CN104037477A - 多频带可调谐微带带通滤波器 - Google Patents
多频带可调谐微带带通滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104037477A CN104037477A CN201410223931.8A CN201410223931A CN104037477A CN 104037477 A CN104037477 A CN 104037477A CN 201410223931 A CN201410223931 A CN 201410223931A CN 104037477 A CN104037477 A CN 104037477A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resonator
- band
- metal
- filter
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多频带可调谐微带带通滤波器。该滤波器包括三层结构：正面的金属微带线、中间的介质板层及输入输出端口和接地金属通孔、以及介质板材反面的金属镀层。所述的金属微带线是由一个半波长均匀阻抗线谐振器和开环双模谐振器组成对称结构的谐振器，两个谐振器共用输入输出耦合线，开环双模谐振器末端与接地金属通孔之间加载变容二极管，构成可调谐的结构。本滤波器结构紧凑，通带内插入损耗低，通带边沿陡峭、选择性高，且满足滤波器小型化的发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及一种多频带可调谐微带带通滤波器，属于无线通信系统领域，在实现三个通带可调的同时，具有高带外抑制度，并且满足小型化特征。
背景技术
目前通信系统的应用频段均聚集在射频及微波频段低频段，这使得频谱资源特别拥挤。为了提高系统容量和避免系统及相邻信道间的干扰，在通信系统中设置能同时工作的多个通信频段显得十分必要。然而要实现双频或多频段通信，每一个频段都需要独立的射频前端元件，这使得整个系统体积和功耗较大，成本较高。若能将射频前端元件设计成双频段或多频段形式，则可以大大降低系统的体积、成本及功耗，增强其可靠性，促进通信系统向小型化、高集成度发展。
在现代无线通讯系统中，电调谐滤波器在接收机中位于天线与混频器之间，其作用是从天线所接收到的大量频谱中选出有用的信号，抑制有害的干扰频谱，从而提高接收机的信噪比。多频带可调谐滤波器可以使单一的设备有能力覆盖不同频段支持不同的通信标准，因而可以满足未来移动通信宽频带覆盖的要求。本发明基于电调谐滤波器技术，设计了一种三频带可调谐的带通滤波器，其带外抑制度较高，结构紧凑，便于系统集成，满足了现代无线通信小型化、高性能的要求。通过引入源与负载之间的耦合，在加载电压较低时增加了额外的有限频率传输零点，改善了滤波器的衰减特性。
发明内容
本发明滤波器的目的在于针对传统的多频段系统体积大、系统成本高，且由多路单频段滤波器组成的滤波器组，信号处理频段单一的缺点，提供了一种多频带可调谐的带通滤波器。通过引入输入输出耦合在加载电压较低时增加了带外传输零点，第一和第三通带内中心频率实现了760MHz和800MHz可调，且滤波器结构紧凑，实现了滤波器的小型化。
为达到上述目的，本发明的构思是：
（1） 在传统微带开环谐振器的基础上，在其内部添加Ψ型节，使其实现双模谐振，通过改变两种模式频率调节通带频率达到可调的效果。
（2） 开环双模谐振器的微带线末端添加变容二极管，改变直流偏置电路反向偏压，使其电容变化从而改变谐振器的电长度达到可调的目的。
（3） 利用传统的均匀阻抗谐振器（UIR）的折叠型结构，将其与开环双模谐振器共用输入输出耦合线，独立调节开环双模谐振器的谐振频率，达到异步调节的目的。
（4） 本发明采用如下的介质板材料：介质基板选用介电常数为 =2.2，厚度h=0.508mm。
（5） 电路板共分三层，即正面为金属微带线结构，中间是介质板层及输入输出端口，介质板材背面为一层金属镀层，其中输入输出端口处焊接两个SMA接头，用于实际测量。正面金属微带线结构是由一个均匀阻抗阻抗线、开环双模谐振器以及输入输出耦合线组成，开环双模谐振器末端添加变容二极管，通过改变偏置电压达到频率可调的目的。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种多频带可调谐微带带通滤波器包括三层结构：正面的金属微带线、中间的介质板层及输入输出端口和接地金属通孔、以及介质板材反面的金属镀层。所述的金属微带线是由一个半波长均匀阻抗线谐振器和开环双模谐振器组成对称结构的谐振器，两个谐振器共用输入输出耦合线，开环双模谐振器末端与接地金属通孔之间加载变容二极管，构成可调谐的结构。
所述开环双模谐振器是由一个开口平方环谐振器中间加载Ψ形开路短截线组成，结构对称，产生两种模式的谐振频率，故可用奇偶模理论进行分析。所述半波长均匀阻抗线谐振器采用弯折形结构，满足小型化的需求。 所述输入输出耦合是开环双模谐振器与半波长均匀阻抗线共用一个输入输出耦合线，通过缝隙耦合馈电，在加载电压较低时增加了额外的有限频率传输零点，改善了滤波器的衰减特性。
所述偏置电路利用变容二极管，在开环双模谐振器上加载1000pF的电容以及阻值为10k的电阻，而在枝节末端加载变容二极管，如变容二极管BB857，电压变化在7.5-15V时。其中在开口环末端加两个相同的变容二极管，电容变化在0.7-1.5pF，而在Ψ型节末端加一个变容二极管，容值变化在0.4-0.9pF。
所述介质板层为介电常数的介质板，该介质板厚度h=0.508mm。
所述金属微带线和反面部分的金属镀层可以是导电性能较好的金属材料，如金、或银、或铜。
本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明滤波器采用开环双模谐振器结构，通过在开口环中间加Ψ型节，使谐振器的结构更加紧凑，简化了设计的复杂度，满足了现代滤波器设计小型化的要求。
