一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可調(diào)的平面帶通?帶阻濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面覆銅微帶板上，所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有用于輸入或者輸出電磁波信號(hào)的饋線端口port1和饋線端口port2、第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振器，該雙面覆銅微帶板的另一面為覆銅接地板。該濾波器在諧振器開(kāi)路枝節(jié)末端加載變?nèi)莨?，通過(guò)控制變?nèi)莨艿碾妷簭亩{(diào)節(jié)變?nèi)莨艿娜葜?，進(jìn)而調(diào)節(jié)濾波器的中心頻率，而帶通?帶阻特性的調(diào)節(jié)由PIN二極管控制。本實(shí)用新型公開(kāi)的濾波器具有可在帶通濾波器與帶阻濾波器進(jìn)行切換、中心頻率可控、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及平面微帶濾波器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)的平面帶通-帶 阻濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，無(wú)線通信的高速發(fā)展、3G技術(shù)的普及、4G的到來(lái)，都標(biāo)志著無(wú)線技術(shù)將迎 來(lái)一個(gè)蓬勃發(fā)展的高峰期。同時(shí)隨著無(wú)線電子產(chǎn)品在人民生活中的普及，小型化、成本低已 經(jīng)成為了電子產(chǎn)品的趨勢(shì)。另一方面，隨著電子信息的迅猛發(fā)展，日趨緊張的頻譜資源更加 匱乏，為提高通信容量及降低相鄰信道間信號(hào)串?dāng)_，對(duì)濾波器的選擇性及集成化等提出了 更高的要求。而微帶濾波器則滿足了這一些要求。
[0003] 在射頻濾波器中，屬帶通濾波器和帶阻濾波器的研究最為活躍，每一期的IEEE TMTT和IEEE MWCL都有大量的關(guān)于帶通濾波器和帶阻濾波器的文章。其中，帶通濾波器是現(xiàn) 代通信系統(tǒng)中最重要的元件之一，其作用為讓帶通內(nèi)的信號(hào)自由通過(guò)而讓帶通外的信息盡 量衰減地通過(guò)。帶阻濾波器則相反，目的是讓阻帶內(nèi)的信號(hào)盡量衰減的通過(guò)，而讓帶外的信 號(hào)自由地通過(guò)，這點(diǎn)對(duì)不需要的干擾及噪聲等的衰減具有重要的意義。
[0004] 但隨著電磁環(huán)境的越來(lái)越復(fù)雜，寬帶無(wú)線系統(tǒng)經(jīng)常需要接收處于動(dòng)態(tài)干擾環(huán)境下 所需的信號(hào)，這時(shí)可切換帶通-帶阻濾波器就具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)高功率干 擾電磁環(huán)境，帶阻模式可以抑制所需信號(hào)附近的大功率干擾，而帶通模式可以用在低功率 干擾模式下。所以有必要對(duì)微帶可切換帶通-帶阻濾波器進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
[0005] 資料顯不在2014年3月，Young-Ho Cho和Gabriel M.Rebeiz在本技術(shù)領(lǐng)域頂級(jí)期 刊"IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES〃上發(fā)表題為〃Two-and Four-Pole Tunable 0.7-1.1-GHzBandpass-to-Bandstop Filters With Bandwidth Control"的文章。該濾波器使用了射頻開(kāi)關(guān)，控制帶通濾波器與帶阻濾波器的切換。該濾 波器使用的開(kāi)關(guān)是RF MEMS開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)雖然特性優(yōu)良，但是其昂貴的成本限制了其推廣 應(yīng)用，而本專(zhuān)利使用的是PIN二極管控制帶通-帶阻特性的選擇，而PIN二極管應(yīng)用廣泛，技 術(shù)成熟，便宜易得。
