專利名稱：：小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種雙通帶帶通濾波器，特別是涉及一種低通帶可調(diào)的，體積較小的，可應(yīng)用于射頻前端電路中的雙通帶帶通濾波器
背景技術(shù)：
：當今社會，隨著無線通信的發(fā)展，低成本、高性能的可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)的設(shè)計成為熱點問題?？芍貥?gòu)通信系統(tǒng)對于能夠覆蓋較大頻率范圍的可調(diào)濾波器有著極為迫切的需求。目前許多研究者已經(jīng)將許多種不同的調(diào)節(jié)器件用于可調(diào)帶通濾波器的設(shè)計，其中有幾種典型的方法。第一種方法是通過變?nèi)荻O管來改變諧振器的長度從而改變諧振步頁率，如J.LongandC.Z.Li,“Atunablemicrostripbandpassfilterwithtwoindependentlyadjustabletransmissionzeros,”IEEEMicrow.WirelessCompon.Lett.,vol.21,no.2,pp.74-76，F(xiàn)eb.2010.5。第二種方法是米用PIN二極管結(jié)構(gòu)來設(shè)計可調(diào)帶通濾波器，如G.L.DaiandΜ.Y.Xia,“Designofcompactdual-bandswitchablebandpassfilter,”ElectronicsLetters,vol.45,no.10,pp.506-507,May.2009。第三種方法是采用鐵氧體元件設(shè)計可調(diào)濾波器,如M.Norling,D.Kuylenstierna,A.Vorobiev,andS.Gevorgian,“Layoutoptimizationofsmall-sizeferroelectricparallel-platevaractors,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.6,pp.1475-1484，June.2010。本實用新型采用的是第一種方法-利用變?nèi)荻O管改變諧振頻率?，F(xiàn)階段，單通帶可調(diào)濾波器已經(jīng)引起了很多的關(guān)注。如V.Sekar,M.Armendariz,andK.Entesari,“A1.2-1.6GHzsubstrate-integrated-waveguideRFMEMStunablefilter,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.59,no.4,pp.866-876,Apr.2010.5。但是他只有一個通帶。為了進一步優(yōu)化單通帶可調(diào)濾波器的性能，國內(nèi)研究者采用集總元件抑制通帶的諧波。如X.Y.ZhangandQ.Xue,“High-selectivitytunablebandpassfilterswithharmonicsuppression,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.4,pp.964-969,Apr.2010。雖然他也有兩個通帶,但是是高通可調(diào)。目前研究中，也有雙通帶中低通帶可調(diào)的，但是大部分是用兩套諧振器來實現(xiàn)的，不可避免地造成了體積過大。為了解決這個問題，本實用新型提供一種新的方法來實現(xiàn)雙通帶中低通帶可調(diào)的濾波器。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器。為實現(xiàn)本實用新型目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；其特征在于上層微帶結(jié)構(gòu)包括兩條饋電線和兩個諧振器；兩個諧振器呈中心對稱，并且結(jié)構(gòu)相同，諧振器工作在低通帶時等效為四分之一波長諧振器，工作在高通帶時等效為半波長諧振器。所述濾波器的其中一條饋電線在輸入端口處分成兩路，一路直接與一個諧振器相連饋電，另一路與該諧振器的一條邊平行耦合；另外一條饋電線在輸出端口處分成兩路，一路直接與另一個諧振器相連饋電，另一路與該諧振器的一條邊平行耦合。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，諧振器包括一個變?nèi)荻O管、一條兩端短路的主傳輸線，一個加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線、一個電容。其中主傳輸微帶線部分由第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線依次連接而成，第五微帶線的一端和第七微帶線的一端都通過金屬化過孔與金屬地相連，另一端分別與微帶線的兩端相連。