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拓扑与电路
★ 4.0
基于三模谐振器的多功能多路滤波功分器设计
Design of Multifunctional Multiway Filtering Power Dividers Based on Tri-Mode Resonators
| 作者 | Chi-Feng Chen · Yu-Sheng Zeng · Yi-Chen Yeh · Tsang-Ning Tien · Ruo-Yin Yang · Chun-Hsiang Lo |
| 期刊 | IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology |
| 出版日期 | 2024年11月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 多通道滤波功分器 三模谐振器 电路小型化 频率选择性 无线通信系统 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种用于多路滤波功率分配器的创新设计方法,该方法可在紧凑封装中同时实现功率分配和滤波功能。在这种方法中,采用三模谐振器来实现电路小型化和宽阻带。为验证该方法的有效性,设计并制作了基于三模加载短截线谐振器的四路、六路和八路滤波功率分配器;它们的电路面积较小,分别小于<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$0.089\lambda _{g}^{2}$ </tex-math></inline-formula>、<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$0.108\lambda _{g}^{2}$ </tex-math></inline-formula>和<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$0.102\lambda _{g}^{2}$ </tex-math></inline-formula>。研究发现,引入额外的传输零点可以提高频率选择性和阻带衰减。此外,加入合适的电阻可以改善输出端口的回波损耗和端口间隔离度。最后,仿真和实验测量均证实,所提出的多路滤波功率分配器具有结构紧凑、频率选择性高、隔离度高和阻带宽等特点,适用于现代无线通信系统。
English Abstract
This article presents an innovative design methodology for multiway filtering power dividers that can perform both power splitting and filtering functions in a compact package. In this methodology, tri-mode resonators are used to achieve circuit miniaturization and a wide stopband. To validate the methodology, the four-, six-, and eight-way filtering power dividers based on tri-mode stub-loaded resonators were designed and fabricated; their circuit areas were small at 0.089 _g^2 , 0.108 _g^2 , and 0.102 _g^2 , respectively. The study determined that introducing additional transmission zeros can enhance the frequency selectivity and stopband attenuation. Furthermore, incorporating appropriate resistors can improve the output port return losses and port-to-port isolation. Finally, both simulations and experimental measurements confirmed that the proposed multiway filtering power dividers are compact and have high frequency selectivity, high isolation, and wide stopbands, making them suitable for modern wireless communication systems.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于三模谐振器的多路滤波功分器技术在射频电路设计领域具有显著创新性,对我司光伏逆变器和储能系统的电磁兼容性能提升具有潜在应用价值。
该技术的核心优势在于将功率分配与滤波功能集成于紧凑封装中,实现了电路小型化(面积小于0.11λg²)和宽阻带特性。对于阳光电源的产品线而言,这种集成化设计理念可借鉴应用于逆变器内部的信号分配与EMI滤波电路,特别是在多MPPT通道的组串式逆变器和模块化储能变流器中。通过引入传输零点增强频率选择性的方法,有助于改善我司产品在复杂电磁环境下的抗干扰能力,这对于大型光伏电站和工商业储能系统的可靠运行至关重要。
然而,需要注意的是,该技术主要针对无线通信系统的射频应用场景,其工作频段与光伏储能设备的开关频率范围存在显著差异。将其适配到功率电子领域需要进行实质性的频段转换和功率等级提升,这涉及材料选择、热管理和寄生参数控制等工程挑战。
从技术成熟度评估,该研究已完成原型验证,但距离工业化应用尚有距离。对阳光电源而言,更直接的价值在于其设计方法论——多模谐振技术和多端口隔离优化策略可启发我司在电力电子拓扑创新、多电平变换器设计以及并网滤波器优化方面的研究。建议关注其小型化设计理念在提升功率密度和降低系统成本方面的潜在贡献。