2. 通过偏置电路的添加，调节电压改变变容二极管的电容值从而实现通带可调，具有调谐速度快，调谐频率范围宽，调试方便，成本低等优点。
3. 通过引入输入输出耦合，在加载电压较低时增加了额外的有限频率传输零点，提高了滤波器的频率选择性。
4. 在开环双模谐振器末端添加变容二极管，实现两个通带频率的可调，而由均匀阻抗线谐振引起的通带频率可以保持不变。
附图说明
图1 是多通带可调谐微带带通滤波器的结构示意图。
图2 是多通带可调谐微带带通滤波器上层金属微带线的结构示意图。
图3 是变容二极管示意图。
图4 是本发明多通带可调谐微带带通滤波器的整体结构示意图
图5 是电压为15V时微带滤波器的频率响应示意图。
图6 是电压在7.5-15V之间可调时，微带滤波器的S11示意图。
图7 是电压在7.5-15V之间可调时，微带滤波器的S21示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个优选实施例作详细说明：
实施例一：
参见图1，多通带可调谐微带带通滤波器包括三层结构：正面的金属微带线（1）、中间的介质板层（2）及输入输出端口（3、4）和接地金属通孔（5），以及介质板材反面的金属镀层。所述的金属微带线是：由一个半波长均匀阻抗线谐振器（1-1）和开环双模谐振器（1-2）组成对称结构的谐振器，故可用奇偶模理论进行分析，两个谐振器共用输入输出耦合线，开环双模谐振器末端与接地金属通孔（5）之间加载变容二极管，构成可调谐的结构。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，正面的金属微带线如图2，特别之处是：所述开环双模谐振器是由一个开口平方环谐振器（1）中间加载Ψ形开路短截线（2）组成，其结构对称，产生两种模式的谐振频率。所述半波长均匀阻抗线（3）谐振器采用弯折形结构，减小了滤波器的面积，满足小型化的需求。所述输入输出耦合线（4）通过缝隙耦合馈电，在加载电压较低时增加了额外的有限频率传输零点，改善了滤波器的衰减特性。所述介质板层为介电常数的介质板，该介质板厚度h =0.508mm。
实施例三：
本实施例与实施例二基本相同，特别之处是在开环双模谐振器与接地金属通孔之间加载变容二极管（图3），通过直流偏置电路给变容二极管加载反向偏压，改变奇偶模的谐振频率达到带通滤波器中心频率和带宽可调的目的。
图4是本实施例的结构示意图，经过设计、仿真和优化，最终确定该多通带可调带通滤波器的具体尺寸如下：
L1=8.0mm， L2=7.75mm，L3=7.6mm，L4=6.1mm，L5=1.6mm，L6=0.8mm，
W1=3.3mm, W2=4.32mm, W3=3.75mm, W4=2.75mm，W5=4.0mm，W6=2.8mm，
D1=0.3mm，D2=0.25mm，D3=0.6mm，D4=0.3mm，D5=0.4mm，d=0.508mm，
r=0.4mm
基于上述方法设计了中心频率为 2.68GHz/4.66GHz/5.88GHz的三频带带微带滤波器，通过电磁仿真软件Sonnet进行仿真，调试。
图5显示了电压为15V时，微带滤波器的仿真结果。
图6和图7分别显示了电压在7.5-15V之间可调时，微带滤波器的S11和S21仿真结果。仿真结果表明
（1） 该滤波器实现了三频带的响应特性，且第一频带和第三频带都实现了可调，第二 频带的中心频率和带宽始终保持不变。
（2） 加载电压较低时在第一频带与第二频带之间有一个传输零点，通带截止边沿陡峭，通带内插损较低，选择性好。
（3） 第一频带中心频率的可调范围在2.1GHz-2.86GHz可调，第三频带中心频率在5.3GHz-6.1GHz范围内可调。随着频率升高，各频带的绝对带宽逐渐变宽。
（4） 微带结构简单，尺寸也得到小型化，印刷简易，材料损耗相对较小。
Claims (4)
1.一种多频带可调谐微带带通滤波器，包括三层结构：正面的金属微带线（1）、中间的介质板层（2）及输入输出端口（3、4）和接地金属通孔（5）、以及介质板材反面的金属镀层，其特征在于：所述的金属微带线（1）是由一个半波长均匀阻抗线谐振器（1-1）和开环双模谐振器（1-2）组成对称结构的谐振器，两个谐振器（1-1、1-2）共用输入输出耦合线（1-3），开环双模谐振器（1-2）末端与接地金属通孔（5）之间加载变容二极管，构成可调谐的结构。
2. 根据权利要求1所述的多频带可调谐微带带通滤波器，其特征在于：所述开环双模谐振器（1-2）是由一个开口平方环谐振器中间加载Ψ形开路短截线组成，其结构对称，产生两种模式的谐振频率；所述半波长均匀阻抗线谐振器（1-1）采用弯折型结构，减小了滤波器的面积，满足小型化的需求；所述输入输出耦合线（1-3）通过缝隙耦合馈电，在加载电压较低时产生额外的有限频率传输零点，改善了滤波器的衰减特性。
3. 根据权利要求1所述的多频带可调谐微带带通滤波器，其特征在于：所述开环双模谐振器（1-2）与接地金属通孔（5）之间加载变容二极管，通过直流偏置电路给变容二极管加载反向偏压，改变奇偶模的谐振频率达到带通滤波器中心频率和带宽可调的目的。
4. 根据权利要求1所述的多频带可调谐微带带通滤波器，其特征在于：所述介质板层（2）为介电常数 的介质板，该介质板厚度h =0.508mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410223931.8A CN104037477A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 多频带可调谐微带带通滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410223931.8A CN104037477A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 多频带可调谐微带带通滤波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104037477A true CN104037477A (zh) | 2014-09-10 |