加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線包括第八微帶線，它一端連接在主傳輸線的中間，另一端與電容相連，電容的另一端與第九部分的變?nèi)莨艿呢摌O相連，第九部分的變?nèi)莨艿恼龢O通過穿過中間層介質(zhì)基板的金屬化過孔與下層接地金屬相連。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，每個諧振器的主傳輸線的長度I的電長度為為所述雙通帶濾波器的高諧振頻率/2對應(yīng)的波長的一半。1/2Λ+Α+At為所述雙帶通濾波器的低諧振頻率Λ對應(yīng)的波長2的四分之一，L'為第八微帶線的長度，AL為諧振器的變?nèi)荻O管等效微帶線長度；主傳輸微帶線長度￡力第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線的長度之和。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，諧振器的主傳輸線部分由第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線依次連接成U形結(jié)構(gòu)，兩個諧振器關(guān)于中心對稱，呈交指結(jié)構(gòu)。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，所述其中一條饋電線由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線組成，第一微帶線一端開路，另一端與第二微帶線一端相連，第二微帶線另一端與第三微帶線一端相連，第三微帶線另一端直接搭接在第六微帶線上，第四微帶線一端開路，另一端垂直搭接在第二微帶線上；另一條饋電線由第十一微帶線、第十二微帶線、第十三微帶線、第十四微帶線組成，第十一微帶線一端開路，另一端與第十三微帶線一端相連，第十三微帶線另一端與第十二微帶線一端相連，第十二微帶線另一端直接搭接在十五微帶線上，第十四微帶線一端開路，另一端垂直搭接在第十三微帶線上；接在輸入端口之后的饋電線分成兩路，包括第一微帶線和第三微帶線。其中第一微帶線與主傳輸線的第五微帶線之間有O.2±0.05mm的間隙來實現(xiàn)平行耦合，并且第一微帶線的長度是傳輸零點所對應(yīng)的四分之一波長，從而產(chǎn)生特定的傳輸零點，使濾波器的選擇性更好。第三微帶線直接搭接在諧振器上實現(xiàn)饋電，且與第三微帶線和第十微帶線實現(xiàn)平行耦合。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，所述接在輸出端口之前的饋電線分成兩路，包括第十一微帶線和第十二微帶線，其中第十一微帶線與第一微帶線作用相同，只是長度和寬度不同，以產(chǎn)生頻率不同的傳輸零點和合適的耦合。第十二微帶線與第三微帶線作用相同。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，所述可調(diào)低帶通濾波器的可調(diào)諧振頻率范圍為735-1135MHZ，高通帶固定在3.5GHz，第一微帶線的長度為20.6±0.2mm,寬度為1±0·2mm,第二微帶線的長度為3.3±0·2mm,寬度為O.7±0·Imm,第三微帶線的長度為20·8±0·2mm,寬度為0·6±0·1mm，第四微帶線接端口，其特性阻抗為50Ω，長度為6.7±0.2mm,寬度為I.86mm,第五微帶線的長度為19.3±0.4mm,寬度為1±0.Imm,第六微帶線的長度為16.6±0·3mm,寬度為2.3±0·Imm,第八微帶線的長度為O.8±0·Imm,寬度為2±0·Imm,第^微帶線的長度為17.5±0·2mm,寬度為O.6±0·Imm,第十二微帶線的長度為20.8±0·2mm,寬度為O.6±0·1mm，第十三微帶線的長度為3.1±0·Imm,寬度為O.7±0·Imm,第十四微帶線的長度為6.7±0·2mm,寬度為I.86mm,第一微帶線和第五微帶線的間距為O.3±0.05mm，第三微帶線和第五微帶線的間距為O.4±0.05mm，第三微帶線和第十微帶線的間距為O.4±0.05mm,第^微帶線和第十三微帶線的間距為O.5±0.05mm,第五微帶線、第七微帶線、第十微帶線、第十三微帶線的末端的金屬化過孔的半徑都是O.4±0.05_，諧振器的變?nèi)荻O管設(shè)置相同的偏置電壓。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點(I)采用主傳輸線兩端短路，中心加載開路枝節(jié)線和變?nèi)莨?，只使用一個諧振器，實現(xiàn)了雙通帶中低通帶可調(diào)高通帶固定的功能。(2)由于只采用一個諧振器，所以濾波器體積較小，整個電路大小為O.151gO.251g，Ig是低頻對應(yīng)的波長。