專利名稱：一種在不同應(yīng)用環(huán)境下提供調(diào)諧諧振頻率能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻率調(diào)諧技術(shù)，特別涉及一種在不同應(yīng)用環(huán)境下提供調(diào)諧諧振頻率能力的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，諧振器被廣泛應(yīng)用于濾波器及雙工或多工機(jī)，特別是濾波器中。一個(gè)好的濾波器需要具備三個(gè)特征，即插入損耗低、返回?fù)p耗高、拒絕頻帶高。例如，一個(gè)高質(zhì)量的濾波器能夠?qū)⑼ǖ蕾|(zhì)量提高3dB，這將使數(shù)據(jù)傳輸速度比原來(lái)傳輸速度提高一倍。對(duì)于服務(wù)提供商，這將增大用戶可以享受高速連接的“最佳位置”的面積并將提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)钠骄俾省?br> 現(xiàn)在使用腔諧振器、多路耦合腔、介電諧振器等實(shí)現(xiàn)低插入損耗，使用多模諧振器實(shí)現(xiàn)小尺寸。有時(shí)還需要通過兩個(gè)不相鄰的諧振器之間的耦合來(lái)獲得更優(yōu)的濾波傳輸函數(shù)。
以四階介電諧振器的設(shè)計(jì)為例，這種設(shè)計(jì)結(jié)合了單電容交叉耦合技術(shù)。當(dāng)然，可以理解的是，類似地也可以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)耦合。該濾波器采用一個(gè)短的、單截面漸消失(evanescent)模濾波器將第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器耦合起來(lái)。其他諧振器之間的耦合可以調(diào)諧，但沒有被感應(yīng)薄膜(irises)調(diào)諧。將第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器耦合起來(lái)的漸消失模濾波器采用一個(gè)共軸線凹截面以提供需要的電容，使得波導(dǎo)的低截止截面的等價(jià)分流感應(yīng)產(chǎn)生諧振。該波導(dǎo)所謂的薄膜真正引起的。
所述四階單交叉耦合提供了一對(duì)傳輸零點(diǎn)，該傳輸零點(diǎn)強(qiáng)調(diào)靠近通帶處的衰減。無(wú)論是電容耦合還是感應(yīng)耦合都能產(chǎn)生如

圖1及圖2所示的響應(yīng)。圖1和圖2分別對(duì)應(yīng)UMTS RX和TX帶，包括各自對(duì)阻帶衰減的影響或?qū)ν◣核傺舆t和放大平面的影響。
隨著通信應(yīng)用的發(fā)展，濾波器及雙工或多工機(jī)需要針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境具有不同的中心頻率及頻率帶寬。例如，一個(gè)載波需要5MHz的帶寬，兩個(gè)載波需要10MHz的帶寬。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，諧振頻率的調(diào)諧通常采用變?nèi)荻O管來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)方案存在幾個(gè)問題。首先，其調(diào)諧范圍小，不能滿足更多應(yīng)用的需要，例如，這種方法無(wú)法應(yīng)用在需要60MHz帶寬的寬帶碼分多址系統(tǒng)(WCDMA)中。其次，中心頻率不高，這也不利于諧振器的發(fā)展。所有這些缺點(diǎn)限制了濾波器及雙工或多工機(jī)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
由上可知，為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的之一在于為不同應(yīng)用環(huán)境提供調(diào)諧諧振頻率能力的方法。
本發(fā)明的一種方法包括在諧振器中增加鐵電盤的步驟，其中該鐵電盤具有相對(duì)介電常數(shù)，相對(duì)介電常數(shù)隨周圍環(huán)境變化而改變。
上述方法中，所述諧振器分別位于帶有兩個(gè)輸入/輸出同軸探針的四電極過濾器的筒狀金屬腔內(nèi)，所述方法進(jìn)一步包括分別在每個(gè)諧振器中形成一個(gè)凹口，以耦接激勵(lì)振諧器的每個(gè)模的兩極。該凹口與探針成135度角。
上述方法可以進(jìn)一步包括分別在每個(gè)諧振器中形成另一凹口用來(lái)修正由于同軸探針引起的晃動(dòng)。該凹口與探針成90度角。
在上述方法中，凹口可以是矩形或圓形。
