本發(fā)明涉及可調(diào)濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器。

背景技術(shù)：

濾波器是現(xiàn)代微波中繼通信、微波衛(wèi)星通信、電子對抗等系統(tǒng)必不可少的組成部分，同時(shí)也是最為重要、技術(shù)含量最高的微波無源器件。目前對于電可調(diào)諧濾波器的研究主要集中在中心頻率的可調(diào)上，卻忽略了在調(diào)諧時(shí)絕對帶寬的變化。然而在實(shí)際應(yīng)用中，通信系統(tǒng)的的帶寬都是確定不變的，這就要求電可調(diào)諧濾波器能夠在切換工作頻率時(shí)保持絕對帶寬恒定，因此研究絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器具有實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述背景技術(shù)的不足，滿足通信設(shè)備中對電可調(diào)諧濾波器保持絕對帶寬恒定不變的要求，提出了一種絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器，包括介質(zhì)基板(1)，所述介質(zhì)基板上層印刷有微帶線電路，且所述介質(zhì)基板下層表面設(shè)置有銅片；

所述微帶線電路包括諧振器一和諧振器二，所述諧振器一和諧振器二均包括短路枝節(jié)(31)、開路枝節(jié)(41)、開路矩形貼片(51)、連接線(61)和變?nèi)莨?71)，所述開路枝節(jié)(41)包括相連的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分均為矩形，且第一部分的長度大于第二部分的長度，第一部分的寬度大于第二部分的寬度；

所述短路枝節(jié)(31)和開路枝節(jié)(41)分別設(shè)置在連接線(61)的兩個(gè)端口，所述開路枝節(jié)(41)的第二部分與連接線(61)連接，所述短路枝節(jié)(31)和開路枝節(jié)(41)位于連接線(61)的同一側(cè)，且所述短路枝節(jié)(31)上開設(shè)有金屬化過孔(111)，且所述金屬化過孔(111)貫通介質(zhì)基板(1)；所述連接線(61)上連接有開路枝節(jié)(41)的端口設(shè)置有變?nèi)莨?71)，所述變?nèi)莨?71)一端與連接線(61)連接，所述變?nèi)莨?71)另一端與開路矩形片(51)連接；所述開路矩形片(51)連接有直流饋電，所述直流饋電包括扼流電感(91)和焊盤(101)，所述開路矩形片(51)遠(yuǎn)離變?nèi)莨?71)的一端與扼流電感(91)連接，所述扼流電感(91)遠(yuǎn)離開路矩形片(51)的一端與焊盤(101)連接；

所述諧振器一上的短路枝節(jié)(31)和開路枝節(jié)(41)之間設(shè)置有饋線一(11)，且所述饋線一(11)連接在諧振器一的連接線(61)上；所述諧振器二上的短路枝節(jié)(31)和開路枝節(jié)(41)之間設(shè)置有饋線二(12)，且所述饋線二(12)連接在諧振器二的連接線(61)上；

所述諧振器二和諧振器一在介質(zhì)基板(1)的上層左右對稱，且所述諧振器二和諧振器一均為步進(jìn)阻抗諧振器。

進(jìn)一步的，所述饋線一(11)為所述絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸入端口，所述饋線二(12)為所述絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸出端口；或者所述饋線一(11)為所述絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸出端口，所述饋線二(12)為所述絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸入端口。

