本发明专利技术涉及一种小型化可调带阻滤波器，属于微波通信技术领域。该滤波器包括共面波导传输线、缺陷地单元和可调带阻实现三部分，其中缺陷地单元由蚀刻在共面波导传输线两侧接地单元上的两个正方形环谐振结构组成，可调带阻由横跨在外侧正方形环谐振结构上的变容二极管及施加的直流偏置实现。本发明专利技术提出的小型化可调带阻滤波器具有尺寸小、结构简单、阻带内抑制大、带阻可调范围大、易于和其它射频电路集成等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种小型化可调带阻滤波器，属于微波通信
，可应用于超宽带无线通信系统、宽带雷达系统中的信号滤波。
技术介绍
随着GSM、WLAN、UffB等无线通信系统的相继出现，可利用的频谱已非常有限，为改善现有以及未来无线系统的性能，可调带阻滤波器受到广泛的关注并在无线通信系统中发挥着重要作用。比如，不断涌现的UWB技术需要一个很宽的频谱，但有限的频谱资源往往用于多个场合，这就意味着在UWB无线通信系统中存在着大量不需要的信号，并且该信号随着时间和地点的变化可能不断改变，干扰了 UWB系统范围内的有用信号。上述问题的一个解决方案就是在UWB带通滤波器的通带内引入电可调带阻滤波器从而滤除系统中变化的干扰信号。由于缺陷地结构的慢波效应和显著阻带等特性，近几年来，利用可调节的缺陷地谐振结构和加载的变容二极管已成为实现小型化可调带阻滤波器的一种有效方法。考虑到共面波导所有导体均位于同一个平面内，为串并联集总元件的安装提供了极大的便利这一优点，基于共面波导的缺陷地结构来实现可调带阻滤波器将具有明显优势。经过对现有技术的文献检索发现，2006年9月Amr Μ. E. Safwat等人在 IEEETransaction on Microwave Theory and Techniques,54 卷 M^M 发表 了〃 Tunable bandstop defected ground structure resonator using reconfigurable dumbbell-shaped coplanar waveguide (利用可配置哑铃形状共面波导实现可调带阻缺陷地谐振器)“，该论文提出了一种改进的共面波导哑铃形状缺陷地谐振结构并在此基础上利用变容二极管实现可调带阻，但是该可调带阻滤波器的小型化以及更大的带阻调节范围仍需要进一步研究。检索中还发现，2010年 7 月 Heba B. El-Shaarawy 等人在 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium Jl M ^ " A novel compact reconfigurable defected ground structure resonator on coplanar waveguide technology for filter applications (—种可应用于滤波器的新颖紧凑型可配置共面波导缺陷地结构谐振器)“，该论文提出了一种紧凑的可调节带阻滤波器，但是该可配置缺陷地结构在二极管导通和截止时分别出现一个和两个带阻，并且由于这种配置方式下的二极管直流偏置很难实施，论文没有给出带阻的可调范围，以上均限制了该滤波器的实际应用； 同时，其小型化也需进一步考虑。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足和缺陷，本专利技术提出了一种小型化可调带阻滤波器，以克服现有的基于共面波导缺陷地结构可调带阻滤波器尺寸较大、带阻可调范围较小以及直流偏置难施加等缺点。本专利技术提出的小型化可调带阻滤波器，包括共面波导传输线、缺陷地单元和可调带阻实现三部分，其特征是共面波导传输线由介质层上的中心导体带和两侧的接地单元构成；缺陷地单元由蚀刻在共面波导传输线两侧接地单元上的两个正方形环谐振结构组成，其中外侧的正方形环谐振结构通过横向缺口和共面波导中心导体带 与接地单元形成的缺口槽相连，内侧的正方形环谐振结构通过横向缺口与外侧的正方形环谐振结构相连；可调带阻由横跨在外侧正方形环谐振结构上的变容二极管及施加的直流偏置实现，该直流偏置通过在共面波导两侧接地单元边缘处蚀刻的矩形单元中添加两个偏置焊盘来实施，偏置焊盘经导线与内外侧正方形环谐振结构之间的金属块相连，偏置焊盘接外部直流输入，两个偏置焊盘通过射频扼流圈连接，以阻止射频信号和直流信号之间的相互干扰。所述缺陷地单元中的内外侧正方形环谐振结构以及横向缺口的宽度应相等，以减小电磁波在该单元中传播由于阻抗不连续性而引起的损耗。