专利名称：：小型化的低通带可调的双通带带通滤波器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种双通带带通滤波器，特别是涉及一种低通带可调的，体积较小的，可应用于射频前端电路中的双通带带通滤波器
背景技术：
：当今社会，随着无线通信的发展，低成本、高性能的可重构射频子系统的设计成为热点问题。可重构通信系统对于能够覆盖较大频率范围的可调滤波器有着极为迫切的需求。目前许多研究者已经将许多种不同的调节器件用于可调带通滤波器的设计，其中有几种典型的方法。第一种方法是通过变容二极管来改变谐振器的长度从而改变谐振步页率，如J.LongandC.Z.Li,“Atunablemicrostripbandpassfilterwithtwoindependentlyadjustabletransmissionzeros,”IEEEMicrow.WirelessCompon.Lett.,vol.21,no.2,pp.74-76，Feb.2010.5。第二种方法是米用PIN二极管结构来设计可调带通滤波器，如G.L.DaiandΜ.Y.Xia,“Designofcompactdual-bandswitchablebandpassfilter,”ElectronicsLetters,vol.45,no.10,pp.506-507,May.2009。第三种方法是采用铁氧体元件设计可调滤波器,如M.Norling,D.Kuylenstierna,A.Vorobiev,andS.Gevorgian,“Layoutoptimizationofsmall-sizeferroelectricparallel-platevaractors,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.6,pp.1475-1484，June.2010。本实用新型采用的是第一种方法-利用变容二极管改变谐振频率。现阶段，单通带可调滤波器已经引起了很多的关注。如V.Sekar,M.Armendariz,andK.Entesari,“A1.2-1.6GHzsubstrate-integrated-waveguideRFMEMStunablefilter,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.59,no.4,pp.866-876,Apr.2010.5。但是他只有一个通带。为了进一步优化单通带可调滤波器的性能，国内研究者采用集总元件抑制通带的谐波。如X.Y.ZhangandQ.Xue,“High-selectivitytunablebandpassfilterswithharmonicsuppression,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.4,pp.964-969,Apr.2010。虽然他也有两个通带,但是是高通可调。目前研究中，也有双通带中低通带可调的，但是大部分是用两套谐振器来实现的，不可避免地造成了体积过大。为了解决这个问题，本实用新型提供一种新的方法来实现双通带中低通带可调的滤波器。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种小型化的低通带可调的双通带带通滤波器。为实现本实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案如下小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，包括上层微带结构、中间层介质基板和下层接地金属板；上层微带结构附着在中间层介质基板上表面，下层接地金属板附着在中间层介质基板下表面；其特征在于上层微带结构包括两条馈电线和两个谐振器；两个谐振器呈中心对称，并且结构相同，谐振器工作在低通带时等效为四分之一波长谐振器，工作在高通带时等效为半波长谐振器。所述滤波器的其中一条馈电线在输入端口处分成两路，一路直接与一个谐振器相连馈电，另一路与该谐振器的一条边平行耦合；另外一条馈电线在输出端口处分成两路，一路直接与另一个谐振器相连馈电，另一路与该谐振器的一条边平行耦合。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，谐振器包括一个变容二极管、一条两端短路的主传输线，一个加载在主传输线中心的开路枝节线、一个电容。