低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器，解决了中心频率调谐范围内通带绝对带宽变化大，插入损耗大等问题。本发明专利技术将谐振器设计为半波长谐振器，为偶模单阶谐振器，包括三段微带线，左右两段相互对称，一端均通过至少一个变容二极管和中间一段微带线连接，一端接地，呈轴对称结构，或为U型，或为“一”字型结构。直流偏置电路接在变容管反偏工作位置。在58％的绝对调谐范围内，绝对带宽的变化范围为116M±9％，满足绝对带宽变化要求。本发明专利技术宽范围中心频率可调、绝对带宽恒定、插入损耗小、低成本、易加工，可应用在射频前端系统中，适应多种通信协议频段，如全球微波互联接入Wi-Fi，无线局域网WLAN。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频电调带通滤波器
，主要涉及宽范围中心频率可调的电调带通滤波器，具体是一种低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器。可应用在射频前端系统中，适应多种通信协议频段，如全球微波互联接入Wi-Fi，无线局域网WLAN。
技术介绍
现代无线通信事业飞速发展，频谱占用越来越密集，导致频谱拥挤的问题日益突出。为了更高效地利用有限的频谱资源，扩频、跳频、动态频率分配等技术得到广泛的应用，电调可重构滤波器作为这些技术的关键器件越来越受到重视。电调滤波器在收发信机中，起到控制有用信号频率，抑制有害干扰频率，支持多信道通信的作用。电调可重构滤波器相对于机械调谐滤波器，其响应时间短、易于控制、结构简单。在现在通信系统中的应用日益广泛。在实际应用中，电调滤波器在发射机中位于天线之前起到后级滤波的作用，在接收机中在天线的后端起到选频的作用，将有用的信号频率从天线接收的大量频谱中选择出来。由于电磁环境日益复杂，频谱拥挤导致的干扰频率大量增加，电调滤波器在收发信机中，可以起到控制有用信号频率，抑制有害干扰频率，支持多信道通信的作用。根据研究报道，多种不同的调谐器件也已经被集成进无源滤波器结构中，例如半导体变容二极管、射频微机电系统(RF MEMS)电容管以及其他基于功能性材料的元件，包括铁电薄膜材料变容管等。由于微带线滤波器能够以很小的尺寸来完成这类集成，因此，对于在微带线的基础上开发可调谐或可重构滤波器具有重要的应用价值。目前，国内外进行了有关电调滤波器的一系列研究工作，并取得了一些成果。但是，射频电调带通滤波器普遍面临着以下一些缺陷(I)现代通信系统中，许多无线信道的绝对带宽是恒定不变的，因此，可调谐滤波器应用在这种场合时，需要在调谐中心频率时通带的绝对带宽和波形保持恒定不变。然而，现有技术中，随着中心频率的改变，绝对带宽往往剧烈变化。(2)电调滤波器由于一般采用多阶谐振器结构，并且有额外的隔直电容等，使得滤波器的插入损耗较大且不同频率上的插入损耗差别较大，给系统设计中的链路增益分配带来不便。(3)由于现有技术往往采用把每一阶谐振器的一端通过接变容管接地，使得电调滤波器的调节范围较小，无法实现中心频率的大范围调谐。针对中心频率调谐时通带绝对带宽改变这个问题，目前一些方法已经被提出来使中心频率调谐时带宽保持恒定。根据“Han-UI Moon ；Seung-Un Choi ；Young-Ho Cho ；and Sang-Won Yun ;Size_Reduced Tunable Hairpin Bandpass Filter using Apertur eCoupling with Enhanced Selectivity and Constant Bandwidth, in MicrowaveSymposium Digest, pp. 747-750, 2008”所提供的分析可知,利用一个可变电容器来控制不同频率下的耦合量可以达到恒定的绝对带宽。这种方法的缺点是需要使用额外的电容来控制级间的稱合强度，导致调谐复杂。根据“Yi-Chyun Chiou ；Rebeiz, G. M. ；A TunableThree-Pole I. 5-2. 2-GHz Bandpass Filter With Bandwidth and Transmission ZeroControl, IEEE Trans Microw. Theory Tech. , pp. 2214-2220, September 2011,59, (9)，，所提出的结构，由于引入除控制电长度的变容ニ极管外，还引入了额外的两个变容ニ极管和一段类似电感作用的微带线，分别控制电耦合和磁耦合，从而控制带宽。