[0006] 同時(shí)，資料還顯示在2013年4月，William J.Chappell等在本技術(shù)領(lǐng)域頂級(jí)期刊〃 IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES〃發(fā)表了 "New Bandstop Filter Circuit Topology and Its Application to Design of a Bandstop-to- Bandpass Switchable Filter"，該文章設(shè)計(jì)的濾波器如圖1所示。該濾波器也是通過(guò)RF MEMS開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)帶通濾波器和帶阻濾波器的切換。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型基于二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路枝節(jié)和四分之一波長(zhǎng)短路枝節(jié)的開(kāi)路端末端 加載變?nèi)莨茉O(shè)計(jì)了一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器。該濾波器在開(kāi)路枝節(jié)末端和短路枝 節(jié)的開(kāi)路端末端加載變?nèi)莨?，通過(guò)控制變?nèi)莨艿碾妷簭亩{(diào)節(jié)變?nèi)莨艿娜葜?，進(jìn)而調(diào)節(jié)濾 波器的中心頻率，而帶通-帶阻特性的調(diào)節(jié)由PIN二極管管控制。
[0008] 本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面覆銅微帶板1 上，以印刷電路板的方式制作在雙面覆銅微帶板1上，所述雙面覆銅微帶板1的同一面上分 別制作有用于輸入或者輸出電磁波信號(hào)的饋線端口 port 1和饋線端口 port2、第一微帶線 21、第二微帶線22、第三微帶線25、第四微帶線26、第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振 器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板；
[0010]其中，所述第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振器位于輸入輸出端口P〇rtl和 port2所構(gòu)成的直線的同一側(cè)；
[0011]所述饋線端口 portl上半部分與第一端口微帶線23的第一端連接，第一端口微帶 線23的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容Cn與所述第一微帶線21的第一端連接；所述饋線端口 portl下半部分與第二端口微帶線24的第一端連接，第二端口微帶線24的第二端通過(guò)串聯(lián) 隔直電容C12與所述第二微帶線22的第一端連接;所述饋線端口 port2上半部分與第三端口 微帶線27的第二端連接，第三端口微帶線27的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C13與所述第三微帶 線25的第二端連接;所述饋線端口 port2下半部分與第四端口微帶線28的第二端連接，第四 端口微帶線28的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C14與所述第四微帶線26的第二端連接;所述第一 微帶線21的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C 21與第五微帶線29的第一端連接，第五微帶線29的第 二端與所述第二微帶線22的第二端連接;所述第三微帶線25的第一端通過(guò)隔直電容C 22與第 六微帶線210的第一端連接，第六微帶線210的第二端與所述第四微帶線26的第一端連接； 同時(shí)外接直流電源W通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke以及限流電阻辦后接入所述第二微帶線 22的第一端，所述第四微帶線26的第二端通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke接地;所述第二微 帶線22的第二端與所述第四微帶線26的第一端通過(guò)串聯(lián)PIN二極管Di連接。
[0012] 進(jìn)一步地，通過(guò)控制外接直流電源Vi的電壓進(jìn)而控制所述PIN二極管0:的兩端電 壓，實(shí)現(xiàn)所述PIN二極管0:開(kāi)閉狀態(tài)的控制，當(dāng)所述PIN二極管0:的正向電壓大于5V時(shí)，PIN二 極管兩端完全導(dǎo)通，此時(shí)所述PIN二極管Di處于閉合狀態(tài)，所述濾波器處于帶阻模式，所述 第二微帶線(22)與所述第四微帶線(26)為輸入與輸出端口之間的連接線；當(dāng)外接直流電源 VI為零時(shí)，所述PIN二極管Di斷開(kāi)處于隔離狀態(tài)，所述濾波器處于帶通模式，所述第二微帶 線(22)與所述第四微帶線(26)為輸入與輸出端口之間的饋線。