其中主传输微带线部分由第五微带线、第六微带线和第七微带线依次连接而成，第五微带线的一端和第七微带线的一端都通过金属化过孔与金属地相连，另一端分别与微带线的两端相连。加载在主传输线中心的开路枝节线包括第八微带线，它一端连接在主传输线的中间，另一端与电容相连，电容的另一端与第九部分的变容管的负极相连，第九部分的变容管的正极通过穿过中间层介质基板的金属化过孔与下层接地金属相连。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，每个谐振器的主传输线的长度I的电长度为为所述双通带滤波器的高谐振频率/2对应的波长的一半。1/2Λ+Α+At为所述双带通滤波器的低谐振频率Λ对应的波长2的四分之一，L'为第八微带线的长度，AL为谐振器的变容二极管等效微带线长度；主传输微带线长度￡力第五微带线、第六微带线和第七微带线的长度之和。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，谐振器的主传输线部分由第五微带线、第六微带线和第七微带线依次连接成U形结构，两个谐振器关于中心对称，呈交指结构。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，所述其中一条馈电线由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线组成，第一微带线一端开路，另一端与第二微带线一端相连，第二微带线另一端与第三微带线一端相连，第三微带线另一端直接搭接在第六微带线上，第四微带线一端开路，另一端垂直搭接在第二微带线上；另一条馈电线由第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线组成，第十一微带线一端开路，另一端与第十三微带线一端相连，第十三微带线另一端与第十二微带线一端相连，第十二微带线另一端直接搭接在十五微带线上，第十四微带线一端开路，另一端垂直搭接在第十三微带线上；接在输入端口之后的馈电线分成两路，包括第一微带线和第三微带线。其中第一微带线与主传输线的第五微带线之间有O.2±0.05mm的间隙来实现平行耦合，并且第一微带线的长度是传输零点所对应的四分之一波长，从而产生特定的传输零点，使滤波器的选择性更好。第三微带线直接搭接在谐振器上实现馈电，且与第三微带线和第十微带线实现平行耦合。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，所述接在输出端口之前的馈电线分成两路，包括第十一微带线和第十二微带线，其中第十一微带线与第一微带线作用相同，只是长度和宽度不同，以产生频率不同的传输零点和合适的耦合。第十二微带线与第三微带线作用相同。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，所述可调低带通滤波器的可调谐振频率范围为735-1135MHZ，高通带固定在3.5GHz，第一微带线的长度为20.6±0.2mm,宽度为1±0·2mm,第二微带线的长度为3.3±0·2mm,宽度为O.7±0·Imm,第三微带线的长度为20·8±0·2mm,宽度为0·6±0·1mm，第四微带线接端口，其特性阻抗为50Ω，长度为6.7±0.2mm,宽度为I.86mm,第五微带线的长度为19.3±0.4mm,宽度为1±0.Imm,第六微带线的长度为16.6±0·3mm,宽度为2.3±0·Imm,第八微带线的长度为O.8±0·Imm,宽度为2±0·Imm,第^微带线的长度为17.5±0·2mm,宽度为O.6±0·Imm,第十二微带线的长度为20.8±0·2mm,宽度为O.6±0·1mm，第十三微带线的长度为3.1±0·Imm,宽度为O.7±0·Imm,第十四微带线的长度为6.7±0·2mm,宽度为I.86mm,第一微带线和第五微带线的间距为O.3±0.05mm，第三微带线和第五微带线的间距为O.4±0.05mm，第三微带线和第十微带线的间距为O.4±0.05mm,第^微带线和第十三微带线的间距为O.5±0.05mm,第五微带线、第七微带线、第十微带线、第十三微带线的末端的金属化过孔的半径都是O.4±0.05_，谐振器的变容二极管设置相同的偏置电压。相对于现有技术，本实用新型具有如下优点(I)采用主传输线两端短路，中心加载开路枝节线和变容管，只使用一个谐振器，实现了双通带中低通带可调高通带固定的功能。