Family
ID=51468156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410223931.8A Pending CN104037477A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 多频带可调谐微带带通滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104037477A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104795614A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 上海大学 | 宽阻带电调双频带通滤波器 |
| CN105470606A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-06 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 零点可调的带通滤波器 |
| CN105762466A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-13 | 华南理工大学 | 一种具有两个可电调通带的三频带通滤波器 |
| CN109449548A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-08 | 杨涛 | 基于半波长谐振器的可重构多功能滤波器 |
| CN111147074A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-12 | 重庆邮电大学 | 一种基于相位可调开环谐振器结构的5g通信频率源 |
| CN111180297A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-19 | 电子科技大学 | 一种双频带微带线慢波结构 |
| CN115036660A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-09 | 电子科技大学 | 一种工作带宽可动态调谐微带滤波器及调整方法 |
| CN115863942A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-03-28 | 天津理工大学 | 一种恒定带宽的双通带独立可调带通滤波器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090053977A (ko) * | 2007-11-26 | 2009-05-29 | 한양대학교 산학협력단 | 주파수 대역 가변 필터 |
| CN102035057A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-04-27 | 华南理工大学 | 带宽可控三频微带滤波器 |
| CN102361110A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-02-22 | 上海大学 | 小型化双模双频微带滤波器 |
| CN103187599A (zh) * | 2013-03-09 | 2013-07-03 | 西安电子科技大学 | 一种带隙可调微带超宽带滤波器 |
| CN103515680A (zh) * | 2012-06-18 | 2014-01-15 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 双模带通滤波器及其组成的多阶带通滤波器 |
-
2014
- 2014-05-26 CN CN201410223931.8A patent/CN104037477A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090053977A (ko) * | 2007-11-26 | 2009-05-29 | 한양대학교 산학협력단 | 주파수 대역 가변 필터 |
| CN102035057A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-04-27 | 华南理工大学 | 带宽可控三频微带滤波器 |
| CN102361110A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-02-22 | 上海大学 | 小型化双模双频微带滤波器 |
| CN103515680A (zh) * | 2012-06-18 | 2014-01-15 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 双模带通滤波器及其组成的多阶带通滤波器 |
| CN103187599A (zh) * | 2013-03-09 | 2013-07-03 | 西安电子科技大学 | 一种带隙可调微带超宽带滤波器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 江新华等: "《新型开环谐振器带通滤波器的设计》", 《上海大学学报（自然科学版）》, vol. 14, no. 3, 30 June 2008 (2008-06-30), pages 236 - 243 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104795614A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 上海大学 | 宽阻带电调双频带通滤波器 |
