一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法
【专利摘要】本发明公开了一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法，主要解决调谐范围小、可重构基片集成波导带通滤波器插损大、变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中的技术问题。本发明在带通滤波器两互补开口谐振环中央开有的非金属化过孔中分别放一变容二极管，谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容代替，使基片集成波导与外电路分离，避免电压源短路；变容二极管接直流偏置电路，调节变容二极管两端的反偏电压，改变变容二极管的结电容，从而影响两谐振环的谐振频率，实现通带中心频率的可重构。本发明实现了变容二极管在基片集成波导中的馈电方式，控制方式简单易行，频率调谐范围较大、带内插入损耗小，可用于无线通信系统。
【专利说明】
一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法
技术领域
[0001]本发明属于电子器件技术领域，特别涉及基片集成波导带通滤波器，具体是一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法，用于无线通信系统射频前端。
【背景技术】
[0002]随着现代无线通信系统的发展与创新，微波毫米波系统向着小型化、高集成度、低成本的方向迅速发展。低损耗、高品质因素和大功率容量的波导结构，由于其优良的性能得到了广泛的应用，然而其尺寸和体积过大，难以适用于对小型化和集成度高的场合;而传统微带结构虽然辐射较大，但是由于其尺寸小和加工简单，能够满足很多电路对体积及集成度的要求。
[0003]为了实现系统对小型化和高性能的要求，基片集成波导在这样的背景下产生和发展起来。基片集成波导结构是基于微带介质基板的新型平面结构，它融合了波导和微带结构两者的优点，具有较低辐射、小尺寸、高品质因素、易于集成等特点。为了更好地实现基片集成波导的小型化，洪伟教授及其团队于2005年研究出了半模基片集成波导，这种结构能够使得原有尺寸减少几乎一半。
[0004]在无线通信技术迅速发展的当今时代，频谱资源变得愈发稀缺。为了提高频谱资源的利用率，多通带、扩跳频和动态频率分配等频谱技术被大量应用，这大大促进了电可重构或快速电调滤波器的发展。电调滤波器因其调谐时间短，在通信系统中得到广泛应用，它在发射机中处于天线之前起到后级滤波的作用，而在接收机中处于天线与混频器之间作为预选滤波器，其作用是从天线接收到的大量频谱中选出有用的信号频率，抑制无用的干扰频率，进而提高接收机的信噪比。
[0005]对于基于基片集成波导形式的可调滤波器，目前已经有一些方法被提出来，根据“Marcelino Armendariz；Vikram Sekar；Kamran Entesari;Tunable siw band-passfilters with PIN d1des , in Proc.40th Eur.Microw.Conf.，Sep.2010，pp.830-833”所提出的一种基于PIN 二极管的基片集成波导带通滤波器，控制结构复杂，调谐比较困难，并且带内插损比较大。根据“Qiu Dong Huang；Yu Jian Cheng；Ferrite-loaded SubstrateIntegrated Waveguide Frequency-Agile Bandpass Filter,Advanced Materials andprocess for RF and THz Applicat1ns(IMffS-AMP),2015IEEE MTT-S Internat1nalMicrowave Workshop Series on，pp.1-3,2015”提出的一种基于铁氧体的电可调基片集成波导带通滤波器，该滤波器能实现通带的连续可调，但随着频率的增大，插损明显变大。
[0006]目前基于变容二极管形式的可重构基片集成波导带通滤波器还比较少，原因是基片集成波导一侧的金属柱使基片集成波导的接地板和上表面直接连通，这样变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中。现有方法是将变容二极管接在谐振环与金属浮动电容之间，通过金属浮动电容的电容效应实现对谐振环电容的调控，控制结构复杂并且滤波器插入损耗较大，可调范围较小。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种控制结构简单、可调范围大、插入损耗小的可重构基片集成波导带通滤波器。