(2)由于只采用一个谐振器，所以滤波器体积较小，整个电路大小为O.151gO.251g，Ig是低频对应的波长。(3)可调范围大。频率可以从735MHz调到1135MHz，相对大小为42.9%。图I是小型化的低通带可调的双通带带通滤波器结构图。图2是低通带可调的电磁耦合结构的等效原理图。图3是小型化的低通带可调的双通带带通滤波器示意图。图4是去掉第一微带线和第十一微带线的仿真结果与加上这两条微带线的仿真结果的对比图。图5是仿真和测试的滤波器的插入损耗图。图6是仿真和测试的滤波器的回波损耗图。图7是局部的低通带的仿真和测试的滤波器的插入损耗图。图8是局部的低通带的仿真和测试的滤波器的回波损耗图。具体实施方案以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下例表述的范围。如图I所示，小型化的低通带可调的双通带带通滤波器包括上层微带结构、中间层介质基板和下层接地金属板；上层微带结构附着在中间层介质基板上表面，下层接地金属板附着在中间层介质基板下表面；其特征在于上层微带结构包括馈电线和两个谐振器。由奇偶模分析可知，在奇模时，住传输线中间相当于接地，因此对应于高通带，而且是半波长谐振器。在偶模时，主传输线中间开路，主传输线的一半连接在第八微带线，再连接着变容二极管等效出来的微带线，其谐振时，对应于低通带，而且是四分之一波长谐振器。馈电线在的输入输出端口处分开两路，一条直接与谐振器相连馈电，另一条与谐振器的一条边平行耦合。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，谐振器包括一个变容二极管、一条两端短路的主传输线，一个加载在主传输线中心的开路枝节线、一个电容。其中主传输微带线部分由第五微带线5、第六微带线6和第七微带线7依次连接而成，第五微带线5的一端和第七微带线7的一端都通过金属化过孔与金属地相连，另一端分别与微带线的两端相连。加载在主传输线中心的开路枝节线包括第八微带线8，它一端连接在主传输线的中间，另一端与电容相连，第电容的另一端与第九部分9的变容管的负极相连，第九部分9的变容管的正极通过穿过中间层介质基板的金属化过孔与下层接地金属相连。上述低通带可调的小型化的双带通滤波器中，由奇偶模分析可知，在奇模时，主传输线中间相当于接地，因此对应于高通带，而且是半波长谐振器。即谐振器的主传输线的长度I对应的电长度为为所述双通带滤波器的高谐振频率/2对应的波长的一半。在偶模时，主传输线中间开路，主传输线的一半连接在第八微带线8，再连接着变容二极管等效出来的微带线，其谐振时，对应于低通带，而且是四分之一波长谐振器。即1/2Z+&+M为所述双带通滤波器的低谐振频率Λ对应的波长2的四分之一，Z1为第八微带线8的长度，AL为谐振器的变容二极管等效微带线长度；主传输微带线长度￡力第五微带线5、第六微带线6和第七微带线7的长度之和。当f2确定之后，Z的长度也随之确定。谐振频率与电长度成反比，即权利要求1.小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，包括上层微带结构、中间层介质基板和下层接地金属板；上层微带结构附着在中间层介质基板上表面，下层接地金属板附着在中间层介质基板下表面；其特征在于上层微带结构包括两条馈电线和两个谐振器；两个谐振器呈中心对称，并且结构相同，谐振器工作在低通带时等效为四分之一波长谐振器，工作在高通带时等效为半波长谐振器；所述滤波器的其中一条馈电线在输入端口处分成两路，一路直接与一个谐振器相连馈电，另一路与该谐振器的一条边平行耦合；另外一条馈电线在输出端口处分成两路，一路直接与另一个谐振器相连馈电，另一路与该谐振器的一条边平行耦合。2.根据权利要求I所述的小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于谐振器包括一个变容二极管、一条两端短路的主传输线，一个加载在主传输线中心的开路枝节线、一个电容；其中主传输微带线部分由第五微带线、第六微带线和第七微带线依次连接而成，第五微带线的一端和第七微带线的一端都通过金属化过孔与金属地相连，另一端分别与第六微带线的两端相连；加载在主传输线中心的开路枝节线包括第八微带线，它一端连接在主传输线的中间，另一端与电容相连；电容的另一端与第九部分的变容二极管的负极相连，第九部分的变容管的正极通过穿过中间层介质基板的金属化过孔与下层接地金属相连。3.