多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计

微带低通滤波器的设计

微带低通滤波器的设计 朱晶晶 摘要：本文通过对国内外文献的查看和整理，对课题的研究意义及滤波器目前的发展现状做了阐述，然后介绍了微带线的基本理论,以及滤波器的基本结构，归纳了微带滤波器的作用和特点。之后对一个七阶微带低通滤波器进行了详细的研究，最后利用三维电磁场仿真软件ANSYS HFSS 进行仿真验证，经过反复调试，结果显示满足预期的性能指标。 关键字：微带线；低通滤波器；HFSS Abstract:View and finishing this article through to the domestic and foreign literature, the research significance and the filter to the current development status of, and then introduces the basic theory of microstrip line, and the basic structure of the filter, summarizes the function and characteristics of microstrip filter.After a seven step microstrip low-pass filter has carried on the detailed research, the use of 3 d electromagnetic field simulation software ANSYS HFSS simulation verification, after repeated testing, the results show that meet the expected performance index. Key word: microstrip line; low-pass filter; HFSS 1.引言 随着无线通信技术的快速发展，微波滤波器已经被广泛应用于各种通信系统，如卫星通信、微波中继通信、军事电子对抗、毫米波通信、以及微波导航等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。滤波器是一种重要的微波通信器件，它具有划分信道、筛选信号的功能，是一种二端口网络。整个通信系统的性能指标直接受它的性能优劣的影响[1]。主要技术指标要求有高阻带抑制、低通带插损、高功率、宽频带和带内平坦群时延等。同时，体积、成本、设计时间也是用户较为关心的话题。滤波器已经成为许多设计问题的关键，微带滤波器的设计技术是无线通信系统中的关键技术。传统方法设计出来的滤波器结构尺寸都比较大，在性能指标上也存在一定程度上的局限性，往往不能够满足现代无线通信系统的要求。目前，微带低通滤波器具有高性能、尺寸较小、易于集成、易于加工等优点因而得到了广泛的应用。 本论文以切比雪夫低通滤波器的研究作为实例，设计出一款七阶的微带低通滤波器，要求符合现代个人移动通信系统多需求的射频产品，覆盖一定的通信频率范围，使之掌握工程开发的相关步骤以及当前技术发展与需求。 2. 微带线的基本理论与参数 ε和导线厚度t、基板的介质损耗角正切函数，接地板和导线所用的金属 (1) 基板参数[2]：基板高度h、基板相对介电常数 r 通常为铜、银、铝。 (2) 电特性参数：特性阻抗、工作频率和波长、波导波长和电长度。 (3) 微带线参数：宽度W、长度L 和微带线单位长度衰减的量AdB。微带线的基本结构如1所示。 （a）结构示意图（b）横截面示意图 图1 微带线结构图 微带滤波器的参数： (1) 带宽 带宽指信号所占据的频带宽度，在被用来描述信道时，带宽是指能够有最大频带宽度。带宽在信息论、无线电、通信、信号处理和波谱学等领域都是一个核心概念。 (2) 带外衰减 由于要抑制无用信号，因此越大的带外衰减特性就越好，此项指标一般取通带外与截止频率为一定比值的某点频率的衰减值[3]。 (3) 通带插损 由于网络端口和元件自身损耗的不良匹配会造成一些能量损耗，造成在通带内引入的噪声过高以至于有用信号通过系统后产生信号失真，为了解决通信系统的这方面问题，就用插损IL 来表示滤波器的损耗特性。 (4) 带内驻波 滤波器的输入端口和输出端口与外加阻抗匹配的程度由带内驻波表示。驻波越小则说明匹配越好，反过来，则不然。 3. 运用HFSS 软件进行设计模拟仿真 3.1 微带低通滤波器的设计参数 滤波器工作频段：f1 =10MHz—f2=2500MHz =0.1dB 滤波器通带衰减：L Ar 滤波器带外抑制：在3500～5000MHz 的频率之间有35dB 的衰减 滤波器输入、输出端微带线特性阻抗：Z0=50 ε=3.66mm，h=0.508mm，t=0.004 所选介质基板指标为： r 可以计算得到7 阶切比雪夫低通滤波电路各微带传输线的结构参数[4-5]得到各尺寸如表1所示：