[0013] 進(jìn)一步地，所述第一諧振器包括第一開(kāi)路枝節(jié)31、第七微帶線32與接地微帶線33， 并且所述第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第七微帶線32與所述接地微帶線33構(gòu)成一個(gè)U型;所述第二 諧振器包括第二開(kāi)路枝節(jié)36、第八微帶線35與接地微帶線34，并且所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所 述第八微帶線35與所述接地微帶線34構(gòu)成一個(gè)U型;所述第三諧振器包括第三開(kāi)路枝節(jié)44、 第四開(kāi)路枝節(jié)45、第九微帶線41、第十微帶線42、第十一微帶線43、第十二微帶線46、第十三 微帶線47,其中所述第九微帶線41和所述第三開(kāi)路枝節(jié)44構(gòu)成一個(gè)L型，所述第十二微帶線 46、第十微帶線42、第十三微帶線47構(gòu)成一個(gè)U型，所述第十一微帶線43與所述第四開(kāi)路枝 節(jié)45構(gòu)成一個(gè)L型。
[0014] 進(jìn)一步地，所述第一、第二、第三諧振器以所述第十微帶線42的中垂線成左右對(duì)稱 關(guān)系。
[0015] 進(jìn)一步地，所述第一端口微帶線23、所述第一微帶線21與所述第三微帶線25、所 述第三端口微帶線27在同一直線上，所述第二端口微帶24、所述第二微帶線22與所述第四 微帶線26、所述第四端口微帶28在同一直線上，所述第七微帶線32、所述第十微帶線35在同 一直線上，上述直線之間互相平行;所述第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第一接地微帶線33、所述第 五微帶線29、所述第六微帶線210、所述第二接地微帶線34、所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所述第三 開(kāi)路枝節(jié)44、所述第四開(kāi)路枝節(jié)45、所述第十二微帶線46、所述第十三微帶線47分別所在的 直線之間皆互相平行。
[0016] 進(jìn)一步地，所述第一開(kāi)路枝節(jié)31的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈 RF choke與外接直流電源V21連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地；
[0017] 所述第二開(kāi)路枝節(jié)36的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與 外接直流電源V22連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第三開(kāi)路枝節(jié)44的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈 RF choke與外接直流電源V31連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地；
[0019] 所述第四開(kāi)路枝節(jié)45的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與 外接直流電源V32連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第七微帶線32、所述微帶短路線33和變?nèi)荻?極管工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四分之一波 長(zhǎng)；
[0021] 所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所述第八微帶線35、所述微帶短路線34和變?nèi)荻O管工作 時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四分之一波長(zhǎng)。
[0022]進(jìn)一步地，所述第三開(kāi)路枝節(jié)44以及所述第四開(kāi)路枝節(jié)45、所述第九微帶線41、所 述第十微帶線42、所述第十一微帶線43、所述第十二微帶線46、所述第十三微帶線47和變?nèi)?二極管的工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的二分之 一波長(zhǎng)。
[0023]進(jìn)一步地，所述第一微帶線21、所述第二微帶線22、所述第三微帶線25、所述第四 微帶線26的長(zhǎng)度分別大于所述第七微帶線32和所述第八微帶線35的長(zhǎng)度。
[0024] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0025] 1、本實(shí)用新型在濾波器中使用PIN二極管，可以靈活控制濾波器在帶通模式和帶 阻模式之間進(jìn)行切換。
[0026] 2、帶通模式和帶阻模式的中心頻率可以很方便地大范圍調(diào)節(jié)，其中，帶通模式的 可調(diào)節(jié)范圍為670MHz-1210MHz，帶阻模式的可調(diào)節(jié)范圍為670MHz-1225MHz。
[0027] 3、饋線采用鏤空結(jié)構(gòu)，增加了饋線的長(zhǎng)度，增加了端耦合強(qiáng)度，更加方便濾波器的 設(shè)計(jì)。
[0028] 4、饋線末端加載了變?nèi)莨?，可以方便的調(diào)節(jié)端耦合強(qiáng)度，一方面方便濾波器的設(shè) 計(jì)，另一方面增加了頻率的可調(diào)節(jié)范圍。
