一種頻率和帶寬均可重構(gòu)的寬帶帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種寬帶帶通濾波器，尤其是一種應(yīng)用在寬帶前端系統(tǒng)的頻率和帶寬 均可重構(gòu)的寬帶帶通濾波器，屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻前端往往需要融合多種無線信道和通信 標(biāo)準(zhǔn)，這些無線信道和通信標(biāo)準(zhǔn)不僅中心頻率不同，還有不同的帶寬要求。這就要求一種同 時(shí)具有頻率和帶寬調(diào)節(jié)能力的可重構(gòu)射頻前端。傳統(tǒng)的調(diào)諧濾波器無法自由調(diào)節(jié)帶寬，不 能適應(yīng)現(xiàn)代無線系統(tǒng)的要求。正因此，一種同時(shí)具有中心頻率和帶寬調(diào)節(jié)能力的濾波器被 提出，其英文名為fullytunablefilter，中文譯為全可調(diào)濾波器。該種濾波器是電調(diào)濾波 器研宄的前沿和趨勢之一，目前國際上只有少量文獻(xiàn)報(bào)道。此外，目前對可重構(gòu)濾波器的研 宄基本上是在窄帶濾波器上開展，多模、寬帶可重構(gòu)濾波器的研宄仍存在許多空白，無法滿 足寬帶可重構(gòu)通信系統(tǒng)的需求。多模、寬帶同樣是電調(diào)濾波器的另一個(gè)重要的發(fā)展趨勢。
[0003] 根據(jù)當(dāng)前已有的全可調(diào)帶通濾波器研宄成果，比較典型的有以下兩種的設(shè)計(jì)方 法：
[0004] 1)2011年Yi-ChyunChiou和GabrielM.Rebeiz在IEEETransactiononMTT 上發(fā)表了"ATunableThree-Pole1.5-2. 2_GHzBandpassFilterWithBandwidthand TransmissionZeroControl"，采用傳統(tǒng)梳狀線帶通濾波器改進(jìn)親合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)頻率和帶寬 的可重構(gòu)，如圖1、圖2a~2b和圖3a~3c所示，可調(diào)范圍在1. 5~2. 2GHz之間，絕對帶寬 是50~170MHz(相對帶寬2. 2%~11. 2% )。文章詳細(xì)討論了如何通過控制D1改變電長 度調(diào)節(jié)中心頻率，控制D2改變和W3,L3改變耦合強(qiáng)度調(diào)節(jié)帶寬，為全可調(diào)濾波器的設(shè)計(jì)提 供了另外一種有效的方法。
[0005] 2) 2013 年TheunisS.Beukman和RianaH.Geschke在IEEEMicrow. WirelessCompon.Lett.上發(fā)表了"ATune-AllWidebandFilterBasedonPerturbed Ring-Resonators"，文章采用引入微擾使得環(huán)形諧振器模式分離，并用變?nèi)莨芊謩e控制兩 個(gè)模式，得到頻率和帶寬全可調(diào)的特性，由奇偶模分析理論可以得知奇模由串聯(lián)電容C1獨(dú) 立控制，偶模由并聯(lián)電容C2獨(dú)立控制，濾波器結(jié)構(gòu)如圖4所示，設(shè)計(jì)出的濾波器擁有9%的 頻率調(diào)節(jié)范圍和25. 3%的帶寬調(diào)節(jié)范圍。
[0006] 已發(fā)表的現(xiàn)有技術(shù)多涉及頻率可重構(gòu)濾波器，帶寬可重構(gòu)的研宄成果相對較少。 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的射頻前端往往需要融合多種無線信道和通信標(biāo)準(zhǔn)，這些無線信道和通 信標(biāo)準(zhǔn)不僅中心頻率不同，還有不同的帶寬要求，這就要求一種同時(shí)具有頻率和帶寬調(diào)節(jié) 能力的可重構(gòu)射頻前端。目前已發(fā)表的現(xiàn)有技術(shù)絕大部分是基于窄帶濾波器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì) 的，無法滿足寬帶可重構(gòu)通信系統(tǒng)的需求，對于寬帶可重構(gòu)濾波器，所提方法和結(jié)構(gòu)以及所 實(shí)現(xiàn)的性能有限。此外，在開路諧振器上加載有源器件，微帶結(jié)構(gòu)在和有源器件相結(jié)合時(shí)不 可避免地要引入接地過孔，對于短路諧振器而言，結(jié)合有源器件的設(shè)計(jì)直接簡單，但有些時(shí) 候?yàn)閷?shí)現(xiàn)更好性能和更小的體積，開路諧振器應(yīng)該優(yōu)先考慮，由于本身不具備接地點(diǎn)，設(shè)計(jì) 難度相對較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種頻率和帶寬均可重構(gòu) 的寬帶帶通濾波器，該濾波器的頻率和帶寬獨(dú)立可重構(gòu)，并且在通帶兩側(cè)各有一個(gè)傳輸零 點(diǎn)，提高了濾波器的矩形度和選擇性，總體性能良好。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