(3)可調(diào)范圍大。頻率可以從735MHz調(diào)到1135MHz，相對大小為42.9%。圖I是小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)圖。圖2是低通帶可調(diào)的電磁耦合結(jié)構(gòu)的等效原理圖。圖3是小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器示意圖。圖4是去掉第一微帶線和第十一微帶線的仿真結(jié)果與加上這兩條微帶線的仿真結(jié)果的對比圖。圖5是仿真和測試的濾波器的插入損耗圖。圖6是仿真和測試的濾波器的回波損耗圖。圖7是局部的低通帶的仿真和測試的濾波器的插入損耗圖。圖8是局部的低通帶的仿真和測試的濾波器的回波損耗圖。具體實施方案以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明，但本實用新型要求保護的范圍并不局限于下例表述的范圍。如圖I所示，小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；其特征在于上層微帶結(jié)構(gòu)包括饋電線和兩個諧振器。由奇偶模分析可知，在奇模時，住傳輸線中間相當于接地，因此對應(yīng)于高通帶，而且是半波長諧振器。在偶模時，主傳輸線中間開路，主傳輸線的一半連接在第八微帶線，再連接著變?nèi)荻O管等效出來的微帶線，其諧振時，對應(yīng)于低通帶，而且是四分之一波長諧振器。饋電線在的輸入輸出端口處分開兩路，一條直接與諧振器相連饋電，另一條與諧振器的一條邊平行耦合。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，諧振器包括一個變?nèi)荻O管、一條兩端短路的主傳輸線，一個加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線、一個電容。其中主傳輸微帶線部分由第五微帶線5、第六微帶線6和第七微帶線7依次連接而成，第五微帶線5的一端和第七微帶線7的一端都通過金屬化過孔與金屬地相連，另一端分別與微帶線的兩端相連。加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線包括第八微帶線8，它一端連接在主傳輸線的中間，另一端與電容相連，第電容的另一端與第九部分9的變?nèi)莨艿呢摌O相連，第九部分9的變?nèi)莨艿恼龢O通過穿過中間層介質(zhì)基板的金屬化過孔與下層接地金屬相連。上述低通帶可調(diào)的小型化的雙帶通濾波器中，由奇偶模分析可知，在奇模時，主傳輸線中間相當于接地，因此對應(yīng)于高通帶，而且是半波長諧振器。即諧振器的主傳輸線的長度I對應(yīng)的電長度為為所述雙通帶濾波器的高諧振頻率/2對應(yīng)的波長的一半。在偶模時，主傳輸線中間開路，主傳輸線的一半連接在第八微帶線8，再連接著變?nèi)荻O管等效出來的微帶線，其諧振時，對應(yīng)于低通帶，而且是四分之一波長諧振器。即1/2Z+&+M為所述雙帶通濾波器的低諧振頻率Λ對應(yīng)的波長2的四分之一，Z1為第八微帶線8的長度，AL為諧振器的變?nèi)荻O管等效微帶線長度；主傳輸微帶線長度￡力第五微帶線5、第六微帶線6和第七微帶線7的長度之和。當f2確定之后，Z的長度也隨之確定。諧振頻率與電長度成反比，即權(quán)利要求1.小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；其特征在于上層微帶結(jié)構(gòu)包括兩條饋電線和兩個諧振器；兩個諧振器呈中心對稱，并且結(jié)構(gòu)相同，諧振器工作在低通帶時等效為四分之一波長諧振器，工作在高通帶時等效為半波長諧振器；所述濾波器的其中一條饋電線在輸入端口處分成兩路，一路直接與一個諧振器相連饋電，另一路與該諧振器的一條邊平行耦合；另外一條饋電線在輸出端口處分成兩路，一路直接與另一個諧振器相連饋電，另一路與該諧振器的一條邊平行耦合。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于諧振器包括一個變?nèi)荻O管、一條兩端短路的主傳輸線，一個加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線、一個電容；其中主傳輸微帶線部分由第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線依次連接而成，第五微帶線的一端和第七微帶線的一端都通過金屬化過孔與金屬地相連，另一端分別與第六微帶線的兩端相連；加載在主傳輸線中心的開路枝節(jié)線包括第八微帶線，它一端連接在主傳輸線的中間，另一端與電容相連；電容的另一端與第九部分的變?nèi)荻O管的負極相連，第九部分的變?nèi)莨艿恼龢O通過穿過中間層介質(zhì)基板的金屬化過孔與下層接地金屬相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于每個諧振器的主傳輸線的長度Z的電長度為所述雙通帶濾波器的高諧振頻率/2對應(yīng)的波長的一半；1/2Λ+Α+At為所述雙帶通濾波器的低諧振頻率Λ對應(yīng)的波長2的四分之一，Z1為第八微帶線的長度，M力諧振器的變?nèi)荻O管等效微帶線長度；主傳輸微帶線長度￡力第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線的長度之和。