[0029] 5、由于濾波器為微帶結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕、成本低、適合工業(yè)批量生產(chǎn)，所以濾波 器具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中帶通-帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本實(shí)用新型中公開(kāi)的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是本實(shí)用新型中使用的變?nèi)荻O管的ADS模型；
[0033] 圖4(a)是PIN二極管處于隔離狀態(tài)時(shí)濾波器的散射參數(shù)Sn仿真結(jié)果圖；
[0034] 圖4(b)是PIN二極管處于隔離狀態(tài)時(shí)濾波器的散射參數(shù)S21仿真結(jié)果圖；
[0035] 圖5(a)是PIN二極管處于閉合狀態(tài)時(shí)濾波器的散射參數(shù)Sn仿真結(jié)果圖；
[0036] 圖5(b)是PIN二極管處于閉合狀態(tài)時(shí)濾波器的散射參數(shù)S21仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施 例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí) 用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0038] 實(shí)施例
[0039] 如附圖2所示的一種基于開(kāi)路枝節(jié)加載的可調(diào)帶通-帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，本 實(shí)施例公開(kāi)的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，基于二分之一波長(zhǎng)開(kāi)路枝節(jié)和四分之一 波長(zhǎng)短路枝節(jié)的開(kāi)路端末端加載變?nèi)莨堋?br>[0040] 該濾波器以印刷電路板的方式制作在雙面覆銅微帶板1上，所述雙面覆銅微帶板1 的同一面上分別制作有用于輸入或者輸出電磁波信號(hào)的饋線端口 portl和饋線端口 port2、 第一微帶線21、第二微帶線22、第三微帶線25、第四微帶線26、第一諧振器、第二諧振器以及 第三諧振器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板；
[0041] 其中，所述第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振器位于輸入輸出端口portl和 port2所構(gòu)成的直線的同一側(cè)；
[0042]所述饋線端口 portl上半部分與第一端口微帶線23的第一端連接，第一端口微帶 線23的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容Cn與所述第一微帶線21的第一端連接；所述饋線端口 portl下半部分與第二端口微帶線24的第一端連接，第二端口微帶線24的第二端通過(guò)串聯(lián) 隔直電容C12與所述第二微帶線22的第一端連接;所述饋線端口 port2上半部分與第三端口 微帶線27的第二端連接，第三端口微帶線27的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C13與所述第三微帶 線25的第二端連接;所述饋線端口 port2下半部分與第四端口微帶線28的第二端連接，第四 端口微帶線28的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C14與所述第四微帶線26的第二端連接;所述第一 微帶線21的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C 21與第五微帶線29的第一端連接，第五微帶線29的第 二端與所述第二微帶線22的第二端連接;所述第三微帶線25的第一端通過(guò)隔直電容C 22與第 六微帶線210的第一端連接，第六微帶線210的第二端與所述第四微帶線26的第一端連接； 同時(shí)外接直流電源W通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke以及限流電阻辦后接入所述第二微帶線 22的第一端，所述第四微帶線26的第二端通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke接地;所述第二微 帶線22的第二端與所述第四微帶線26的第一端通過(guò)串聯(lián)PIN二極管Di連接。
