一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路

本发明属于无线通信系统，尤其涉及一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路。

背景技术：

1、匹配负载是一种用于微波电路中的关键单端口无源器件，主要用于吸收输入的电磁能量，以提升电路的匹配性能。在微波测量系统、通信系统和雷达等领域中得到广泛应用。传统的波导匹配负载通常采用矩形波导、圆波导或同轴线等结构，这些三维结构造成器件体积较大、成本较高、加工复杂，不易与现代微波电路系统集成。随着通信系统向更高频率发展，这些传统匹配负载已经难以满足对小型化、低成本、高集成度的需求。因此，研究和发展平面化、小型化、低剖面的匹配负载对推动微波电路领域发展具有十分重要的意义。

2、慢波效应使电磁波在系统中传播速度减慢，从而有效增加了电路长度，在有限的物理空间内实现更多的电路元件，有助于实现小型化设计。高阶有耗滤波器的多级结构能够在更紧凑的空间内实现复杂的频率调控，使得整体设计更为高效且小型化。结合慢波效应与高阶有耗滤波器，可实现更精密的频率响应和性能优化，在匹配负载设计中发挥重要作用。该专利旨在解决传统匹配负载的体积大、成本高、加工复杂等问题，致力于提供一种高性能、低成本、易集成的匹配负载解决方案。其出现填补了现有技术的缺陷，为微波电路与系统的发展带来了创新和应用前景。

技术实现思路

1、本项发明的目的是提供一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，以高阶有耗交指带通滤波器为核心结构，充分利用高阶滤波器的慢波效应，从而实现微带形式的平面匹配负载设计。该设计不仅具有成本低、尺寸小、剖面低、易集成、易加工和装配等优点，同时还借助人工智能算法实现多参数优化与调整，以提高匹配负载性能。这种创新设计适用于微波测量、无线通信和雷达等系统，将为这些领域带来更智能化、高效的匹配方案。

2、本发明是这样实现的，一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，核心结构为高阶有耗交指带通滤波器(7)，采用具有两层金属层的单层介质基板结构，包括介质基板(2)、金属微带层(1)、金属接地板(3)；微带输入端口(4)为阻抗50欧姆微带线；所述的介质基板(2)为有耗介质基板，金属化通孔(5)将金属微带层(1)和金属接地板(3)相连接，所述的金属微带层(1)在有耗介质基板(2)上表面，金属接地板(3)在有耗介质基板(2)下表面；所述的高阶有耗交指带通滤波器(7)由45个一端开路一端短路的四分之一波长微带谐振器(6)组成，微带谐振器(6)之间采用平行耦合方式，高阶有耗交指带通滤波器(7)的输入/输出端采用抽头方式与微带谐振器(6)实现磁耦合。

3、本发明提出的一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路的工作原理如下：

4、微波信号首先经由匹配负载的信号输入端口输入，随后进入高阶有耗交指带通滤波器。在通过高阶有耗交指滤波器时，微波信号的电磁能量被有耗介质基板吸收并转化为热能。在此过程中，慢波效应发挥着作用，显著减缓电磁波在介质中的传播速度，延长信号在系统中的传输时间。随后，未被吸收的微波信号电磁能量在到达终端时发生反射。这些反射的电磁能量沿途传回高阶有耗交指带通滤波器，并再次被逐级吸收并转为热能。通过慢波效应的调节，反向传输至输入端时微波信号的电磁能量几乎可以被忽略，实现了良好的阻抗匹配。这确保了信号传输的有效性，同时利用慢波效应提供了更多传播路径，有助于充分吸收信号并实现优秀的阻抗匹配。

5、本发明提供了一种基于高阶有耗滤波器慢波线应的匹配负载，易于整合到其他电路中，适用于毫米波/太赫兹电路与系统；它通过高阶有耗滤波器慢波效应，使电磁波在介质中的传播速度减慢，有效增加电路长度，同时结合多级结构的高阶有耗滤波器，实现频率调控更紧凑，设计高效小型化；它通过人工智能优化技术的辅助，实现了精准的设计参数优化，使其具备成本低、尺寸小、剖面低、易集成、易加工和装配简单等优点。这一创新设计在微波测量、无线通信和雷达等系统中展现出广泛的应用前景，将为这些领域带来更智能化、高效的匹配解决方案。

技术特征：

1.一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，其特征在于，其结构包含金属微带层、介质基板和金属接地板。所述的介质基板为有耗介质基板，起到关键作用，通过金属化通孔连接金属微带层和金属接地板，从而构建完整的电路结构。金属微带层覆盖在有耗介质基板上表面，而金属接地板则位于其下表面。

2.如权利要求1所述的基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，其特征在于，以高阶有耗交指带通滤波器为核心结构，所述高阶有耗交指带通滤波器由45个一端开路一端短路的四分之一波长微带谐振器组成，微带谐振器之间采用平行耦合方式。

3.如权利要求1所述的基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，其特征在于，利用高阶有耗滤波器的慢波效应，使电磁波在有耗介质中传播速度减慢，从而有效增加了电路长度，延长信号在有耗介质中的传输时间。

4.如权利要求1所述的基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路，其特征在于，微波信号首先经由匹配负载的信号输入端口输入，随后进入高阶有耗交指带通滤波器。在通过高阶有耗交指滤波器时，微波信号的电磁能量被有耗介质基板吸收并转化为热能。随后，未被吸收的微波信号电磁能量在到达终端时发生反射。这些反射的电磁能量沿途传回高阶有耗交指带通滤波器，并再次被逐级吸收并转为热能。反向传输至输入端时微波信号的电磁能量几乎可以被忽略，实现了良好的阻抗匹配。

技术总结本发明涉及无线通信系统技术领域，公开了一种基于高阶有耗滤波器慢波效应的匹配负载电路。通过采用高阶有耗交指带通滤波器作为核心结构，利用慢波效应将电磁波传播速度减缓，延长信号传输时间和有效传播路径，从而优化阻抗匹配。该设计利用高阶有耗滤波器的多级结构和人工智能优化技术，实现了精细调控和更紧凑的频率调控，使电路设计更高效、小型化。通过吸收和转化电磁能量，提供了更高的集成度和易用性，适用于微波测量、无线通信和雷达系统，展现出广阔的应用前景，为行业带来更智能、高效的匹配解决方案。技术研发人员：宋开军,蒲柯舟,朱丽娟,袁玉婷,杨清,张波,樊勇,程钰间受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2