[0009] 一種頻率和帶寬均可重構(gòu)的寬帶帶通濾波器，包括上層的微帶線結(jié)構(gòu)和有源電 路、中層的介質(zhì)基板、下層的接地金屬貼片以及金屬通孔，所述金屬通孔依次貫穿微帶線結(jié) 構(gòu)、介質(zhì)基板和接地金屬貼片，使微帶線結(jié)構(gòu)與接地金屬貼片之間通過介質(zhì)基板連接，所述 微帶線結(jié)構(gòu)包括第一端口饋電線、第二端口饋電線、第一諧振器和第二諧振器，所述第一端 口饋電線與第二端口饋電線左右對稱，所述第一諧振器設(shè)置在第一端口饋電線和第二端口 饋電線的上方，所述第二諧振器設(shè)置在第一端口饋電線和第二端口饋電線的下方，整個(gè)微 帶線結(jié)構(gòu)呈"十"字型結(jié)構(gòu)；
[0010] 所述第一諧振器包括第一傳輸線和短路枝節(jié)，所述短路枝節(jié)垂直設(shè)置在第一傳輸 線的中心，使第一諧振器呈倒T型結(jié)構(gòu)；所述第一傳輸線的中心兩側(cè)分別加載有第一變?nèi)?二極管和第二變?nèi)荻O管，所述短路枝節(jié)上加載有第三變?nèi)荻O管，所述第一變?nèi)荻O管 和第二變?nèi)荻O管左右對稱；
[0011] 所述第二諧振器包括第二傳輸線和開路枝節(jié)，所述開路枝節(jié)垂直設(shè)置在第二傳輸 線的中心，使第二諧振器呈T型結(jié)構(gòu)；所述第二傳輸線的中心兩側(cè)分別加載有第四變?nèi)荻?極管和第五變?nèi)荻O管，所述開路枝節(jié)上加載有第六變?nèi)荻O管，所述第四變?nèi)荻O管和 第五變?nèi)荻O管左右對稱。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，所述第三變?nèi)荻O管串接有第一隔直電容，所述第六變?nèi)荻?極管串接有第二隔直電容。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述第三變?nèi)荻O管與第一隔直電容之間的線路上連接第一 直流電壓源，所述第六變?nèi)荻O管與第二隔直電容之間的線路上連接第二直流電壓源，所 述短路枝節(jié)在靠近第一傳輸線的位置上和開路枝節(jié)在靠近第二傳輸線的位置上均連接第 三直流電壓源。
[0014] 作為一種優(yōu)選方案，所述第三變?nèi)荻O管與第一隔直電容之間的線路通過第一高 頻扼流圈連接第一直流電壓源，所述第六變?nèi)荻O管與第二隔直電容之間的線路通過第二 高頻扼流圈連接第二直流電壓源，所述短路枝節(jié)在靠近第一傳輸線的位置上通過第三高頻 扼流圈連接第三直流電壓源，所述開路枝節(jié)在靠近第二傳輸線的位置上通過第四高頻扼流 圈連接第三直流電壓源。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述金屬通孔有六個(gè)，分別為第一金屬通孔、第二金屬通孔、 第三金屬通孔、第四金屬通孔、第五金屬通孔和第六金屬通孔，所述第一金屬通孔設(shè)置在短 路枝節(jié)遠(yuǎn)離第一傳輸線的一端，所述第二金屬通孔設(shè)置在第一諧振器的左上側(cè)，并通過第 五高頻扼流圈與第一傳輸線連接，所述第三金屬通孔設(shè)置在第一諧振器的右上側(cè)，并通過 第六高頻扼流圈與第一傳輸線連接，所述第四金屬通孔設(shè)置在第二諧振器的左下側(cè)，并通 過第七高頻扼流圈與第二傳輸線連接，所述第五金屬通孔設(shè)置在第二諧振器的右下側(cè)，并 通過第八高頻扼流圈與第二傳輸線連接，所述第六金屬通孔設(shè)置開路枝節(jié)的一側(cè)，并通過 第九高頻扼流圈與開路枝節(jié)連接。
[0016] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一端口饋電線的左端作為輸入端口，所述第二端口饋 電線的右端作為輸出端口。
[0017] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一端口饋電線與第一諧振器之間的間距、第二端口饋 電線與第一諧振器之間的間距、第一端口饋電線與第二諧振器之間的間距以及第二端口饋 電線與第二諧振器之間的間距都是相同的。
[0018] 作為一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為2. 55、厚度為0.8mm、損耗角正 切值為0.0029的介質(zhì)基板。
[0019] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明的寬帶帶通濾波器通過兩個(gè)并聯(lián)的中心加載短路/開路枝節(jié)T型諧振