[0043] 通過(guò)控制外接直流電源化的電壓進(jìn)而控制所述PIN二極管Di的兩端電壓，實(shí)現(xiàn)所述 PIN二極管0:開(kāi)閉狀態(tài)的控制，當(dāng)所述PIN二極管0:的正向電壓大于5V時(shí)，PIN二極管兩端完 全導(dǎo)通，此時(shí)所述PIN二極管Di處于閉合狀態(tài)，所述濾波器處于帶阻模式，所述第二微帶線 (22)與所述第四微帶線（26)為輸入與輸出端口之間的連接線；當(dāng)外接直流電源VI為零時(shí)， 所述PIN二極管Di斷開(kāi)處于隔離狀態(tài)，所述濾波器處于帶通模式，所述第二微帶線（22)與 所述第四微帶線(26)為輸入與輸出端口之間的饋線。
[0044] 其中，第一諧振器包括第一開(kāi)路枝節(jié)31、第七微帶線32與接地微帶線33,并且所述 第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第七微帶線32與所述接地微帶線33構(gòu)成一個(gè)U型;第二諧振器包括第 二開(kāi)路枝節(jié)36、第八微帶線35與接地微帶線34,并且所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所述第八微帶線 35與所述接地微帶線34構(gòu)成一個(gè)U型；第三諧振器包括第三開(kāi)路枝節(jié)44、第四開(kāi)路枝節(jié)45、 第九微帶線41、第十微帶線42、第十一微帶線43、第十二微帶線46、第十三微帶線47,其中所 述第九微帶線41和所述第三開(kāi)路枝節(jié)44構(gòu)成一個(gè)L型，所述第十二微帶線46、第十微帶線 42、第十三微帶線47構(gòu)成一個(gè)U型，所述第十一微帶線43與所述第四開(kāi)路枝節(jié)45構(gòu)成一個(gè)L 型。
[0045] 第一開(kāi)路枝節(jié)31的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外接 直流電源V21連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地；
[0046]第二開(kāi)路枝節(jié)36的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外接 直流電源V22連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。
[0047]第三開(kāi)路枝節(jié)44的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外接 直流電源V31連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地；
[0048]第四開(kāi)路枝節(jié)45的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外接 直流電源V32連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。
[0049] DiSPIN二極管，可以通過(guò)控制％進(jìn)而控制其兩端電壓進(jìn)而控制其開(kāi)閉狀態(tài)，當(dāng)其 兩端導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，濾波器處于帶阻模式，當(dāng)其兩端壓降為零時(shí)，PIN二極管處 于隔離狀態(tài)，濾波器處于帶通模式。RiSlk阻值的電阻，用于限制PIN二極管上的電流大小 以保護(hù)PIN二極管不被燒壞。0 21、022、03、〇41、〇42都為變?nèi)荻O管，￥21、￥ 22和￥31、￥32為變?nèi)荻O 管的控制直流電壓，通過(guò)改變控制直流電壓改變變?nèi)莨艿娜葜祻亩淖冎C振器的諧振頻 率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)該濾波器的可調(diào)特性。V 41、V42為變?nèi)荻O管D41、D42的直流控制電壓，用于控制 D41、D42的容值，進(jìn)而控制濾波器的端耦合，控制濾波器的性能。Cn-C42都為隔直電容，隔離直 流電壓對(duì)交流電路的影響或者影響端口外的電路。RF choke為高頻扼流圈，防止射頻信號(hào) 對(duì)直流電源的影響。輸入端口和輸出端口均為50歐姆的匹配阻抗。
[0050] 如附圖2所示，上述諧振器以及組成的微帶線具有以下位置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
[0051]其中，第一、第二、第三諧振器以第十微帶線42的中垂線成左右對(duì)稱關(guān)系。
[0052]所述第一端口微帶線23、所述第一微帶線21與所述第三微帶線25、所述第三端口 微帶線27在同一直線上，所述第二端口微帶24、所述第二微帶線22與所述第四微帶線26、所 述第四端口微帶28在同一直線上，所述第七微帶線32、所述第十微帶線35在同一直線上，上 述直線之間互相平行;第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第一接地微帶線33、所述第五微帶線29、所述 第六微帶線210、所述第二接地微帶線34、所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所述第三開(kāi)路枝節(jié)44、所述 第四開(kāi)路枝節(jié)45、所述第十二微帶線46、所述第十三微帶線47分別所在的直線之間皆互相 平行。
