一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，包括上層的微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)、中層的介質(zhì)基板、下層的接地金屬板以及金屬通孔，所述微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)包括一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器和一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)，每個(gè)多模諧振器包括一個(gè)開(kāi)口環(huán)諧振器和一個(gè)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處通過(guò)一組串聯(lián)的變?nèi)荻O管連接，所述枝節(jié)結(jié)構(gòu)呈“巾”字型，并加載在開(kāi)口環(huán)諧振器的中心，該枝節(jié)結(jié)構(gòu)的一側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載一個(gè)變?nèi)荻O管，中心枝節(jié)線(xiàn)下端經(jīng)過(guò)兩次彎折；每段輸入/輸出饋電線(xiàn)包括一段終端短路微帶線(xiàn)和一段終端開(kāi)路微帶線(xiàn)。本實(shí)用新型的第一、二個(gè)通帶是獨(dú)立可電調(diào)的，第三個(gè)固定通帶是可控的，并且三個(gè)通帶的帶寬也是可控的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三頻帶通濾波器，尤其是一種應(yīng)用于三頻可重構(gòu)射頻前端系 統(tǒng)的具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展過(guò)程中，對(duì)能夠兼容多個(gè)頻段，實(shí)現(xiàn)多個(gè)業(yè)務(wù)的 系統(tǒng)需求量越來(lái)越大。而射頻電調(diào)濾波器作為射頻前端系統(tǒng)的重要組成部分，并且具有體 積小、成本低以及靈活性等優(yōu)勢(shì)，日益受到重視。因此，同時(shí)兼容多個(gè)頻段，帶寬可控，并且 中心頻率可以靈活調(diào)節(jié)的帶通濾波器更具吸引力，對(duì)三頻帶可調(diào)帶通濾波器的研究具有重 大的意義。
[0003] 單頻段可調(diào)濾波器當(dāng)前已得到了廣泛的研究，也有部分雙頻可調(diào)帶通濾波器被報(bào) 道，但由于三頻帶可調(diào)濾波器設(shè)計(jì)難度大，較難獨(dú)立控制每個(gè)通帶，所以很少有關(guān)于多于兩 個(gè)頻段的三頻帶可調(diào)濾波器的報(bào)道。
[0004] 2013年，Chan-Keong Chio等人在Microwave Symposium Digest(IMS)會(huì)議上發(fā)表 的"Novel reconfigurable multiple-band quasi-elliptic bandpass filter using defected ground structure"，提出了基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻段可切換濾波器，該濾波器 可以在三個(gè)工作頻段中隨意切換，但是不能實(shí)現(xiàn)中心頻率的連續(xù)快速可調(diào)。
[0005] 2015年，Roberto G0mez-Garcia等人在IEEE Transaction on MTT上發(fā)表了 "Reconfigurable multi-band microwave filters"，提出了一種多于兩個(gè)頻段的多頻可 調(diào)帶通濾波器，但是調(diào)節(jié)范圍較小，體積較大。
[0006] 綜上所述，已發(fā)表的文章或?qū)＠嗌婕皢晤l段可調(diào)帶通濾波器，以及少部分涉及 雙頻可調(diào)帶通濾波器，而涉及三頻段可調(diào)帶通濾波器的報(bào)道則極少，所提方法和結(jié)構(gòu)以及 所實(shí)現(xiàn)的性能有限。實(shí)際應(yīng)用中不僅要求濾波器的通帶的中心頻率可控的，也要求濾波器 的帶寬也是可控。并且，隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對(duì)器件的小型化的需求也越來(lái)越 大，因此高度集成化的三頻帶可調(diào)帶通濾波器具有較大的應(yīng)用前景。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種具有兩個(gè)可電調(diào) 通帶的三頻帶通濾波器，該濾波器的第一、二個(gè)通帶是獨(dú)立可電調(diào)的，第三個(gè)固定通帶是可 控的，并且三個(gè)通帶的帶寬也是可控的，由于僅采用一個(gè)多模諧振器，所以在小型化方面具 有較大的優(yōu)勢(shì)。
[0008] 本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
