一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種帶通濾波器，尤其是一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，屬于無 線通訊領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，可重構(gòu)濾波器越來越受到研究人員的關(guān)注。不僅 僅由于其能夠減少系統(tǒng)的體積和成本，而且歸功于其良好的電磁兼容性，可以滿足不同的 系統(tǒng)需求。一方面，常數(shù)絕對(duì)帶寬的可重構(gòu)濾波器在實(shí)際應(yīng)用中扮演著重要角色。另一方 面，為了最大效率地利用有限的頻譜資源，越來越多的無線系統(tǒng)都工作在雙頻段。常數(shù)絕對(duì) 帶寬的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器具有雙通帶獨(dú)立可重構(gòu)、頻率調(diào)諧時(shí)帶寬維持相對(duì)恒定的特 點(diǎn)，與單頻帶阻濾波器相比，通信系統(tǒng)的頻譜利用率大為提高，系統(tǒng)的功耗、尺寸也大為降 低。
[0003] 據(jù)調(diào)查與了解，絕對(duì)帶寬恒定的可重構(gòu)帶通濾波器當(dāng)前已經(jīng)得到了廣泛的研究， 也提出了一些不同的設(shè)計(jì)方法，如下 ：
[0004] 1)2010 年 Mohammed A. El-Tanani 和 Gabriel M. Rebeiz 在 IEEE Transaction on MTT 上發(fā)表了 "Corrugated Microstrip Coupled Lines for Constant Absolute Bandwidth Tunable Filters",介紹了一種波紋稱合線加載變?nèi)荻O管的電調(diào)濾波器，可 調(diào)范圍在1. 32-1. 89GHz之間，插入損耗小于3dB，且ldB絕對(duì)帶寬是70±4MHz。文章詳細(xì) 討論了波紋耦合線在控制帶寬中所起到的重要作用，為電調(diào)濾波器的帶寬控制提供了另外 一種有效的方法。
[0005] 2) 2〇〇8 年 Juseop Lee 和 Kamal Sarabandi 在 IEEE Transaction on MTT 上發(fā)表 了 "An Analytic Design Method for Microstrip Tunable Filters"，文章提出一種頻率 響應(yīng)特性不變的電調(diào)濾波器設(shè)計(jì)方法。通過使用固定電容設(shè)計(jì)J變換器電路，并在SIR諧振 器之間加載變?nèi)荻O管，成功設(shè)計(jì)出二階以及多階的絕對(duì)帶寬恒定頻率可調(diào)的濾波器。設(shè) 計(jì)出的二階濾波器2. 1GHz到2. 7GHz之間連續(xù)可調(diào)，3dB帶寬恒定為90MHz。
[0006] 3) 2010年，國內(nèi)學(xué)者章秀銀等人在IEEE Transaction on MTT上發(fā)表的"Low-loss frequency-agile bandpass filters with controllable bandwidth and suppressed second harmonic"文章中，使用了混合稱合的平行稱合線諧振器來設(shè)計(jì)常數(shù)絕對(duì)帶寬可重 構(gòu)濾波器。通過選擇合適的耦合區(qū)域，可以滿足絕對(duì)帶寬恒定的理論條件，并且電容濾波網(wǎng) 絡(luò)，抑制了高頻諧波，其通帶性能良好，諧波得到了較好的抑制。
[0007] 4) 2013年Xiaoguo Huang等人在在 IEEE Transaction on MTT上發(fā)表了 "Tunable Bandpass Filter With Independently Controllable Dual Passbands，'。文章利用奇偶 模分析理論，通過在二分之一波長諧振器中點(diǎn)加載一個(gè)變?nèi)荻O管，在諧振器兩端對(duì)稱加 載兩個(gè)變?nèi)荻O管，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙通帶的獨(dú)立控制，其第一通帶中心頻率在〇. 77GHz到 1. 00GHz連續(xù)可調(diào)，第二通帶中心頻率在1. 57GHz到2. 00GHz連續(xù)可調(diào)，且3dB絕對(duì)帶寬為 120±8MHz。
[0008] 上述已發(fā)表的現(xiàn)有技術(shù)多涉及可重構(gòu)單頻帶通濾波器，適用于雙頻通信系統(tǒng)的可 重構(gòu)雙頻帶通濾波器相對(duì)較少，所提方法和結(jié)構(gòu)以及所實(shí)現(xiàn)的性能有限。而實(shí)際應(yīng)用中對(duì) 可重構(gòu)濾波器的要求更多的是常數(shù)絕對(duì)帶寬的可重構(gòu)濾波器，即頻率調(diào)諧時(shí)絕對(duì)帶寬保持 相對(duì)恒定。目前已發(fā)表的現(xiàn)有技術(shù)基本沒有實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻段絕對(duì)帶寬都恒定的可重構(gòu)濾波 器。此外，現(xiàn)行微帶技術(shù)在和有源器件相結(jié)合時(shí)不可避免地要引入接地過孔，為盡可能得降 低加工難度，需要將結(jié)構(gòu)中的短路點(diǎn)盡可能地結(jié)合在一起。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、電磁 兼容性好，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用中雙頻無線通信系統(tǒng)的需求的可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器。
[0010] 本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
[0011] 一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，包括上層的微帶線結(jié)構(gòu)、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)包括第一諧振 器、第二諧振器、第三諧振器和第四諧振器，所述第一諧振器和第二諧振器在彎曲折疊后耦 合形成一組諧振器，所述第三諧振器和第四諧振器在彎曲折疊后耦合形成另一組諧振器， 兩組諧振器使微帶線結(jié)構(gòu)整體形成"田"字結(jié)構(gòu)；每個(gè)諧振器的一端都加載有一個(gè)變?nèi)荻O 管。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振器與第二諧振器之間采用短路端耦合，所述第 三諧振器和第四諧振器之間采用開路端耦合。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振器與第三諧振器之間設(shè)有第一端口饋電線，所 述第二諧振器和第四諧振器之間設(shè)有第二端口饋電線，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，所述第一諧振器、第三諧振器和第一端 口饋電線分別與第二諧振器、第四諧振器和第二端口饋電線左右對(duì)稱。
