發(fā)卡型雙通帶電可調(diào)微波濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器。該濾波器包括三層結(jié)構(gòu)：正面的金屬微帶線、中間的介質(zhì)板層以及介質(zhì)板材反面的金屬鍍層，金屬微帶線連接有輸入輸出端口和接地金屬通孔。所述的金屬微帶線的結(jié)構(gòu)是：由兩個SIR諧振器和諧振器中間中心枝節(jié)組成對稱結(jié)構(gòu)的開環(huán)雙模諧振器，故可用奇偶模理論進(jìn)行分析，該開環(huán)雙模諧振器末端與接地金屬通孔之間加載變?nèi)荻O管，該開環(huán)雙模諧振器中間中心短路枝節(jié)末端與接地金屬通孔之間添加電容，構(gòu)成可調(diào)諧的結(jié)構(gòu)。本濾波器調(diào)諧速度快、工作頻帶寬、易于集成和成本低，且滿足濾波器小型化的發(fā)展趨勢。
【專利說明】發(fā)卡型雙通帶電可調(diào)微波濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)卡型雙頻帶電可調(diào)微波濾波器，屬于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，在實(shí) 現(xiàn)兩個通帶可調(diào)的同時(shí)，具有高帶外抑制度，并且滿足小型化特征。

【背景技術(shù)】
[0002] 高速發(fā)展的通信技術(shù)加速了全球一體化和信息化，不斷膨脹的巨大信息量要求通 信技術(shù)傳輸速度更加快速，傳輸帶寬增加，信息容量增加等，現(xiàn)代的通信系統(tǒng)逐步開始具有 復(fù)雜的空間域和頻率域，往往是將兩個或幾個不連續(xù)信道上的信息加載到同一束要發(fā)射的 光束上。而雙通帶的微波濾波器可以很好的解決同一束波束上發(fā)射兩個不同微波段頻率的 信號，同時(shí)抑制雜散的噪聲信號，使得整個通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的得到優(yōu)化。但是傳統(tǒng)的通信系 統(tǒng)整機(jī)的動態(tài)范圍，接收機(jī)靈敏度，發(fā)射機(jī)的作用距離都受到了很大限制，而電調(diào)濾波器可 以使得這些性能都得到極大的提高，從而提高了整機(jī)抗干擾能力，濾波器電調(diào)或數(shù)控跳頻 速度越快，抗干擾能力越優(yōu)越。
[0003] 目前電調(diào)濾波器和雙通帶微波濾波器在現(xiàn)代微波衛(wèi)星通信，軍事電子對抗，動態(tài) 頻率分配，雷達(dá)上都已經(jīng)廣泛使用。但是為了適應(yīng)日益增長的頻率資源，在同一個波束空間 上要求同時(shí)發(fā)送兩個或多個抗干擾性能高的信號頻率，可重構(gòu)微波濾波器的發(fā)展很好地支 持了多個通信信道并且滿足了在頻譜擁擠下的高抑制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明濾波器的目的在于針對頻譜資源特別擁擠、系統(tǒng)容量小、成本高，且由多路 單頻段濾波器組成的濾波器組，信號處理頻段單一的缺點(diǎn)，提供了一種發(fā)卡型雙頻帶可調(diào) 諧的帶通濾波器。具有調(diào)諧速度快、工作頻帶寬、體積小、易于集成和成本低等特點(diǎn)。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是： (1)采用兩個SIR諧振器互相耦合而成，在每個發(fā)卡型諧振器的中心加載一段短路枝 節(jié)，形成以開環(huán)結(jié)構(gòu)和短路枝節(jié)負(fù)載組成。這樣就形成發(fā)卡型開環(huán)結(jié)構(gòu)引起偶次模諧振，而 枝節(jié)負(fù)載引起奇次模諧振。而且諧振器中間加載的短路枝節(jié)也能夠很好的控制二次諧波的 中心頻率。
[0006] (2)同時(shí)為了匹配輸入和輸出的阻抗要求，我們采用錐形漸變線 O0饋電方式，改善雙通帶的通帶特性。最后通過在諧振器中間中心枝節(jié)添加電容和諧振器 枝節(jié)末端加載變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)可調(diào)。
[0007] (3)本發(fā)明采用如下的介質(zhì)板材料：介質(zhì)基板選用介電常數(shù)為f =2. 65,厚度 A=0. 8mm〇
[0008] (4)電路板共分三層，即正面為金屬微帶線結(jié)構(gòu)，中間是介質(zhì)板層及輸入輸出端 口，介質(zhì)板材背面為一層金屬鍍層，其中輸入輸出端口處焊接兩個SM接頭，用于實(shí)際測 量。正面金屬微帶線結(jié)構(gòu)是由兩個發(fā)卡型SIR諧振器互相耦合、發(fā)卡型諧振器中心短路枝 節(jié)以及輸入輸出耦合線組成，發(fā)卡型諧振器末端加載變?nèi)荻O管和其中心短路枝節(jié)末端加 電容，通過改變偏置電壓達(dá)到頻率可調(diào)的目的。