[0009] 一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，包括上層的微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)、中層的介 質(zhì)基板、下層的接地金屬板以及金屬通孔，所述金屬通孔依次貫穿微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)、介質(zhì)基板和 接地金屬板，使微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)與接地金屬板之間通過(guò)介質(zhì)基板連接，其特征在于:所述微帶線(xiàn) 結(jié)構(gòu)包括一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器和一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)，每個(gè)多模諧振 器包括一個(gè)開(kāi)口環(huán)諧振器和一個(gè)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處通過(guò)一組串聯(lián)的變 容二極管連接，所述枝節(jié)結(jié)構(gòu)呈"巾"字型，并加載在開(kāi)口環(huán)諧振器的中心。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處的一組串聯(lián)的變?nèi)荻O管中間通 過(guò)一個(gè)偏置電阻接第一直流電壓源。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，所述枝節(jié)結(jié)構(gòu)的中心枝節(jié)線(xiàn)下端經(jīng)過(guò)兩次彎折，增加了帶內(nèi) 耦合控制的自由度。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，左邊的多模諧振器中的枝節(jié)結(jié)構(gòu)為第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)，右邊的多 模諧振器中的枝節(jié)結(jié)構(gòu)為第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端和第二枝節(jié) 結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端分別加載一個(gè)變?nèi)荻O管。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè) 枝節(jié)線(xiàn)末端還分別加載一個(gè)固定電容;其中，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的 固定電容位于第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管之前，所述第二枝節(jié)結(jié)構(gòu) 的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的固定電容位于第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O 管之前。
[0014] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管與固 定電容之間，以及第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管與固定電容之間分別 通過(guò)一個(gè)偏置電阻接第二直流電壓源。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，左邊的多模諧振器中的開(kāi)口環(huán)諧振器為第一開(kāi)口環(huán)諧振器， 右邊的多模諧振器中的開(kāi)口環(huán)諧振器為第二開(kāi)口環(huán)諧振器，所述第一開(kāi)口環(huán)諧振器和第二 開(kāi)口環(huán)諧振器的中心分別加載一個(gè)接地射頻扼流圈。
[0016] 作為一種優(yōu)選方案，所述一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)分別為第一輸入/輸出 饋電線(xiàn)和第二輸入/輸出饋電線(xiàn)，所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)和第二輸入/輸出饋電線(xiàn)均包 括一段終端短路微帶線(xiàn)和一段終端開(kāi)路微帶線(xiàn)；
[0017] 所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)位于左邊的多模諧振器左側(cè)，在第一輸入/輸出饋電線(xiàn) 中，終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第一開(kāi)口環(huán)諧振器的上方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路端位 于第一開(kāi)口環(huán)諧振器的下方；
[0018] 所述第二輸入/輸出饋電線(xiàn)位于右邊的多模諧振器右側(cè)，在第二輸入/輸出饋電線(xiàn) 中，終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第二開(kāi)口環(huán)諧振器的上方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路端位 于第二開(kāi)口環(huán)諧振器的下方。
[0019] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)的左側(cè)設(shè)有第一輸入/輸出端口， 所述第二輸入/輸出饋電線(xiàn)的右側(cè)設(shè)有第二輸入/輸出端口。