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于諧振器的主傳輸線部分由第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線依次連接成U形結(jié)構(gòu)，兩個諧振器關(guān)于中心對稱，呈交指結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于所述其中一條饋電線由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線組成，第一微帶線一端開路，另一端與第二微帶線一端相連，第二微帶線另一端與第三微帶線一端相連，第三微帶線另一端直接搭接在第六微帶線上，第四微帶線一端開路，另一端垂直搭接在第二微帶線上；另一條饋電線由第十一微帶線、第十二微帶線、第十三微帶線、第十四微帶線組成，第十一微帶線一端開路，另一端與第十三微帶線一端相連，第十三微帶線另一端與第十二微帶線一端相連，第十二微帶線另一端直接搭接在十五微帶線上，第十四微帶線一端開路，另一端垂直搭接在第十三微帶線上；接在輸入端口之后的饋電線分成兩路，包括第一微帶線和第三微帶線；其中第一微帶線與主傳輸線的第五微帶線之間有O.2±0.05mm的間隙來實現(xiàn)平行耦合，并且第一微帶線的長度是傳輸零點所對應(yīng)的四分之一波長；第三微帶線直接搭接在諧振器上實現(xiàn)饋電，且與第三微帶線和第十微帶線實現(xiàn)平行耦合。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于所述接在輸出端口之前的饋電線分成兩路，包括第十一微帶線和第十二微帶線；其中第十一微帶線與第一微帶線長度和寬度不同。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述可調(diào)低帶通濾波器的可調(diào)諧振頻率范圍為735-1135MHZ，高通帶固定在3.5GHz，第一微帶線的長度為20.6±0·2mm,寬度為1±0·2mm,第二微帶線的長度為3.3±0·2mm,寬度為0·7±0·lmm,第三微帶線的長度為20.8±0·2mm，寬度為O.6±0·1mm，第四微帶線接端口，其特性阻抗為50Ω，長度為6.7±0·2mm,寬度為I.86mm,第五微帶線的長度為19·3±0·4mm，寬度為1±0·1mm，第六微帶線的長度為16·6±0·3mm，寬度為2·3±0·1mm，第八微帶線的長度為0·8±0·1mm，寬度為2±0·ImmJi微帶線的長度為17.5±0·2mm，寬度為O.6±0·Imm,第十二微帶線的長度為20.8±0·2mm,寬度為O.6±0·Imm,第十三微帶線的長度為3.1+0.1臟，寬度為0·7±0·1mm，第十四微帶線的長度為6·7±0·2mm，寬度為I.86mm,第一微帶線和第五微帶線的間距為O.3±0.05mm,第三微帶線和第五微帶線的間距為O.4±0.05mm,第三微帶線和第十微帶線的間距為O.4±0.05mm,第^微帶線和第十三微帶線的間距為O.5±0.05mm，第五微帶線、第七微帶線、第十微帶線、第十三微帶線的末端的金屬化過孔的半徑都是O.4±0.05_，諧振器的變?nèi)荻O管設(shè)置相同的偏置電壓。專利摘要本實用新型公開小型化的低通帶可調(diào)的雙通帶帶通濾波器，包括上層微帶結(jié)構(gòu)，中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板。濾波器由兩個諧振器和兩條饋電線組成，兩個諧振器呈中心對稱，每個諧振器包括一條兩端短路的主傳輸微帶線、一條加載在主傳輸線中點的開路枝節(jié)線，一個變?nèi)莨?，一個電容。諧振器工作在低通帶時對應(yīng)于四分之一波長諧振器，工作在高通帶時對應(yīng)于半波長諧振器。饋電線的一條邊與諧振器耦合饋電，另一條邊直接搭接在諧振器上饋電。本實用新型具有低通帶中心頻率可調(diào)而高通帶保持不變的特點。文檔編號H01P1/203GK202373678SQ20112049260公開日2012年8月8日申請日期2011年12月1日優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日發(fā)明者章秀銀,高立申請人:華南理工大學(xué)