[0009] 根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種雙頻帶可調(diào)諧微帶帶通濾波器包括三層結(jié)構(gòu)：正面的金屬微帶線、中間的介質(zhì)板 層以及介質(zhì)板材反面的金屬鍍層。金屬微帶線連接有輸入輸出端口和接地矩形金屬通孔。 所述的金屬微帶線是由互相耦合的兩個發(fā)卡型SIR諧振器和諧振器中心的短路枝節(jié)。
[0010] 所述兩個SIR諧振器結(jié)構(gòu)成點(diǎn)對稱形式，是由兩個SIR的諧振器互相耦合每個諧 振器中心加載一段短路枝節(jié)，形成以開環(huán)結(jié)構(gòu)和短路枝節(jié)負(fù)載組成，產(chǎn)生兩種模式的諧振 頻率，故可用奇偶模理論進(jìn)行分析。所述SIR諧振器采用發(fā)卡型結(jié)構(gòu)，諧振器短路枝節(jié)能夠 很好的控制二次諧波的中心頻率。所述輸入輸出使用50 Ω微帶線作為饋線，通過錐形漸 變線少方式饋電，在加載電壓較低時(shí)增加了額外的有限頻率傳輸零點(diǎn)，改善了濾波器的通帶 特性。
[0011] 所述偏置電路利用變?nèi)荻O管，在SIR諧振器中間中心短路枝節(jié)末端添加電 容，諧振器四個枝節(jié)末端加載四個變?nèi)荻O管，如變?nèi)荻O管SMV1430-079LF，在不同偏 壓下其電容值的范圍為0.2-1. 2 pF。為了更好地展示出該濾波器在某一電容值附近的 調(diào)節(jié)作用，同時(shí)兩個諧振器是對稱的結(jié)構(gòu)，我們選用的三組電容值進(jìn)行對比。第一組為 Cl=C2=0pF，C3=C4=C5=C6=0. 25 pF ;第二組為 Cl=C2=0pF，C3=C4=C5=C6=0. 2 pF ;第三組為 C1=C2=0. 2pF，C3=C4=C5=C6=0. 25pF。
[0012] 所述介質(zhì)板層為介電常數(shù)= 2.?的介質(zhì)板，該介質(zhì)板厚度h=0. 8~1. 0mm。
[0013] 所述金屬微帶線和反面部分的金屬鍍層可以是導(dǎo)電性能較好的金屬材料，如金、 或銀、或銅。
[0014] 1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 2本發(fā)明濾波器采用發(fā)卡型諧振器結(jié)構(gòu)，通過在諧振器中間加載中心枝節(jié)，諧振器短路 枝節(jié)能夠很好的控制二次諧波的中心頻率。
[0015] 3通過引入電調(diào)微波濾波器，可實(shí)現(xiàn)調(diào)諧速度快、工作頻帶寬、體積小、易于集成和 成本低。
[0016] 4通過引入輸入輸出使用50 Ω微帶線作為饋線，通過錐形漸變線〇?方式饋電，改善 濾波器的通帶特性。
[0017] 在發(fā)卡型諧振器末端添加變?nèi)荻O管，通過在4個變?nèi)荻O管上加載獨(dú)立的調(diào)節(jié) 電壓，分別控制每一個變?nèi)荻O管的電容值，實(shí)現(xiàn)該濾波器兩個通帶的中心頻率調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是發(fā)卡型雙通帶可調(diào)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧微帶帶通濾波器上層金屬微帶線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是變?nèi)荻O管示意圖。
[0021] 圖4是本發(fā)明發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧微帶帶通濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是雙通帶微波濾波器的仿真結(jié)果 圖6是電容在0.2-1. 2 pF之間可調(diào)時(shí)，微帶濾波器的Sll示意圖。
[0022] 圖7是電容在0. 2-1. 2 pF之間可調(diào)時(shí)，微帶濾波器的S21示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明： 實(shí)施例一： 參見圖1，發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器包括三層結(jié)構(gòu)：正面的金屬微帶線（1)、中間的 介質(zhì)板層（2)及介質(zhì)板材反面的金屬鍍層。金屬微帶線（1)連接有輸入輸出端口（3,4)和 接地金屬通孔（5)。所述的金屬微帶線的結(jié)構(gòu)是：由兩個SIR諧振器（1-1)和諧振器中間中 心枝節(jié)（1-2)組成對稱結(jié)構(gòu)的諧振器，故可用奇偶模理論進(jìn)行分析，該開環(huán)雙模諧振器末端 與接地金屬通孔（5-1)之間加載變?nèi)荻O管D，該開環(huán)雙模諧振器中間中心短路枝節(jié)（1-2) 末端與接地金屬通孔（5-2)之間添加電容C，構(gòu)成可調(diào)諧的結(jié)構(gòu)。