進(jìn)一步的，饋線一(11)和饋線二(12)的特性阻抗均為50歐姆。

進(jìn)一步的，所述饋線一(11)與連接線(61)垂直，且所述饋線二(12)與連接線(61)垂直。

進(jìn)一步的，所述金屬化過孔(111)的孔徑大小均相同，且所述金屬化過孔(111)的孔間距均相同。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明中電可調(diào)諧濾波器通過合理設(shè)計(jì)整個(gè)濾波器的結(jié)構(gòu)和尺寸，控制電耦合和磁耦合的強(qiáng)弱，以達(dá)到對混合電磁耦合的合理控制，使總的耦合系數(shù)維持和中心頻率的反比關(guān)系保持不變，從而實(shí)現(xiàn)了在可調(diào)頻率范圍內(nèi)濾波器的絕對帶寬保持恒定。并且通過調(diào)節(jié)變?nèi)莨苤绷黟侂姷姆雌妷海瑢?shí)現(xiàn)了中心頻率在固定頻率范圍內(nèi)的連續(xù)可調(diào)；從而滿足了現(xiàn)代通信系統(tǒng)對濾波器的中心頻率可調(diào)且保持絕對帶寬恒定的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采用印刷電路板的示意圖；

圖2是本發(fā)明電可調(diào)諧濾波器的俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明電可調(diào)諧濾波器的散射參數(shù)仿真，仿真采用的是hfss軟件；

圖4是本發(fā)明電可調(diào)諧濾波器的測試結(jié)果，測試采用的是安捷倫n5230c矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

附圖標(biāo)記說明：

1-介質(zhì)基片、2-上金屬層、3-下金屬層、11-饋線一、12-饋線二、31-短路枝節(jié)、41-開路枝節(jié)、51-開路矩形片、61-連接線、71-變?nèi)莨堋?1-扼流電感、101-焊盤、111-金屬化過孔。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

一種絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器，包括介質(zhì)基板1，本發(fā)明采用相對介電常數(shù)為2.2，厚度為0.508mm的pcb板作為介質(zhì)基板，也可以采用其他規(guī)格的pcb板作為基板。如圖1所示，在pcb板的介質(zhì)基板1的上、下表面分別包覆有上金屬層2和下金屬層3，上金屬層2采用導(dǎo)電性能好的材料，上金屬層2可采用銅材料，且上金屬層2偶爾鍍金防止氧化。下金屬層3可選擇銅片作為整個(gè)濾波器的地。上金屬層2為濾波器的電路結(jié)構(gòu)，上金屬層2上印刷有微帶線電路，微帶線電路包括相互對稱的諧振器一和諧振器二。

如圖2所示，諧振器一和諧振器二均包括短路枝節(jié)31、開路枝節(jié)41、開路矩形貼片51、連接線61和變?nèi)莨?1。短路枝節(jié)31上開設(shè)有金屬化過孔111，且金屬化過孔111貫通介質(zhì)基板1，通過金屬化過孔組合111接地。金屬化過孔111貫通介質(zhì)基板1。金屬化過孔111的半徑是0.3mm，金屬化過孔111的間距是1mm。開路枝節(jié)41包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分均為矩形，且第一部分的長度大于第二部分的長度，第一部分的寬度大于第二部分的寬度。

沿諧振器一和諧振器二的對稱軸建立y軸，與連接線61垂直的方向?yàn)閤軸。其中連接線61沿y軸方向的長度為8mm，沿x軸方向的長度為1.1mm，且諧振器一和諧振器二上的連接線61的間距為0.8mm。

短路枝節(jié)31和開路枝節(jié)41分別設(shè)置在連接線61的兩個(gè)端口，構(gòu)成u型。短路枝節(jié)31沿x軸方向的長度為4.5mm，沿y軸方向的長度為2.5mm，短路枝節(jié)31與連接線61頂端相連。開路枝節(jié)41的第二部分沿x軸方向的長度為0.3mm，第二部分沿y軸方向的長度為2.4mm；開路枝節(jié)41的第一部分沿x軸方向的長度為3.5mm，第一部分沿y軸方向的長度為4mm。

連接線61上連接有開路枝節(jié)41的端口設(shè)置有變?nèi)莨?1，變?nèi)莨?1一端與連接線61連接，變?nèi)莨?1另一端與開路矩形片51連接，變?nèi)莨?1加載至開路枝節(jié)41和開路矩形貼片51之間，用于改變開路矩形貼片51的電長度。開路矩形片51沿y軸和沿x軸的長度均為3.5mm，且開路矩形片51距離連接線61的底端1mm。

