專利名稱：恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子器件技術領域，特別涉及微帶電調雙模雙通帶濾波器，可用于無線通信系統射頻前端。
背景技術：
隨著移動通信、衛(wèi)星通信和雷達、遙感技術的迅猛發(fā)展，無線頻譜日益擁擠，對通信系統中的射頻微波濾波器提出了十分苛刻的要求。微帶濾波器具有尺寸小、重量輕、成本低、易加工的優(yōu)點，在微波電路中得以廣泛應用。微帶濾波器的種類和實現形式多種多祥，高性能電可調微帶濾波器的研究一直是個熱門領域。早在上世紀四十年代就出現了頻率可調節(jié)的帶通濾波器。作為ー種特殊濾波器，它主要被應用于軍事電子對抗和微波接收機系
統中。傳統帶通濾波器的主要指標有帶寬、中心頻率、插入損耗、回波損耗、帶外抑制、功率容量、尺寸等。理想的可調濾波器應具有以下特性(a)調諧范圍寬，調諧速度快；(b)通帶的插入損耗小，并且?guī)庖种贫雀?，以保證微波通信收發(fā)機具有較強的抗干擾能力；(C)絕對帶寬和濾波特性在整個調諧過程中保持不變。然而在研究初期，可調諧濾波器的性能很差，首先調諧范圍很窄，其次通帶帶寬隨頻率而變，導致帶內插損起伏很大。2009 年 I 月 E. E. Djoumessi 等人在 IET Microwave Antennas Propagation 期刊(Vol. 3，no. 1，pp. 117-124，2009)上發(fā)表了“ Varactor-tuned quarter-wave lengthdual-bandpass filter”，提出ー種電調雙通帶微帶濾波器，該濾波器能實現兩個通帶的連續(xù)可調，但帶寬隨著頻率降低而減小，插損明顯變差；2010年8月WenxingTang 等人 在 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 期干丨J(vol. 58, no. 8, pp. 2213-2219，2010)上發(fā)表了 “Varactor-Tuned Dua I-Mode BandpassFilters”，提出ー種新型電調雙模微帶濾波器，該濾波器帶外只有一個傳輸零點，且只實現單通帶連續(xù)可調。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于針對上述已有技術的不足，提出ー種恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，以減小帶內插損，提高帶外隔離度，保持可調通帶帶寬的恒定。為實現上述目的，本發(fā)明的恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，包括微帶介質基板I，金屬接地板2，諧振環(huán)3和饋線4，直流偏置電路7，金屬接地板2上設有接地孔6，其特征在于諧振環(huán)3由兩個結構相同的諧振環(huán)31和32對稱分布組成，每個諧振環(huán)的ー個內角上加載有變容ニ極管5，實現雙模雙通帶效應；饋線4采用對稱分布的一對輸入和輸出共面波導饋線，每條饋線包含主饋線40和三個枝節(jié)；第一枝節(jié)41和第二枝節(jié)42分別位于主饋線40的末端兩側,第三枝節(jié)43位于主饋線的中部，使主饋線與三個枝節(jié)呈現“F”形；
直流偏置電路7由兩組共地的直流偏置電壓源71、偏置電阻72、扼流電感73連接組成，扼流電感73的一端與變容ニ極管處的諧振環(huán)外角連接，為兩個變容ニ極管提供相同的可變電壓。上述恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在干，諧振環(huán)3呈方環(huán)形狀，方環(huán)的四個邊都向內凹陷。上述恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，變容ニ極管5的一端接在諧振環(huán)3的內角上，另一端接在接地孔6上。上述恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，直流偏置電壓源71、偏置電阻72和扼流電感73相連構成直流偏置電路7。上述恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，第一枝節(jié)41和第二枝節(jié)42處于同一水平線上，長度不等；第三枝節(jié)43的長度大于第二枝節(jié)42的長度。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.本發(fā)明由于采用了折疊的方環(huán)諧振器，増大了電流路徑，降低了諧振頻率，從而縮小了濾波器的尺寸。2.本發(fā)明由于在諧振環(huán)的內角上加載變容ニ極管，有效形成雙模雙通帶響應，并且通過調節(jié)變容ニ極管的直流偏置電壓可以達到調節(jié)第一通帶的目的。4.本發(fā)明由于對稱排布兩個諧振環(huán)以及饋線結構，有效提高兩通帶的耦合強度，同時實現可調通帶絕對帶寬的恒定。5.本發(fā)明由于采用了“F”型的輸入輸出饋線結構，使源和負載之間出現耦合，在姆個通帶兩側形成一對傳輸零點，改善了帶外抑制。
