一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器的制造方法
【專利摘要】一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器，涉及微波濾波器。設(shè)有介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上表面設(shè)有平面微帶電路，下表面設(shè)有接地金屬層；在平面微帶電路上一側(cè)兩端分別設(shè)有左、右主傳輸微帶，在左、右主傳輸微帶之間設(shè)有中主傳輸微帶；在左與中主傳輸微帶之間串聯(lián)左隔直電容，在右與中主傳輸微帶之間串聯(lián)右隔直電容，在左、右主傳輸微帶的端部設(shè)有左、右饋電接頭；在中主傳輸微帶兩端設(shè)有左、右支節(jié)諧振器，左支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶左端之間加載左變?nèi)荻O管，右支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶右端之間加載右變?nèi)荻O管，左支節(jié)諧振器另一端串接左電感，右支節(jié)諧振器另一端串接右電感，左、右電感外接左、右反向偏置電壓；中主傳輸微帶串接中電感。
【專利說明】一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及微波濾波器，尤其是涉及一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件之一，可在前端裝置及收發(fā)模塊中實現(xiàn)信道選擇、鏡像消除、寄生濾波等重要的功能。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出多頻段、寬頻帶、多功能、小型化、輕量化的發(fā)展趨勢，這就要求系統(tǒng)中的濾波模塊必須具備高性能、小尺寸、靈活多樣的選頻功能?？芍貥?gòu)帶阻濾波器作為一種性能靈活的新型濾波器，不僅能夠隔離較大干擾信號，還能根據(jù)實際需求實時重構(gòu)選頻特性，因而受到廣泛關(guān)注，已成為當(dāng)今濾波【技術(shù)領(lǐng)域】的研宄熱點。通常，較為理想的可重構(gòu)帶阻濾波器具有以下特性:低插入損耗、尚阻帶發(fā)減、尚調(diào)諧速度、尚可靠性以及具有緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸等。
[0003]目前，常用于實現(xiàn)可重構(gòu)帶阻濾波器的方式主要有以下幾種:應(yīng)用磁性材料、鐵電體部件，加載PIN 二極管、變?nèi)荻O管，以及使用微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)等。例如HualiangZhang 等人發(fā)表在 IEEE microwave and wireless components letters 上的《BandpassFilters with Reconfigurable Transmiss1n Zeros Using Varactor-Tuned TappedStubs》文章中提出使用變?nèi)荻O管實現(xiàn)了帶通濾波器的可重構(gòu)；Hyung Suk Lee等人發(fā)表在 IEEE microwave and wireless components letters 上的《MEMS-based tunable LCbandstop filter with an ultrawide continuous tuning range》文章中則提出使用微機電系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)帶阻濾波器的可重構(gòu)。其中，對使用PIN 二極管或MEMS開關(guān)器件的可重構(gòu)濾波器而言，由于其濾波響應(yīng)的重構(gòu)方式是通過開關(guān)狀態(tài)切換來實現(xiàn)的，因此這類濾波器的選頻特性很難實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。