[0024] 實(shí)施例二： 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，正面的金屬微帶線如圖2,特別之處是：所述開環(huán)雙模 諧振器是由兩個SIR諧振器（1-1)和諧振器中間中心枝節(jié)（1-2)組成對稱結(jié)構(gòu)的諧振器， 其結(jié)構(gòu)對稱，產(chǎn)生兩種模式的諧振頻率。所述SIR諧振器采用發(fā)卡型結(jié)構(gòu)，諧振器短路枝節(jié) (1-2)能夠很好的控制二次諧波的中心頻率。所述輸入輸出耦合線（3,4)通過錐形漸變線〇? 方式饋電，在加載電壓較低時(shí)增加了額外的有限頻率傳輸零點(diǎn)，改善了濾波器的衰減特性。 所述介質(zhì)板層為介電常數(shù)A = 2.65的介質(zhì)板，該介質(zhì)板厚度h =0. 8~1. 0mm。
[0025] 實(shí)施例三： 本實(shí)施例與實(shí)施例二基本相同，特別之處是在開環(huán)雙模諧振器與接地金屬通孔（5-1) 之間加載變?nèi)荻O管D，諧振器中間中心枝節(jié)（1-2)與接地金屬通孔（5-2)之間加載電容C (圖3)，通過直流偏置電路給變?nèi)荻O管D加載反向偏壓，改變奇偶模的諧振頻率達(dá)到帶通 濾波器中心頻率和帶寬可調(diào)的目的。
[0026] 圖4是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化，最終確定該多通帶可調(diào)帶 通濾波器的具體尺寸如下： L1=L 9mm, L2=Smmj L3=8. 6mm, W〇=2. 16mm, W1=O. 5mm, W2=L 3mm, S=0. 3mm, h=4. 6mm, g=0. 6mm, d〇=2. 5mm, m=0. 12mm, t=2mm 基于上述方法設(shè)計(jì)了中心頻率為2. 4GHz/5. 8GHz的雙通帶微帶濾波器，通過電磁仿真 軟件Sonnet進(jìn)行仿真，調(diào)試。
[0027] 圖5顯示了雙通帶微波濾波器的仿真結(jié)果。
[0028] 圖6和圖7分別顯示了電容在0. 2-1. 2 pF之間可調(diào)時(shí)，微帶濾波器的Sll和S21 仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明 (1)該濾波器實(shí)現(xiàn)了雙頻帶的響應(yīng)特性，且第一頻帶和第二頻帶都實(shí)現(xiàn)了可調(diào)，帶寬始 終保持不變。
[0029] (2)加載電壓較低時(shí)在第一頻帶與第二頻帶之間有兩個傳輸零點(diǎn)，通帶截止邊沿 陡峭，通帶內(nèi)插損較低，選擇性好。
[0030] (3)第一頻帶中心頻率的可調(diào)范圍在2. OGHz-2. 4GHz可調(diào)，第二頻帶中心頻率在 4. 7GHz-5. 8GHz范圍內(nèi)可調(diào)。隨著頻率升高，各頻帶的絕對帶寬逐漸變寬。
[0031] 微帶結(jié)構(gòu)簡單，尺寸也得到小型化，印刷簡易，材料損耗相對較小。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器，包括三層結(jié)構(gòu)：正面的金屬微帶線（1)、中間的介 質(zhì)板層（2)，以及介質(zhì)板材反面的金屬鍍層；所述的金屬微帶線（1)連接有輸入輸出端口 (3、4)和接地金屬通孔（5-1，5-2)，其特征在于所述的金屬微帶線（1)的結(jié)構(gòu)是：由兩個SIR 諧振器（1-1)和諧振器中間中心枝節(jié)（1-2)組成對稱結(jié)構(gòu)的開環(huán)雙模諧振器，故可用奇偶 模理論進(jìn)行分析，該兩個開環(huán)雙模諧振器末端與接地金屬通孔（5-1)之間加載變?nèi)荻O管 D，該兩個開環(huán)雙模諧振器中間中心短路枝節(jié)末端與接地金屬通孔（5-2)之間添加電容C， 構(gòu)成可調(diào)諧的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器，其特征在于：所述開環(huán)雙模諧 振器產(chǎn)生兩種模式的諧振頻率；所述SIR諧振器（1-1)采用發(fā)卡型結(jié)構(gòu)，諧振器中間中心枝 節(jié)（1-2)能夠很好的控制二次諧波的中心頻率；所述輸入輸出耦合線（3,4)通過錐形漸變 線鱸方式饋電，改善濾波器的衰減特性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器，其特征在于：通過直流偏置電 路給所述變?nèi)荻O管D加載反向偏壓，改變奇偶模的諧振頻率達(dá)到帶通濾波器中心頻率和 帶寬可調(diào)的目的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)卡型雙通帶可調(diào)諧濾波器，其特征在于：所述介質(zhì)板層（2) 為介電常數(shù)fV 的介質(zhì)板，該介質(zhì)板厚度h=0. 8~1.Omm。
【文檔編號】H01P7/08GK104319440SQ201410590004
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李國輝, 王煥英, 鑒浩, 蘇劍明 申請人:上海大學(xué)