I的中心頻率為58.32 GHz，工作頻帶約57.24 GHz ~ 59.4 GHz，而濾波器II的中心頻率為62.64 GHz，工作頻帶約61.56 GHz ~ 63.72 GHz。

關鍵字

波導管 ； 正交模態 ； 柴比雪夫 ； 帶通濾波器 ； 雙工器

並列摘要

Two classes of cross foil-in square waveguide and five of cross-cavities with cross metal inserted for filter applications.
This thesis present a Square waveguide combined vertical and horizontal foil, feeding from the square opening. The center frequency of low-frequency band filter is 21.9 GHz, having bandwidth from 21.35 GHz to 22.44 GHz. The center frequency of higher-frequency band filter is 23.9 GHz, having bandwidth from 23.32 GHz to 24.48 GHz.
The second structure is combine of five cross-cavity and add cross metal, we keep smaller cavity between cross metals to make sure signal can couple through. The low-frequency band is 58.32 GHz, having bandwidth from 57.24 GHz ~ 59.4 GHz.The higher-frequency band is 62.64 GHz, having bandwidth from 61.56 GHz ~ 63.72 GHz.

並列關鍵字

waveguide ； foil ； cross-cavity ； cross metal

參考文獻

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