而對于變?nèi)荻O管加載的可重構(gòu)帶阻濾波器而言，由于電調(diào)諧器件變?nèi)荻O管的電容量可以隨著外加偏壓改變而連續(xù)可調(diào)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)選頻特性的連續(xù)調(diào)節(jié)；并且由于變?nèi)莨懿淮嬖诖艤?yīng)，其調(diào)諧速度也較應(yīng)用磁性材料的可重構(gòu)濾波器快；此外，這類濾波器還具有加工制作簡單、易于實現(xiàn)小型化等優(yōu)點。然而，多數(shù)現(xiàn)有的變?nèi)莨芗虞d的帶阻濾波器的重構(gòu)特性較為單一，即僅能實現(xiàn)重構(gòu)濾波器的中心頻率或者僅能夠重構(gòu)濾波器的工作帶寬；同時由于變?nèi)荻O管的Q值相對較低，這類濾波器還存在插入損耗相對較大、阻帶衰減量較小的問題。因此，探宄實現(xiàn)高阻帶衰減、低插入損耗、中心頻率與工作帶寬獨立調(diào)諧的特性是當(dāng)前變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器研宄的一個重要方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供變?nèi)莨芗虞d的、中心頻率和工作帶寬可獨立調(diào)諧，能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并保持阻帶衰減大于30dB (最大可達45dB)的一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器。
[0005]本實用新型設(shè)有介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上表面設(shè)有平面微帶電路，在介質(zhì)基板下表面設(shè)有接地金屬層；在平面微帶電路上一側(cè)兩端分別設(shè)有左主傳輸微帶和右主傳輸微帶，在左主傳輸微帶與右主傳輸微帶之間設(shè)有中主傳輸微帶；在左主傳輸微帶與中主傳輸微帶之間串聯(lián)左隔直電容，在左主傳輸微帶的端部設(shè)有左饋電接頭；在右主傳輸微帶與中主傳輸微帶之間串聯(lián)右隔直電容，在右主傳輸微帶的端部設(shè)有右饋電接頭；在中主傳輸微帶左右兩端分別設(shè)有左支節(jié)諧振器和右支節(jié)諧振器，左支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶左端之間加載左變?nèi)荻O管，右支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶右端之間加載右變?nèi)荻O管，左支節(jié)諧振器另一端串接左電感，左電感外接左反向偏置電壓，右支節(jié)諧振器另一端串接右電感，右電感外接右反向偏置電壓；中主傳輸微帶串接中電感。
[0006]所述介質(zhì)基板可采用FR4介質(zhì)基板，介電常數(shù)可為4.4 ;介質(zhì)基板的尺寸可為36.8mmX33mmX0.8mm。
[0007]左主傳輸微帶、右主傳輸微帶、中主傳輸微帶和接地金屬層均可采用銅箔，左主傳輸微帶、右主傳輸微帶、中主傳輸微帶和接地金屬層的厚度均為35 μπι。
[0008]左變?nèi)荻O管、右變?nèi)荻O管可選用Infineon公司的BB857型變?nèi)荻O管。
[0009]左電感、右電感和中電感均可選用10nH的電感。
[0010]左隔直電容、右隔直電容均可選用47pf的電容。
[0011]所述左支節(jié)諧振器和右支節(jié)諧振器均可為1/4波長。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]本實用新型采用在蝕刻在介質(zhì)板上的微帶結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，并在微帶線兩個端口上焊接上50Ω同軸接頭進行饋電。本實用新型在不改變諧振器的結(jié)構(gòu)尺寸以及二者之間耦合距離的條件下，僅通過改變兩個1/4波長支節(jié)諧振器和諧振器上的變?nèi)莨軆啥说钠秒妷?，就可以重?gòu)所述濾波器中心頻率和帶寬。當(dāng)增大變?nèi)莨苌系姆聪蚱秒妷海鰹V波器的中心頻率向高頻移動；減小變?nèi)莨艿姆聪蚱秒妷海鰹V波器工作的中心頻率向低頻移動。當(dāng)同步改變變?nèi)莨艿姆聪蚱秒妷?，并使兩變?nèi)莨艿姆聪蚱秒妷合嗟葧r，所述濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率可調(diào)，并且保持帶寬基本不變；當(dāng)不同步改變兩個變?nèi)莨艿姆聪蚱秒妷?