專利名稱：低損耗可調射頻濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及微波電路，特別是微波帶通濾波器。
背景技術：
電力濾波器一直用于電信號的處理。尤其是，這種電力濾波器 用于通過使需要的信號頻率通過并阻止或衰減其他不需要的電信 號頻率來從輸入信號中選擇需要的電信號頻率。濾波器可以劃分為 若干通常的種類，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶 阻濾波器，其表示由濾波器選擇性通過的頻率的類型。進一步，濾 波器可以按照類型分類，例如巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、
逆切比雪夫濾波器以及橢圓(Elliptic)濾波器，其表示濾波器才是供 的相對于理想頻率響應的i普帶形頻率響應(頻率截止特性)的類型。
所使用的濾波器的類型常常取決于預期的用途。在通信應用 中，帶通濾波器通常在蜂窩式基站和其他電信設備中使用，以濾除 或者阻止近似的一個或多個預定義的頻帶的RF ^f言號。例如，這種 濾波器典型地在接收器前端使用，以濾除噪音和損害基站或電信設 備內的接收器的元件的其他不需要的信號。直接在接收器天線輸入 端方文置邊界清楚的(sharply defined)帶通濾波器通常會消除由在靠 近需要的信號頻率的頻率處的強干擾信號導致的各種不良影響。由 于濾波器在接收器天線輸入端的位置，插入損耗(insertion loss )必 須很低以便不降級噪聲系數(shù)。在大多數(shù)濾波器技術中，實現(xiàn)低插入 損耗需要在濾波器陡度或選擇性上進行相應的折中。在商業(yè)電信應用中，常常需要使用窄帶濾波器過濾出盡可能最 小的通帶，以使固定頻譜能夠被分成盡可能最大數(shù)量的頻帶，從而 增加能夠適合該固定頻語的用戶的實際數(shù)量。伴隨著無線通信的顯 著上升，這種過濾應該在日益不適宜的頻鐠中提供高度的選4奪性 (在按照小頻率差分開的信號之間區(qū)分的能力)和靈壽丈度(接收弱
的信號的能力)。最重要的是用于模擬蜂窩通信的800至900 MHz 范圍的頻率范圍和用于個人通信服務(PCS )的1,800至2,200 MHz
范圍的頻率范圍。
對本發(fā)明的特殊興趣是在孩t波和RF應用的大范圍內，在軍事 (例如雷達)、通信、電子情報(ELINT)和商業(yè)領域，例如包括蜂 窩電話的各種通信應用中對高品質因數(shù)Q (也就是i兌，測量存儲能 量的能力，因而與其功率耗散和損耗反相關)、低插入損耗、可調 的濾波器的需要。在很多應用中，接收器濾波器必須是可調的，從 而或者選擇期望的頻率，或者捕獲干擾信號頻率。因此，假如插入 損^^非常4氐，則在^t妻收器的"t妄收器天線和第一非線性元件(典型地， 低噪聲放大器或者混合器)之間引進線性、可調的帶通濾波器提供 了在RF樣i波系統(tǒng)的大范圍內的4艮多優(yōu)點。
例如，在商業(yè)應用中，可將PCS 4吏用的1,800至2,200 MHz頻 率范圍分成幾個較窄的頻帶(A-F帶)，只有其中一個子集可在任何 給定的地區(qū)被電信運營商^吏用。因此，這有益于基站和手持單元能 夠被重構，從而以這些頻帶中任何選定的子集操作。又例如，在雷 達系統(tǒng)中，來自"友好"附近源或者干擾發(fā)射臺的高振幅干擾信號 可以使接收器降低靈敏度或者與高振幅雜亂信號電平互調 (intermodulate),從而給出錯誤的目標指示。因此，在高密度信號 環(huán)境中，雷達報警系統(tǒng)頻繁地變得完全不可用，在這種情況下，跳 頻是有用的。通常使用兩種電路組建塊建立微波濾波器多個諧振器，用于 在一個頻率f。上非常有效地存儲能量；以及耦合器，用于耦合諧振
器之間的電石茲能量，乂人而形成多個級或才及。例如，四才及濾波器可以 包括四個諧振器。給定的耦合器的強度由它的電抗(即，感抗和/ 或容抗)決定。耦合器的相對強度決定了濾波器的形狀，耦合器的 拓樸結構決定了濾波器執(zhí)行帶通功能還是執(zhí)行帶阻功能。諧振頻率
fo主要取決于各個諧振器的感抗和容抗。對于傳統(tǒng)的濾波器i殳計，
濾波器起作用的頻率是由組成濾波器的諧振器的諧振頻率決定的。 由于上述討i侖的原因，每一個諧，振器必須具有非常4氐的內部阻抗， 從而使濾波器的響應變靈敏并具有高度選擇性。這種對低阻抗的需 求對于給定技術易于驅動諧振器的尺寸和成本。
典型i也，由于傳統(tǒng)濾波器的尺寸和成本爿尋隨著為了實i見它而需 要的諧振器的數(shù)量而線性地增加，所以固定頻率濾波器設計成將為 了實現(xiàn)一定形狀所需的諧振器的數(shù)量減小到最小。與半導體裝置的
十青況誶目同，光刻定義濾;皮器結構(photolithographically defined filter structure )(例如在高溫超導體(HTS )、微機電系統(tǒng)(MEMS )中的 那些)和薄膜體聲波諧振器(FBAR)濾波器遠不如傳統(tǒng)的^^狀濾 波器或介質濾波器對這種尺寸和成本調整敏感。
目前用于"&計可調濾波器的方法遵循與在上述的關于固定頻 率濾波器相同的方法。因此，它們實現(xiàn)了非常有效率的、有效的和 簡單的電^各，即，它們實現(xiàn)了對實現(xiàn)鄉(xiāng)合定的濾波器響應所需的最簡 單的電路。在現(xiàn)有寺支術的調諧技術中，調節(jié)濾波器的所有的諧纟展頻 率，從而調諧濾波器的頻率。例如，如果期望裝置的操作頻帶增加 50MHz，則必須將窄帶濾波器的所有的諧4展頻率增加50MHz。盡 管該現(xiàn)有一支術在調節(jié)頻帶上總體是成功的，〃f旦是它不可避免地向諧 振器中引進阻抗，因此不利地增加了濾波器的插入損耗。盡管通過機械地移動濾波器中每個諧振器上的HTS (高溫超 導)板以改變其諧振頻率就可以調諧HTS濾波器而不會向諧振器中 引入顯著的阻抗，但是該技術固有地慢(在秒的量級上)并且需要 相對大的三維調諧結構。在所謂的開關濾波器設計中可降低插入損 耗；然而，這些設計還在切換次數(shù)之間引進了大量的損耗并且需要 額外的i皆才展器。例如，可以通過沖是供兩個濾波器和一^于用于在濾波 器之間選擇的單刀雙擲開關(SP2T )來降低濾波器系統(tǒng)的插入損耗， 因此，有效地降低了調諧范圍需求，但是通過兩個因素中的一個增 加諧振器的數(shù)量并且從開關引進損耗。可以通過引進更多的開關和 濾波器進 一 步降低濾波器系統(tǒng)的損耗，但是每個額外的濾波器將需 要與原濾波器相同數(shù)量的濾波器，并且將從所需要的開關引進更多 的損耗。