所述的小型化可调带阻滤波器可以通过增加内侧的正方形环谐振结构尺寸达到更低的谐振频率，从而进一步实现小型化以满足实际的应用需求。所述小型化可调带阻滤波器的带阻可调范围取决于所选变容二极管的电容变化范围。本专利技术通过充分利用改进型 铃形状缺陷地结构的内部空间和共面波导传输线自身优势实现的小型化可调带阻滤波器，具有阻带外插入损耗小、阻带内抑制大、带阻可调范围大、结构简单、直流偏置易施加等优点，并且该滤波器尺寸小，非常有利于和超宽带无线通信系统、宽度雷达系统中的其它射频电路集成，为其实际应用增加了便利。附图说明图1是本专利技术小型化可调带阻滤波器的正面结构示意图。图2是本专利技术小型化可调带阻滤波器总体的结构示意图。图3是本专利技术小型化可调带阻滤波器在变容二极管电容为0. 5pF，2. OpF和6. 5pF 时仿真的传输系数和频率关系图。图4是本专利技术小型化可调带阻滤波器在变容二极管电容为0. 5pF，2. OpF和6. 5pF 时仿真的反射系数和频率关系图。具体实施例方式本专利技术提出的小型化可调带阻滤波器，一个实施例的正面结构布局如图1所示， 其总体结构示意图如图2所示。图1和图2中的共面波导传输线由介质层上的中心导体带和两侧的接地单元构成。中心导体带与两侧的接地单元形成的缺口槽宽度由所需的特性阻抗确定，取决于介质层的介电常数与厚度以及中心导体带的宽度。本实施例中， 介质层的介电常数为9. 6，厚度为0.8mm，中心导体带的宽度为3mm，为达到50欧姆的特性阻抗，缺口槽宽度选择为0. 8mm。图1和图2中的缺陷地单元由蚀刻在共面波导传输线两侧接地单元上的两个正方形环谐振结构组成，其中外侧的正方形环谐振结构通过横向缺口和共面波导中心导体带与接地单元形成的缺口槽相连，内侧的正方形环谐振结构通过横向缺口与外侧的正方形环谐振结构相连。相比较改进的哑铃型缺陷地结构，该缺陷地单元通过引入内侧的正方形环谐振结构来增加电磁波的传播路径，从而实现小型化，并且随着内侧正方形环谐振结构边长的增加，缺陷地单元的谐振频率将进一步降低，从而达到进一步的小型化以满足实际的应用需求。内外侧正方形环谐振结构的宽度以及横向缺口的宽度应选择相等，以减小电磁波在该单元中传播由于阻抗不连续而引起的能量损耗。内外侧正方形环谐振结构以及横向缺口的尺寸可根据滤波器的具体设计要求确定，该缺陷地单元总的平均周长约为其谐振频率对应波导波长的一半。在该实施例中，外侧正方形环谐振结构的边长为8mm，内侧正方形环谐振结构W]的边长为3mm，正方形环的宽度以及横向缺口的长度与宽度均选择为0. 5mm，得到的小型化缺陷地单元谐振频率为2. 52GHz，而此时普通的改进型哑铃结构缺陷地单元谐振频率为2. 92GHz。当小型化缺陷地单元内侧正方形环谐振结构W]的边长增加为6mm时，与普通的改进型哑铃结构缺陷地单元相比，可以获得55. 的尺寸减小。图1和图2中的可调带阻实现由横跨在外侧正方形环谐振结构上的变容二极管及施加的直流偏置完成，该直流偏置通过在共面波导两侧接地单元边缘处蚀刻的矩形单元中添加两个偏置焊盘来实施，偏置焊盘经导线与内外侧正方形环谐振结构之间的金属块相连，偏置焊盘接外部直流输入，两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种小型化可调带阻滤波器，包括共面波导传输线、缺陷地单元和可调带阻实现三部分，其特征在于共面波导传输线由介质层［１０］上的中心导体带［１］和两侧的接地单元［２］构成；缺陷地单元由蚀刻在共面波导传输线两侧接地单元［２］上的两个正方形环谐振结构组成，其中外侧的正方形环谐振结构［３］通过横向缺口和共面波导中心导体带［１］与接地单元［２］形成的缺口槽相连，内侧的正方形环谐振结构［４］通过横向缺口与外侧的正方形环谐振结构［３］相连；可调带阻由横跨在外侧正方形环谐振结构［３］上的变容二极管［５］及施加的直流偏置实现，该直流偏置通过在共面波导两侧接地单元［２］边缘处蚀刻的矩形单元中添加两个偏置焊盘［６、７］来实施，偏置焊盘［７］经导线［８］与内外侧正方形环谐振结构［３、４］之间的金属块相连，偏置焊盘［６］接外部直流输入，两个偏置焊盘［６、７］通过射频扼流圈［９］连接，以阻止射频信号和直流信号之间的相互干扰。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宁焕生，汪俊，何伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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