，可以改變所述濾波器的工作帶寬。當(dāng)兩個變?nèi)莨芫┘臃聪蚱秒妷?，可以實現(xiàn)濾波器的中心頻率在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并保持阻帶衰減大于30dB ;當(dāng)兩個變?nèi)莨芫驅(qū)〞r(偏置電壓>0.7V)，所述濾波器的阻帶衰減可達45dB。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，可在無線通信系統(tǒng)的可重構(gòu)前端裝置、收發(fā)模塊中應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0016]圖3是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0017]圖4是本實用新型實施例的頻率調(diào)節(jié)特性曲線圖。
[0018]圖5是本實用新型實施例的帶寬調(diào)節(jié)特性曲線圖。

【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖和實施例進一步對本實用新型進行詳細說明。
[0020]參見圖1?3，本實用新型實施例設(shè)有介質(zhì)基板2，在介質(zhì)基板2上表面設(shè)有平面微帶電路1，在介質(zhì)基板2下表面設(shè)有接地金屬層3 ;在平面微帶電路I上一側(cè)兩端分別設(shè)有左主傳輸微帶101和右主傳輸微帶102，在左主傳輸微帶101與右主傳輸微帶102之間設(shè)有中主傳輸微帶103 ;在左主傳輸微帶101與中主傳輸微帶103之間串聯(lián)左隔直電容C1Q1，在左主傳輸微帶101的端部設(shè)有左饋電接頭；在右主傳輸微帶102與中主傳輸微帶103之間串聯(lián)右隔直電容Cltl2，在右主傳輸微帶102的端部設(shè)有右饋電接頭；在中主傳輸微帶103左右兩端分別設(shè)有左支節(jié)諧振器11和右支節(jié)諧振器12，左支節(jié)諧振器11 一端與中主傳輸微帶103左端之間加載左變?nèi)荻O管Cn，右支節(jié)諧振器12 —端與中主傳輸微帶103右端之間加載右變?nèi)荻O管C12，左支節(jié)諧振器11另一端串接左電感Ln，左電感L11外接左反向偏置電壓Vdcl，右支節(jié)諧振器12另一端串接右電感L12,右電感L12外接右反向偏置電壓V dc2；中主傳輸微帶103串接中電感Lltl。
[0021]所述介質(zhì)基板可采用FR4介質(zhì)基板，介電常數(shù)可為4.4 ;介質(zhì)基板的尺寸可為36.8mmX33mmX0.8mm。
[0022]左主傳輸微帶101、右主傳輸微帶102、中主傳輸微帶103和接地金屬層3均可采用銅箔，左主傳輸微帶101、右主傳輸微帶102、中主傳輸微帶103和接地金屬層3的厚度均為 35 μ m。
[0023]左變?nèi)荻O管C11、右變?nèi)荻O管C12可選用Infineon公司的BB857型變?nèi)荻O管。
[0024]左電感L11、右電感L12和中電感Lltl可均選用10nH的電感。
[0025]左隔直電容C皿、右隔直電容(:1(12可均選用47pf的電容。
[0026]所述左支節(jié)諧振器11和右支節(jié)諧振器12可均為1/4波長。
[0027]在實驗測試中，通過改變直流偏置電壓Vdc;1、Vtk2的值來實現(xiàn)變?nèi)莨艿娜葜档姆謩e調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)重構(gòu)濾波器中心頻率和帶寬。實驗研宄表明，當(dāng)增大變?nèi)莨躢n、C12上的反向偏置電壓Vdc;1、vdc;2時，所述濾波器的中心頻率向高頻移動；減小變?nèi)莨蹸n、c12上的反向偏置電壓vdc;1、1。