因此，需要提供一種可以快速調諧并且具有減小的插入損庫毛的
帶通濾波器。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，才是供了一種射頻(RF)濾波器。該 RF濾波器包括具有輸入端和輸出端的信號傳輸3各徑；沿著信號 傳輸路徑設置在輸入端和輸出端之間的多個諧振元件；以及將諧振 元件連4妄在一起的多個非諧振元件。諧振元件連4妄在一起以形成阻 帶，阻帶具有與諧振元件的各個頻率相應的多個傳輸零點以及在傳 輸零點之間的至少 一個子帶。非諧振元件具有將至少 一 個反射零點 定位在阻帶內的電納值，以在至少一個子帶中的一個內產生通帶。
盡管在一個實施例中，非諧振元件可以固定，^旦是在具體的優(yōu) 選實施例中，非諧振元件包括至少一個可變非諧振元件，用于在阻 帶內選才奪性地引進至少一個反射零點，以在子帶中的一個內產生通 帶?？勺兎侵C振元件可以具有例如可調電納，并可以包括一個或多個可變電容器、低損耗(loss-loss)開關、可變電抗器和開關電容
器。在一個實施例中，盡管諧振元件可以采取在期望的頻率處諧振 的任何結構的形式，但是在一個實施例中，諧振元件的每一個包括
薄膜集總元件結構(例如高溫超導體(HTS ))。
在一個實施例中，可變非i皆4展元件用于沿著阻帶轉移反射零 點，以在一個子帶內選4奪性地移動通帶。如果在傳輸零點之間有多 個子帶，則可變非諧振元件可用于沿著阻帶轉移反射零點，以在子 帶中的所選的一些中產生通帶。可選地或者額外地，可變非i皆沖展元 件可用于在阻帶內轉移至少另 一個反射零點，以在子帶中的另 一個 內產生另一個通帶。在一個實施例中，通帶在所選子帶內具有基本 不同的帶寬。雖然本發(fā)明在其最廣義上不應該如此有限，4旦是通過 調節(jié)可變非諧振元件而向子帶中的選定的一個內引進通帶的能力 可以消除或者至少最小化對調節(jié)諧振元件的頻率的需要，從而減小 了由濾波器導致的插入損耗。
在另一個實施例中，RF濾波器還包括至少一個調諧元件，用 于改變諧振元件中的至少一個的頻率。例如，調諧元件可以用于改 變諧振元件的頻率，以沿著阻帶相對于反射零點轉移諧振元件的每 一個傳輸零點。又例如，RF濾波器包括多個調諧元件，用于改變 諧振元件的頻率，以沿著頻率范圍同步地轉移阻帶與通帶。在一個 可選實施例中，RF濾波器包括控制器，用于產生電信號，以調節(jié) 可變非i皆一展元件。
才艮據本發(fā)明的另一方面，才是供了另一種RF濾波器。該RF濾 波器包括具有輸入端和輸出端的信號傳輸^各徑；沿著信號傳專l^各徑 設置的多個結點；分別從結點延伸的多個諧振分支；以及分別從結 點延伸的多個非諧^展分支。該RF濾波器還包括分別與諧纟展分支連 接的多個諧振元件；多個非諧振元件，其中的一些分別與非諧振分以及在傳輸 零點之間形成以產生通帶的至少 一 個反射零點。
在一個實施例中，非諧振元件包括用于選擇性地轉移與傳輸零 點相關的反射零點的至少一個可變非諧振元件。在另 一個實施例 中，多個傳輸零點包括多于兩個傳輸零點。盡管諧振元件可以采取 在期望的頻率處諧振的^壬何結構的形式，^旦是在其他實施例中，諧 振元件的每一個均包括薄膜集總元件結構(例如高溫超導體 (HTS ))。
根據本發(fā)明的又一方面，提供了 一種用于調諧具有界定調諧范 圍的阻帶的RF濾波器的方法。該方法包括將RF濾波器從第一頻 率配置改變至第二頻率配置。當處于第一頻率配置時，RF濾波器 在調諧范圍內具有第一組通帶特性，當處于第二頻率配置時，RF 濾波器在阻帶的調諧范圍內具有第二組不同的通帶特性。以非限制 性示例的方式，第一通帶特性和第二通帶特性具有不同的中部頻 率、不同的帶寬和/或不同數(shù)量的非連續(xù)通帶。在一個方法中，通過 在阻帶內轉移至少一個反射零點將RF濾波器從第一頻率配置改變 至第二頻率配置。在這種情況下，阻帶具有多個傳輸零點，不4又僅 是傳輸零點在頻率上轉移，而是至少一個反射零點也在頻率上轉
移。在這種情況下，當將RF濾波器從第一頻率配置改變至第二頻 率配置的時候，RF濾波器的插入損耗^皮最小化。
才艮據本發(fā)明的又一方面，4是供了另一種RF濾波器。該RF濾 波器包括具有輸入端和輸出端的信號傳輸路徑；沿著信號傳輸路 徑在輸入端和lt出端之間i殳置的多個諧振元件；以及將諧4展元件連 接在一起的一組非諧振元件。諧振元件連接在一起以形成阻帶，該 阻帶具有與諧振元件的各個頻率對應的多個傳輸零點以及在傳輸 零點之間的至少一個子帶。非諧振元件具有將至少一個反射零點定 位在阻帶內的電納值，以在至少一個子帶中的一個內產生通帶。這組非諧振元件包括分別與諧振元件并聯(lián)的多個第一非i皆振 元件以及分別與諧振元件串聯(lián)的多個第二非諧振元件。多個第一非 諧振元件包括至少 一個可變非諧振元件，用于在阻帶內選4奪性:l也虧I 進至少一個反射零點，以在一個子帶中的一個內產生通帶而不改變 多個第二非諧4展元件中的4壬4可一個。RF濾波器的細節(jié)可以與上面
討論的關于本發(fā)明的一個方面的RF濾波器的細節(jié)相同。


附圖示出了本發(fā)明的實施例的設計和應用，其中，用共同的參
考標號指代相似的元件，并且其中
圖1是根據本發(fā)明的一個實施例而構建的可調射頻(RF )濾波 器的框圖2是使用八個諧4展元件的示例性寬阻帶的才莫擬(modeled) 頻率響應的曲線圖3是圖2的頻率響應的曲線圖，其中，通帶一皮引進到阻帶的 子帶中；
圖4 (a) ~圖4 (g)是圖2的頻率響應的曲線圖，其中，通 帶被引進到阻帶的選擇的子帶中；
圖5 (a) ~圖5 (d)是圖2的頻率響應的曲線圖，其中，阻 帶在頻率上移位，通帶在移位的阻帶的子帶的多個位置處^f皮引進；
圖6是示出了圖2的頻率響應的傳輸零點的、用于延伸引進到 圖4 (a) ~圖4 (g)的阻帶的所選子帶中的通帶的范圍的同步移 ^立的曲線圖；圖7 (a) ~圖7 (f)是使用九個諧振元件的示例性寬阻帶的模 擬頻率響應的曲線圖，其中，通帶^皮引進到阻帶的所選子帶中，以 覆蓋個人通信服務(PCS)頻率范圍；
圖8是示出了圖7 (a) ~圖7 (f)的頻率響應的傳輸零點的獨 立位移的曲線圖，以在阻帶的所選子帶中容納通帶的引進；
圖9(a) 圖9(f)是圖2的^t擬頻率響應的曲線圖，其中， 多個通帶一皮引進到阻帶的所選子帶中；
圖10是才艮據本發(fā)明的另一實施例構建的可調RF濾波器的框
圖11是圖io的濾波器的模擬頻率響應的曲線圖，其中，在移
位的阻帶的子帶的各個位置引進了通帶；