HFSS三腔矩形波导滤波器的仿真经验

以一个三腔矩形波导滤波器的仿真为例，我得到以下仿真经验： 1。当计算出结构尺寸的时候，包括膜片间距和每个腔体的长度，要开始建立3D模型的时候，不必着急，现将这些数据进行一下预处理，腔体长度进行预缩短，最多不要超过0.03，膜片间距进行预加长，最多不要超过0.07。 这些数字可能打了也可能小了，按你仿真出来的曲线进行细致调节！我主要针对S21曲线的特点进行细致调节。 2。如果通频带内有较大的波纹（超过最小插入损耗），那么一定要扩大内侧腔（同时缩短了外侧腔，这没有关系，正是需要），必要时同时减小外侧腔缩小的程度。 3。大量数据表明： 内侧膜间距变小—〉频带右移，通频带左侧波纹变小，右侧变大； 外侧膜间距变大--〉频带左移，通频带左侧波纹变小，右侧变大； 以上变化，相对而言，通频带左侧波纹变化特别大。 因此如果通频带有偏移或者通频带左侧波纹太大，可以调整膜片间距，适当的调整并不会导致右侧波纹大过最小插入损耗。 4。如果S11的曲线比较对称美观，说明调整的方向大致是对的，可以继续。 5。如果S21曲线右侧带外抑制不足的时候（一般高端都不容易实现抑制，低端一般从一开始仿真就是对的），可增大外侧膜片间距，减小内侧膜片间距，一般得到的最后结果膜片尺寸是对称的，为方便生产也应尽量使其对称，即在改变间距的时候要对称地改。 此外，刚开始接触滤波器设计仿真的我还在实践中得到几条结论： 1。S11的最大值是由给定的波纹决定的。 2。S11的最大值、S21曲线的平滑程度和右侧带外抑制这三者之间有互相牵制的关系，仿真的时候不可能同时达到比较好的程度，只能尽量让这三者在符合要求的同时更好。 S11的最大值可单侧达到很好，但这样的话另一侧肯定很差。S11也可以整体达到比较理想的程度，但是这时高端抑制必然不足。

金属同轴腔滤波器设计要点

金属同轴腔滤波器设计 摘要 近年来，随着移动通信、导航技术和电子对抗的快速发展，对现有微波元器件的需求和性能的改进都提出了很高的要求。同轴腔体带通滤波器作为微波带通滤波器中应用最广的一种滤波器，具有功率容量大、插入损耗低、寄生通带远等特点,在现代无线通信、数字电视广播、卫星导航、遥测遥感和雷达等系统中得到了广泛的应用。 本文对同轴腔体带通滤波器做了详细的分析，分析讨论了同轴谐振腔的电磁特性，主要包括谐振频率、谐振腔的耦合结构和外部品质因数等。利用响应函数得到腔体之间的耦合系数。应用三维全波仿真软件,分析了腔体结构参数与耦合系数和耦合窗的关系。最后论文给出了同轴腔滤波器设计实例，测试结果性能良好，符合设计指标要求。 关键词：微波滤波器带通滤波器同轴谐振腔全波仿真分析 1

ABSTRACT With the rapid development of mobile communication system, the quality of microwave components is becoming more and more important. As a microwave band-pass filter, coaxial cavity filter is widely applied in modern wireless communication and radar systems, for its high power capacity, low insertion loss and far spurious pass-band. Based on the research of coaxial filter, the electromagnetic properties of coaxial cavity resonator are proposed in the paper, including resonant frequency, coupling structure and external Q of the cavities. The coupling coefficient of filter can be getting by utilizing response function. The width of coupling windows and in-put/out-put coupling lines are acquired by full wave simulation and optimization. At last, a coaxial cavity filter is designed and measured, which has perfect performances and is satisfied with the technical specifications. Key Words: microwave filter band-pass filter coaxial resonator full wave simulation

