当今时代正处于第三四次科技革命即电子信息向数字智能时代叠加、转型过渡的历史时期,集成化、多功能化、自动化和智能化的微波电路与系统将为数字智能时代提供技术支撑,其研究已成为电子信息技术领域发展的主要方向。通过电磁耦合技术利用截止模谐振器实现可重构滤波器对于微波电路与系统集成化、多功能化、自动化和智能化有重要意义。为此,该论文研究主题是“基于截止模谐振器的可重构微波滤波器研究”。可重构多功能滤波器是相控阵雷达、一体化电子实现电子集成化、多功能化、自动化和智能化的关键器件。目前,作为微波电路与系统的关键器件滤波器、开关、耦合器等,它们通常以级联的方式存在于各种应用场景的射频前端中,存在功能单一,体积大,损耗大或者阻抗失配等问题,已经成为电子信息技术产业发展的关键技术瓶颈。要突破这一瓶颈,实现多功能化和集成化,缩小体积,降低成本,提升收发系统的灵活选择性,是电子信息技术创新发展的关键。截止模滤波器技术可实现可调范围大、谐振器Q值高,成为可重构多功能滤波器提高整合性能和电子自动化、智能化的关键技术之一,所以非常有必要加强这方面研究。因此,在本文中将多个单一电路整合为多功能、频率可重构滤波电路,并提出了基于截止模谐振器的中心频率和传输零点可重构滤波器,可重构滤波耦合器,可重构滤波单刀多掷开关,可重构滤波0 d B交叉耦合器和可重构滤波波束形成网络等系列多功能可重构滤波电路解决路径,从而使电路结构得到优化,系统的体积与损耗减小。下面从五个方面来具体陈述研究内容:1.针对现有所有耦合均为混合耦合的三阶交叉耦合滤波器中心频率和传输零点难以可重构,无法快速确定传输零点位置的问题,提出了一种基于截止模谐振器的中心频率和传输零点可重构滤波器设计方法,实现了快速确定传输零点位置的功能。通过研究截止模谐振器的机理以及电耦合和磁耦合的对应关系,给出了中心频率和传输零点可重构的途径,并基于截止模谐振器和混合耦合实现了电路的可重构。经测试,中心频率在2.11-2.83 GHz之间可调,传输零点在任意位置可重构,利用提出的方法可快速确定传输零点位置。2.针对现有可重构耦合器集成度不高,功能单一,难以适应未来不同应用场景的问题,提出了一种功能可重构的滤波耦合器解决路径,实现了滤波环形电桥耦合器、滤波分支线电桥耦合器和多阶滤波器的频率、带宽和功分比控制。通过采用奇偶模分析方法,研究分支线电桥耦合器、环形电桥耦合器和多阶滤波器工作时的耦合系数满足的条件,实现了分支线电桥耦合器、环形电桥耦合器和多阶滤波器功能的切换。经测试,单一电路在2.08-3 GHz通带调节范围内,实现了分支线电桥耦合器和环形电桥耦合器功能,并且带宽可重构、功分比可重构。同时,通过将部分耦合置为零耦合,实现了二阶、三阶和四阶滤波器功能切换。解决了集成度不高,功能单一,难以适应未来不同应用场景的问题。3.针对滤波器和开关集成度不高,存在级间失配的问题,提出了一种集成可重构滤波器功能的开关的解决路径,可实现滤波单刀多掷开关的功能。通过研究零耦合技术,实现了可重构滤波单刀多掷开关高隔离、低插损电路。经测试,该单刀5掷开关中心频率可调谐范围为1.866-2.257 GHz,3d B的相对带宽为4.5%,插入损耗在2.45-2.13 d B之间变化,实现了与滤波器的集成,解决了级间失配问题。4.针对传统0 dB交叉耦合器功能单一,未集成频率可重构滤波器功能的问题,提出了一种多功能可重构滤波0 d B交叉耦合器解决路径,可实现异步可重构滤波0 d B交叉耦合器与滤波功分集成的功能。通过研究零耦合技术实现相邻耦合的关断,从而实现异步频率可重构滤波0 d B交叉耦合器及滤波功分的集成电路。经测试,在异步调谐滤波0 d B交叉耦合器模式下,当通道2固定在2.8 GHz,插入损耗为2.5 d B时,通道1可以从1.77 GHz调谐到2.66 GHz,插入损耗为1.68-2.13d B。当通道1固定在1.7 GHz,插入损耗为1.8-3.07 dB时,通道2可以从1.81 GHz调谐到2.79 GHz,插入损耗为2.5-3.58 d B。在滤波功分模式下,中心频率可从1.7GHz调至2.85 GHz,插入损耗为1.44-2.35 d B。实现了异步调谐滤波0 d B交叉耦合器与滤波功分功能的集成和频率的可重构。5.针对传统波束形成网络集成度低、体积大、功能单一问题,提出了一种基于滤波开关耦合器和扭曲宽带耦合器的可重构滤波波束形成网络解决路径,实现了滤波波束形成网络的功能。通过研究耦合器理论,采用了新型滤波开关耦合器、单刀双掷开关、扭曲宽带耦合器、0 d B交叉耦合器的有机组合,实现了输出相位0°,180°,90°和-90°。经测试,设计的波束形成网络集成了滤波功能,无需切换端口,在2 GHz-2.2 GHz内的扫描相位实现了0°,180°,90°和-90°的任意调节。解决了传统无源波束形成网络端口切换实现不同相位扫描,以及工作频率固定,频率选择性不强的问题。