[0053]需要進(jìn)一步指出的，所述第一開(kāi)路枝節(jié)31、所述第七微帶線32、所述微帶短路線33 和變?nèi)荻O管工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四 分之一波長(zhǎng)；
[0054]所述第二開(kāi)路枝節(jié)36、所述第八微帶線35、所述微帶短路線34和變?nèi)荻O管工作 時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四分之一波長(zhǎng)。
[0055]同時(shí)，需要進(jìn)一步指出的另一方面，所述第三開(kāi)路枝節(jié)44以及所述第四開(kāi)路枝節(jié) 45、所述第九微帶線41、所述第十微帶線42、所述第十一微帶線43、所述第十二微帶線46、所 述第十三微帶線47和變?nèi)荻O管的工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作 時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的二分之一波長(zhǎng)。
[0056]并且，所述第一微帶線21、所述第二微帶線22、所述第三微帶線25、所述第四微帶 線26的長(zhǎng)度分別大于所述第七微帶線32和所述第八微帶線35的長(zhǎng)度。
[0057] 四分之一波長(zhǎng)的短路線諧振器等效電路為并聯(lián)LC諧振器，所以在其開(kāi)路端末端加 載變?nèi)莨芟喈?dāng)于在LC諧振器上并聯(lián)了可調(diào)的電容，因而可以通過(guò)調(diào)節(jié)變?nèi)莨艿娜葜蹈淖冎C 振器的電容，進(jìn)而由諧振
可以控制諧振頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的目的。而二 分之一波長(zhǎng)的開(kāi)路線諧振器也等效為并聯(lián)LC諧振器，故其控制諧振頻率的原理如上。故在 開(kāi)路枝節(jié)末端加載變?nèi)莨?，并通過(guò)控制變?nèi)莨艿碾妷褐?，從而調(diào)節(jié)變?nèi)莨艿娜葜担M(jìn)而調(diào)節(jié) 濾波器的通帶中心頻率或者阻帶中心頻率，實(shí)現(xiàn)濾波器的頻率可調(diào)。第一諧振器和第二諧 振器（即微帶線與其加載的變?nèi)莨艿刃У闹C振器)工作時(shí)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)。第三 諧振器(即微帶線及兩個(gè)開(kāi)路枝節(jié)末端加載的變?nèi)莨?工作時(shí)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的二分之一。
[0058] 使用仿真軟件Advanced Design System對(duì)濾波器進(jìn)行仿真，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的濾 波器使用的微帶基板的相對(duì)介電常數(shù)為2.55，介質(zhì)高度為0.8_
[0059]圖3是使用的變?nèi)荻O管的ADS模型，本專(zhuān)利使用的是SMV 1408(Cv = 4.08-0·95pF，Rs=0·60Ω ，Cp=0.21pF，Ls=0.7nH)。
[0060] 圖4(a)顯示了 PIN二極管處于隔離狀態(tài)時(shí)，即開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)濾波器的散射參數(shù)仿真 結(jié)果，此時(shí)的濾波器為帶通模式。橫軸表示本實(shí)用新型中微帶濾波器的信號(hào)頻率，縱軸表示 濾波器的回波損耗(Sn)，回波損耗表示該端口信號(hào)的輸入功率與信號(hào)的反射功率之間的關(guān) 系，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)如下：反射功率/入射功率==20*1呢|5 11|。圖4(13)顯示了濾波器的 插入損耗(S21)仿真結(jié)果，插入損耗表不一個(gè)信號(hào)的輸入功率與另一個(gè)端口信號(hào)的輸出功率 之間的關(guān)系，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)為:輸出功率/輸入功率((^) = 20*1呢|&1|?？梢园l(fā)現(xiàn)其帶 通模式頻率的調(diào)節(jié)范圍為670MHZ-1210MHz，且其回波損耗都超過(guò)18dB，性能優(yōu)良。