[0008]本发明是一种可重构基片集成波导带通滤波器，包括微带介质基板，微带介质基板的底面为金属接地板，微带介质基板边缘一侧设有均匀金属化过孔，基板上表面对称的设有谐振环，共同构成基片集成波导带通滤波器，其中谐振环为两个结构相同的互补开口谐振环，基板两侧对称设有馈线，其特征在于:两个谐振环中央分别设有非金属化过孔，在非金属化过孔中安装有变容二极管，两变容二极管负极分别接到基片集成波导的两个谐振环中央的金属部分上，两扼流电感分别与两变容二极管负极相连组成并联支路，并联后又串联在限流电阻一端，限流电阻另一端与直流电压源串联;两扼流电感、限流电阻与直流电压源构成直流偏置电路;两变容二极管的正极接到基片集成波导的金属接地板上;谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容代替;通过调节加载在变容二极管两端反偏电压的大小实现基片集成波导带通滤波器的可重构。
[0009]本发明还是一种基片集成波导带通滤波的可重构方法，其特征在于，在可重构基片集成波导带通滤波器上实现，基片集成波导带通滤波器的可重构过程，包括有如下步骤:
[0010]步骤1:在基片集成波导带通滤波器的基板上打孔，安装并焊接变容二极管
[0011 ]在两个互补开口谐振环中央分别开有非金属化过孔，在过孔中放入变容二极管，两变容二极管的负极分别接到基片集成波导两谐振环中央的金属部分上，两正极分别接到基片集成波导的金属接地板上；
[0012]步骤2:安装隔直电容
[0013]在两个谐振环内环开口处分别放置一隔直电容，两个隔直电容的电容值相等，其结构尺寸与谐振环的宽度相匹配，隔直电容一端接到谐振环内外环之间的金属上，另一端接到谐振环内部的金属上，该隔直电容使基片集成波导与外电路分离开，当直流电压加到变容二极管两端时，不会造成直流电压源短路，同时避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器；
[0014]步骤3:完成直流偏置电路的连接，总体形成可重构基片集成波导带通滤波器
[0015]两变容二极管负极分别与两扼流电感焊接组成并联支路，该两并联支路焊接到限流电阻的一端，限流电阻的另一端与直流电压源的正极相连，直流电压源的负极焊接到基片集成波导的金属接地板上；
[0016]步骤4:通过改变直流电压实现基片集成波导带通滤波器的可重构
[0017]4.1调节直流电压源，改变直流电压源电压的大小；
[0018]4.2直流电压源电压的改变，引起变容二极管上结电容的改变，变容管产生的电容效应直接影响谐振环的场分布，改变谐振环的谐振频率，进而改变滤波器通带的中心频率；
[0019]4.3当直流电压源的大小从O V到30 V连续变化，对应的通带中心频率在1.9GHz -2.5GHz范围内连续变化；
[0020]4.4调节直流电压源，实现基片集成波导带通滤波器的可重构。
[0021]本发明具有以下优点:
[0022]1.本发明由于在谐振环中央开有非金属化过孔，用以放置变容二极管，通过改变加载在变容二极管两端的反偏电压的大小，因此变容管产生的电容效应能够直接影响谐振环中的场分布情况，改变谐振环的谐振频率，实现通带中心频率的可重构。
[0023]2.本发明由于在谐振环内环间隙处用一隔直电容代替，使得当直流偏置电压加到变容二极管的两端时不会造成直流电源的短路，同时该隔直电容使基片集成波导与外电路分离开，避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器。
[0024]3.本发明由于在谐振环中央开有非金属化过孔，并在谐振环内环间隙处用一隔直电容代替，解决了变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中的技术问题，实现了变容二极管置入基片集成波导中的馈电方式，且该方法简单易行。
[0025]4.本发明能根据实际需求进行自适应改进，通过改变谐振环的长度、变容二极管的型号来调节滤波器的工作频段，从而满足不同的应用需求，设计简单灵活。