阵列波导光栅(AWG)原理及国内外研发状况

21世纪，随着通信技术及其业务的飞速发展，尤其是因特网的迅速崛起，人们对数据的需求也急剧增加，对通信网的宽带提出了更高的要求，传统的通信技术已经很难满足不断增加的通信容量的需求。光纤通信技术凭借其巨大的潜在宽带资源，成为支撑通信业务量增长的重要通信技术之一。 波分复用（WDM wavelength division Multiplexing）技术是允许在一根光纤上面传输多路相互独立的波长带，这样便可提供多路通道和高的多的通信容量，使得通信容量随可复用波长的数目成倍的增长。在光纤通信中，波分复用系统中经历着从点到点系统到透明光网络的转变，经历着从以往的电光转换到全光交换的装变，密集波分复用（DWDM，dense wavelength division multiplexing）已成为当今光纤通信的首选技术，尤其在长距离、骨干网中已获得广泛的应用。 阵列波导光栅（AWG，arrayed waveguide grating）器件是一种角色散型无源器件，它基于平面光回路技术（PLC，planar light-wave circuit）。与其它波分复用器件相比，AWG器件具有设计灵活、插入损耗低、滤波性能好、长期稳定、易与光纤耦合等优点。此外，AWG还比较容易与光放大器、半导体激光器等有源器件结合，实现单片集成，因此AWG成为DWDM光网络中最理想的器件，是当今研究热点。 中国市场的光通信芯片主要依赖外国供应商。在PON核心芯片方面，基本没有国内厂商。EPON芯片商主要有四家，包括Cortina、PMC- Sierra、Teknovus （被Broadcom收购）以及中国厂商Opulan，但Opulan已于2010年7月被Atheros 收购。GPON芯片提供商则相对较为分散，包括Broadlight、PMC-Sierra、Broadcom、Marvel、Cortina、Infineon、Ikanos等近十家厂商。在光通信收发芯片领域，主要有Phyworks、Mindspeed、Vitesse等供应商。Phyworks，全球最大的无源光网络用户端光模块的芯片供应商，在中国每月各类芯片出货量在200万片左右。基于平面光波导技术的PLC芯片同样主要来自进口，包括NTT Electronics、Hitachi Cable、Neo Photonics、JDS Uniphase、Teem、Wooriro等公司。在光有源器件芯片方面，2.5Gb/s及以下速率的LD芯片、APD芯片大部分依赖进口。 阵列波导光栅（AWG）波分复用器是光通信密集波分复用系统的关键器件，在功能上它可以用作波分复用解复用、光路分插复用、光交叉连接、波长路由及波长检测；在性能上具有波长间隔小，信道数多、输出平坦、插入损耗小、串扰

模式匹配法分析波导滤波器

Ka波段波导H面膜片滤波器的MMM分析 学号：XS13042008 ：田遥岭

摘要 在平时的微波滤波器分析与设计中，很多时候都是直接使用电磁仿真软件直接仿真，但是由于数值解法的先天性缺陷，我们在仿真时可能会花相当长的时间运行仿真程序。对于一些滤波器的设计人员而言，这个缺点也是相当明显的。尤其是当滤波器阶数多了以后，电磁软件的运行时间将会相当长。 本文主要是对一定尺寸的矩形波导，通过理论分析和程序仿真研究具有一定尺寸的矩形波导滤波器的滤波特性。 按照要求，本文将对a=22.86mm、b=10.16mm的矩形波导进行具体的研究讨论：首先选定的频率围Ka波段；利用模式匹配法分析这种结构，较快速的得到这种结构的滤波特性，并与HFSS中相同结构的矩形波导滤波器的仿真结果进行比较。 通过上述的分析，将会掌握另一种较为精确的滤波器分析方法。 引言 一般来讲，微波元器件的设计先用包括等效电感的等效电路进行初步设计，在用比较严格的方法，比如模式匹配法或其他数值方法进行分析验证和优化。下面就将介绍用MMM法分析矩形波导滤波器的响应理论推导及仿真过程。