該方法可以進(jìn)一步包括使用電磁仿真器來(lái)優(yōu)化響應(yīng)。
在上述方法中，周圍環(huán)境包括外加直流偏壓電場(chǎng)和周圍溫度。
由本發(fā)明的該方法可以看出，通過在諧振器中增加鐵電盤使得諧振頻率可以根據(jù)周圍的環(huán)境變化而改變，例如，諧振頻率可以作為施加的直流電場(chǎng)和周圍溫度的函數(shù)變化，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。另外，根據(jù)本發(fā)明，諧振頻率可以在高頻環(huán)境中變化。對(duì)于高頻環(huán)境中帶有諧振器的過濾器來(lái)說，它是一個(gè)中性元件。當(dāng)它被設(shè)計(jì)為指定中心頻率和確定帶寬時(shí)，它總是用于相同的帶寬和相同的中心頻率。在現(xiàn)有技術(shù)中，如果要求相同的帶寬但是并不要求不同的中心頻率，該過濾器就必須重新設(shè)計(jì)。但是在本發(fā)明中，由于中心頻率可以在高頻環(huán)境中變化，它很容易也幾乎不需要成本就可以改變中心頻率并可以產(chǎn)生一新的過濾器。因此，本發(fā)明可用于在低噪聲環(huán)境中改善過濾器和雙工/多工機(jī)的尺寸和成本。
圖1示出了四極濾波器使用電容耦合的UMTX RX帶響應(yīng)；圖2示出了四極濾波器使用電感耦合的UMTX RX帶響應(yīng)；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的總流程圖；圖4為具有鐵電盤的電可調(diào)濾波器的設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。在以下的描述中，為了避免不必要的細(xì)節(jié)影響本發(fā)明的清晰性，一些眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)將不予詳細(xì)描述。
本發(fā)明的核心思想是在諧振器中增加鐵電盤。由于鐵電盤的介電常數(shù)會(huì)隨著外加直流(DC)電場(chǎng)和溫度的變化而改變，因此該介電常數(shù)不是一個(gè)固定值，能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化而變化，從而諧振頻率也可能變化，這就使得濾波器、雙工/多工機(jī)的中心頻率發(fā)生改變，同時(shí)能夠獲得很大的調(diào)諧范圍。
參照?qǐng)D3，其中的總流程圖以四極濾波器為例，該四極濾波器由兩個(gè)筒狀金屬腔組成，而該筒狀金屬腔中裝載了兩個(gè)得到支持的介電諧振器(DR)。根據(jù)該實(shí)施例，本發(fā)明的方法包括以下步驟步驟301在濾波器的諧振器中加入鐵電盤。
在此例中，分別在兩個(gè)介電諧振器中加入鐵電盤。如圖4所示，描述了電可調(diào)濾波器的設(shè)計(jì)，沿著筒狀金屬空腔的軸線排列兩個(gè)介電諧振器。
通過周圍溫度(K)可以改變鐵電盤的介電常數(shù)，公式如下ϵ(T)=M(T1/2)coth(t1/T)-T0]]>此處，M為9×104K，T0為38K，T1為84K。
另外，外加直流偏壓電場(chǎng)(kV/cm)也可能改變鐵電盤的介電常數(shù)，公式如下ε(E)＝-429E2+12992從以上兩個(gè)公式可以看出，鐵電盤具有非線性特性。這種特性可用于開發(fā)溫度補(bǔ)償可變移相器或適應(yīng)濾波器。在低噪音環(huán)境中的電可調(diào)微波設(shè)備中開發(fā)具有傳導(dǎo)表面的鐵電材料的非線性應(yīng)用將具有很大的潛力，如圖4所示的濾波器的設(shè)計(jì)就是如此。
步驟302在每個(gè)介電諧振器上形成一個(gè)矩形凹口，該凹口與探針成135度角。
圖4所示的過濾器由兩個(gè)輸入或輸出同軸探針激勵(lì)。有凹口的介電諧振器在自身的第一混合HEM11Δ雙模型激勵(lì)。每個(gè)模型的兩級(jí)通過介電諧振器上的一個(gè)矩形凹口耦合，其中該凹口與探針成135度角。腔之間通過交叉的矩形薄膜耦合。
步驟303在每個(gè)介電諧振器上形成另一個(gè)矩形凹口，該凹口與探測(cè)針成90度角。
為了調(diào)整由同軸探針引起的晃動(dòng)，在每個(gè)介電諧振器形成與探測(cè)針成90度角的矩形凹口。
步驟304利用全電磁仿真器優(yōu)化過濾器響應(yīng)。
這里提出了一種過濾器合成的方法，該方法可以用于設(shè)計(jì)圖4所示的過濾器。利用完全電磁仿真器優(yōu)化中心頻率為2GHz過濾器響應(yīng)，在-3dB時(shí)，帶寬為中心頻率的0.25％，即5MHz；而UMTS頻帶的調(diào)整能力是中心頻率的3％，即60MHz。