圖12是示出了在圖10的可調RF濾波器中使用的非諧振元件 的耦合值相對于圖11中的通帶的頻率移位的變化的曲線圖13(a) 圖13(d)示出了圖l的可調RF濾波器的電^各表
示；
圖14是示出了在圖14的模擬RF濾波器中使用的、用于三種 濾波器狀態(tài)的元件值的表才各；
圖15 (a) ~圖15 (c)是圖1的可調RF濾波器的電路實現(xiàn)，
具體示出了各種濾波器狀態(tài)和相應的頻率響應；
圖16 (a) ~圖16 (c)是在三種狀態(tài)下的圖14的RF濾波器 的頻率響應的曲線圖；圖17是示出了圖14的RF濾波器的調諧相對于濾波器的插入 損耗的曲線圖18是當在相同的頻率范圍內調諧的時候，比4交圖14的RF 濾波器的插入損耗相對于傳統(tǒng)濾波器的插入損耗的曲線圖19是當在相同的頻率范圍內調諧的時候，比較圖1的濾波 器的插入損耗相對于開關濾波器的插入損耗的曲線圖20是比較根據本發(fā)明構建的兩個諧振器、四個諧振器和六 個諧振器可調濾波器之間的頻率響應和標準帶通濾波器的頻率響 應的曲線圖21示出了圖1的可調RF濾波器的另一電^各表示； 圖22示出了圖21的電路表示的耦合矩陣；
圖23 (a) ~圖23 (c)是圖21的RF濾波器的頻率響應和相 應的耦合矩陣的曲線圖24是圖解地示出了圖23 (a) ~圖23 (c)中的用于調諧圖 21的RF濾波器的耦合矩陣中的耦合值的曲線圖25是圖解地示出了可用于調諧圖21的RF濾波器的另一組 耦合值的曲線圖；以及
圖26是圖解地示出了可用于調諧圖21的RF濾波器的再一組
耦合值的曲線圖。
具體實施例方式
將參照圖1描述根據本發(fā)明構建的可調射頻(RF)濾波器10。 在圖示的實施例中，RF濾波器10是具有在i者如800 ~ 900 MHz或 者1,800 ~ 2,200 MHz的期望的頻率范圍內的可調通帶的帶通濾波 器。在典型的情形中，RF濾波器10放置在^^妻收器(未示出)的前 端內，并且放置在用于反射(reject)期望的頻率范圍之外的能量的 寬通帶濾波器的后面。RF濾波器10通常包4舌具有4命入端14和專餘 出端16的信號傳輸路徑12、沿著信號傳輸路徑12設置的多個結點 17、分別乂人結點17延伸的多個諧才展分支19、以及分別/人結點17延 伸的多個非諧4展分支21。 RF濾波器10進一步包括在輸入端14和 輸出端16之間的多個諧振元件18(在這種情況下為四個)，特別是 連4妻在諧才展分支21和地之間、用于調節(jié)諧4展元件18的頻率的多個 調諧元件20、與諧振元件18連4妄在一起的多個非諧:振元件22，其 中的四個連接在非諧振分支21和地之間。RF濾波器10進一步包 括電子控制器24，用于將RF濾波器10調諧至頻率范圍內的所選 的窄帶。
盡管在可選實施例中，不使用物理傳輸線，但是信號傳輸路徑 12可以包括直接或間接地連接有非諧振元件22的物理傳輸線。在 圖示的實施例中，諧振元件18包括諸如電感器和電容器的集總 (lumped)元件電子部件，特別是薄膜集總結構，例如平面螺旋結 構、之字形蜿蟲延結構、單線圏結構、以及乂又線圏結構。這些結構可 以包括被圖案化以在低損耗基板上形成電容器和電感器的薄膜取 向附生(epitaxial)高溫超導體(HTS )。在美國專利第5,616,539 號中闡述了高溫超導體集總元件濾波器的進 一 步詳細討論。
在圖示的實施例中，"i皆凈展元件18用電納bR表示，非i皆沖展元件 22用電納b"和導納反轉器j表示，電納b 與諧振元件18并聯(lián)，導納反轉器J連接在諧振元件18之間。非諧振元件22中所選的那
些可以變化，非諧振元件22中的剩余的那些可以保持固定。
如^l尋在下面更加if細i也描述的那才羊，非i皆4展元件22可以變4匕， 在基本上覆蓋整個頻率范圍上調諧通帶，如果必要，僅細微調整諧 4展元件18的頻率，以在頻率范圍的相對部分內容納和/或移動通帶。 由于作為用于調諧濾波器10的初級手段，使用的是非諧振元件22 而不是諧振元件18,所以以這種方式可以顯著地減小濾波器10的 插入損耗。也就是說，由于與對損耗非常敏感的諧振元件18的調 節(jié)相比，非"i皆-振元件22的調節(jié)更少地增加濾波器10的損庫毛，所以 與使用諧振元件作為用于調諧濾波器10的主要手段的現(xiàn)有技術的 濾波器相比，本濾波器IO將具有更少的損耗。
RF濾波器IO通過在寬阻帶的選定區(qū)域內引進一個窄通帶而實 現(xiàn)前述功能。也就是說，盡管RF濾波器10最終用作通帶濾波器， 但是諧振元件18實際上通過非諧振元件22而連接在一起——不產 生通帶，而是相應于諧振元件18的各個頻率產生具有傳輸零點(在 這種情況下，編號4 (numbering four))的寬阻帶。然后，電子控 制器24調整非諧振元件22，以沿阻帶引進和轉移反射零點，從而 在期望的頻率范圍內移動窄通帶。電子控制器24還可以通過調諧 元件20調節(jié)諧振元件18的頻率，以沿頻率范圍移動傳輸零點，從 而優(yōu)化濾波器響應。在圖示的實施例中，電子控制器24包括用于 存儲非諧振元件22的值的存儲器(未示出)，該值對于實現(xiàn)通帶在 頻率范圍內的期望位置來說是必要的。
現(xiàn)在將參照根據下面等式模擬的各種示例性濾波器響應來描 述本技術方案^(》=44, &和)=,,間2=|尸|2+4,其中，Su是
外)
濾波器的輸入反射系#t, S21是前向傳輸系凄t ( forward transmission coefficient), s是標準化頻率，F(xiàn)和P是廣義復頻s的N次多項式(其中，N是諧振元件的lt目)，e是定義等波紋回波損耗的常數(shù)。由于 分子具有N階，所以系數(shù)Sn和S21的每一個均可以具有總計N個 零點。當系數(shù)Su、 S2t的兩者都具有所有N個零點的時候，認為濾 波器響應是完全橢圓的。在"Microstrip Filters for RF/microwave Application^用于RF/微波應用的孩么帶濾波器)"(Jia-Shen G.and M丄 Lancaster, Wiley-interscience 2001 )中闡述了濾波器的才莫擬、的進一步
詳細討i侖?？筛鶕仁絯^丄fZ —A)將標準化頻率s=z>映射成實
頻率，其中，f是實頻率，fc是中部頻率，BW是濾波器的帶寬。在 "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures (樣t波濾波器、阻抗匹配網絡和耦合結構)"(G. Matthaei， L. Young and E.M.T. Jones, McGraw-Hill (1964))中闡述了標準化頻 率向實頻率的變^奐的進一步的i羊細討i侖。