理论推导 对于对称的H 面波导阶梯如下图，其模式匹配法分析不连续性两边的场的过程如下： （1）首先进行模式分析： 当TE10模入射时，由于TE10模只有Ey 分量、无Ex 分量，而且阶梯在y 方向是均匀的，即不会激励出Ex 模式。由阶梯处的边界条件可知：在阶梯处将会激励出TEm0模式。又由于此阶梯的对称性，可由阶梯两边场模式的对称性得激励模式为21,0m TE 。 （2）模式展开： 由于场的展开方式与非对称H 面阶梯中场的推导过程相同，故可以直接给出 I 区和II 区的横向场分布： I 区的场分布为：

SIW带通滤波器仿真设计

0 引言 滤波器在无线通信、军事、科技等领域有着广泛的应用。而微波毫米波电路技术的发展，更加要求这些滤波器应具有低插入损耗、结构紧凑、体积小、质量轻、成本低的特点。传统用来做滤波器的矩形波导和微带线已经很难达到这个要求。而基片集成波导(SIW)技术为设计这种滤波器提供了一种很好的选择。 SIW的双膜谐振器具有一对简并模式，可以通过对谐振器加入微扰单元来使这两个简并模式分离，因此，经过扰动后的谐振器可以看作一个双调谐电路。分离的简并模式产生耦合后，会产生两个极点和一个零点。所以，双膜滤波器在减小尺寸的同时，也增加了阻带衰减。而且还可以实现较窄的百分比带宽。可是，双膜滤波器又有功率损耗高、插入损耗大的缺点。为此，本文提出了一种新型SIW腔体双膜滤波器的设计方法。 该SIW的大功率容量、低插入损耗特性正好可以对双膜滤波器的固有缺点起到补偿作用。而且输入／输出采用直接过渡的转换结构，也减少了耦合缝隙的损耗。 l 双膜谐振原理及频率调节 SIW是一类新型的人工集成波导，它是通过在平面电路的介质层中嵌入两排金属化孔构成的，这两排金属化孔构成了波导的窄壁，图1所示是基片集成波导的结构示意图。这类平面波导不仅容易与微波集成电路(MIC)以及单片微波集成电路(MMIC)集成，而且，SIW还继承了传统矩形波导的品质因数高、辐射损耗小、便于设计等优点。 1．1 基片集成波导谐振腔 一般情况下，两个电路的振荡频率越接近，这两个电路之间的能量转换需要的耦合就越小。由于谐振腔中的无数多个模式中存在着正交关系，故要让这些模式耦合发生能量交换，必须对理想的结构加扰动。但是，为了保持场结构的原有形式，这个扰动要很小。所以，本文选择了SIW的简并主模TE102和TE201，它们的电场分布图如图2所示。因为TM和TEmn(n10)不能够在SI W中传输。因此，一方面可以保证在小扰动时就可以实现耦合，同时也可以保证场的原有结构。

阵列波导光栅(AWG)基本常识

阵列波导光栅（AWG）基本常识 1、波分复用技术及其现状 波分复用技术是在一根光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合的波长光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。现在光的波分复用技术主要集中在光纤传输的C 波段，波长范围是1530nm~1565nm，每个波长之间的间隔为1.6nm、0.8nm 或更低，称之为密集波分复用，即DWDM。其主要特点为：充分利用光纤的巨大带宽资源，大力提升通信容量，在EDFA可放大的C波段35nm的范围内，若以信道间隔0.8nm，则有40 多个波长的传输能力，进一步扩展到S 波段和L 波段，可得到更多的通信信道，DWDM 技术是最有能力将通信容量提高到Tb/s 的技术；可同时传输不同类型的信号；实现单根光纤双向传输；多种应用形式；节约线路投资；降低器件的超高速要求；IP 的传送通道；高度的组网灵活性、经济性和可靠性。因此，我们有理由认为DWDM 是最具发展优势的通信方案，它解决了目前通信容量危机，充分利用了EDFA 的宽带放大特点，综合了现有网络不同技术，适应未来全光网络建设的要求。WDM具备良好的技术优势，但是，要实现WDM 传输，需要许多与其作用相适应的高新技术和器件，包括光源、光波分复用器、光放大器、光线路技术以及监控技术。光源是能产生符合WDM 系统要求的多波长光源，波分复用技术用于光纤的发送端和接收端，分别完成光的合波与分波，光放大器完成光的前置放大、线路放大和功率放大，其中EDFA 最为成熟。WDM技术的研究、开发与应用十分活跃，在国际上电信装备公司投入巨额资金竞相研究、开发、宣传展示产品；运营公司纷纷着手用WDM 技术改造现有的光传输网络。目前商用系统以2.5Gbit/s、10Gbit/s 和40Gbit/s 为基准速率，