圖4所示的配置可以用于5MHz(一個(gè)載波)、10MHz(兩個(gè)載波)、15MHz(三個(gè)載波)，以減小尺寸并降低成本，并且，該配置可以由直流偏壓電場(chǎng)在一個(gè)完整的UMTS頻帶中進(jìn)行調(diào)諧。同樣地，60MHz的設(shè)計(jì)也可以調(diào)諧到無(wú)線多頻帶，以適用于軟件定義的無(wú)線電應(yīng)用。
除了上述的應(yīng)用，本發(fā)明還可以用于要求低噪音調(diào)節(jié)的設(shè)備中。全電磁仿真器還可以優(yōu)化中心頻率等于主無(wú)線頻帶的濾波器響應(yīng)；在-3dB時(shí)，帶寬是所考慮的載波的數(shù)量，而軟件定義的無(wú)線應(yīng)用覆蓋了所有無(wú)線頻帶的調(diào)諧能力。
鐵電盤的介電常數(shù)隨頻率而改變，從而使得例如可變移相器或適應(yīng)濾波器的微波設(shè)備可用于高頻環(huán)境。另外，鐵電盤的介電常數(shù)隨著溫度和外加的直流電場(chǎng)而改變，從而使得微波設(shè)備可以用于低噪音應(yīng)用環(huán)境中，比如電可調(diào)和溫度補(bǔ)償?shù)囊葡嗥骱蜑V波器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道，步驟302和303所形成的凹口除了上述的矩形形狀外，還可以是圓形或者其他形狀。
本發(fā)明僅以濾波器為例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明還可以用于雙工/多工機(jī)。
因此，盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述和說明，但是，以上的描述只是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，而不是用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍只由權(quán)利要求書中的權(quán)項(xiàng)限定。
權(quán)利要求
1.一種在不同應(yīng)用環(huán)境下提供調(diào)諧諧振頻率能力的方法，其特征在于，所述方法至少包括在諧振器中增加鐵電盤，其中所述鐵電盤具有相對(duì)介電常數(shù)，該相對(duì)介電常數(shù)隨周圍環(huán)境變化而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述諧振器分別位于帶有兩個(gè)輸入/輸出同軸探針的四電極過濾器的筒狀金屬腔內(nèi)，所述方法進(jìn)一步包括分別在每個(gè)諧振器中形成一個(gè)凹口，以耦接激勵(lì)振諧器的每個(gè)模的兩極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹口與探針成135度角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括分別在每個(gè)諧振器中形成另一個(gè)凹口，以修正由于同軸探針引起的晃動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一個(gè)凹口與探針成90度角。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述凹口為矩形或圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括使用電磁仿真器來(lái)優(yōu)化響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述周圍環(huán)境包括外加直流偏壓電場(chǎng)和周圍溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種為不同應(yīng)用環(huán)境提供調(diào)諧諧振頻率能力的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法至少包括在諧振器中增加鐵電盤的步驟。這里，該鐵電盤的相對(duì)介電常數(shù)隨周圍環(huán)境變化而改變。在本發(fā)明中，由于諧振頻率能夠根據(jù)周圍的環(huán)境變化而改變，安裝有帶鐵電盤的諧振器的過濾器和雙工/多工機(jī)的調(diào)整范圍很大。另外，根據(jù)本發(fā)明，諧振頻率可以在高頻環(huán)境中變化。因此，本發(fā)明能夠用于在不同的環(huán)境中改善過濾器和雙工/多工機(jī)的尺寸和成本，特別是在低噪聲環(huán)境中。
文檔編號(hào)H01P1/208GK1957501SQ200480043086
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者法爾哈特·阿巴斯, 艾里瑞澤·內(nèi)賈蒂安 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司