圖2圖示了4吏用八個諧振元件模擬的示例性寬帶阻濾波器響 應，因此，在各個"i皆4展元件頻率(如在圖2的右側示圖中最佳示出 的那才羊)處產生7\個相應的傳|俞零點30 (只示出了六個)以形成阻 帶32，并產生落入阻帶32之外的八個反射零點34(只示出了六個) (如在圖2的左側示圖中最佳示出的那樣)。在這個具體實施例中， 4專車lT零^、 30 <立于才示〉隹4匕步貞率>范圍內的一1.05、 一0.75、 一0.45、 一0.15、 0.15、 0.45、 0.75和1.05處，因此，產生了標準化頻率范圍在-1.05 和1.05之間的阻帶。如圖2的右側示圖中所示的那樣，濾波器響應 包括在傳輸零點30之間的七個區(qū)36中的"反沖部(bounce-backs )，，， 分另lK立于一0.90、 一0.60、 _0.30、 0.0、 0.30、 0.60禾口 0.90處。因jt匕， 總之，阻帶濾波器通常包括N個傳輸零點(對應于N個諧振元件)、 總計N個反射零點以及N-1個反沖區(qū)36。
顯著地，通過將至少一個反射零點34轉移到阻帶32 (也就是 通過調節(jié)非諧振元件的值)內，就可以由圖2所示的區(qū)36中的任 何一個反沖部(此后稱作"子帶，，)形成通帶。例如，圖3示出了將反射零點34中的四個引進到圖2的阻帶中，以在中部子帶36(4) 內(也就是在0處)產生通帶38的示例性濾波器響應?？梢匝刂?阻帶32轉移反射零點34 (也就是說通過調節(jié)非諧振元件的值)，從 而在子帶36的所選的一些中產生通帶38。也就是i兌，可以沿著阻 帶32轉移反射零點34,以4吏通帶38在子帶36之間"跳變"。
例如，圖4 ( a )至4 ( g )示出了將四個反射零點34轉移到阻 帶32中，以在所有的七個子帶36的中部處選擇地產生通帶38的 示例性濾波器響應。也就是說，連續(xù)地從圖4(a)看到圖4 (g)， 則通帶38從第一子帶36 (1)(圖4 (a))跳變到第二子帶36 (2) (圖4(b)),到第三子帶36 (3)(圖4 (c)),到第四子帶36(4) (圖4(d)),到第五子帶36 (5)(圖4 (e)),到第六子帶36(6) (圖4(f))，最后到第七子帶36 (7)(圖4 (g))。因此，在圖示 的實施例中，通帶38的中吾卩可以在一0.90、 一0.60、 一0.30、 0.0、 0.30、 0.60和0.90之間3兆變。應該注意，盡管圖4 (a)至圖4 (g)的序 列i兌明通帶38在相鄰子帶36之間跳變， <旦是通帶38可以在非相 鄰子帶36之間跳變，例如，從第二子帶36(2)到第五子帶36(5)。
通帶38不僅可以在子帶36之間跳變以離散地覆蓋期望的頻率 范圍，傳4命零點30還可以乂人它們的標稱上的^f立置同步一至丈:t也移動 (也就是，通過調節(jié)諧振元件的頻率)，從而轉移整個阻帶32，從 而在標準化頻率范圍內轉移通帶38。因此，通帶38可以從子帶36 的中部(也就是說-0.90、 -0.60、 -0.30、 0.0、 0.30、 0.60和0.90 ) 轉移，以覆蓋期望的頻率范圍的連續(xù)體。因此，如果所有的傳輸零 點30從它們的標稱上的位置轉移+/-0.15 (也就是"i兌，將諧l展元件 一起調諧+/-0.15的頻率范圍)，則圖4 (a)至4 (g)中示出的每一 個通帶38將覆蓋標準化頻率范圍-1.05至1.05的15%。
通過實例的方式，如果期望4吏通帶38的中部位于-0.20處，則 可將通帶38定位在第三子帶36 (3)(中部位于圖4(c)的-0.30處)內，可以將傳輸零點30 乂人它們的標稱位置轉移0.10, 乂人而將
通帶38 乂人-0.30轉移到-0.20。如果期望4吏通帶38的中部位于0.85 處，則可將通帶38定位在第七子帶36 (7)(中部位于圖4 (g)的 0.90處)內，可以將傳輸零點30從它們的標稱位置轉移-0.05， 乂人 而3尋通帶38 乂人0.90專t移到0.85。
盡管在圖4 (a)至4 (g)中示出了通帶38在子帶36內位于 中部，但是可以在阻帶32內轉移反射零點34 (也就是說，通過調 節(jié)非諧振元件的值)，乂人而在所選子帶36內選沖奪性地移動通帶38。 在這種情況下，通帶38可以在子帶36之間跳變，也可以在每個子 帶36內移動，因此，降低了對于通帶38來說需要調節(jié)的傳輸零點 30的量，以覆蓋期望的頻率范圍的連續(xù)部分。例如，圖5(a)至5 (d)相對于中部子帶36 (4)示出了示例性濾波器響應，其中，所 有的傳輸零點30從它們的標稱位置轉移0.05 (也就是說，通過將 i皆沖展元件18的頻率增加0.05 )，反射零點34 乂人它們的標稱位置漸 進轉移0.05 (也就是說，通過調節(jié)非諧振元件22)。
具體地，連續(xù)地從圖5 (a)看到圖5 (d)，傳輸零點30從它 們的標稱位置轉移0.05,因此，將通帶38從0 (圖5 (a))轉移到 0.05 (圖5 (b)。然后，在將傳輸零點30固定在適當位置之后，反 射零點34從它們的標稱位置漸進地轉移0.05，從而使通帶38從子 帶36 (4)的中部(圖5 (b)中的0.05)移動到子帶36 (4)的中 部的右側的0.05的^f立置(圖5 (c)中的O.IO)，然后移動到子帶36 (4)的中部的右側的0.10的位置(圖5 (d)中的0.15 )。
盡管這種形式可能會擾亂帶通濾波器的衰減斜率(rejection sl叩e)的對稱性，〗旦是在這種情況下，它減小了傳輸零點30的所 需轉移，并且因此將諧振元件的調諧范圍從15%減小到5%,以獲 得與反射零點34不在子帶36內轉移的情況下相同的調諧范圍。因 此，進一步降低了濾波器的損耗。明顯地，盡管理i侖上傳輸零點30可以在整個子帶36內轉移， 在這種情況下，每個通帶38可以覆蓋整個阻帶32的近15%而不必 調諧諧振元件，但是實際上，當反射零點34緊密靠近傳輸零點30 的時候，濾波器損耗顯著增加。同樣地，優(yōu)選地，傳輸零點30與 反射零點34 —起轉移，以使通帶38在整個頻率范圍內移動而沒有 顯著損耗。
例如，參照圖6,傳輸零點30相對于它們的標稱位置在+/-0.5 范圍內轉移(通過水平短劃線示出)，以使通帶38位于標稱頻率范 圍-1.05至1.05內的任何位置(如通過斜短劃線示出的)。當通帶 38的頻率乂人-1.05移動到1.05的時4夷，反射零點34 乂人一個子帶36 刃匕變到下一個，對于刃l(wèi)i變之間的總范圍為0.30，反射零點34在 +/-0.10的范圍內沿子帶36轉移，傳輸零點30在+/-0.05的范圍內 轉移。