这将使实现过程中的插入损耗大为増大且调节非常繁琐。无论是エ业应用还是集成化的需要，尤其是移动终端和卫星通信系统的需求，都急需ー种设计简单，低插损、绝对带宽恒定可靠的电调带通滤波器。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提出了ー种结构简单、中心频率调谐范围宽、带宽恒定、插入损耗很小、低成本、易加工的射频微带可调滤波器，以满足移动终端和卫星通信系统的需求。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案说明如下本专利技术是ー种低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器，包括金属地板，介质基板，谐振器，变容管，直流偏置电路，输入输出端ロ ；输入、输出耦合线均为50Q微带线；带通滤波电路的输入端通过匹配枝节连接到谐振器上，谐振器通过输出匹配枝节和输出端相连；直流偏置电路接在使变容管反偏工作的位置；谐振器、直流偏置电路、输入输出端ロ均印制在介质基板上，本专利技术的谐振器为半波长谐振器，为偶模单阶谐振器，半波长谐振器包括三段微带线，左右两段微带线相互对称，该两段对称微带线的一端均通过至少一个变容ニ极管和中间的一段微带线相连接，三段微带线之间的位置间隔称为开ロ，该两段相互对称的微带线的另一端均设有接地孔，整体呈轴对称结构，直流偏置电路通过大电阻和短路线接在中间一段微带线中心，匹配调节电感焊接在匹配枝节和输入输出微带线之间。本专利技术采用单阶谐振结构，输入输出直接馈电，使该滤波器的插损很小。同时，滤波器输入输出两端米用电感结合的匹配电路。在一定范围内使电感值变小，贝1J带宽变大，插入损耗变小。本专利技术的实现还在于变容管ニ极对称放置级联，中心偏压馈电，两侧馈电点均位于左右两段微带线上，作为电调谐元件的变容ニ极管互为隔直电容，以减小损耗。本专利技术的实现还在于所述的滤波器通过调节匹配枝节的馈电点位置，匹配枝节的宽度，构成谐振器的三段微带线的宽度，以及电感值的大小，实现中心频率的宽范围调谐匹配。本专利技术的实现还在于构成半波长谐振器的左右两段对称微带线与中间一段微带线处在同一水平直线位置，形成“一”字型结构。本专利技术的实现还在于构成谐振器的左右两段微带线也可竖直放置，与中间一段微带线构成U型结构谐振器，以减小尺寸。本专利技术的实现还在于构成半波长谐振器的三段微带线之间相距0. 3-3mm,既适宜变容ニ极管的大小，开ロ大小也将不影响该电路作为微波射频电路的特性。本专利技术的实现还在于所述的半波长谐振器两个开ロ位置，连接的变容ニ极管为ー组，每组包括两个以上的变容ニ极管，提高整个滤波器的品质因数Q值。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1.本专利技术采用了使两个开口处的变容二极管对称放置级联、中心馈电的结构，两侧馈电点均位于左右两段微带线上，从而避免了其引入额外的隔直电容带来的损耗，使该滤波器的损耗减小IdB以上。2.本专利技术采用单阶谐振结构，输入输出端通过电感耦合，直接馈电，使该滤波器的损耗大为减小。3.本专利技术采用轴对称结构，只需要一个直流控制电路，使其控制简单。4.本专利技术可以简便地控制通带带宽，在微带印制电路确定后，通过在一定范围内改变所选电感元件值的大小，即可调节滤波器通带带宽的大小。5.本专利技术的半波长谐振器通过中间一段微带线级联两个(或两组)变容二极管，增大了中心频率的调谐范围，频率变化范围为25% -60%。在下文的具体实施例7中，绝对调谐范围为58%。6.本专利技术的电调带通滤波器在比较宽的中心频率调谐范围内，带宽仍可基本保持恒定。在下文的具体实施例7中，在58%的绝对调谐范围内，绝对带宽的变化范围为116M±9%,已经可以满足我们对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏峰，王言义，史小卫，逄春辉，刘卫强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：