[0020] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一輸入/輸出端口和第二輸入/輸出端口上均具有一個(gè) 固定電容。
[0021 ]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：
[0022] 1、本實(shí)用新型采用了一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器，每個(gè)多模諧振器包括一個(gè)開(kāi)口 環(huán)諧振器和一個(gè)"巾"字型枝節(jié)結(jié)構(gòu)，且開(kāi)口環(huán)諧振器和"巾"字型枝節(jié)結(jié)構(gòu)都加載了變?nèi)荻?極管，通過(guò)這對(duì)多模諧振器實(shí)現(xiàn)了具有兩個(gè)可獨(dú)立電調(diào)節(jié)的通帶，三個(gè)頻帶的中心頻率與 帶寬可控的三頻帶帶通濾波器，解決了多涉及可重構(gòu)單頻帶通濾波器，涉及應(yīng)用于三頻系 統(tǒng)的可調(diào)帶通濾波器相對(duì)較少，所提方法和結(jié)構(gòu)以及所實(shí)現(xiàn)的性能有限的問(wèn)題。
[0023] 2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶帶通濾波器，由于僅僅采用了 一對(duì)多模諧振器(兩個(gè)多模諧振器），在尺寸方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足了實(shí)際應(yīng)用中無(wú)線(xiàn) 通信系統(tǒng)對(duì)器件小型化的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的多模諧振器結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的多模諧振器的奇模等效電路圖。
[0026] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的多模諧振器的偶模等效電路圖。
[0027] 圖4為圖3電路的奇模等效電路圖。
[0028]圖5為圖3電路的偶模等效電路圖。
[0029]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例2的三頻帶通濾波器結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例3的三頻帶通濾波器第二、三通帶固定，第一通帶可調(diào)的 S21仿真曲線(xiàn)圖。
[0031]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例3的三頻帶通濾波器第二、三通帶固定，第一通帶可調(diào)的 Sn仿真曲線(xiàn)圖。
[0032]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例3的三頻帶通濾波器第一、三通帶固定，第二通帶可調(diào)的 S21仿真曲線(xiàn)圖。
[0033]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例3的三頻帶通濾波器第一、三通帶固定，第二通帶可調(diào)的 Sn仿真曲線(xiàn)圖。
[0034] 其中，卜微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)，2-第一開(kāi)口環(huán)諧振器，3-第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)，4-第二開(kāi)口環(huán)諧振 器，5-第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)，6-接地射頻扼流圈，7-第一輸入/輸出饋電線(xiàn)，8-第二輸入/輸出饋電 線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施 方式不限于此。
[0036] 實(shí)施例1:
[0037]如圖1所示，本實(shí)施例提出了一種多模諧振器，該多模諧振器包括一個(gè)開(kāi)口環(huán)諧振 器和一個(gè)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處(兩個(gè)開(kāi)口終端)用一個(gè)變?nèi)荻O管Cn連接 起來(lái)，所述枝節(jié)結(jié)構(gòu)呈"巾"字型，并加載在開(kāi)口環(huán)諧振器的中心，枝節(jié)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末 端分別加載一個(gè)變?nèi)荻O管C V2，這樣提出的多模諧振器在整體上形成一個(gè)"吊"字型，由于 該多模諧振器是關(guān)于PP'平面左右對(duì)稱(chēng)的，因此可以運(yùn)用奇偶模分析方法對(duì)其進(jìn)行模式分 析。