具體地，在調諧范圍的起點，將傳輸零點30最初定位在相對 于它^門的才示術個"立置的一0.05處(也;t尤是"i兌一1.05、 一0.75、 一0.45、 一0.15、 0.15、 0.45、 0.75禾口 1.05)，這4吏4尋第一子帶36 ( 1 )的中4卩處于一0.95 處，在這種情況下，反射零點34將被最初定位在第一子帶36 (1) 中相對于它們的標稱位置的-0.10處，/人而4吏通帶38處于-1.05處。 當傳輸零點30固定的時候，反射零點34可以轉移到第一子帶36 (1 )中它們的標稱位置處，乂人而將通帶38 /人-1.05移動到-0.95。 當反射零點34固定的時4夷，傳l敘零點30可以4妄著相^j"于它們的標 稱位置轉移0.05,這使得第一子帶36 (1)的中部移動到-0.85，因 此將通帶從-0.95移動到-0.85。當傳輸零點30再次固定的時候，反 射零點34可以相對于它們的標稱位置轉移0.10， 乂人而將通帶38從 —0.85牙多動到_0.75。
一旦通帶38到達-0.75,反射零點34將接著從第一子帶36( 1 ) 跳變到第二子帶36 (2),傳輸零點30將接著再次相對于它們的標稱位置轉移-0.05,這使得第二子帶36 (2)的中部移動到-0.65處， 在這種情況下，反射零點34將最初定位于相對于它們的標稱位置 的-0.10處，從而將通帶38維持在-0.75處。然后傳輸零點30和反 射零點34以與上述相同的方式相對于第一子帶36 (1)互相+辦調地 牙多^力，乂人而^)尋通帶38 乂人一0.75牙多^力至ij一0.45。 一旦通帶38至'J達一0.45, 反射零點34將從第二子帶36 (2)跳變到第三子帶36 (3)，等等， 直到通帶38到達1.05。
盡管上面描述了 RF濾波器10能夠在期望的頻率范圍的連續(xù)部 分內調諧窄通帶(也就是"i兌，RF濾波器IO可以以連續(xù)方式重新構 建)，但是RF濾波器IO可以以離散方式重新構建，這樣通帶38可 以離散地位于頻帶的所選區(qū)域的中部。例如，在PCS應用中，通過 將窄通帶定位在這些頻帶中的所選的一個上，可以將RF濾波器10 重新構建在六個A-F頻帶的任何一個中操作。
圖7 (a)至7 (f)示出了與RF濾波器的六個不同的重新構建 的狀態(tài)相對應的示例性濾波器響應。在這種情況下，模擬的濾波器 包括九個傳輸零點30 (只示出了七個)和七個反射零點34，該九 個傳輸零點用于產生阻帶32,其中八個子帶36位于各個傳輸零點 30之間，而該反射零點可以轉移到阻帶32中，以在六個中間子帶 36中的所選的一些內產生通帶38。因此，可以將RF濾波器重新構 建成在PCS通信協(xié)議的A帶(圖7(a))、 D帶(圖7(b))、 B帶 (圖7(c))、 E帶(圖7(d))、 F帶(圖7(e))或C帶(圖7(f)) 中操作。如圖所示，通帶38的寬度在子帶36內不同，正如相鄰的 傳輸零點30的間隔所指示的。具體地，A帶、B帶和C帶的寬度 比I)帶、E帶和F帶的寬度大了約兩倍半。
明顯i也，因為在重建實施(reconfigurable implementation )中， 通帶38不需要在期望頻率范圍的連續(xù)部分內移動，而是設計得足 夠寬，從而覆蓋期望頻率范圍，所以傳輸零點30不為了擴展通帶38的范圍而轉移。相反，如圖8所圖示，傳輸零點30獨立地從它 們的標稱位置轉移，從而為通帶38騰出空間或者改善衰減性能 (rejection performance )。例如，第二和第三傳llr零點30 (2)、 30 (3)4皮此相離，乂人而為A帶處的反射零點34騰出空間；第四和第 五傳輸零點30 (4)、 30 (5)彼此相離，從而為B帶處的反射零點 月脊出空間，第七和第/^專Mr零點30 ( 7 )、 30 ( 8 ) 4皮jt匕相離，/人而 為C帶處的反射零點34騰出空間；第三和第四傳輸零點30 (3)、 30 ( 4 ) 4皮此相離，乂人而為D帶處的反射零點34騰出空間；第五和 第六傳輸零點30(5)、 30(6)^皮此相離，乂人而為E帶處的反射零 點34月喬出空間；第六和第七傳豐敘零點30 (6)、 30 ( 7 ) 4皮此相離， 從而為F帶處的反射零點34騰出空間。
盡管在前述沖支術中描述了在阻帶32內引進單通帶38 (也就是 說， 一次一個通帶)，^旦是可以在阻帶32內引進多個通帶。例如， 圖9 (a)至9 (f)示出了將兩組的四反射零點34轉移到阻帶32內 以在所選的這對子帶36的中部中產生兩個通帶38(1)、通帶38(2) 的示例性濾波器響應。也就是i兌，連續(xù)地/人圖9(a)看到9 (f), 通帶38 (1)、 38 (2)引進到第二子帶36 (2)和第三子帶36 (3) (圖9 (a))、到第三子帶36 (3)和第五子帶36 (5)(圖9 (b))、 到第三子帶36 (3)和第四子帶36 (4)(圖9 (c))、到第二子帶 36 (2)和第四子帶36 (4)(圖9 ( d ))、到第二子帶36 (2)和第 六子帶36 (6)(圖9 (e))、以及到第二子帶36 (2)和第五子帶 36 (5)(圖9 (f))內。
現(xiàn)在將參考圖10和11描述基礎可調濾波器50，以il明非諧才展 元件的變量值(術語為耦合值)和作為結果的窄通帶在寬阻帶內的 移動之間的相關性。如圖io所示，RF濾波器50通常包括具有輸 入端54和輸出端56的信號傳輸^各徑52、在llr入端54和lt出端56 之間的多個諧振元件58 (在這種情況下為兩個)以及將諧振元件58連4妻在一起的多個非諧才展元件62。調i皆元件(未示出)用于調 節(jié)諧振元件58的頻率，電子控制器(未示出)可以用于將RF濾波 器50調諧至頻率范圍內的所選窄帶。如在圖1中圖示的濾波器IO， 濾波器50的諧振元件58用電納B"表示，非諧振元件62用電納 BN和導納反轉器J表示，電納BW與諧振元件58并聯(lián)，導納反轉器 J連接在諧振元件58之間。非諧振元件22中所選擇的那些可以變 化(在這種情況下是電納BN)，而非諧振元件22中的剩余的那些可 以保持固定(在這種情況下是導納反轉器J)。
將濾波器50模擬以產生圖11所示的示例性濾波器響應。因而 兩個諧振元件58的頻率、以及兩個傳輸零點70設置在0.95 GHz 和1.05 GHz處，于是產生了標準化頻率范圍在0.95 GHz和1.05 GHz 之間的阻帶(未示出)。在這種情況下，因為只有兩個i皆才展元件58, 所以單個的子帶76位于傳IIT零點70之間的中部1.00 GHz處。因此， 反射零點(未示出)被引進并僅沿著阻帶轉移，使得通帶78在單 個子帶76內移動(示出了通帶78的五個位置)。