[0061] 圖5(a)和圖5(b)顯示了PIN二極管出于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，即開(kāi)關(guān)閉合時(shí)濾波器的散射 參數(shù)仿真結(jié)果，此時(shí)的濾波器為帶阻模式。可以發(fā)現(xiàn)其帶通模式頻率的調(diào)節(jié)范圍為670MHz-1225MHz，且其抑制度都超過(guò)15dB，性能優(yōu)良。
[0062]綜上所述，本實(shí)用新型提出的一種帶通濾波器與帶阻濾波器相互切換并且濾波器 的頻率可調(diào)的設(shè)計(jì)方案，利用開(kāi)路枝節(jié)加載變?nèi)莨艿姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)變?nèi)莸碾妷?從而實(shí)現(xiàn)了頻率可調(diào)的功能，而PIN二極管的作用則是控制帶通-帶阻特性的相互切換。具 有設(shè)計(jì)靈活，體積小，成本低，特性好的特點(diǎn)。
[0063]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面覆銅微帶板（1) 上，其特征在于： 所述雙面覆銅微帶板(1)的同一面上分別制作有用于輸入或者輸出電磁波信號(hào)的饋線 端口 portl和饋線端口 port2、第一微帶線（21)、第二微帶線(22)、第三微帶線（25)、第四微 帶線（26)、第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振器，該雙面覆銅微帶板（1)的另一面為覆 銅接地板； 其中，所述第一諧振器、第二諧振器以及第三諧振器位于輸入輸出端口portl和port2 所構(gòu)成的直線的同一側(cè)； 所述饋線端口 portl上半部分與第一端口微帶線（23)的第一端連接，第一端口微帶線 (23)的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容Cn與所述第一微帶線（21)的第一端連接;所述饋線端口 portl下半部分與第二端口微帶線（24)的第一端連接，第二端口微帶線(24)的第二端通過(guò) 串聯(lián)隔直電容C12與所述第二微帶線(22)的第一端連接;所述饋線端口 port2上半部分與第 三端口微帶線(27)的第二端連接，第三端口微帶線(27)的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C13與所 述第三微帶線（25)的第二端連接;所述饋線端口 port2下半部分與第四端口微帶線(28)的 第二端連接，第四端口微帶線(28)的第一端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C14與所述第四微帶線(26)的 第二端連接;所述第一微帶線(21)的第二端通過(guò)串聯(lián)隔直電容C 21與第五微帶線(29)的第一 端連接，第五微帶線（29)的第二端與所述第二微帶線（22)的第二端連接;所述第三微帶線 (25) 的第一端通過(guò)隔直電容C22與第六微帶線(210)的第一端連接，第六微帶線(210)的第二 端與所述第四微帶線（26)的第一端連接；同時(shí)外接直流電源Vi通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke以及限流電阻心后接入所述第二微帶線（22)的第一端，所述第四微帶線（26)的第二 端通過(guò)串聯(lián)高頻扼流圈RF choke接地;所述第二微帶線（22)的第二端與所述第四微帶線 (26) 的第一端通過(guò)串聯(lián)PIN二極管Di連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于:通過(guò)控制外 接直流電源Vi的電壓進(jìn)而控制所述PIN二極管Di的兩端電壓，實(shí)現(xiàn)所述PIN二極管Di開(kāi)閉狀 態(tài)的控制，當(dāng)所述PIN二極管0:的正向電壓大于5V時(shí)，PIN二極管兩端完全導(dǎo)通，此時(shí)所述 PIN二極管Di處于閉合狀態(tài)，所述濾波器處于帶阻模式，所述第二微帶線(22)與所述第四微 帶線（26)為輸入與輸出端口之間的連接線；當(dāng)外接直流電源VI為零時(shí)，所述PIN二極管Di 斷開(kāi)處于隔離狀態(tài)，所述濾波器處于帶通模式，所述第二微帶線（22)與所述第四微帶線 (26)為輸入與輸出端口之間的饋線。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一諧振器包括第一開(kāi)路枝節(jié)(31)、第七微帶線（32)與第一接地微帶線（33)，并 且所述第一開(kāi)路枝節(jié)(31)、所述第七微帶線(32)與所述第一接地微帶線(33)構(gòu)成一個(gè)U型； 所述第二諧振器包括第二開(kāi)路枝節(jié)(36)、第八微帶線（35)與第二接地微帶線（34)，并且所 述第二開(kāi)路枝節(jié)(36 )、所述第八微帶線(35)與所述第二接地微帶線(34)構(gòu)成一個(gè)U型;所述 第三諧振器包括第三開(kāi)路枝節(jié)（44)、第四開(kāi)路枝節(jié)（45)、第九微帶線（41)、第十微帶線 (42)、第十一微帶線（43)、第十二微帶線（46)、第十三微帶線（47)，其中所述第九微帶線 (41)和所述第三開(kāi)路枝節(jié)(44)構(gòu)成一個(gè)L型，所述第十二微帶線(46)、所述第十微帶線(42) 和所述第十三微帶線(47)構(gòu)成一個(gè)U型，所述第十一微帶線(43)與所述第四開(kāi)路枝節(jié)(45) 構(gòu)成一個(gè)L型。