圖I為本發(fā)明的三維結構圖；圖2為圖I的正面結構圖；圖3為圖I的底部結構圖；圖4為本發(fā)明實施例傳輸響應S21曲線圖；圖5為本發(fā)明實施例反射響應Sll曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明參照圖1，本發(fā)明主要由微帶介質基板1，金屬接地板2，兩個相同的諧振環(huán)3和一對輸入和輸出共面波導饋線4、兩個變容ニ極管5、接地孔6和直流偏置電路7組成。其中微帶介質基板I采用雙面覆銅板,雙面覆銅板下面為金屬接地板2，饋線4設置在金屬接地板2上，如圖2所示；雙面覆銅板的上面設有兩個相同的諧振環(huán)3和接地孔6，這兩個相同的諧振環(huán)3均呈方環(huán)結構，方環(huán)的四個邊都向內凹陷，凹陷部分的拐角處都切除了ー個小三角，兩個諧振環(huán)3采用對稱的級聯方式，每個諧振環(huán)3的拐角處與變容ニ極管5的一端連接，用于形成可調通帶，變容ニ極管的另一端連接接地孔6，兩個諧振環(huán)3以及兩個變容ニ極管5呈對稱分布，如圖3所示。直流偏置電路7由兩組共地的直流偏置電壓源71、偏置電阻72、扼流電感73依次連接組成，扼流電感73的一端與方形諧振環(huán)的外角連接，為兩個變容ニ極管提供相同的可變電壓，從而控制濾波器第一通帶中心頻率的調節(jié)，直流偏置電壓源71的另一端接公共端，如圖2所示。饋線4采用對稱分布的一對輸入和輸出共面波導饋線，每條饋線包含主饋線40和三個枝節(jié)，其中第一枝節(jié)41和第二枝節(jié)42分別位于主饋線40的末端兩側,且第一枝節(jié)41和第二枝節(jié)42相連，它們通過容性耦合對微帶介質板上面的諧振環(huán)進行饋電；第三枝節(jié)43位于主饋線40的中部，其作用是形成源和負載的相互耦合，從而在每個通帶兩側引入ー對傳輸零點，改善了帶外抑制，最終使主饋線與三個枝節(jié)呈現“F”形，如圖3所示。每條饋線中第一枝節(jié)41和第二枝節(jié)42處于同一水平線上，便于其互聯，長度不等 即第一枝節(jié)41的長度大于或小于第二枝節(jié)42的長度；第三枝節(jié)43的長度必須大于第二枝節(jié)42的長度，用于加強源和負載的耦合強度。本發(fā)明的效果可通過以下仿真實驗進ー步說明設定相對介電常數ε ^2. 65,介質板厚度為Imm,線寬為2mm,在三維電磁仿真軟件IE3D和電路仿真軟件ADS中對該電調雙模雙通帶濾波器進行聯合仿真，得到濾波器的傳輸響應S21曲線如圖4和反射響應Sll曲線如圖5。由濾波器的傳輸響應S21曲線圖4可以看出，該濾波器的第二通帶中心在I. 8GHz處保持不變，帶寬100MHz，而第一通帶在I. IGHz到I. 5GHz內連續(xù)可調，帶寬也是100MHz，且在調諧過程中帶寬基本保持不變。由圖4和圖5可知，該濾波器具有較好的帶外抑制，并且第一通帶中心頻率的可調范圍較寬且?guī)挶３植蛔?。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，包括微帶介質基板(1)，金屬接地板(2)，諧振環(huán)(3)和饋線(4)，直流偏置電路(7)，金屬接地板(2)上設有接地孔(6)，其特征在于諧振環(huán)(3)由兩個結構相同的諧振環(huán)(31)和(32)對稱分布組成，每個諧振環(huán)的ー個內角上加載有變容ニ極管(5)，實現雙模雙通帶效應；饋線(4)采用對稱分布的一對輸入和輸出共面波導饋線，姆條饋線包含主饋線(40)和三個枝節(jié)；第一枝節(jié)(41)和第二枝節(jié)(42)分別位于主饋線(40)的末端兩側，第三枝節(jié)(43)位于主饋線的中部，使主饋線與三個枝節(jié)呈現“F”形；直流偏置電路(7)由兩組共地的直流偏置電壓源71、偏置電阻72、扼流電感73連接組成，扼流電感73的一端與變容ニ極管處的諧振環(huán)外角連接，為兩個變容ニ極管提供相同的可變電壓。
2.根據權利要求I所述的恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，諧振環(huán)(3)呈方環(huán)形狀，方環(huán)的四個邊都向內凹陷。
3.根據權利要求I所述的恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，變容ニ極管(5)的一端接在諧振環(huán)(3)的內角上，另一端接在接地孔(6)上。
4.根據權利要求I所述的恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，直流偏置電壓源(71)、偏置電阻(72)和扼流電感(73)相連構成直流偏置電路(7)。
5.根據權利要求I所述的恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，其特征在于，第一枝節(jié)(41)和第二枝節(jié)(42)處于同一水平線上，長度不等；第三枝節(jié)(43)的長度大于第二枝節(jié)(42)的長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒定帶寬的電調雙模雙通帶濾波器，主要解決電調雙通帶濾波器插入損耗大、帶寬不恒定、帶外抑制差的問題。該濾波器包括微帶介質基板(1)，金屬接地板(2)，兩個方形諧振環(huán)(3)，直流偏置電路(7)，金屬接地板上設有的接地孔(6)和一對輸入輸出饋線(4)。兩個折疊的方形諧振環(huán)(31)和(32)采用對稱級聯方式，每一個方形諧振環(huán)的內角上加載有變容二極管(5)，直流偏置電路(7)為變容二極管(5)提供可變電壓，一對輸入輸出饋線(4)采用“F”形共面波導結構，對稱放置在金屬接地板(2)上對方形諧振環(huán)(3)進行饋電。本發(fā)明能減小插入損耗，增加帶外傳輸零點，實現第一通帶連續(xù)可調且?guī)捄愣ǖ碾p模雙通帶濾波器，可用于無線通信系統。
文檔編號H01P7/00GK102694222SQ20121019432
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權日2012年6月13日
發(fā)明者付森, 吳邊, 張小艷, 楊帥, 梁昌洪, 蘇濤, 龔建強 申請人:西安電子科技大學