如在圖11和12中進一步圖示的那樣，可以調整可變非諧4展元 件66 (在圖12中作為BN (L)和BN (S)表示的)，從而通過改變 它們的耦合值使通帶78在標稱頻率1.00 GHz附近移動。具體地， 隨著負載側非諧振元件BN (L)的百分耦合值增加以及源側非諧振 元件BN ( S )的百分耦合值減小，通帶78將在頻率上降低(左移)， 并且隨著負載側非諧振元件BN (L)的百分耦合值減小以及源側非 諧振元件BN ( S )的百分耦合值增加，通帶78將在頻率上增加(右 移)。
參照圖13 (a)至13 (c),可用實際的元件4、替圖1的濾波器 10的非"i皆才展it/f牛22，這才羊可以才莫擬(model)并且實SL濾波器10。 如圖13 (a)所示，首先將電路減小到僅使用非諧振元件22來重建 濾波器10所必需的要素元件。在這種情況下，協(xié)調元件20 ^t擬(simulate )(模擬(model))濾波器10的重構是非必要的，所以從 圖13 (a)的電^各表示中移除。如圖13 (b)所示，用實際的電游-元件取代了圖13 (a)的電路表示的塊元件。用電容器取代通過B" 表示的非諧振元件22，用電容性pi網絡取代通過J表示的非諧振 元件22,以及用并聯(lián)電容器-電感器結合體耳又代通過BR表示的諧振 元件20。圖13 (b)的電路表示進一步減小到圖13 (c)的電路表 示，該電路表示中的非諧振元件22可以變化以實現(xiàn)濾波器10的重 建。
使用實際電^各元件值仿真圖13 (c)的濾波器IO。除了與多項 式的系^:相關的元件值之外，才艮據上面討-論的多項式等式才莫擬了圖 13 (c)的電路。如上面討論的那樣，濾波器IO具有四個諧振元件 18,因此，在它的頻率響應中具有四個傳豐lr零點，其間形成有三個 子帶。因此，可以4艮據圖14中示出的值中的三組中的一組來調整 圖13 (c)的電路表示中的電容器非諧振元件22的值，以使通帶在 三個子帶之間跳變，從而將濾波器10方文置在三個狀態(tài)中的選定的 一個上。根據圖13 (d)的電路表示模擬了圖13 (c)的電路表示 中的每一個電容器。具體地，用具有與可變電容器Cd并聯(lián)的固定電 容器C。和與可變電容器Q串聯(lián)的電阻器R (表示為開關)的電路 表示每一個電容器C。
參照圖15 (a)至15 (c)，通過調節(jié)非諧4展元件22中的選定 的那些，可以在三種狀態(tài)中的一種之間重建^f吏用了圖13 (c)中所 示的基本結構的濾波器10。如圖所示，濾波器10的所有的頻率響 應均具有與四個諧振元件18的頻率對應的四個傳輸零點30、以及 形成在傳輸零點30之間的三個子帶36。因此，通帶38可在三個子 帶36的每一個中產生，從而激活總共三種不同狀態(tài)在第一子帶 36(1)中產生通帶38的左側狀態(tài)；在第二子帶36(2)中產生通帶38的中間狀態(tài)；以及在第三子帶36(3)中產生通帶38的右側 狀態(tài)。
如圖所示，每一個非i皆沖展元件22具有并耳關的三個電容器d至 C3，其中，外側的兩個電容器d和C2具有各自的與電阻器R!和 R2串聯(lián)的開關電容，電阻器R,和R2促進開關S!和S2的電阻損耗。 因此，可以通過閉合開關S2和S3將電容器Q和C2包括在電路中， 并且通過獨立地打開開關S,和S2將電容器d和C2排除在電路之 外。因此，假設電容器d至C3具有相等的值，則每一非諧振元件 22可以具有三個值中的選定的一個d(開關S,、 S2都未閉合)、 C2+C3 (開關S,、 S2中的一個閉合)、或者C!+C2+C3 (開關S,、 S2 兩者都閉合)。開關S,和S2可以是任何適當?shù)膿p耗開關 (loss-switch),例如低損耗GaAs開關。可選地，可以4吏用其它的 能夠調整電容值的可變元件，例如可變電容器、GaAs可變電抗器 或者開關電容器。
已經確定了當非諧振元件22具有由圖15 (a)示出的開關狀態(tài) 指示的值的時候，可以將通帶38方文置在第一子帶36 (1 )(左側狀 態(tài))中；當非諧振元件22具有由圖15 (b)示出的開關狀態(tài)指示的 值的時候，可以將通帶38放置在第二子帶36 (2)(中間狀態(tài))中； 當非諧振元件22具有由圖15( c )示出的開關狀態(tài)指示的值的時候， 可以將通帶38放置在第三子帶36 (3)(右側狀態(tài))中?？梢允褂?在第2006-0202775號的美國專利申請公開中披露的參數(shù)提取和分 析技術來調諧濾波器10。為了說明的目的，處于閉合狀態(tài)的鄰近開 關的電燈泡示為點亮(填色)，而處于打開狀態(tài)的鄰近開關的電燈 泡示為未點亮(未填色)。雖然關于圖15 (a)至15 (c)描述了濾 波器10僅具有使通帶38在子帶36之間跳變的能力，但是為了使 通帶38能夠在選定的子帶36內移動，通過增加更多的開關電容器，可以增加電^各的^支術方案。另夕卜，因為通帶38位于子帶36的中部， 所以沒有調i皆元^f牛示出為與i皆^展元4牛18連4妄。
現(xiàn)在參照圖17,示出了沿著頻率范圍770 MHz至890 MHz調 諧圖13 (c)中所示的仿真濾波器IO,以使插入損耗最小化。在這 種情形中，通過調節(jié)非諧振元件22來調諧濾波器10，從而使通帶 38在子帶36的中部之間3兆變(如圖16 (a)至16 (c)所示)；并 且改變諧振元件18的頻率，從而在子帶36內移動通帶38 (即，覆 蓋子帶30的中部之間的頻率范圍)。如圖所示，通帶38從第三子 帶36 (3)的中部(在圖15 (c)中所示)890 MHz處向第三子帶 36(3)的左側的850 MHz處移動，將濾波器10的插入損耗從約-0.2 dB增加到約-1.5 dB。 一旦到達850 MHz,通帶38 /人第三子帶36 (3)跳變到第二子帶36 (2)的中部(在圖15 (b)所示)，因此， 將插入損耗從約-1.5 dB降低到約-0.25 dB。通帶38接著從第二子 帶36 ( 2 )的中部850 MHz處向第二子帶36 ( 2 )的左側的810 MHz 處移動，將濾波器10的插入損耗從約-0.25 dB增加到約-1.5 dB。 一旦到達810 MHz，通帶38/人第二子帶36 (2)跳變到第一子帶 36 ( 1 )的中部(在圖15 (a)中示出)，因此，將插入損耗從約-1.5 dB降4氐到約-0.7 dB。通帶38才妄著乂人第 一子帶36( 1 )的中部810 MHz 處向第一子帶36 ( 1 )的左側的770 MHz處移動，^!尋濾波器10的 插入損耗從約-0.7dB增加到-1.9dB。因此，應理解，在子帶36之 間的跳變使插入損耗最小化的同時，通過沿著頻率范圍移動通帶 38,可以Y吏濾波器10 ^隻蓋頻率范圍770 MHz至890 MHz的整個范 圍。