[0038] 為了便于分析，假設(shè)微帶線(xiàn)的特性導(dǎo)納Y4 = 4Y! = 2Y2 = 2Y3，物理長(zhǎng)度1^+1^ = L3，如 圖2和圖3所示，分別為多模諧振器的奇模和偶模等效電路。從圖2中可以看出，多模諧振器 的奇模等效電路相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)路端加載有變?nèi)莨蹸n的四分之一波長(zhǎng)諧振器，其諧振頻率fi 與^+Δ U成反比，其中△ 1^為變?nèi)莨蹸n等效的微帶線(xiàn)長(zhǎng)度；因此，諧振頻率可以由變?nèi)莨?Cn進(jìn)行調(diào)節(jié)。從圖3中可以看出，諧振器的偶模等效電路也是左右對(duì)稱(chēng)的，因此，可以進(jìn)一步 采用奇偶模分析法進(jìn)行分析，圖3電路的奇模和偶模等效電路分別如圖4和圖5所示，圖4所 示的等效電路為傳統(tǒng)的四分之一波長(zhǎng)諧振器，諧振頻率f3與微帶線(xiàn)的物理長(zhǎng)度L3(也即U+ L2)成反比，圖5所示的等效電路為一端加載有變?nèi)荻O管CV2的半波長(zhǎng)諧振器，其諧振頻率 f 2與L3+L4+L5+ Δ L2成反比，其中Δ L2為變?nèi)莨蹸V2等效的微帶線(xiàn)長(zhǎng)度；因此，諧振頻率f3可以 變?nèi)荻O管C V2通過(guò)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0039] 實(shí)施例2:
[0040] 根據(jù)"W.Tang and J.-S.Hong，"Varactor-tuned dual-mode bandpass filters"，IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，vol·58，no·8，pp·2213-2219，Aug.2010·" 的 分析，只要加載枝節(jié)在主傳輸線(xiàn)上的加載點(diǎn)是關(guān)于輸入/輸出端口對(duì)稱(chēng)的，無(wú)論加載在枝節(jié) 上的變?nèi)荻O管是非對(duì)稱(chēng)加載，還是對(duì)稱(chēng)加載，達(dá)到的設(shè)計(jì)效果是一樣的，為了減少變?nèi)莨?的使用個(gè)數(shù)，將上述實(shí)施例1的多模諧振器中的枝節(jié)結(jié)構(gòu)左側(cè)的變?nèi)荻O管C V2移除，形成枝 節(jié)結(jié)構(gòu)上變?nèi)荻O管的非對(duì)稱(chēng)加載。
[0041] 如圖6所示，本實(shí)施例的三頻帶通濾波器包括上層的微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)1、中層的介質(zhì)基 板（圖中未示出）、下層的接地金屬板（圖中未示出）以及金屬通孔（圖中未示出），微帶線(xiàn)結(jié) 構(gòu)1和接地金屬板都附著在介質(zhì)基板上，所述金屬通孔依次貫穿微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)1、介質(zhì)基板和 接地金屬板，使微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)1與接地金屬板之間通過(guò)介質(zhì)基板連接，所述微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)1包括 一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器和一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)，整個(gè)微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)1呈現(xiàn)左 右對(duì)稱(chēng)；
[0042] 所述一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器中，左邊的多模諧振器包括第一開(kāi)口環(huán)諧振器2 和第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3,右邊的多模諧振器包括第二開(kāi)口環(huán)諧振器4和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5,所述第一 開(kāi)口環(huán)諧振器2和第二開(kāi)口環(huán)諧振器4的開(kāi)口處通過(guò)一組(兩個(gè)）串聯(lián)的變?nèi)荻O管Cn連接， 所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5均呈"巾"字型，其中第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3加載在第一開(kāi)口 環(huán)諧振器2的中心，第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5加載在第一開(kāi)口環(huán)諧振器2的第二開(kāi)口環(huán)諧振器4的中 心，所述第一開(kāi)口環(huán)諧振器2和第二開(kāi)口環(huán)諧振器4的中心分別加載一個(gè)接地射頻扼流圈6， 接地射頻扼流圈6作為直流接地用，并且能夠防止射頻信號(hào)短路到直流電源的地；
[0043] 所述第一開(kāi)口環(huán)諧振器2的開(kāi)口處的一組串聯(lián)的變?nèi)荻O管Cn中間，以及第一開(kāi) 口環(huán)諧振器2的開(kāi)口處的一組串聯(lián)的變?nèi)荻O管C V1均通過(guò)一個(gè)偏置電阻接第一直流電壓源 Vcq，第一直流電壓源VCC1可以為變?nèi)荻O管Cn提供偏置電壓，同時(shí)該偏置電阻也起到射頻 扼流的作用；