[0026]5.本发明采用了半模基片集成波导结构，使滤波器的尺寸减少一半，同时在基片集成波导上加载的互补开口谐振环，能在高于基片集成波导截止频率谐振时产生阻带，从而形成带通滤波器，滤波器尺寸也进一步减小。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的三维结构图；
[0028]图2为图1的侧面结构图；
[0029]图3为图1的正面结构图；
[0030]图4为图1的底部结构图；
[0031]图5为本发明具体实施例9和实施例10中的插入损耗S21曲线图；
[0032]图6为本发明具体实施例9和实施例10中的回波损耗Sll曲线图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:
[0034]实施例1
[0035]目前，基于基片集成波导形式的带通滤波器，大部分是在基板表面上刻蚀不同形状的谐振环，结构虽然简单，但是不适用于多频带的场合。为了应用于多频带的场合，需要设计多个不同频带的滤波器，工程比较复杂，不仅造成设计和资源的浪费，还存在着使用上的不便和时间上的拖延，而今需要处理多频带信号的射频前端电路，亟需一种可重构基片集成波导带通滤波器。
[0036]变容二极管是一种成本较低且易于控制的可调器件，目前大多数的基于变容二极管形式的微波可调滤波器都是在微带上实现的，基于变容二极管形式的可重构基片集成波导带通滤波器还比较少，原因是基片集成波导一侧的金属柱使基片集成波导的接地板和上表面直接连通，这样变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中，否则当变容二极管接到直流偏置电路上时会造成电源的短路，因此上述局限性限制了变容二极管在基片集成波导中的应用。
[0037]针对现有技术的研究现状，本发明提出一种可重构基片集成波导带通滤波器，参见图1，包括微带介质基板1，微带介质基板I的底面为金属接地板2，微带介质基板边缘一侧设有均匀金属化过孔3，基板上表面对称的设有谐振环4，共同构成基片集成波导带通滤波器，其中谐振环为两个结构相同的互补开口谐振环，环的构成是将印制板通过刻蚀形成，基板两侧对称设有馈线5，通过SMA接头连接到矢量网络分析上进行器件的测量，但是现有的基片集成波导带通滤波器是不可重构的。本发明在两个谐振环中央分别设有非金属化过孔6，见图4。将变容二极管7安装在该非金属化过孔6中，安装于非金属化过孔6中的两个变容二极管的正极接到基片集成波导的金属接地板上，即接地;两个变容二极管的负极接到基片集成波导的上表面，即基片集成波导的两个谐振环4中央孔边缘的金属部分上，两变容二极管的负极再与两扼流电感83相连，组成并联支路，该两并联支路并联后又串联在限流电阻82—端，限流电阻82的另一端与直流电压源81串联。两扼流电感83、限流电阻82与直流电压源81构成直流偏置电路8，见图2。直流电压源81的负极接到基片集成波导的金属接地板2上;谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容9代替，本发明为了安装隔直电容9将谐振环内环开口处的金属部分刻蚀掉，用隔直电容9代替。本发明中隔直电容的大小会影响两谐振环之间的耦合，经过大量的实验和仿真分析，本发明给出了隔直电容的电容值在IpF-1OpF内选定，在此范围内，滤波器通带内波纹较小，通带比较平坦且带宽较大。本例中隔直电容的电容值为4.7pF，两谐振环之间的距离为12.9mm。
[0038]在本发明的可重构基片集成波导带通滤波器中通过调节加载在变容二极管两端反偏电压的大小实现基片集成波导带通滤波器的可重构。
[0039]本发明针对亟需一种可重构基片集成波导带通滤波器的技术需求，利用创新思维，在谐振环中央开有非金属化过孔并放进变容二极管，解决了变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中的技术问题。本发明通过改变加载在变容二极管两端的反偏电压的大小，变容管产生的电容效应能够直接影响谐振环中的场分布，改变谐振环的谐振频率，实现通带中心频率的可重构;本发明实现了变容二极管直接置入基片集成波导中的馈电方式，控制结构简单，不需要通过增加其他的基板或电路，实现方式简单易行;本发明还采用了半模基片集成波导结构，使滤波器的尺寸减少一半；由于在基板表面加载互补开口谐振环，该谐振环能在高于基片集成波导截止频率谐振时产生阻带，从而形成带通滤波器，滤波器尺寸也进一步减小。
[0040]实施例2