实验四微带线带通滤波器设计

实验四：基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计与仿真一、实验原理 滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件，在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。 1、滤波器的介绍 滤波波器可以分为四种：低通滤波器和高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。射频滤波器又可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。 滤波的性能指标： 频率范围：滤波器通过或截断信号的频率界限 通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起 阻带衰减：取通带外与截止频率为一定比值的某频率的衰减值 寄生通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外又产生新的通带 2、平行耦合微带线滤波器的理论 当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。 平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，她是一种常用的分布参数带通滤波器。 当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。 如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。 二、耦合微带线滤波器的设计的流程 1、确定滤波器指标 2、计算查表确定滤波器级数N 3、确定标准滤波器参数 4、计算传输线奇偶模特性阻抗 5、计算微带线尺寸 6、仿真 7、优化再仿真得到波形图 设计参数要求： （1）中心频率：2.4GHz； （2）相对带宽：9%；

基于阵列波导光栅的单纤三重波分复用器

第27卷　第2期2006年2月 半　导　体　学　报 C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON D U C TO RS V ol.27　N o.2 Feb.,2006 3浙江省科技厅(批准号:2004C31095)和杭州市科技局科技创新(批准号:20051321B14)资助项目 通信作者.Email :jj.he @https://www.wendangku.net/doc/aa18112502.html, 2005208230收到,2005211207定稿 ν2006中国电子学会 基于阵列波导光栅的单纤三重波分复用器 3 郎婷婷1　何建军1,2, 何赛灵1 (1浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,光及电磁波研究中心,杭州　310058) (2Lightip Technologies Inc ,Ottawa K1K4R8,Ca nada ) 摘要:利用阵列波导光栅实现单纤三重波分复用器是一种具有很多优点的方法.I TU G 1983标准规定了无源光网络的三个波长为1310,1490和1550nm ,由于这三个波长的间距相差很大,光谱范围也大,用普通的A W G 设计方法不能达到理想的效果.文中提出了一种基于阵列波导光栅的单纤三重波分复用器的新型设计,利用衍射光栅的频谱周期性,使离第二、三波长较远的第一波长工作在不同的衍射级次,并将第一波长映射到与第二、三波长形成几乎等间距信道的第四波长,从而减小了对光栅自由光谱范围的要求,同时使对应这三个工作信道的输入/输出波导几乎等间距,解决了传统设计方法导致的衍射级次小、器件尺寸大、制作困难等问题.关键词:集成光学;单纤三重波分复用器;阵列波导光栅;自由光谱范围EEACC :4140 中图分类号:TN256 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)022******* 1　引言 随着通信容量的急剧增加,现有光纤网络的传输容量日趋饱和,波分复用技术(WD M )是解决这一问题的有效方法.密集波分复用技术(D WD M )已经在远距离网络中发挥重要作用,而在城域网中,粗波分复用技术(C WD M )也已得到广泛应用.与密集波分复用相比,C WD M 具有无需严格要求波长精度和参数控制、无需热电冷却器、无需补偿偏振色散 和温度影响等优点[1] . 另外,在接入网中,光纤到户(f iber t o t he home ,F T T H )在近年得到迅速发展,将成为新一代宽带网络的标志.Triplexer [2]是一个单纤三重波分复用器,用于将一根光纤里的两个输入光信号分别耦合到一个数字信号接收器和一个模拟信号接收器,同时将一个数字信号发射器发射的光信号耦合到同一根光纤,是F T T H 系统必需的一种基本元器件.根据I TU G 1983标准的规定,无源光网络(p as 2sive op tical networ k ,PO N )用户终端接收的数字信号波长在1490 nm ,模拟信号波长在1550nm ,而发射的数字信号的波长在1310n m. 图1是Triplexer 在双向通信系统中应用的一个示意框图.由Triplexe r1和数字信号发射器、数字信号接收器、模拟信号接收器作为系统的一端,由Triplexer2和数字信号接收器、数字信号发射器、模 拟信号发射器构成系统的另一端.系统两端由光纤 连接,即可实现双向通信. 图1　Triplexer 在双向传输系统中的应用框图 Fig.1　Triplexer ’s application in bidirectional syste m 有很多方法和结构可以实现Triplexer 这一模块,如马赫2曾德仪、薄膜滤波片[3](t hi n f il m f ilter ,TF F )等,其中基于薄膜滤波片的Triplexe r 已经实现商用.但是薄膜滤波片具有一些固有缺点,如需要劳动密度高的手工组装,以及器件的可靠性差[4]. 利用光栅波分复用技术实现Triplexer ,与薄膜滤光片技术相比具有体积小、集成度高、性能稳定可 靠等优点[5] .其实现的主要困难在于,较大的波长间隔造成衍射级次过小,器件尺寸过大等.以阵列波导光栅(a r rayed waveguide grati ng ,A W G )作衍射光栅为例,当A W G 的衍射级次小于8时,就很难实现简单的由三段直波导、两段弯曲波导构成的阵列波导.因为小的衍射级次直接导致阵列波导之间的长

