本發(fā)明涉及基于變?nèi)荻O管的可調(diào)濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器
背景技術(shù)：
：隨著射頻系統(tǒng)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)正在朝著全可調(diào)，多目標(biāo)的方向邁進(jìn)，可調(diào)濾波器作為可重構(gòu)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的重要組成部分，其發(fā)展便發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。由于可調(diào)濾波器在電子測(cè)量，軍事應(yīng)用，多功能接收機(jī)和動(dòng)態(tài)頻譜收集等方面的廣泛應(yīng)用，受到了廣泛關(guān)注。實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的方法有半導(dǎo)體,射頻MEMS,BST薄膜可調(diào)電容，和變?nèi)荻O管等技術(shù)。變?nèi)荻O管由于其調(diào)諧速度快，成本低，近年來(lái)受到了科研人員的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，許多學(xué)者都在致力于研究具有良好的頻率調(diào)節(jié)、高頻率選擇性和帶寬控制的的可調(diào)濾波器，如文獻(xiàn)1(TangCW,TsengCT,ChangSC.ATunableBandpassFilterWithModifiedParallel-CoupledLine[J].IEEEMicrowave&WirelessComponentsLetters,2013,23(4):190-192.”)，以及文獻(xiàn)2(“Varactor-tunedmicrostripbandpassfilterswithdifferentpassbandcharacteristics”)中都比較詳細(xì)地介紹了幾種可調(diào)濾波器的結(jié)構(gòu)，以往設(shè)計(jì)的可調(diào)濾波器結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)有：(1)帶寬調(diào)節(jié)范圍受限；(2)調(diào)節(jié)過(guò)程中，濾波器性能不穩(wěn)定；(3)變?nèi)荻O管引入寄生參數(shù)，引起不必要的諧振，電源增大了電路體積。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)，中間層介質(zhì)板和下層接地金屬；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，接地金屬附著在中間層介質(zhì)基板的下表面；該上層微帶結(jié)構(gòu)中可調(diào)濾波器整體為左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其中第一端口、第二端口，兩條50歐姆的微帶線(xiàn)分別與對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端口相連，該兩條50歐姆的微帶線(xiàn)分別為第一微帶線(xiàn)、第二微帶線(xiàn)；其中第一端口位于介質(zhì)基板的一側(cè)，第二端口位于介質(zhì)基板對(duì)稱(chēng)的另外一側(cè)，兩條微帶線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上。第一端口通過(guò)第一微帶線(xiàn)與第一平行耦合線(xiàn)的一端相連，所述第一平行耦合線(xiàn)在同一根傳輸線(xiàn)上的另一端與第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)的一端相連，所述第一平行耦合線(xiàn)另一根傳輸線(xiàn)上的一端與第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)一端相連，第一平行耦合線(xiàn)另一根傳輸線(xiàn)的另一端為開(kāi)路；第二端口通過(guò)第二傳輸線(xiàn)與第二平行耦合線(xiàn)的一端相連，所述第二平行耦合線(xiàn)在同一根傳輸線(xiàn)上的另一端與第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)的一端相連，所述第二平行耦合線(xiàn)另一根傳輸線(xiàn)上的一端與第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)一端相連；第一隔直電容嵌在第一微帶線(xiàn)中，第二隔直電容嵌在第二微帶線(xiàn)中；第一電容一端接在第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)終端，另一端通過(guò)第一短微帶線(xiàn)與第一變?nèi)莨芟噙B，第一變?nèi)莨芰硪欢伺c第一接地微帶線(xiàn)相連，第一接地微帶線(xiàn)遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第一短路接地通孔，第一短微帶線(xiàn)同時(shí)通過(guò)第一電阻與第一電源微帶線(xiàn)相連；第二電容一端接在第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)終端，另一端通過(guò)第二短微帶線(xiàn)與第二變?nèi)莨芟噙B，第二變?nèi)莨芰硪欢伺c第二接地微帶線(xiàn)相連，第二接地微帶線(xiàn)遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第二短路接地通孔，第二短微帶線(xiàn)同時(shí)通過(guò)第二電阻與第二電源微帶線(xiàn)相連；第三電容一端接在第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)終端，另一端通過(guò)第三短微帶線(xiàn)與第三變?nèi)莨芟噙B，第三變?nèi)莨芰硪欢伺c第三接地微帶線(xiàn)相連，第三接地微帶線(xiàn)遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第三短路接地通孔，第三短微帶線(xiàn)同時(shí)通過(guò)第三電阻與第三電源微帶線(xiàn)相連。