2時，所述濾波器工作的中心頻率向低頻移動；當(dāng)同步改變變?nèi)莨蹸 n、C12的反向偏置電壓Vdc;1、vdc;2，并使Vdcl= V dc;2時，所述濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率可調(diào)，并且保持帶寬基本不變，如圖4所示，當(dāng)Vdca= V dc2= 0.8V時，變?nèi)莨蹸 n、C12均正向?qū)〞r，本實施例的阻帶中心頻率為2GHz，阻帶衰減為45dB，當(dāng)Vdel= V de2由OV到-12V變化時，變?nèi)莨芴幱诜聪蚱茫梢詫崿F(xiàn)阻帶中心頻率從2.2GHz調(diào)節(jié)到3.0GHz，并保持阻帶帶寬基本不變、阻帶衰減大于30dB ;當(dāng)不同步改變變?nèi)莨蹸n、C12的反向偏置電壓Vdel、Vde2，如圖5所示，不同反偏電壓Vdc;1、Vdc;2組合，可以實現(xiàn)阻帶帶寬改變。由此可見，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率和工作帶寬獨立調(diào)諧，結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)節(jié)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0028]本實用新型由支節(jié)型微帶帶阻濾波器加載變?nèi)荻O管構(gòu)成，主要包括平面微帶電路1、中間層介質(zhì)基板2、接地金屬層3三部分；所述平面微帶電路I主要由主傳輸微帶10、兩個加載變?nèi)荻O管的支節(jié)諧振器以及隔離電路組成；所述支節(jié)諧振器11和12均為1/4波長，所述變?nèi)荻O管Cn、C12分別串聯(lián)焊接在這兩個諧振器的對應(yīng)位置上；所述隔離電路包括兩部分，其一是將電感Ln、L12和Lltl分別串聯(lián)在諧振器11、12和微帶線102上構(gòu)成的直流饋電網(wǎng)絡(luò)(同時起到隔離交流信號的作用)，其二是將電容CltllXltl2分別串聯(lián)在主微帶線10靠近端口 1、2位置構(gòu)成的隔直電路。
[0029]根據(jù)本實用新型的一個實施例的三維視圖如圖1所示，其上層為平面微帶電路結(jié)構(gòu)1，中間層為介質(zhì)基板2、下層為接地金屬層3三部分，俯視圖和側(cè)視圖分別見圖2和圖3。在本實施例中，在微帶線兩端端口 I和端口 2處焊接上兩個50 Ω同軸接頭作為饋電；介質(zhì)基板為FR4，介電常數(shù)為4.4 ;整個介質(zhì)基板的尺寸為36.8mmX33mmX0.8mm ;上層金屬條帶和下層金屬接地層均為銅箔，厚度均為35 μ m ;變?nèi)荻O管Cn、C12選用Infineon公司的BB857，分別串聯(lián)焊接在這兩個諧振器的對應(yīng)位置上；Ln、L12和Lltl均選用10nH的電感分別串聯(lián)在諧振器11、12和微帶線102上構(gòu)成直流饋電網(wǎng)絡(luò)(同時起到隔離交流信號的作用)，Cltll、C1(I2均選用47pf的電容分別串聯(lián)在主微帶線10靠近端口 1、2位置構(gòu)成隔直電路，分別焊接在圖2所示對應(yīng)位置。在實驗測試中，通過改變直流偏置電壓Vdc;1、Vtk2的值來實現(xiàn)變?nèi)莨艿娜葜档姆謩e調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)重構(gòu)濾波器中心頻率和帶寬。實驗研宄表明，當(dāng)增大變?nèi)莨蹸n、C12上的反向偏置電壓V dc;1、Vtk2，所述濾波器的中心頻率向高頻移動；減小變?nèi)莨蹸n、C12上的反向偏置電壓Vdcl、Vdc2，所述濾波器工作的中心頻率向低頻移動；當(dāng)同步改變變?nèi)莨蹸n、C12的反向偏置電壓V dc;1、Vtk2，并使Vdca= V dc;2，所述濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率可調(diào)，并且保持帶寬基本不變，如圖4所示，當(dāng)Vdca= Vde2= 0.8V時，變?nèi)莨蹸n、C12均正向?qū)〞r，本實施例的阻帶中心頻率為2GHz，阻帶衰減為45dB，當(dāng)Vdel= V de2由O?-12V變化時，變?nèi)莨芴幱诜聪蚱?，可以實現(xiàn)阻帶中心頻率從2.2GHz調(diào)節(jié)到3.0GHz，并保持阻帶帶寬基本不變、阻帶衰減大于30dB ;當(dāng)不同步改變變?nèi)莨蹸11X12的反向偏置電壓Vdel、Vde2，如圖5所示，不同反偏電壓Vdc;1、Vdc;2組合，可以實現(xiàn)阻帶帶寬改變。由此可見，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率和工作帶寬獨立調(diào)諧，結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)節(jié)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0030]在不改變諧振器的結(jié)構(gòu)尺寸以及二者之間耦合距離的條件下，僅通過改變兩個1/4波長支節(jié)諧振器上的兩個變?nèi)莨軆啥说钠秒妷?，就可以重?gòu)所述濾波器中心頻率和帶寬。