阵列波导光栅_AWG_复用_解复用器的耦合封装技术研究

技术看点 18. 企业精神：敬业?诚信?创新?和谐 一　概述 阵列波导光栅（ＡＷＧ）型复用／解复用器是一种平面波导器件，是在单个芯片上制作的阵列波导光栅。ＡＷＧ型ＤＷＤＭ器件的特点是信道间隔小、插入损耗小且均匀性好、复用信道数多、体积小、易于与其它器件集成等等。并且由于ＡＷＧ是波导集成器件，易于批量、自动化生产，在成本上有一定的优势，所以在４０或８０个波长的ＤＷＤＭ系统的驱动下，ＡＷＧ型ＤＷＤＭ器件推广的势头强劲。 目前ＡＷＧ芯片的制备工艺基本成熟，国外许多大公司都能提供商品化的ＡＷＧ芯片，并且价格也不断下调，但ＡＷＧ模块价格却保持较高的水平，原因是将ＡＷＧ芯片和光纤阵列对准粘接在一起形成ＡＷＧ模块的耦合封装工作难度很大。波导通道的横截面尺寸大约几个μｍ，将如此小的波导通道和芯径约９个μｍ的单模光纤精确对准，是非常困难的。另外，虽然国内外对ＡＷＧ芯片的研究文章非常之多，但对既重要又有难度的耦合封装工作的报道却 非常少。 阵列波导光栅（ＡＷＧ）复用／解复用器的耦合封装技术研究 马卫东　宋琼辉，杨涛 武汉邮电科学研究院光迅科技股份有限公司