第一平行耦合線(xiàn)的正中間加載第四變?nèi)莨?，所述平行耦合線(xiàn)開(kāi)路端通過(guò)第四電阻與第四電源微帶線(xiàn)相連，所述第一平行耦合線(xiàn)與第一傳輸線(xiàn)相連的那端通過(guò)第五電阻與第四接地微帶線(xiàn)相連，第四接地微帶線(xiàn)遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第四短路接地通孔；第二平行耦合線(xiàn)的正中間加載第五變?nèi)莨?，所述第二耦合線(xiàn)開(kāi)路端通過(guò)第六電阻與第五電源微帶線(xiàn)相連，所述平行耦合線(xiàn)與第二傳輸線(xiàn)相連的那端通過(guò)第七電阻與第五接地微帶線(xiàn)相連，第七微帶線(xiàn)遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第五短路接地通孔。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明基于中間加載變?nèi)莨艿乃姆种徊ㄩL(zhǎng)平行耦合線(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)耦合線(xiàn)長(zhǎng)度、寬度、耦合間距等參量可以方便地調(diào)節(jié)耦合系數(shù)，外部品質(zhì)因數(shù)以及帶寬等參數(shù)。(2)在加載的調(diào)節(jié)耦合的變?nèi)莨芎驼{(diào)節(jié)諧振的變?nèi)莨艿墓餐饔孟?，可以?shí)現(xiàn)左右兩邊帶獨(dú)立可調(diào)。(3)本發(fā)明在一段寬頻范圍內(nèi)，上阻帶的抑制幅度可達(dá)40dB，具有良好的阻帶抑制效果。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為加載電容管的平行耦合線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器的仿真結(jié)果圖，其中圖3a是固定第二變?nèi)莨芎偷谌內(nèi)莨艿碾娙葜礐v2和第一變?nèi)莨艿碾娙葜礐v3，調(diào)節(jié)第四變?nèi)莨芎偷谖遄內(nèi)莨艿碾娙葜礐v1的仿真特性；圖3b所示是固定Cv1和Cv3，調(diào)節(jié)第Cv2的仿真特性；圖3c所示是固定Cv1和Cv2，調(diào)節(jié)第Cv3的仿真特性。具體實(shí)施方式結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)，中間層介質(zhì)板和下層接地金屬；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，接地金屬附著在中間層介質(zhì)基板的下表面；該上層微帶結(jié)構(gòu)中可調(diào)濾波器的第一端口P1和第二端口P2位于介質(zhì)基板的上層，所述第一端口P1位于介質(zhì)基板的一側(cè)，所述第二端口P2位于介質(zhì)基板的另外一側(cè)；兩條50歐姆的微帶線(xiàn)分別與對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端口相連，這兩條50歐姆的微帶線(xiàn)分別為第一微帶線(xiàn)1和第二微帶線(xiàn)2，所述兩條微帶線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上；所述第一端口P1通過(guò)第一微帶線(xiàn)1與第一平行耦合線(xiàn)3的一端相連，所述第一平行耦合線(xiàn)3在同一根傳輸線(xiàn)上的另一端與第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5的一端相連，所述第一平行耦合線(xiàn)3另一根傳輸線(xiàn)的一端與第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7的一端相連，第一平行耦合線(xiàn)3另一根傳輸線(xiàn)的另一端為開(kāi)路；所述第二端口P2通過(guò)第二傳輸線(xiàn)2與第二平行耦合線(xiàn)4的一端相連，所述第二平行耦合線(xiàn)4在同一根傳輸線(xiàn)上的另一端與第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6的一端相連，所述第二平行耦合線(xiàn)4另一根傳輸線(xiàn)上的一端與第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7一端相連，第二平行耦合線(xiàn)4另一根傳輸線(xiàn)的另一端為開(kāi)路；所述第一隔直電容8嵌在第一微帶線(xiàn)1中，第二隔直電容9嵌在第二微帶線(xiàn)2中，第一電容10一端接在第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7終端，另一端通過(guò)第一短微帶線(xiàn)23與第一變?nèi)莨?2相連，第一變?nèi)莨?2另一端與第一接地微帶線(xiàn)27相連，第一接地微帶線(xiàn)27遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第一短路接地通孔30，第一短微帶線(xiàn)23同時(shí)通過(guò)第一電阻17與第一電源微帶線(xiàn)26相連；第二電容11一端接在第