根据权利要求2所述小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于每个谐振器的主传输线的长度Z的电长度为所述双通带滤波器的高谐振频率/2对应的波长的一半；1/2Λ+Α+At为所述双带通滤波器的低谐振频率Λ对应的波长2的四分之一，Z1为第八微带线的长度，M力谐振器的变容二极管等效微带线长度；主传输微带线长度￡力第五微带线、第六微带线和第七微带线的长度之和。4.根据权利要求2所述的小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于谐振器的主传输线部分由第五微带线、第六微带线和第七微带线依次连接成U形结构，两个谐振器关于中心对称，呈交指结构。5.根据权利要求2所述的小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于所述其中一条馈电线由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线组成，第一微带线一端开路，另一端与第二微带线一端相连，第二微带线另一端与第三微带线一端相连，第三微带线另一端直接搭接在第六微带线上，第四微带线一端开路，另一端垂直搭接在第二微带线上；另一条馈电线由第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线组成，第十一微带线一端开路，另一端与第十三微带线一端相连，第十三微带线另一端与第十二微带线一端相连，第十二微带线另一端直接搭接在十五微带线上，第十四微带线一端开路，另一端垂直搭接在第十三微带线上；接在输入端口之后的馈电线分成两路，包括第一微带线和第三微带线；其中第一微带线与主传输线的第五微带线之间有O.2±0.05mm的间隙来实现平行耦合，并且第一微带线的长度是传输零点所对应的四分之一波长；第三微带线直接搭接在谐振器上实现馈电，且与第三微带线和第十微带线实现平行耦合。6.根据权利要求2所述的小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于所述接在输出端口之前的馈电线分成两路，包括第十一微带线和第十二微带线；其中第十一微带线与第一微带线长度和宽度不同。7.根据权利要求6所述的小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，其特征在于，所述可调低带通滤波器的可调谐振频率范围为735-1135MHZ，高通带固定在3.5GHz，第一微带线的长度为20.6±0·2mm,宽度为1±0·2mm,第二微带线的长度为3.3±0·2mm,宽度为0·7±0·lmm,第三微带线的长度为20.8±0·2mm，宽度为O.6±0·1mm，第四微带线接端口，其特性阻抗为50Ω，长度为6.7±0·2mm,宽度为I.86mm,第五微带线的长度为19·3±0·4mm，宽度为1±0·1mm，第六微带线的长度为16·6±0·3mm，宽度为2·3±0·1mm，第八微带线的长度为0·8±0·1mm，宽度为2±0·ImmJi微带线的长度为17.5±0·2mm，宽度为O.6±0·Imm,第十二微带线的长度为20.8±0·2mm,宽度为O.6±0·Imm,第十三微带线的长度为3.1+0.1臟，宽度为0·7±0·1mm，第十四微带线的长度为6·7±0·2mm，宽度为I.86mm,第一微带线和第五微带线的间距为O.3±0.05mm,第三微带线和第五微带线的间距为O.4±0.05mm,第三微带线和第十微带线的间距为O.4±0.05mm,第^微带线和第十三微带线的间距为O.5±0.05mm，第五微带线、第七微带线、第十微带线、第十三微带线的末端的金属化过孔的半径都是O.4±0.05_，谐振器的变容二极管设置相同的偏置电压。专利摘要本实用新型公开小型化的低通带可调的双通带带通滤波器，包括上层微带结构，中间层介质基板和下层接地金属板。滤波器由两个谐振器和两条馈电线组成，两个谐振器呈中心对称，每个谐振器包括一条两端短路的主传输微带线、一条加载在主传输线中点的开路枝节线，一个变容管，一个电容。谐振器工作在低通带时对应于四分之一波长谐振器，工作在高通带时对应于半波长谐振器。馈电线的一条边与谐振器耦合馈电，另一条边直接搭接在谐振器上馈电。本实用新型具有低通带中心频率可调而高通带保持不变的特点。文档编号H01P1/203GK202373678SQ20112049260公开日2012年8月8日申请日期2011年12月1日优先权日2011年12月1日发明者章秀银,高立申请人:华南理工大学