使用圖15中圖示的模擬參數(shù)，證明了當使用非諧振元件22、 而不僅僅是使用諧振元件18調諧濾波器的時候，插入損耗在整個 頻率范圍內顯著降^氐。例如，如圖18中所示，當與i皆凈展元件18的 頻率一起調節(jié)非諧纟展元件22從而在770 MHz至890 MHZ的頻率范圍上調諧濾波器10的時候的濾波器10的插入損耗的最差的情況要 比當僅僅調節(jié)諧振元件的頻率以在相同的頻率范圍上調諧濾波器
10的時候的濾波器10的插入損耗小約8 dB。
還證明了才艮據圖15所示的參數(shù)而才莫擬的濾波器10具有顯著低 于現(xiàn)有纟支術開關濾波調i皆沖支術的插入損庫毛。例如，如圖19所示， 當與諧振元件的頻率一起調節(jié)可變非諧振元件從而在770 MHz至 890 MHZ的頻率范圍上調諧濾波器10的時4矣的濾波器10的插入損 耗的最差的情況要顯著小于在相同的頻率范圍上調諧的開關濾波 器的插入損耗(假設小的插入損耗源自于開關的增加并且調節(jié)諧振 元件的頻率以覆蓋位于切換之間的總調諧范圍的 一半)。
明顯地，盡管傳統(tǒng)的想法是通帶濾波器的插入損隨著諧振元 件的數(shù)量而增加，但是已經證明了插入損肆毛不隨著在濾波器(利用 本文中描述的設計技術)中使用的諧振元件的數(shù)量而增加。例如， 如圖20所示，沿著頻率范圍750 GHz至950 GHz繪制了使用本文 所述的技術的兩個諧振器、四個諧振器和六個諧振器濾波器的設 計，以及標準濾波器i殳計的頻率響應的曲線圖。如圖所示，支配插 入損耗的是最靠近的諧振元件Q、而不是諧振元件的lt量。
應該注意，與諧振元件18串聯(lián)的非諧振元件22的值的變化可 以輕微地改變傳輸零點。為了給濾波器提供最佳的性能，優(yōu)選地， 這些傳*#零點不隨意移動。
具體地，如圖21所示，再次將電^各減小到^U吏用非諧振元件 22來重建濾波器10所必需的要素元件。在這種情況下，調諧元件 20對模擬(simulate)(模擬(model))濾波器10的重建是非必需 的，因此，將其^v圖21中的電^各表示中移除。在圖示的實施例中，具有通過電納BR (具體地，B:、 B2R、 B3R 和B4R)表示的四個諧振元件18和十五個非諧4展元件22，非諧凈展 元件可以被分配成由電納BN (具體地，BSN、 B,、 B2N、 B3N、 B4N 和BLN)表示的六個非諧才展元件22 (1)(還一皮稱作NRN-接地， NRN-ground (分流非諧纟展元件))、通過導納反轉器J (具體地，J01 、 J12、 J23、 J34和J45 )表示的五個非諧振元件22( 2 X還被稱作NRN-NRN (串聯(lián)非諧振元件))、以及通過導納反轉器J(具體地，J,、 J2、 J3 和J4)表示的四個非諧振元件22 (3)(還^皮稱作NRN-諧振器(諧 振器耦合(resonator coupling ))。非諧振元件22 (1)、 22 ( 2 )與各 個諧振元件18并聯(lián)連接，而非諧振元件22 (3)與各個諧振元件 18串聯(lián)連接。非諧振元件22中的所選的一些可以變化，而非諧振 元件22中的任何剩余的那些保持固定。在圖示的實施例中，與諧 振元件18串聯(lián)連接的非諧振元件22 (即，非諧振元件22 (3))保 持固定，諧振元件在應用于實際的方案中的時候將"拉動"諧振頻率。
應該注意，在使用諸如表面聲波(SAW )、薄膜體聲波諧振器 (film bulk acoustic resonator ( FBAR ))和樣i才幾電系統(tǒng)(MEMS )諧 振器的聲諧振器實現(xiàn)的諧振器18的設計中，非諧振元件22可以作 為電耦合元件實現(xiàn)，或者可以作為扭4成耦合元件實現(xiàn)。在這種情況 下，優(yōu)選地，將非諧振元件22 (3)作為機電換能器(transducer) 實現(xiàn)，從而使電路的非諧振元件22 (3)和聲學諧振元件18保持固 定，同時還允許4又^U吏用非諧振元件22 ( 1 )、 22 ( 2 )的電子調諧。
圖22示出了濾波器10的耦合矩陣表示。如圖所示，結點S、l ~ 4、 L和5 ~ 8(如圖20所示)在矩陣表示的左側上，結點S、 NRN1 ~ NRN4 (非諧振結點)、L和諧振結點Rl ~ R4在矩陣表示的頂側上。 又如圖22所示，結點間的耦合值是諧振元件18和非諧振元件22 的電納值和導納反轉器值。使用用于使通帶38在子帶36的中部之間跳變的耦合系數(shù)的不同的組仿真了圖21中的濾波器表示。具體地，圖23 (a)至23 (c)示出了示例性濾波器響應(及其它們的相應的耦合矩陣表示)，其中，將四個反射零點34轉移到阻帶32內乂人而在所有的三個子帶36的中部選4奪性地產生通帶38。也就是iJt,連續(xù)地^v圖23 (a)看到23 (c)，通帶38從第一子帶36 (1)(圖23 (a))跳變到第二子帶36 (2)(圖23 (b))，接著到第三子帶36 ( 3 )(圖23 ( c ))。因此，通帶38的中^卩在才示寺爾步貞率—0.80、 0.0禾口 0.80之間刃匕變。乂人圖23 ( a )至圖23 (c)中示出的相應的矩陣表示中可以看出，串聯(lián)的非諧振元件22(3)(即，J,至J4)的電納值固定在-1，而并聯(lián)的非諧振元件22 (1)、 22 (2)的電納值和導納反轉器值變化，從而使通帶38在子帶36之間跳變。在圖24中圖示了當通帶38在三個標稱頻率之間跳變的時候、在這些值中的變化(和非變化)。如圖所示，用于并聯(lián)的非諧振元件22 (1)、 (2)(即，J01、 J12、 J23、 J34、 J45、 BAB2N、 B/和B^)的值變化，但是用于串聯(lián)的非諧振元件23(3)(即，J,、 J2、 J3和JU)的值保持恒定。
如在先關于圖4 U)至4 (g)的討i侖，盡管通帶38可以在子帶36之間跳變以離散地覆蓋期望的頻率范圍，但是傳輸零點30可以從它們的標稱位置同步一致地移動(即，通過調節(jié)諧沖展元件的頻率)，從而轉移整個阻帶32，因而在標準化頻率范圍內轉移通帶38。因此，相對于圖23 (a)至23 (c),通帶38可以從子帶36的中部