[0041]可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1，谐振环中央设置的非金属化过孔，过孔的直径与置于过孔中变容二极管的结构尺寸相匹配，过孔直径与变容二极管的结构尺寸之间的余量为0.1mm，保证变容二极管便于与基片集成波导的金属层焊接，保证变容二极管在过孔中的稳定性；同时非金属化过孔的直径不能过大，否则会影响基片集成波导中的场的连续性，滤波性能变差，本例中变容二极管的型号为SMV1405。
[0042]实施例3
[0043]可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-2，参见图1和图3，本发明在谐振环内环开口处安装一隔直电容9，隔直电容一端接到谐振环内外环之间的金属片上，另一端接到谐振环内部的金属片上。两个谐振环内外环的宽度相同，其宽度与隔直电容的结构尺寸相匹配，使隔直电容恰好能跨接在内环上，保证可重构基片集成波导带通滤波器的安全可靠工作。隔直电容9的放置使直流电压能够加到变容二极管的两端，不会造成直流电压源的短路，同时使基片集成波导与外电路分离开，避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器。
[0044]本发明中还得出了两个隔直电容的最佳电容值以及两谐振环之间的最优距离，隔直电容的最佳电容值为2.2pF，两谐振环之间的最优距离为12.5mm。
[0045]实施例4
[0046]可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-3，参见图1和图3，本发明中，隔直电容的大小与两谐振环之间的距离共同影响两谐振环之间的耦合，该隔直电容的电容值在IPF-1OpF内选定；当隔直电容的电容值变化时，两谐振环之间的距离也要随着调整，隔直电容的值越大，两谐振环之间的距离也越大，距离具体在11.8mm-13.5mm中优化选择，保证滤波器正常工作。
[0047]由于本发明中隔直电容的大小和两谐振环之间的距离会影响两谐振环之间的耦合，进而影响滤波器带宽的平坦性。经过大量的实验和仿真分析，本例中隔直电容值为lpF，对应的谐振环之间的距离为11.8mm。
[0048]实施例5
[0049]可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-4，参见图1和图3，为了保证滤波器通带的平坦性以及减小滤波器的插入损耗，两个隔直电容的电容值相等，其技术参数要求较高的精度。
[0050]本发明中隔直电容的大小和两谐振环之间的距离都会影响两谐振环之间的耦合，进而影响滤波器带宽的平坦性。经过大量的实验和仿真分析，本例中隔直电容值为10pF，两谐振环之间的距离为13.5mm。
[0051 ] 实施例6
[0052]本发明还是一种基片集成波导带通滤波器的可重构方法，在上述任一可重构基片集成波导带通滤波器上实现，可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-5，基片集成波导带通滤波器的可重构过程，包括有如下步骤:
[0053]步骤1:在基片集成波导带通滤波器的基板上打孔，安装并焊接变容二极管
[0054]在两个互补开口谐振环中央分别开有非金属化过孔，在过孔中放入变容二极管，两变容二极管的负极分别接到基片集成波导谐振环的央的金属部分上，两正极分别接到基片集成波导的金属接地板上;过孔直径与变容二极管结构尺寸的匹配，使得变容二极管便于与基片集成波导焊接，保证滤波器的稳定性。
[0055]步骤2:安装隔直电容
[0056]在两个谐振环内环开口处分别放置一隔直电容，两个隔直电容的电容值相等，其结构尺寸与谐振环的宽度相匹配，隔直电容一端接到谐振环内外环之间的金属上，另一端接到谐振环内部的金属上，使基片集成波导与外电路分离开，当直流电压加载到变容二极管两端时，不会造成直流电压源短路，同时避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器。参见图1，本发明中隔直电容的电容值大小与两谐振环之间的距离共同影响两谐振环之间的耦合，当隔直电容的电容值变化时，两谐振环之间的距离也要随之调整，使滤波器工作在最佳状态，隔直电容与带通滤波器的直流偏置电路无连接；
[0057]步骤3:完成直流偏置电路的连接，总体形成可重构基片集成波导带通滤波器