[0044]所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5的中心枝節(jié)線(xiàn)下端經(jīng)過(guò)兩次彎折，增加了帶 內(nèi)耦合控制的自由度，第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載一個(gè)固定電容Cdc和一個(gè)變?nèi)?二極管Cv2,第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端也加載一個(gè)固定電容Cdc和一個(gè)變?nèi)荻O管 C V2，固定電容CDC位于變?nèi)荻O管CV2之前，起到了隔直的作用；
[0045]所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)3的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管CV2與固定電容CDC之間， 以及第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)5的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管CV2與固定電容CDC之間分別通過(guò) 一個(gè)偏置電阻接第二直流電壓源V CC2,第二直流電壓源VCC2可以為變?nèi)荻O管CV2提供偏置電 壓，同時(shí)該偏置電阻也起到射頻扼流的作用；
[0046]所述一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)分別為第一輸入/輸出饋電線(xiàn)7和第二輸 入/輸出饋電線(xiàn)8,所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)7和第二輸入/輸出饋電線(xiàn)8均包括一段終端短 路微帶線(xiàn)和一段終端開(kāi)路微帶線(xiàn)，增加了提取外部品質(zhì)因數(shù)的自由度；
[0047] 所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)7位于左邊的多模諧振器左側(cè)，在第一輸入/輸出饋電 線(xiàn)7中，終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第一開(kāi)口環(huán)諧振器的2上方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路 端位于第一開(kāi)口環(huán)諧振器2的下方;所述第二輸入/輸出饋電線(xiàn)8位于右邊的多模諧振器右 偵I在第二輸入/輸出饋電線(xiàn)8中，終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第二開(kāi)口環(huán)諧振器4的上 方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路端位于第二開(kāi)口環(huán)諧振器4的下方；
[0048] 所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)7的左側(cè)設(shè)有第一輸入/輸出端口Portl，所述第二輸 入/輸出饋電線(xiàn)8的右側(cè)設(shè)有第二輸入/輸出端口 Port2,第一輸入/輸出端口 Portl和第二輸 入/輸出端口 P〇rt2均具有一個(gè)固定電容Cin，固定電容Cin也可以用來(lái)調(diào)節(jié)外部品質(zhì)因數(shù)。
[0049] 本實(shí)施例的三頻帶通濾波器的第一通帶由圖3中的等效四分之一波長(zhǎng)諧振器的諧 振頻率f i形成，與圖6中的微帶線(xiàn)長(zhǎng)度1^+1^+1^和變?nèi)荻O管Cn有關(guān)，可以通過(guò)變?nèi)荻O管 Cn的偏置電壓(第一直流電壓源V CC1為變?nèi)荻O管Cn提供偏置電壓)進(jìn)行電調(diào)節(jié)，很明顯， 第一通帶的耦合系數(shù)可以由耦合長(zhǎng)度1^和耦合間隙Si進(jìn)行控制;三頻帶通濾波器的第三通 帶由圖4中的傳統(tǒng)四分之一波長(zhǎng)諧振器的諧振頻率f 3形成，與圖6中的微帶線(xiàn)長(zhǎng)度1^+1^+1^+ L4+U+U+L7有關(guān)，不隨變?nèi)荻O管Cn和CV2的變化而變化，屬于固定通帶;可以看出，第三通 帶的耦合系數(shù)與耦合長(zhǎng)度Li、L7和耦合間隙有關(guān)，當(dāng)LjPSi確定后，也即確定了第一通 帶的耦合系數(shù)，第三通帶的耦合系數(shù)可以通過(guò)L?和&獨(dú)立調(diào)節(jié);三頻帶通濾波器的第二通帶 由圖5中的等效半波長(zhǎng)諧振器的諧振頻率f 2形成，不僅與圖6中所有微帶線(xiàn)的物理長(zhǎng)度有 關(guān)，并受變?nèi)荻O管CV2影響，不受變?nèi)荻O管Cn的影響；因此，第二通帶可以通過(guò)變?nèi)荻O 管C V2的偏置電壓(第二直流電壓源VCC2為變?nèi)荻O管CV2提供偏置電壓)進(jìn)行獨(dú)立電調(diào)節(jié)，而 第二通帶的耦合系數(shù)與耦合長(zhǎng)度和耦合間隙Si、S 2、S3有關(guān)，當(dāng) 確定了第一通帶和第三通帶的耦合系數(shù)，則第二通帶的耦合系數(shù)可以由L9和&獨(dú)立調(diào)節(jié)。綜 上，提出的三頻帶通濾波器的中心頻率是可以獨(dú)立調(diào)節(jié)的，第一、二通帶可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的電 調(diào)節(jié)，并且，在某種程度上來(lái)說(shuō)，三個(gè)通帶的帶內(nèi)耦合系數(shù)是獨(dú)立可控的。