[0014] 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、第一端口饋 電線與第三諧振器之間的間距、第二端口饋電線與第二諧振器之間的間距以及第二端口饋 電線與第四諧振器之間的間距都是相同的。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振器和第二諧振器均連接第一直流電壓源，所述 第三諧振器和第四諧振器均連接第二直流電壓源，所述第一直流電壓源用于為第一諧振器 和第二諧振器所加載的變?nèi)荻O管提供反向偏置電壓，所述第二直流電壓源用于為第三諧 振器和第四諧振器所加載的變?nèi)荻O管提供反向偏置電壓。
[0016] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振器與第一直流電壓源之間、第二諧振器與第一 直流電壓源之間、第三諧振器與第二直流電壓源之間、第四諧振器與第二直流電壓源之間 均串接有一個(gè)高頻扼流圈。
[0017] 作為一種優(yōu)選方案，所述高頻扼流圈采用電感值為100nH的高頻扼流圈。
[0018] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器和第四諧振器均采 用1/4波長短路諧振器。
[0019] 作為一種優(yōu)選方案，所述變?nèi)荻O管采用SMV1413型變?nèi)荻O管，其反向偏置電 壓從0~30V連續(xù)可調(diào)，電容值在9. 27-1. 77pF之間非線性遞減。
[0020] 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 切值為〇. 0029的介質(zhì)基板。
[0021] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：
[0022] 1、本實(shí)用新型的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器通過兩組獨(dú)立耦合的單端加載變?nèi)荻O 管的諧振器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立可重構(gòu)的通帶，使得設(shè)計(jì)更加靈活及小型化，電磁兼容性更好。
[0023] 2、本實(shí)用新型的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器的兩個(gè)通帶絕對(duì)帶寬在頻率調(diào)諧的過程 中保持相對(duì)恒定，滿足了實(shí)際應(yīng)用中雙頻無線通信系統(tǒng)的需求，克服了傳統(tǒng)可重構(gòu)濾波器 頻率調(diào)諧時(shí)帶寬隨之變化的問題。
[0024] 3、本實(shí)用新型的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器采用兩組共四個(gè)單端加載變?nèi)荻O管的 短路諧振器，通過適當(dāng)?shù)膹澢郫B，將高頻段較小尺寸的諧振器嵌套在低頻段較大尺寸的 諧振器內(nèi)部，形成"田"字形結(jié)構(gòu)，大大減小了濾波器整體尺寸。
[0025] 4、本實(shí)用新型的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器的端口饋電線從兩組諧振器之間饋電，將 兩個(gè)通帶隔離開來，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立可控，更進(jìn)一步將四個(gè)短路諧振器的短路點(diǎn)結(jié)合成一點(diǎn)，降低 了濾波器的加工難度，提高了集成度。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器等效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第一通帶的S21參數(shù)仿真曲 線圖。
[0029] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第一通帶的Sn參數(shù)仿真曲 線圖。
[0030] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第二通帶的S21參數(shù)仿真曲 線圖。
[0031] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第二通帶的Sn參數(shù)仿真曲 線圖。
[0032] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例2的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器未加偏置電壓時(shí)的仿真和測(cè) 量結(jié)果圖。
[0033] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例2的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第一通帶的S21參數(shù)仿真和 測(cè)量結(jié)果圖。
[0034] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例2的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第一通帶的Sn參數(shù)仿真和 測(cè)量結(jié)果圖。
[0035] 圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例2的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第二通帶的S21參數(shù)仿真和 測(cè)量結(jié)果圖。
[0036] 圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例2的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器第二通帶的Sn參數(shù)仿真和 測(cè)量結(jié)果圖。
[0037] 其中，1-微帶線結(jié)構(gòu)，2-介質(zhì)基板，3-金屬通孔，4-第一諧振器，5-第二諧振器， 6-第三諧振器，7-第四諧振器，8-第一端口饋電線，9-第二端口饋電線，C v_變?nèi)荻O管， Biasl-第一直流電壓源，Bias2-第二直流電壓源，LeMte-高頻扼流圈，Portl-輸入端口， Port2-輸出端口。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 實(shí)施例1 :
[0039] 如圖1所示，本實(shí)施例的可重構(gòu)雙頻帶通濾波器包括上層的微帶線結(jié)構(gòu)1、中層的 介質(zhì)基板2、下層的接地金屬貼片（圖中未示出）以及金屬通孔3,所述金屬通孔3依次貫穿 微帶線結(jié)構(gòu)1、介質(zhì)基板2和接地金屬貼片，使微帶線結(jié)構(gòu)1與接地金屬貼片之間通過介質(zhì) 基板2連