技术看点 19.经营理念：持续?稳健?快速?规模 目前对准ＡＷＧ芯片和光纤阵列主要有手工对准和自动对准两 种做法，它们依赖的硬件主要有六维精密（电动程控）微调 架、光源和功率计等。图１给出了目前典型的ＡＷＧ耦合封装系统 示意图，两个光纤阵列分别固定在六维精密微调架上，ＡＷＧ芯片 放在中间的支架上，左边为输入端，右边为输出端。首先光源 的光进入左边输入端光纤阵列１，并将光电探测器下移到ＡＷＧ芯 片的右输出端，调节微调架１，通过监测光电探测器的读数来对 准光纤阵列１和ＡＷＧ的输入端，然后移走探测器；调节微调架２， 通过监测光功率计的读数来对准ＡＷＧ的输出端和光纤阵列２。目 前这种对准方案存在耗时长，封装好的ＡＷＧ模块作为双向器件使 用时可能出现插入损耗过大的问题。 本文提出了一种新的ＡＷＧ耦合封装方案，先利用两个探测器 来监测ＡＷＧ通道的功率值，快速对准ＡＷＧ和光纤阵列，再利用光 功率的双向监测来完成ＡＷＧ和光纤阵列的最终对准。新方案克服 了ＡＷＧ芯片和光纤阵列对准时间过长的问题，并解决了封装好的 ＡＷＧ模块在双向使用时可能出现插入损耗过大的问题，使ＡＷＧ芯 片的快速高质量耦合封装成为可能。 二、　波导和光纤耦合的理论分析 关于光纤和波导耦合的理论有很多的报道，二者的耦合效 率由光纤模场和波导模场之间的重叠积分确定。光纤和波导之 间的接续损耗主要由如下损耗构成：光纤和波导之间的横向位 错损耗、纵向间距损耗、轴向角度倾斜损耗、模场匹配损耗、 数值孔径差异损耗等。前三项损耗的大小取决于光纤和波导是 否对得非常准，后两项损耗取决于光纤和波导的本身结构，与对准无关。本文重点考虑光纤和波导之间的纵向间距损耗问题，因为横向位错损耗和轴向角度倾斜损耗可通过精确调节微调架来减小到可接受的值，而纵向间距损耗需要考虑纵向间距取值范围的问题。 图２给出了波导模场辐射出端口的示意图。光波从宽度为　的条形波导的开口端辐射入自由空间，即使波导口外面已不是波 导，但在距离范围内，波仍然象有波导一样，受到一定的约束。光能是在　这个特征长度上辐射损耗掉的。从衍射理论可知 当比较小时式中为远场角，为光波波长。从几何关系可知： （１） （２） 对于单模光纤而言，约为９μｍ，取１．５５μｍ，则（ｆｉｂｅｒ）约为２６μｍ。对于ＡＷＧ芯片来讲，目前的发展趋势是在同一个硅片上做更多的ＡＷＧ来降低成本，如日本的ＮＴＴ在４英寸的硅片上做了２６个ＡＷＧ芯片，也即减小ＡＷＧ芯片尺寸，这样就必须增加芯和包层之间的折射率差，从而要求波导的横截面尺寸比较小（一般为矩形），ＮＴＴ的典型报道值为：芯层和包层折射率指数差为１．５％，芯尺寸为４．５μｍ×４．５μｍ。根据公式（２），得到ＡＷＧ波导的（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）约为６μｍ。 图２　波导开口端的辐射示意图 光纤和波导耦合时，设光纤和波导端面之间的耦合距离为，当光从光进入波导，则要求小于（ｆｉｂｅｒ）＝２６μｍ，因为在距离光纤端面（ｆｉｂｅｒ）以内的距离，从光纤里出来的高斯光束仍然能象在波导里面一样正常传播，高斯模场的模场半径基本保持不变，使光能量有效地耦合入波导；在距离光纤端面（ｆｉｂｅｒ）以外的距离，光能量会迅速散开，使光纤和波导之间的耦合效率大大降低。同理，当光从波导耦合进入光纤时，要求 （ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）＝６μｍ。可见，对于相同的光纤和波导，当光从光纤耦考虑图１所示的ＡＷＧ对准系统，为了减小端面反射损耗，波导器件和光纤阵列的端面都抛成了斜８度角的形状。从图中可以看出，当对准光纤阵列１和ＡＷＧ芯片时，光纤阵列１需要在Ｘ和Ｙ方向上进行大范围的频繁移动以便寻找最佳位置。为了防止光纤阵列和ＡＷＧ芯片碰撞在一起而造成器件损伤，一开始就必须保证光纤和波导端面之间有较大的距离　ｚ，一般而言　ｚ≈１００μｍ。对

