本發(fā)明涉及射頻器件領(lǐng)域，尤其涉及一種具有交叉耦合結(jié)構(gòu)的高階電可調(diào)諧帶通濾波器。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，許多用于增加射頻濾波器靈活性的可調(diào)微帶濾波器，作為一種射頻信號處理的基本器件，被廣泛用于多帶以及軟件無線電系統(tǒng)中。為了能增加通帶選擇性，高階濾波器是一種常用的解決方法。

對于高階濾波器的設(shè)計，一些文獻中也提供了相應(yīng)的方法。k.t.park等人在《lowvoltagetunablenarrowbandpassfilterusingcross-coupledstepped-impedanceresonatorwithactivecapacitancecircuit》(《采用具有有源電容電路的交叉耦合階躍諧振器的低電壓可調(diào)窄帶通濾波器》)中提出了利用交叉耦合階躍諧振器設(shè)計了一個四階可調(diào)濾波器；然而該可調(diào)濾波器中諧振器的電和磁難以控制，故而該可調(diào)濾波器的通帶和傳輸零點都存在不太一致的情況，且其帶寬也不恒定。在w.h.tu發(fā)表的《compactdouble-modecross-coupledmicrostripbandpassfilterwithtunabletransmissionzeros》(《具有可調(diào)傳輸零點的小型雙模交叉耦合微帶帶通濾波器》)中公開了一種帶有可調(diào)零點的雙模交叉耦合微帶帶通濾波器，然而該帶通濾波器的通帶是固定的。故而針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提出一種具有恒定帶寬的高階可調(diào)帶通濾波器具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的需求，本發(fā)明的目的在于：提供一種基于交叉耦合結(jié)構(gòu)的高階可調(diào)帶通濾波器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于交叉耦合結(jié)構(gòu)的高階可調(diào)帶通濾波器，包括上層金屬微帶結(jié)構(gòu)，中間層介質(zhì)基板和下層金屬接地板，其特征在于，所述上層金屬微帶結(jié)構(gòu)包括：兩段左右對稱設(shè)置的饋電線以及設(shè)置于所述兩段饋電線之間的四個可調(diào)諧諧振器；

其中，兩個第一可調(diào)諧諧振器關(guān)于輸入端口饋電線和輸出端口饋電線的對稱中心線左右對稱設(shè)置，第一可調(diào)諧諧振器包括：第一可調(diào)電容及分別加載于第一可調(diào)電容兩端的第一彎折微帶線和接地微帶線，所述第一彎折微帶線包括首尾連接的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線，其中遠離第一可調(diào)電容端的第三微帶線為開路端；兩個第一可調(diào)諧諧振器通過遠離第一可調(diào)電容端的兩段微帶線相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；

兩個第一可調(diào)諧諧振器上面設(shè)置有兩個第二可調(diào)諧諧振器，兩個第二可調(diào)諧諧振器關(guān)于輸入端口饋電線和輸出端口饋電線的對稱中心線左右對稱設(shè)置，第二可調(diào)諧諧振器包括第二可調(diào)電容及分別加載于第二可調(diào)電容兩端的第二彎折微帶線和接地微帶線，所述第二彎折微帶線包括首尾連接的第四微帶線、第五微帶線和第六微帶線，其中遠離第二可調(diào)電容端的第六微帶線為開路端；兩個第二可調(diào)諧諧振器通過分別加載于第二可調(diào)電容兩端的接地微帶線和第四微帶線相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；

兩個第一可調(diào)諧諧振器分別與兩個第二可調(diào)諧諧振器通過相互靠近的第二微帶線與第五微帶線形成耦合結(jié)構(gòu)；

所述饋電線包括隔直電容以及分別加載于隔直電容兩端的微帶傳輸線和微帶耦合饋線，所述微帶耦合饋線遠離隔直電容的一端接地，微帶耦合饋線通過與接地微帶線和第一微帶線相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；兩段微帶傳輸線外側(cè)分別設(shè)有第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口。

進一步地，本發(fā)明中第一可調(diào)電容、第二可調(diào)電容、隔直電容均包括一個以上相互并聯(lián)的電容器。

進一步地，本發(fā)明中濾波器的可調(diào)電容均設(shè)置有相同的偏置電壓。

進一步地，本發(fā)明中介質(zhì)基板的介電常數(shù)εr為2～10，介質(zhì)基板厚度0.5～5mm。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種具有恒定絕對帶寬和對稱傳輸零點的高階可調(diào)帶通濾波器，通過調(diào)節(jié)四個可調(diào)諧諧振器中的可調(diào)電容，能夠調(diào)控本發(fā)明高階濾波器的通帶，進而實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)；并且通過將四個可調(diào)諧諧振器形成交叉耦合得到高階濾波器，有效增加了濾波器的頻率選擇性；此外，本發(fā)明通過合理設(shè)置隔直電容的參數(shù)能夠方便調(diào)控q值，有效降低調(diào)節(jié)范圍的插入損耗，其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)復(fù)雜度低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于交叉耦合結(jié)構(gòu)的四階帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明四階濾波器中心頻率調(diào)節(jié)的傳輸特性和回波損耗曲線圖；