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一、第二、第三諧振器以所述第十微帶線(42)的中垂線成左右對(duì)稱關(guān)系。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一端口微帶線（23)、所述第一微帶線（21)與所述第三微帶線（25)、所述第三端 口微帶線(27)在同一直線上，所述第二端口微帶線（24)、所述第二微帶線（22)與所述第四 微帶線(26)、所述第四端口微帶(28)在同一直線上，所述第七微帶線(32)、所述第十微帶線 (35)在同一直線上，上述直線之間互相平行;所述第一開(kāi)路枝節(jié)(31)、所述第一接地微帶線 (33)、所述第五微帶線(29)、所述第六微帶線(210)、所述第二接地微帶線(34)、所述第二開(kāi) 路枝節(jié)(36)、所述第三開(kāi)路枝節(jié)(44)、所述第四開(kāi)路枝節(jié)(45)、所述第十二微帶線(46)、所 述第十三微帶線(47)分別所在的直線之間皆互相平行。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一開(kāi)路枝節(jié)(31)的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外 接直流電源V21連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地； 所述第二開(kāi)路枝節(jié)(36)的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外 接直流電源V22連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第三開(kāi)路枝節(jié)(44)的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外 接直流電源V31連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地； 所述第四開(kāi)路枝節(jié)(45)的開(kāi)路端口分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、高頻扼流圈RF choke與外 接直流電源V32連接，同時(shí)分別通過(guò)串聯(lián)隔直電容、變?nèi)荻O管接地。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一開(kāi)路枝節(jié)(31)、所述第七微帶線（32)、所述第一接地微帶線（33)和變?nèi)荻O 管工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四分之一波長(zhǎng)； 所述第二開(kāi)路枝節(jié)(36)、所述第八微帶線（35)、所述第二接地微帶線（34)和變?nèi)荻O 管工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的四分之一波長(zhǎng)。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第三開(kāi)路枝節(jié)(44)以及所述第四開(kāi)路枝節(jié)(45)、所述第九微帶線(41)、所述第十 微帶線(42)、所述第十一微帶線(43)、所述第十二微帶線(46)、所述第十三微帶線(47)和變 容二極管的工作時(shí)等效的微帶線長(zhǎng)度之和等效為所述濾波器工作時(shí)中心頻率對(duì)應(yīng)的二分 之一波長(zhǎng)。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)的平面帶通-帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一微帶線（21)、所述第二微帶線（22)、所述第三微帶線（25)、所述第四微帶線 (26)的長(zhǎng)度分別大于所述第七微帶線(32)和所述第八微帶線(35)的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK205646079SQ201620089366
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日
【發(fā)明人】陳付昌, 李潤(rùn)鑠
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)