接；所述微帶線結(jié)構(gòu)1包括第一諧振器4、第二諧振器5、第三諧振器6和第四諧振 器7,第一諧振器4和第二諧振器5在經(jīng)過適當(dāng)?shù)膹澢郫B后采用短路端耦合（即磁耦合） 形成一組諧振器，第三諧振器6和第四諧振器7在經(jīng)過適當(dāng)?shù)膹澢郫B后采用開路端耦合 (即電耦合）形成另一組諧振器，兩組諧振器使微帶線結(jié)構(gòu)1整體形成"田"字結(jié)構(gòu)；對(duì)兩組 諧振器進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹澢郫B，一方面是為了減小濾波器的體積（即減少了濾波器的整體尺 寸），另一方面是為了讓四個(gè)諧振器的短路點(diǎn)結(jié)合在一起，降低了加工難度，提高了集成度。
[0040] 每個(gè)諧振器的一端都加載有一個(gè)變?nèi)荻O管匕，本實(shí)施例的變?nèi)荻O管采用的 是Skyworks公司生產(chǎn)的SMV1413型變?nèi)荻O管，反向偏壓從0~30V連續(xù)可調(diào)，電容值在 9. 27~1. 77pF之間非線性遞減；所述第一諧振器4和第二諧振器5均連接第一直流電壓 源Biasl，用第一直流電壓源Biasl為第一諧振器4和第二諧振器5所加載的變?nèi)荻O管Cv 提供反向偏置電壓，所述第三諧振器6和第四諧振器7均連接第二直流電壓源Bias2,用第 二直流電壓源Bias2為第三諧振器6和第四諧振器7所加載的變?nèi)荻O管Cv提供反向偏 置電壓；所述第一諧振器4與第一直流電壓源Biasl之間、第二諧振器5與第一直流電壓源 Biasl之間、第三諧振器6與第二直流電壓源Bias2之間、第四諧振器7與第二直流電壓源 Bias2之間均串接有一個(gè)電感值為100nH的高頻扼流圈1^^，該高頻扼流圈L^k能夠防止 射頻信號(hào)短路到直流電源的地。
[0041] 所述第一諧振器4與第三諧振器6之間設(shè)有第一端口饋電線8,所述第二諧振器5 和第四諧振器7之間設(shè)有第二端口饋電線9,所述第一端口饋電線8的左端作為輸入端口 Portl，所述第二端口饋電線9的右端作為輸出端口Port2,所述第一諧振器4、第三諧振器 6和第一端口饋電線8分別與第二諧振器5、第四諧振器7和第二端口饋電線9左右對(duì)稱， 兩條端口饋電線從兩組諧振器之間饋電；所述第一端口饋電線8與第一諧振器4之間的間 距、第一端口饋電線8與第三諧振器6之間的間距、第二端口饋電線9與第二諧振器5之間 的間距以及第二端口饋電線9與第四諧振器7之間的間距都是相同的。
[0042] 上述濾波器等效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中數(shù)字1、2、3和4分別表示第一諧振器、 第二諧振器、第三諧振器和第四諧振器，S表示源端，L表示負(fù)載端，第一諧振器和第二諧振 器構(gòu)成低頻段第一通帶（PB1)，第一諧振器和第二諧振器的電長度大致選為第一通帶中心 頻率feu下的四分之一波長（X)，和輸入端口、輸出端口之間通過平行耦合線饋電；第三諧 振器和第四諧振器構(gòu)成高頻段第二通帶（PB2)，第三諧振器和第四諧振器的電長度大致選 為第二通帶中心頻率下的四分之一波長U )，同樣和輸入端口、輸出端口之間通過平行 耦合線饋電；
[0043] 通過上述結(jié)構(gòu)描述可知，由于第一端口饋電線位于第一諧振器和第三諧振器之 間，第二端口饋電線位于第二諧振器和第四諧振器之間，兩組諧振器之間不存在交叉耦合， 但源和負(fù)載之間引入了耦合，目的是在通帶兩側(cè)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，提高選擇性；由于兩組諧振 器之間不存在交叉耦合，因此兩個(gè)通帶都能夠進(jìn)行獨(dú)立調(diào)諧（第一通帶通過第一直流電壓 源Biasl進(jìn)行調(diào)諧，第二通帶通過第二直流電壓源Bias2進(jìn)行調(diào)諧），另一通帶幾乎保持不 變；通過選取適當(dāng)?shù)鸟詈蠀^(qū)域和耦合強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)通帶在調(diào)諧范圍內(nèi)的絕對(duì)帶寬恒 定，實(shí)現(xiàn)常數(shù)絕對(duì)帶寬的理論條件是：
[0044] Q，f0, ki,，l/f0 (1)
[0045] 其中，是外部品質(zhì)因數(shù)，是耦合系數(shù)，h為通帶中心頻率；諧振器之間的耦合 方式一共有三種，分別是電耦合、磁耦合或者電磁混合耦合；當(dāng)kq> 0時(shí)，是電耦合占優(yōu)， kg隨頻率變小有三種控制耦合的方式：l)k/變小；2)kM變大；3)1^變小同時(shí)k M變大；當(dāng)ki, 」< 0時(shí)，是磁耦合占優(yōu)，此時(shí)要減小總耦合強(qiáng)度，也有三種控制方式：l)kM變大2)kM變小； 3)1^變大同時(shí)k M變小。其中，kE為電f禹合強(qiáng)度，kM為磁f禹合強(qiáng)度。對(duì)于第一通帶而言，k M占 優(yōu)，變?nèi)荻O管隨電壓增大，電容值降低，等效電長度也降低，此時(shí)磁耦合變小，頻率升高， 因此實(shí)現(xiàn)了常數(shù)絕對(duì)帶寬。對(duì)于第二通帶而言，k E占優(yōu)，同樣道理使得絕對(duì)帶寬相對(duì)恒定。
[0046] 從圖3的S21參數(shù)（輸入端口到輸出端口的正向傳輸系數(shù)）仿真結(jié)果和圖4的Sn 參數(shù)（輸入端口的回波損耗）仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)Bias2保持IV，Biasl從0~30V連續(xù) 調(diào)節(jié)時(shí)，第一通帶的中心頻率往高頻處移動(dòng)，且響應(yīng)的形狀基本不變，而第二通帶的中心頻 率保持恒定；從圖5的S 21參數(shù)仿真結(jié)果和圖6的S n參數(shù)仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)Biasl保 持2V，Bias2從0~30V連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)，第二通帶的中心頻率往高頻處移動(dòng)，絕對(duì)帶寬也基本 保持不變，第一通帶中心頻率不變；由于引入了源負(fù)載耦合，在通帶兩側(cè)都存在傳輸零點(diǎn)， 提高了濾波器的選擇性。