其中，1為第一可調(diào)電容，2為第一彎折曲線，3為接地微帶線，4為第二彎折曲線，5為微帶傳輸線，6為隔直電容，7為微帶耦合饋線，8為第二可調(diào)電容。

具體實施方式

以下通過具體實施例并結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細說明：

實施例：

結(jié)合說明書附圖1，本發(fā)明提供一種基于交叉耦合結(jié)構(gòu)的四階電可調(diào)諧帶通濾波器的具體實施例，包括：頂面設(shè)置有金屬微帶結(jié)構(gòu)、底面設(shè)置有金屬接地板的介質(zhì)基板，所述金屬微帶結(jié)構(gòu)包括：兩段左右對稱設(shè)置的饋電線以及設(shè)置于所述兩段饋電線之間的四個可調(diào)諧諧振器；

其中：兩個第一可調(diào)諧諧振器關(guān)于輸入端口饋電線和輸出端口饋電線的對稱中心線左右對稱設(shè)置，第一可調(diào)諧諧振器包括第一可調(diào)電容1及分別加載于第一可調(diào)電容1兩端的第一彎折微帶線2和接地微帶線3，所述第一彎折微帶線2包括首尾連接的第一微帶線201、第二微帶線202和第三微帶線203，其中遠離第一可調(diào)電容1端的第三微帶線203為開路端；兩個第一可調(diào)諧諧振器通過遠離第一可調(diào)電容1端的兩段微帶線203相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；

兩個第一可調(diào)諧諧振器上面設(shè)置有兩個第二可調(diào)諧諧振器，兩個第二可調(diào)諧諧振器關(guān)于輸入端口饋電線和輸出端口饋電線的對稱中心線左右對稱設(shè)置，第二可調(diào)諧諧振器包括第二可調(diào)電容8及分別加載于第二可調(diào)電容8兩端的第二彎折微帶線4和接地微帶線3，所述第二彎折微帶線4包括首尾連接的第四微帶線401、第五微帶線402和第六微帶線403，其中遠離第二可調(diào)電容8端的第六微帶線403為開路端；兩個第二可調(diào)諧諧振器通過分別加載于第二可調(diào)電容8兩端的接地微帶線3和第四微帶線401相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；

兩個第一可調(diào)諧諧振器分別與兩個第二可調(diào)諧諧振器通過相互靠近的第二微帶線202與第五微帶線402形成耦合結(jié)構(gòu)；

所述饋電線包括隔直電容6以及分別加載于隔直電容6兩端的微帶傳輸線5和微帶耦合饋線7，所述微帶耦合饋線7遠離隔直電容6的一端接地，微帶耦合饋線7通過與接地微帶線3和第一微帶線201相互靠近形成耦合結(jié)構(gòu)；兩段微帶傳輸線5外側(cè)分別設(shè)有第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口，根據(jù)本領(lǐng)域人員公知常識可得：輸入輸出的端口阻抗均為50歐姆。

本實施例采用相對介電常數(shù)為2.65、損耗因子為0.001、厚度0.8mm的介質(zhì)基板；

本實施例中第一可調(diào)電容1和第二可調(diào)電容8均采用skyworks公司型號為smv1130-079lf的可變電容二極管，其單個的可變范圍為1.8～27.6pf；根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識：本發(fā)明中可調(diào)電容的實施方式不局限于可變電容二極管，本發(fā)明還可以射頻微機系統(tǒng)、半導(dǎo)體二極管或者三極管來實現(xiàn)電容可調(diào)。

本實施例中隔直電容6采用atc公司型號為600s2r0bt250xt的電容，其標(biāo)稱值為2pf，在實施方式中采用兩個容值為2pf的600s2r0bt250xt電容進行并聯(lián)進而構(gòu)成4pf電容，本發(fā)明在隔離直流的同時，能夠?qū)φwq值具有補償作用，使得可調(diào)范圍內(nèi)的q值隨著頻率的上升而上升。

如圖2所示為本發(fā)明四階可調(diào)帶通濾波器的傳輸特性和反射特性的仿真圖，圖2中橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示傳輸特性|s21|和反射特性|s11|。

由圖2可以看出：本實施例所得四階可調(diào)帶通濾波器的頻率調(diào)節(jié)范圍為1.03ghz～1.28ghz，而絕對帶寬基本保持恒定，具體是穩(wěn)定在117±3mhz；在中心頻率變化時，通帶內(nèi)最大回波損耗在3.4db～3.9db范圍內(nèi)變化，阻帶衰減30db；并且通帶外的上、下頻率處分別分布有兩個傳輸零點，實現(xiàn)了高頻率選擇特性。圖2所得的反射特性表明，在可調(diào)的范圍內(nèi)，通帶內(nèi)實現(xiàn)了很好的匹配。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了闡述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。