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近年来,无线通信技术发展迅速,使得无线频谱资源变得日渐紧缺,而感知无线电技术能够有效地提高频谱资源利用率,是未来无线通信技术重要的发展方向之一。可重构射频前端技术作为感知无线电系统中的关键技术,它有利于提高频谱的利用率,并控制感知无线电系统对传统广播电视产生干扰。
本文针对感知无线电系统的应用,研制了UHF频段的开关阵列控制滤波器组,它是由四个中心频率分别为754MHz,786MHz,794MHz,802MHz的带状线带通滤波器和一个由基带信号控制的两阶单刀双掷的开关阵列构成。本文设计的带通滤波器基于带状线方形开环谐振器,由于带状线位于介质基片内部,减少了对基片表面面积的占据,提高了介质基片的利用率。使用开环方形谐振器又能够进一步减少滤波器的尺寸,增加所设计的滤波器组的集成度。滤波器的设计是基于耦合矩阵理论,首先运用网络综合法,计算出滤波器的耦合系数矩阵;再运用商用仿真软件HFSS对各种耦合结构进行耦合系数的提取,确定滤波器的物理尺寸;最后再对所得到的物理尺寸进行优化和微调,完成滤波器的仿真设计。为了将所设计的滤波器组应用到实际系统中,方便与其他电路集成在一块多层PCB上,滤波器组用普通的FR4介质基片(介电常数为4.2,厚度为1.638mm,tanξ=0.02)来实现,滤波器引入的损耗在系统中可以通过低噪声放大器进行补偿。最后结合现有的CR系统控制接口对滤波器组进行测试,测试结果表明与仿真结果吻合良好,达到了设计目的。