[0050] 通過(guò)以上分析可知，本實(shí)用新型通過(guò)實(shí)施一對(duì)新型多模諧振器，采用合適的饋電 結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了中心頻率和帶寬均可控，并且第一、二通帶可以電調(diào)的三頻帶帶通濾波器。本 實(shí)用新型所包含的是具有兩個(gè)通帶的中心頻率獨(dú)立可電調(diào)，帶寬可控的三頻帶帶通濾波器 的設(shè)計(jì)原理，所述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以是微帶、同軸線(xiàn)或其他結(jié)構(gòu)。
[0051 ] 實(shí)施例3:
[0052]三頻帶通濾波器結(jié)構(gòu)如圖6所示，本實(shí)施例中使用的商業(yè)電磁仿真軟件為安捷倫 公司的Advanced Design System(ADS)。三頻帶通濾波器選擇加工在介電常數(shù)為2.55、厚度 為0.8mm、損耗角正切為0.0029的介質(zhì)基板上，圖6所示濾波器結(jié)構(gòu)的具體尺寸如下表1所 示;在本實(shí)施例中固定電容采用村田公司的產(chǎn)品，變?nèi)荻O管C V2前面的固定電容CDC起到了 隔直的作用，Cdc = 7pF，而輸入/輸出端口的固定電容Cin = 2.2pF。Cvi選用Skyworks公司的 SMV1405-074型號(hào)的變?nèi)荻O管，〇2選用Skyworks公司的SMV1405-079LF型號(hào)的變?nèi)荻O 管。
[0053]
[0054] 表1三頻帶帶通濾波器尺寸
[0055] 如圖7~圖10分別為三頻帶通濾波器的仿真曲線(xiàn)。圖7和圖8所示的，分別為第二、 三通帶固定，第一通帶可調(diào)的S21 (S21表示輸入端口到輸出端口的正向傳輸系數(shù))和Sn ( | Sn 表示輸入端口的回波損耗)仿真曲線(xiàn)，可以看出，第二通帶和第三通帶的中心頻率分別固定 在2.65GHz和3.5GHz處，第一通帶的中心頻率可以由1.25GHz調(diào)節(jié)到1.73GHz，相對(duì)可調(diào)范圍 為32.2%，插入損耗為1.39-1.97dB，回波損耗大于15dB;調(diào)節(jié)過(guò)程中，第一通帶的3dB絕對(duì) 帶寬為135± 18MHz;圖9和圖10所示的，分別為第一、三通帶固定，第二通帶可調(diào)的S21和Sn 仿真曲線(xiàn)，可以看出，第一和第三通帶的中心頻率分別固定在1.58GHz和3.5GHz處，第二通 帶的中心頻率可以由2.41GHz調(diào)節(jié)到2.72GHz，相對(duì)調(diào)節(jié)范圍為12.1 %，插入損耗為2.13dB-2.93dB，回波損耗大于15dB;調(diào)節(jié)過(guò)程中，第二通帶的3dB絕對(duì)帶寬為129±10MHz，第三通帶 的3dB絕對(duì)帶寬為150MHz，濾波器整體表現(xiàn)出較好的性能。
[0056]綜上所述，本實(shí)用新型創(chuàng)新性的提出了具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶帶通濾波 器，填補(bǔ)了目前可重構(gòu)濾波器技術(shù)研究的一部分空白，提升了系統(tǒng)的集成度，該濾波器不僅 具有兩個(gè)可電調(diào)節(jié)的通帶，它的三個(gè)頻帶的中心頻率都是獨(dú)立可控的，并且?guī)捯彩强煽?的，更具靈活性，可以更好地滿(mǎn)足現(xiàn)有的三頻段可重構(gòu)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0057]以上所述，僅為本實(shí)用新型專(zhuān)利較佳的實(shí)施例，但本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍并 不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型專(zhuān)利所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本 實(shí)用新型專(zhuān)利的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型專(zhuān)利 的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，包括上層的微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)、中層的介質(zhì) 基板、下層的接地金屬板以及金屬通孔，所述金屬通孔依次貫穿微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)、介質(zhì)基板和接 地金屬板，使微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)與接地金屬板之間通過(guò)介質(zhì)基板連接，其特征在于:所述微帶線(xiàn)結(jié) 構(gòu)包括一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的多模諧振器和一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)，每個(gè)多模諧振器 包括一個(gè)開(kāi)口環(huán)諧振器和一個(gè)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處通過(guò)一組串聯(lián)的變?nèi)?