[0047] 通過以上分析可知，本實(shí)用新型通過實(shí)施兩組獨(dú)立耦合的單端加載變?nèi)荻O管的 四分之一波長短路諧振器，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)通帶中心頻率獨(dú)立可重構(gòu)，且絕對(duì)帶寬保持相對(duì)恒 定，通帶和帶外選擇性能良好。本實(shí)用新型所包含的是其絕對(duì)帶寬恒定的雙頻獨(dú)立可重構(gòu) 設(shè)計(jì)的原理，將微帶線結(jié)構(gòu)替換成同軸線或其他相似結(jié)構(gòu)，都是可行的。
[0048] 實(shí)施例2 :
[0049] 本實(shí)施例要設(shè)計(jì)出一個(gè)常數(shù)絕對(duì)帶寬可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，在圖1的結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)上，根據(jù)式（1)調(diào)節(jié)合適的耦合系數(shù)kq實(shí)現(xiàn)常數(shù)絕對(duì)帶寬的要求，調(diào)節(jié)端耦合強(qiáng)度 對(duì)外部品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行一定的匹配補(bǔ)償，調(diào)節(jié)源負(fù)載耦合強(qiáng)度改變帶外傳輸零點(diǎn)位置， 提高濾波器的選擇性。本實(shí)施例的電路和電磁仿真軟件為Agilent Advanced Design System (ADS)。常數(shù)絕對(duì)帶寬可重構(gòu)雙頻帶通濾波器選擇加工在介電常數(shù)為2. 55、厚度為 0. 8mm、損耗角正切值為0. 0029的介質(zhì)基板上，具體物理尺寸如下表1所示，圖7示出了該 濾波器未加偏置電壓時(shí)的仿真和測(cè)量結(jié)果，點(diǎn)劃線表示仿真結(jié)果，實(shí)線表示測(cè)量結(jié)果；
[0050]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 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W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，其特征在于：所述微帶線結(jié)構(gòu)包括 第一諧振器、第二諧振器、第H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 折疊后禪合形成一組諧振器，所述第H諧振器和第四諧振器在彎曲折疊后禪合形成另一組 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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；所述第一諧振 器與第二諧振器之間采用短路端禪合，所述第H諧振器和第四諧振器之間采用開路端禪 合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；所述第一諧振 器與第H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H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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；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H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W及第二端口饋電線與第四諧振器之間的間距都是相同的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；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H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H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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；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H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。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于；所述高頻扼流 圈采用電感值為l(K)nH的高頻扼流圈。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于：所述 第一諧振器、第二諧振器、第H諧振器和第四諧振器均采用1/4波長短路諧振器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于：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。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種可重構(gòu)雙頻段帶通濾波器，其特征在于：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0. 0029的介質(zhì)基板。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可重構(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，第一諧振器和第二諧振器在折疊后耦合形成一組諧振器，第三諧振器和第四諧振器在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。本實(shí)用新型提升了系統(tǒng)的集成度和電磁兼容性，兩個(gè)通帶獨(dú)立可重構(gòu)且絕對(duì)帶寬維持基本恒定，可以更好地滿足現(xiàn)有雙頻無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用。
【IPC分類】H01P7-08, H01P1-203
【公開號(hào)】CN204375894
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520038147
【發(fā)明人】褚慶昕, 陳志涵
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日