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5終端，另一端通過(guò)第二短微帶線(xiàn)24與第二變?nèi)莨?0相連，第二變?nèi)莨?0另一端與第二接地微帶線(xiàn)28相連，第二接地微帶線(xiàn)28遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第二短路接地通孔31，第二短微帶線(xiàn)24同時(shí)通過(guò)第二電阻15與第二電源微帶線(xiàn)29相連；第三電容12一端接在第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6終端，另一端通過(guò)第三短微帶線(xiàn)25與第三變?nèi)莨?1相連，第三變?nèi)莨?1另一端與第三接地微帶線(xiàn)32相連，第三接地微帶線(xiàn)32遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第三短路接地通孔34，第三短微帶線(xiàn)25同時(shí)通過(guò)第三電阻16與第三電源微帶線(xiàn)33相連；所述第一平行耦合線(xiàn)3的正中間加載第四變?nèi)莨?8，所述平行耦合線(xiàn)開(kāi)路端通過(guò)第四電阻13與第四電源微帶線(xiàn)41相連，所述第一平行耦合線(xiàn)3與第一傳輸線(xiàn)相連的那端通過(guò)第五電阻35與第四接地微帶線(xiàn)39相連，第四接地微帶線(xiàn)39遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第四短路接地通孔40；第二平行耦合線(xiàn)4的正中間加載第五變?nèi)莨?9，所述第二平行耦合線(xiàn)開(kāi)路端通過(guò)第六電阻14與第五電源微帶線(xiàn)42相連，該平行耦合線(xiàn)與第二傳輸線(xiàn)相連的那端通過(guò)第七電阻36與第五接地微帶線(xiàn)37相連，第五接地微帶線(xiàn)37遠(yuǎn)離電路中心的末端設(shè)置一個(gè)第五短路接地通孔38。所述整個(gè)電路呈左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)的中心線(xiàn)為第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7的中心線(xiàn)，具體為：第一端口P1與第二端口P2左右對(duì)稱(chēng)分布，對(duì)應(yīng)的第一微帶線(xiàn)1與第二微帶線(xiàn)2左右對(duì)稱(chēng)分布，第一平行耦合線(xiàn)3與第二平行耦合線(xiàn)4左右對(duì)稱(chēng)分布，第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5和第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6左右對(duì)稱(chēng)分布，第一隔直電容8與第二隔直電容9左右對(duì)稱(chēng)分布，微帶線(xiàn)41和微帶線(xiàn)42，第五電阻13和第六電阻14，第五電阻35和第七電阻36，第二接地傳輸線(xiàn)39和第三接地傳輸線(xiàn)37，第四接地通孔40和第五接地通孔38，第二接地通孔31和第三接地通孔34，第二接地傳輸線(xiàn)28和第三接地傳輸線(xiàn)32，第二變?nèi)莨?0和第三變?nèi)莨?1，第二短傳輸線(xiàn)24和第三傳輸線(xiàn)25，第二電容11和第三電容12，第二電阻15和第三電阻16，第二電源傳輸線(xiàn)29和第三電源傳輸線(xiàn)33分別都呈左右對(duì)稱(chēng)分布。所述兩條50歐姆的微帶線(xiàn)具有同等的長(zhǎng)度和寬度，五個(gè)短路接地通孔[30，31，34，38，40]具有相等的直徑，第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5和第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6的寬度相等，第一平行耦合線(xiàn)3和第二平行耦合線(xiàn)4之間的耦合間距相同均為0.15～0.4mm，第一平行耦合線(xiàn)3和第二平行耦合線(xiàn)4長(zhǎng)度和寬度也均相同。所述第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4、第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5和第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6、第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7的長(zhǎng)度均為該平衡濾波器通帶中心頻率波長(zhǎng)的四分之一，所述第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4、第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5、第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6、第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7、第一傳輸線(xiàn)1、第二傳輸線(xiàn)2的寬度均為0.15-15mm，所述第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4的耦合間距均為0.15-0.6mm。