[0031]當(dāng)增大兩個變?nèi)莨蹸n、C12上的反向偏置電壓V dcl, Vde2，所述濾波器的中心頻率向高頻移動；減小變?nèi)莨蹸11X12上的反向偏置電壓V dc;1、vdc;2，所述濾波器工作的中心頻率向低頻移動。
[0032]當(dāng)同步改變變?nèi)莨蹸n、C12的反向偏置電壓V dcl, Vtk2，并使Vdca= V dc;2，所述濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)中心頻率可調(diào)，并且保持帶寬基本不變；當(dāng)不同步改變變?nèi)莨躢n、C12的反向偏置電壓vdc;1、Vtk2，可以改變所述濾波器的工作帶寬。
[0033]當(dāng)兩個變?nèi)莨蹸n、C12均施加反向偏置電壓，可以實現(xiàn)濾波器的中心頻率在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并保持阻帶衰減大于30dB;當(dāng)變?nèi)莨蹸n、C12均正向?qū)〞r(偏置電壓Vdcl, Vdc2>0.7V)，所述濾波器的阻帶衰減可達45dB。
[0034]本說明書實施例所述內(nèi)容為本實用新型的原理及實現(xiàn)形式的一個示例而非限定，供本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地利用本實用新型參考，本實用新型涉及權(quán)利要求書及其等同技術(shù)方法，對實施例進行多種細節(jié)、尺寸或結(jié)構(gòu)的更改、變化、修改和等效變形等均不脫離本實用新型主旨和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器，其特征在于設(shè)有介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上表面設(shè)有平面微帶電路，在介質(zhì)基板下表面設(shè)有接地金屬層；在平面微帶電路上一側(cè)兩端分別設(shè)有左主傳輸微帶和右主傳輸微帶，在左主傳輸微帶與右主傳輸微帶之間設(shè)有中主傳輸微帶；在左主傳輸微帶與中主傳輸微帶之間串聯(lián)左隔直電容，在左主傳輸微帶的端部設(shè)有左饋電接頭；在右主傳輸微帶與中主傳輸微帶之間串聯(lián)右隔直電容，在右主傳輸微帶的端部設(shè)有右饋電接頭；在中主傳輸微帶左右兩端分別設(shè)有左支節(jié)諧振器和右支節(jié)諧振器，左支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶左端之間加載左變?nèi)荻O管，右支節(jié)諧振器一端與中主傳輸微帶右端之間加載右變?nèi)荻O管，左支節(jié)諧振器另一端串接左電感，左電感外接左反向偏置電壓，右支節(jié)諧振器另一端串接右電感，右電感外接右反向偏置電壓沖主傳輸微帶串接中電感。
2.如權(quán)利要求1所述一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器，其特征在于所述介質(zhì)基板的尺寸為 36.8臟0
3.如權(quán)利要求1所述一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器，其特征在于所述左主傳輸微帶、右主傳輸微帶、中主傳輸微帶和接地金屬層的厚度均為35 V！??！。
4.如權(quán)利要求1所述一種變?nèi)莨芗虞d的可重構(gòu)帶阻濾波器，其特征在于所述左支節(jié)諧振器和右支節(jié)諧振器均為1/4波長。
【文檔編號】H01P1/209GK204189935SQ201420731309
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】葉龍芳, 余敏, 朱錦鋒, 張諒, 劉顏回, 柳清伙 申請人:廈門大學(xué)