二極管連接，所述枝節(jié)結(jié)構(gòu)呈"巾"字型，并加載在開(kāi)口環(huán)諧振器的中心。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述開(kāi)口環(huán)諧振器的開(kāi)口處的一組串聯(lián)的變?nèi)荻O管中間通過(guò)一個(gè)偏置電阻接第一直流電 壓源。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述枝節(jié)結(jié)構(gòu)的中心枝節(jié)線(xiàn)下端經(jīng)過(guò)兩次彎折。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:左 邊的多模諧振器中的枝節(jié)結(jié)構(gòu)為第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)，右邊的多模諧振器中的枝節(jié)結(jié)構(gòu)為第二枝 節(jié)結(jié)構(gòu)，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端分別加載 一個(gè)變?nèi)荻O管。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端和第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端還分別加載一個(gè)固 定電容;其中，所述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的固定電容位于第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的 右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管之前，所述第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的固定 電容位于第二枝節(jié)結(jié)構(gòu)的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管之前。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述第一枝節(jié)結(jié)構(gòu)的右側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管與固定電容之間，以及第二枝節(jié)結(jié)構(gòu) 的左側(cè)枝節(jié)線(xiàn)末端加載的變?nèi)荻O管與固定電容之間分別通過(guò)一個(gè)偏置電阻接第二直流 電壓源。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:左 邊的多模諧振器中的開(kāi)口環(huán)諧振器為第一開(kāi)口環(huán)諧振器，右邊的多模諧振器中的開(kāi)口環(huán)諧 振器為第二開(kāi)口環(huán)諧振器，所述第一開(kāi)口環(huán)諧振器和第二開(kāi)口環(huán)諧振器的中心分別加載一 個(gè)接地射頻扼流圈。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的輸入/輸出饋電線(xiàn)分別為第一輸入/輸出饋電線(xiàn)和第二輸入/輸出饋電 線(xiàn)，所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)和第二輸入/輸出饋電線(xiàn)均包括一段終端短路微帶線(xiàn)和一段 終端開(kāi)路微帶線(xiàn)； 所述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)位于左邊的多模諧振器左側(cè)，在第一輸入/輸出饋電線(xiàn)中， 終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第一開(kāi)口環(huán)諧振器的上方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路端位于第 一開(kāi)口環(huán)諧振器的下方； 所述第二輸入/輸出饋電線(xiàn)位于右邊的多模諧振器右側(cè)，在第二輸入/輸出饋電線(xiàn)中， 終端短路微帶線(xiàn)的短路端位于第二開(kāi)口環(huán)諧振器的上方，終端開(kāi)路微帶線(xiàn)的開(kāi)路端位于第 二開(kāi)口環(huán)諧振器的下方。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于:所 述第一輸入/輸出饋電線(xiàn)的左側(cè)設(shè)有第一輸入/輸出端口，所述第二輸入/輸出饋電線(xiàn)的右 側(cè)設(shè)有第二輸入/輸出端口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種具有兩個(gè)可電調(diào)通帶的三頻帶通濾波器，其特征在于： 所述第一輸入/輸出端口和第二輸入/輸出端口上均具有一個(gè)固定電容。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK205621828SQ201620292079
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】褚慶昕, 張史軒
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)