| CN105470606A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-06 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 零点可调的带通滤波器 |
| CN105470606B (zh) * | 2015-12-29 | 2018-07-03 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 零点可调的带通滤波器 |
| CN105762466A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-13 | 华南理工大学 | 一种具有两个可电调通带的三频带通滤波器 |
| CN105762466B (zh) * | 2016-04-08 | 2019-01-18 | 华南理工大学 | 一种具有两个可电调通带的三频带通滤波器 |
| CN109449548A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-08 | 杨涛 | 基于半波长谐振器的可重构多功能滤波器 |
| CN109449548B (zh) * | 2018-11-06 | 2019-10-29 | 杨涛 | 基于半波长谐振器的可重构多功能滤波器 |
| CN111180297A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-19 | 电子科技大学 | 一种双频带微带线慢波结构 |
| CN111180297B (zh) * | 2020-01-03 | 2021-03-30 | 电子科技大学 | 一种双频带微带线慢波结构 |
| CN111147074A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-12 | 重庆邮电大学 | 一种基于相位可调开环谐振器结构的5g通信频率源 |
| CN115036660A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-09 | 电子科技大学 | 一种工作带宽可动态调谐微带滤波器及调整方法 |
| CN115863942A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-03-28 | 天津理工大学 | 一种恒定带宽的双通带独立可调带通滤波器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110034361B (zh) | 一种面向5g通信的小型化超宽带滤波功分馈电网络及其设计方法 | |
| CN104037477A (zh) | 多频带可调谐微带带通滤波器 | |
| CN102361110B (zh) | 小型化双模双频微带滤波器 | |
| CN105870553B (zh) | 一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法 | |
| US11158924B2 (en) | LTCC wide stopband filtering balun based on discriminating coupling | |
| CN104900950B (zh) | 基于双层谐振器的电调四通带滤波器 | |
| CN107302131B (zh) | 一种应用于uwb/wlan的频率可重构滤波天线 | |
| JP3810011B2 (ja) | 高周波スイッチモジュールおよび高周波スイッチモジュール用多層基板 | |
| CN104078736A (zh) | 一种小型化宽带功分器电路 | |
| US10284165B2 (en) | Variable phase shifter, variable phase shift circuit, RF front-end circuit, and communication apparatus | |
| CN204130667U (zh) | 一种半模基片集成波导双带滤波器 | |
| CN112164849B (zh) | 基于缺陷地加载的绝对带宽恒定的频率可调带通滤波器 | |
| CN104319440A (zh) | 发卡型双通带电可调微波滤波器 | |
| CN101320840B (zh) | 基于小型化双模谐振器和零阶谐振器的多阻带超宽带天线 | |
| CN104795614A (zh) | 宽阻带电调双频带通滤波器 | |
| CN106159393A (zh) | 一种滤波器 | |
| CN105048033A (zh) | 中心频率可调绝对带宽不变的可调微带带通滤波器 | |
| CN102522615B (zh) | 小型化的低通带可调的双通带带通滤波器 | |
| CN105186080A (zh) | 一种半模基片集成波导带通滤波器 | |
| CN102623775A (zh) | 基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器 | |
| CN105990630A (zh) | 基于基片集成波导的高选择性巴伦带通滤波器 | |
| CN108987864A (zh) | 中心频率及带宽全可调的八分之一模基片集成波导滤波器 | |
| CN212257633U (zh) | 一种半模基片集成波导双带滤波器 | |
| CN102361112A (zh) | 一种双频带微波滤波器 | |
| CN102881972A (zh) | 基于交指电容的小型化超宽带滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140910 |