開路矩形片51連接有直流饋電，直流饋電包括扼流電感91和焊盤101，開路矩形片51遠(yuǎn)離變?nèi)莨?1的一端與扼流電感91連接，扼流電感91遠(yuǎn)離開路矩形片51的一端與焊盤101連接。變?nèi)莨?1的反偏電壓通過焊盤101加載，扼流電感91用于保證直流信號(hào)的正常工作以及交流信號(hào)的完整性。焊盤101是邊長為1mm的正方形，扼流電感91的電感取值為22nh。

諧振器一上的短路枝節(jié)31和開路枝節(jié)41之間設(shè)置有饋線一11，且饋線一11垂直連接在諧振器一的連接線61上。諧振器二上的短路枝節(jié)31和開路枝節(jié)41之間設(shè)置有饋線二12，且饋線二12垂直連接在諧振器二的連接線61上。饋線一11和饋線二12沿y軸方向的頂端距離連接線頂端為2.7mm，饋線一11和饋線二12沿y軸方向的底端距離連接線底端為4.2mm，饋線一11和饋線二12沿x軸方向的長度為8mm，饋線一11和饋線二12沿y軸方向的長度為1.1mm。

饋線一11為絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸入端口，饋線二12為絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸出端口?；蛘唣伨€一11為絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸出端口，饋線二12為絕對帶寬恒定的電可調(diào)諧濾波器的輸入端口。饋線一11和饋線二12的特性阻抗均為50歐姆。本發(fā)明的輸入端口和輸出端口均采用sma頭焊接，以便接入測試或者與電路相連。

本發(fā)明中兩個(gè)諧振器是步進(jìn)阻抗諧振器，通過調(diào)節(jié)諧振器中變?nèi)莨艿姆雌妷簛碚{(diào)節(jié)中心頻率的變化，變?nèi)莨芊雌妷和ㄟ^焊盤加載，扼流電感用于保證直流信號(hào)正常工作以及保證交流信號(hào)的完整性。在設(shè)計(jì)絕對帶寬不變的情況下，根據(jù)理論得到理想情況下耦合系數(shù)與中心頻率的關(guān)系，然后優(yōu)化耦合結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，提取不同參數(shù)下的耦合系數(shù)去擬合理想情況，以達(dá)到保持絕對帶寬不變的目的。其中磁耦合通過饋線連接微帶線的位置、金屬化過孔的孔直徑和孔的間距來調(diào)節(jié)；電耦合通過兩微帶線的間距來調(diào)節(jié)。

濾波器頂端的短路枝節(jié)31通過金屬化過孔111接地，是整個(gè)濾波器磁耦合最強(qiáng)的部分，金屬化過孔111的大小和間距都會(huì)對磁耦合強(qiáng)度產(chǎn)生影響，并且饋線與微帶線電路連接的位置也會(huì)對磁耦合產(chǎn)生影響。電耦合主要通過兩連接線61的間距決定。通過設(shè)計(jì)使總耦合系數(shù)維持和中心頻率的反比關(guān)系恒定，即可達(dá)到保持絕對帶寬恒定的目的。通過調(diào)節(jié)變?nèi)莨?1的反偏電壓，即可達(dá)到使中心頻率連續(xù)變化的目的。

如圖3和圖4所示，本發(fā)明濾波器的散射參數(shù)仿真與實(shí)測結(jié)果。濾波器的中心頻率可調(diào)范圍為2.5ghz-3ghz.絕對帶寬為150mhz。從結(jié)果對比中可以看出，仿真和實(shí)測結(jié)果基本吻合，實(shí)測中心頻率可調(diào)范圍以及絕對帶寬與仿真設(shè)計(jì)一致，其中測量誤差的插入損耗略微偏大的原因是源于加工誤差以及sma接頭搭接時(shí)存在一段阻抗不匹配。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。