所述第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4的寬度均為1.77mm，所述第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5和第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6的寬度均為3.6mm，所述第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7的寬度為14mm，所述第一傳輸線(xiàn)1和第二傳輸線(xiàn)2的寬度為2.9mm，所述第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4的耦合間距均為0.4mm。所述兩個(gè)隔直電容的容值相同均為20pF～150pF，所述第一電容10，第二電容11和第三電容12的容值相同均為0.5pF～1pF，所述七個(gè)電阻的阻值相同均為100Ω～100kΩ。所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2～16，介質(zhì)基板的高度為0.1～4mm。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的平行耦合線(xiàn)相連，端口接入半波長(zhǎng)開(kāi)路傳輸線(xiàn)，通過(guò)在平行耦合線(xiàn)之間加載變?nèi)莨?，控制耦合系?shù)，在開(kāi)路傳輸線(xiàn)終端加載變?nèi)莨苷{(diào)節(jié)諧振零點(diǎn)，控制帶寬，三個(gè)變?nèi)莨芟嗷オ?dú)立共同作用，實(shí)現(xiàn)通帶兩邊帶獨(dú)立可調(diào)。整個(gè)介質(zhì)基板的尺寸，157.6mm*70mm*1mm，介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2.65。圖1中微帶線(xiàn)1，2的長(zhǎng)度為21mm，寬度為2.9mm,第一平行耦合線(xiàn)3、第二平行耦合線(xiàn)4的寬度均為1.77mm，耦合間距為0.4mm，長(zhǎng)度均為51mm,第一開(kāi)路傳輸線(xiàn)5和第二開(kāi)路傳輸線(xiàn)6的寬度均為3.6mm，長(zhǎng)度均為54mm，第三開(kāi)路傳輸線(xiàn)7的寬度為14mm，長(zhǎng)度為21mm.兩個(gè)隔直電容8,9的容值相同均為100pF，所述第一電容10，第二電容11和第三電容12的容值相同均為0.1pF，所述七個(gè)電阻的阻值相同均為100kΩ，第四變?nèi)莨?8，第五變?nèi)莨?9，第一變?nèi)莨?2選用的是Skyworks公司的SMV1283-040LF，第二變?nèi)莨?0，第三變?nèi)莨?1選用的是Skyworks公司的SMV1213-079LF。圖2是所述加載電容管的平行耦合線(xiàn)的等效原理圖，此平行耦合線(xiàn)中間加載變?nèi)莨?，耦合線(xiàn)一端加載開(kāi)路枝節(jié)，開(kāi)路枝節(jié)終端加載一變?nèi)莨?，其中，θ代表開(kāi)路枝節(jié)的電長(zhǎng)度以及耦合線(xiàn)的電長(zhǎng)度的1/2，Z1表示開(kāi)路枝節(jié)的阻抗，Zoe和Zoo表示耦合線(xiàn)的奇偶模阻抗，其ABCD輸入矩陣可表示為：MA=M1aM1bM1aM2M3=cosθjZoe+Zoo2sinθj2(Zoe+Zoo)sinθcosθ10jωCV11cosθjZoe+Zoo2sinθj2(Zoe+Zoo)sinθcosθcosθjZ1sinθjsin2θZ1cosθ1jωCV201=ABCD]]>A=cos2θ-XZ1sin2θ-(XY14+X2Y14Z1)sin2θ+X2Y14Z1sinθ]]>B=j[(Y2+X2Y12)cos2θ-(XY1Z12+Y2XZ1)sin2θ+(X+Z1-XY1Y22-X2Y1Y24Z1)sinθcosθ+X2Y1Y22Z1sinθ-X2Y12cosθ]]]>C=j[Y12cos2θ+(1X+1Z1)sinθcosθ-XY12Z1sinθ+Y12cosθ]]]>D=-[(Y2X+Y2Z1+XY12+Y1Z12)sinθcosθ+(1-Y2Y22)cos2θ+(XY1Y22Z1-Z1X)sin2θ-Y1Z12sinθ-Y1Y22cosθ]]]>X=Zoe+Zoo2]]>Y1＝ωCV1Y2＝ωCV2根據(jù)輸入矩陣與S參數(shù)的關(guān)系：S11=A+B/Z0-CZ0-DA+B/Z0+CZ0+DS21=2A+B/Z0+CZ0+D]]>令S21＝0，便可求得諧振頻率與變?nèi)莨苤礐v的關(guān)系。圖3給出了利用所述參數(shù)設(shè)計(jì)的可調(diào)濾波器的仿真結(jié)果。圖3a所示是固定第二變?nèi)莨芎偷谌內(nèi)莨艿碾娙葜礐v2和第一變?nèi)莨艿碾娙葜礐v3，調(diào)節(jié)第四變?nèi)莨芎偷谖遄內(nèi)莨艿碾娙葜礐v1的仿真特性，圖3b所示是固定Cv1和Cv3，調(diào)節(jié)第Cv2的仿真特性,圖3c所示是固定Cv1和Cv2，調(diào)節(jié)第Cv3的仿真特性。由圖3a可知，通帶右邊帶固定，左邊帶隨著Cv1增大而左移，在,由圖3b可知，3dB通帶無(wú)大的變化，由圖3c可知，通帶左邊帶固定，右邊帶隨著Cv3增大而左移，帶寬的調(diào)節(jié)范圍從23％到104％s。在一段寬頻范圍內(nèi),上阻帶的抑制幅度可達(dá)40dB。本發(fā)明的基于平行耦合線(xiàn)加載的可調(diào)帶寬超寬帶帶通濾波器，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的平行耦合線(xiàn)相連，端口接入半波長(zhǎng)開(kāi)路傳輸線(xiàn)，通過(guò)在平行耦合線(xiàn)之間加載變?nèi)莨?，控制耦合系?shù)，在開(kāi)路傳輸線(xiàn)終端加載變?nèi)莨苷{(diào)節(jié)諧振零點(diǎn)，控制帶寬，三個(gè)變?nèi)莨芟嗷オ?dú)立共同作用，實(shí)現(xiàn)通帶兩邊帶獨(dú)立可調(diào)。在一段寬頻范圍內(nèi)，上阻帶的抑制幅度可達(dá)40dB，具有良好的阻帶抑制效果。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3