(即-0.80、 0.0和0.80)移動，從而覆蓋期望的頻率范圍的連續(xù)部分。因此，如果所有的傳輸零點30可以乂人它們的標稱位置轉移+/-0.40 (即，諧振元件在頻率范圍+/-0.40內一起調諧)，則在圖23
(a)至23 (c)中示出的每一個通帶38將覆蓋從_1.20到1.20的標準^匕頻率范圍的33%。盡管在圖23 (a)至23 (c)中示出了通帶38處于子帶36的中部，^旦是可以在阻帶32內轉移反射零點34 (即，通過調節(jié)非諧振元件的值)，從而在所選子帶36內選4奪性地移動通帶38。在這種情況下，通帶38可以在子帶36之間跳變，也可以在每個子帶36內移動，從而減小了調節(jié)傳輸零點30所需的量，以使通帶38覆蓋期望的頻率范圍的連續(xù)部分。例如，圖25示出了當通帶38在-1.0至1.0的標稱頻率范圍的連續(xù)部分內移動的時候用于非諧振元件22的值的變化(和非變化)。
明顯地，在圖25中闡述的耦合值與在圖24中闡述的耦合值完全不同，因而可以看出，每一個濾波器存在多于一個耦合矩陣(即，耦合矩陣不具有惟一的方案)。例如，圖26示出了當通帶38在-1.0至1.0的標稱頻率范圍的連續(xù)部分內移動的時候用于非諧振元件2 2的值的另一組變4匕(和非變j匕)。
通過對諸如功率管理(power handling )、互調或者插入損庫毛這樣的濾波器性能的進一步分析，可以從驅動實現(xiàn)相同的濾波功能的耦合矩陣族中選"^理想的耦合矩陣。如在第12/163,837的共同審理的專利申請中的演示，濾波器的內部結構的小的變化可以產生濾波器的終端性能特性的強化，而不會改變?yōu)V波器功能，這可從測定的在輸入/輸出端的S參凄t中看出。在第12/163,837號的美國專利申^青中公開的技術中，包括傳輸零點的次序的改變，可以應用到在本申請中公開的濾波器電路中。
權利要求
1.一種射頻(RF)濾波器，包括信號傳輸路徑，具有輸入端和輸出端；多個諧振元件，沿著所述信號傳輸路徑設置在所述輸入端和輸出端之間；以及一組非諧振元件，用于將所述諧振元件連接在一起以形成阻帶，所述阻帶具有與所述諧振元件的各個頻率相應的多個傳輸零點以及在所述傳輸零點之間的至少一個子帶，其中，所述一組非諧振元件包括多個第一非諧振元件，分別與所述諧振元件并聯(lián)連接；以及多個第二非諧振元件，分別與所述諧振元件串聯(lián)連接；其中，所述多個第一非諧振元件包括至少一個可變非諧振元件，用于在所述阻帶內選擇性地引進至少一個反射零點，以在所述至少一個子帶中的一個內產生通帶，而不改變所述多個第二非諧振元件中的任何一個。
2. 根據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個子帶 中包括多個子帶。
3. 根據權利要求2所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 非諧振元件用于沿著所述阻帶轉移所述至少一個反射零點，以 在所述子帶中的選定的一些內產生所述通帶。
4. 根據權利要求3所述的RF濾波器，其中，所述通帶在所選的 子帶內具有基本不同的帶寬。
5. 才艮據—又利要求2所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 非諧振元件用于在所述阻帶內轉移至少另外一個反射零點，以 在所述子帶中的另一個內產生另一個通帶。
6. 4艮據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 非諧4展元件用于沿著所述阻帶轉移所述至少 一 個反射零點，以 在所述一個子帶內選4奪性地移動所述通帶。
7. 根據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個反射 零點包括多個反射零點。
8. 根據斥又利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 4一諧^展元件包括多個可變非諧4展元件。
9. 根據權利要求1所述的RF濾波器，還包括至少一個調諧元件， 用于改變所述i皆沖展元件中的至少 一個的頻率。
10. 根據權利要求9所述的RF濾波器，其中，所述至少一個調諧 元件用于改變所述至少 一個i皆纟展元件的頻率，以沿著與所述至 少一個反射零點相關的阻帶轉移對應于所述至少一個諧振元 件的每個頻率的傳輸零點。
11. 根據權利要求9所述的RF濾波器，其中，所述至少一個調諧 元件包4舌多個調i皆元卩牛，用于改變所述"i皆4展元^f牛的頻率，以沿 著頻率范圍同時地轉移所述阻帶與所述通帶。
12. 根據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 非諧4展元件具有可調電納。
13. 才艮才居斥又利要求1所述的RF濾波器，其中，所述至少一個可變 非諧振元件包括可變電容器、低損耗開關、可變電抗器和開關 電容器中的至少一個。
14. 根據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述諧振元件的每 一個均包括薄膜集總元件結構。
15. 根據權利要求14所述的RF濾波器，其中，所述薄膜集總元 件結構包括高溫超導體(HTS)。
16. 根據權利要求1所述的RF濾波器，進一步包括控制器，用于 產生電信號，以調節(jié)所述至少一個可變非諧4展元件。
17. 根據權利要求1所述的RF濾波器，其中，所述諧振器中的至 少 一 個是聲學諧振器，所述第二多個非諧振元件中的至少 一 個 是機電換能器，而所述至少 一個可變非諧振元件是純電的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可調RF濾波器，包括具有輸入端和輸出端的信號傳輸路徑；沿著輸入端和輸出端之間的信號傳輸路徑設置的多個諧振元件；以及將諧振元件結合在一起以形成阻帶的一組非諧振元件，該阻帶具有與諧振元件的各個頻率相應的多個傳輸零點、以及在傳輸零點之間的至少一個子帶，其中，這組非諧振元件包括分別與諧振元件并聯(lián)的多個第一非諧振元件、分別與諧振元件串聯(lián)的多個第二非諧振元件，其中，多個第一非諧振元件包括至少一個可變非諧振元件，用于在阻帶內引進至少一個反射零點，從而在至少一個子帶的一個內產生通帶而不改變多個第二非諧振元件中的任何一個。
文檔編號H01P1/20GK101689692SQ200880022189
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權日2007年6月27日
發(fā)明者巴拉姆·A·威廉森, 格尼?！こ婊?申請人:超導技術公司