RF陶瓷波导滤波器

革命性的RF陶瓷波导滤波器，用于下一代通信系统 (2014-06-09 13:40:54) 市场预测，到了2017年，无线设备，如智能手机、平板电脑、和移动电脑等需求的信息流量（数据、视频、语音）将有十倍的增长要求。随着信息量的增大，对于网络传输系统的带宽、容量，提出了新的要求。 无线通讯系统，通过让几个大功率服务基站覆盖大面积的区域，通过应用一些小的基站，这些大功率基站可以服务于很大的区域。这些小的基站，仅仅服务一个很小的区域，经过组合在一起的时候，他们提供一定的覆盖范围，同时增加了通讯能力。 空气式腔体滤波器已为这种宏单元拓扑结构提供了整体优越的性能和信息处理能力而成为首选。然而，空气式腔体滤波器体积大、笨重、昂贵，不适合小单元（small-cell）应用。工程师需要提供一个解决方案，能够提供高性能的解决方案，例如在空间和成本之间提供最优化的选择。MAGVENTION通过提供一种陶瓷波导滤波器，提出一种解决方案。 MAGVENTION陶瓷波导技术，采用了其专利结构技术以及高性能的陶瓷机密配方。它提供了一种滤波方法，满足了市场所需要的低成本、小体积和高的电气性能。它提供小于2.5dB的插入损耗，隔离度最大可达到-80 dB，低互调（Passive Intermodulation ，PIM）平均水平为-110 dBm。 特性值： ? Band Pass Filter UMTS Bands 1、2、4、7、25 ? Average Power: ~ 50 Watt

? Peak Power: 大于500 Watt ? High Q Factor: 30% ? Low Insertion Loss: < 1.5 dB ? Sharp Rejection Points: Up to -80 dB ? Excellent PIM Levels: -110 dBm typical 63.5 x 38.1 x 12.7mm

滤波器设计[经典]

引言 滤波器是一种二端口网络。它具有选择频率的特性，即可以让某些频率顺利通过，而对其它频率则加以阻拦，目前由于在雷达、微波、通讯等部门，多频率工作越来越普遍，对分隔频率的要求也相应提高；所以需用大量的滤波器。再则，微波固体器件的应用对滤波器的发展也有推动作用，像参数放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器等一类器件都是多频率工作的，都需用相应的滤波器。更何况，随着集成电路的迅速发展，近几年来，电子电路的构成完全改变了，电子设备日趋小型化。原来为处理模拟信号所不可缺少的LC型滤波器，在低频部分，将逐渐为有源滤波器和陶瓷滤波器所替代。在高频部分也出现了许多新型的滤波器，例如：螺旋振子滤波器、微带滤波器、交指型滤波器等等。虽然它们的设计方法各有自己的特殊之点，但是这些设计方法仍是以低频“综合法滤波器设计”为基础，再从中演变而成，我们要讲的波导滤波器就是一例。 通过这部分内容的学习，希望大家对复变函数在滤波器综合中的应用有所了解。同时也向大家说明：即使初看起来一件简单事情或一个简单的器件，当你深入地去研究它时，就会有许多意想不到的问题出现，解决这些问题并把它用数学形式来表示，这就是我们的任务。谁对事物研究得越深，谁能提出的问题就越多，或者也可以说谁能解决的问题就越多，微波滤波器的实例就能很好的说明这个情况。我们把整个

问题不断地“化整为零”，然后逐个地加以解决，最后再把它们合在一起，也就解决了大问题。这讲义还没有对各个问题都进行详细分析，由此可知提出问题的重要性。希望大家都来试试。 §1-1 滤波器的基本概念 图 1 图1 的虚线方框里面是一个由电抗元件L 和C 组成的两端口。它的输入端1-1'与电源相接，其电动势为Eg，内阻为R1。二端口网络的输出端2－2' 与负载R2相接，当电源的频率为零（直流）或较低时，感抗jωL很小，负载R2两端的电压降E2比较大（当然这也就是说负载R2可以得到比较大的功率）。 但是，当电流的频率很高时，一方面感抗jωL变得很大，另一方面容抗－j/ωC却很小，电感L上有一个很大的压降，电容C又几乎把R2短路，所以，纵然电源的电动势Eg保持不变，负载R2两端的压降 E2也接近于零。换句话说，R2不能从电源取得多少功率。网络会让低频信号顺利通过，到达R2，但阻拦了高频信号，使R2不受它们的作用，那些被网络A（或其他滤波器）顺利通过的频率构成一个“通