[0058]两变容二极管负极分别与两扼流电感焊接组成并联支路，该两并联支路焊接到限流电阻82的一端，限流电阻82的另一端与直流电压源81的正极相连，直流电压源81的负极焊接到基片集成波导的金属接地板上；
[0059]步骤4:通过改变直流电压实现基片集成波导带通滤波器的可重构
[0060]4.1调节直流电压源81，改变直流电压源电压的大小；
[0061 ] 4.2通过软件仿真，当加载互补开口谐振环构成的基片集成波导带通滤波器谐振时，基片集成波导内的电场主要分布在谐振环内，直流电压源81电压的改变，引起变容二极管上结电容的改变，变容管产生的电容效应直接影响谐振环的场分布，改变谐振环的谐振频率，进而改变滤波器通带的中心频率；
[0062]4.3当直流电压源的大小从OV到30V连续变化，对应的通带中心频率在1.9GHz-2.5GHz范围内连续变化；
[0063]4.4调节直流电压源81，实现基片集成波导带通滤波器的可重构。
[0064]本发明由于在谐振环中央开有非金属化过孔，并在过孔中放置一变容二极管，解决了变容二极管无法直接置入基片集成波导中的技术问题;谐振环内环间隙处的金属部分用一隔直电容代替，避免了直流电压源的短路，实现了变容二极管置入基片集成波导中的馈电方式，控制方式简单，且该方法简单易行。
[0065]实施例7
[0066]基片集成波导带通滤波器的可重构方法同实施例6，步骤4中，当直流电压源的电压为OV时，对应的滤波器通带中心频率为1.9GHz ；当电压为4.7V时，对应的滤波器通带中心频率为2.2GHz ；当电压为30V时，对应的滤波器通带中心频率为2.5GHz。
[0067]实施例8
[0068]基片集成波导带通滤波器的可重构方法同实施例6，可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-5，结合下面将可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法融为一体作一个实例说明。
[0069]参见图1和图3，本发明主要由微带介质基板I，金属接地板2，微带介质基板一侧的均匀金属化过孔3，互补开口谐振环4，馈线5，开口谐振环中央的非金属化过孔6，非金属化过孔中的变容二极管7，直流电路8，隔直电容9组成。其中:
[0070]微带介质基板I采用双面覆银板，双面覆银板下面为金属接地板2，在微带介质基板I边缘一侧设有金属化过孔3，见图4，形成半模基片集成波导结构;馈线5对称的分布在上层金属板上，通过SMA接头接到矢量网络分析仪上进行器件的测量;双面覆银板的上面对称的设有两个相同的互补开口谐振环4，由以上结构形成基片集成波导带通滤波器;在谐振环中央设有非金属化过孔6，在两个过孔中分别放置一个变容二极管7，过孔的直径与置于过孔中变容二极管的结构尺寸相匹配，使变容二极管刚好放到非金属化过孔中，保证变容二极管便于与基片集成波导的金属层焊接，保证变容二极管在过孔中的稳定性；同时非金属化过孔的直径不能过大，否则会影响基片集成波导中的场的连续性，滤波性能变差。参见图2，两变容二极管的负极分别接到基片集成波导谐振环中央的金属部分上，两扼流电感83分别与两个变容二极管的负极相连组成并联支路，并联后又串联在限流电阻82—端，限流电阻82另一端与直流电压源81串联，两变容二极管的正极连同直流电压源的负极接到基片集成波导的金属接地板2上。
[0071 ]加载在基片集成波导上的互补开口谐振环的内环开口等效于一个电容，为了实现变容二极管在基片集成波导中的馈电方式，本发明在这两个谐振环内环开口处的金属部分处分别用一隔直电容9代替，见图1和图3;为了安装隔直电容9，将谐振环内环开口处的金属部分刻蚀掉，用隔直电容9代替，两隔直电容使基片集成波导与外电路分离开，当直流电压加载在二极管两端时不会造成直流电压源短路，同时避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器。隔直电容9的电容值大小与两谐振环之间的距离共同影响两谐振环之间的耦合，当隔直电容9的电容值变化时，两谐振环之间的距离也要随之调整，使滤波器工作在最佳状态。经过大量的仿真分析得出，得出隔直电容的最优值为2.2pF，两谐振环之间的最优距离为12.5mm。
[0072]两个谐振环内外环的宽度相同，本例中内外环宽度为0.6_，两个谐振环内外环的宽度与隔直电容的结构尺寸相匹配，保证可重构基片集成波导带通滤波器的安全可靠工作。为了保证滤波器通带的平坦性，两个隔直电容9的电容值相等，其技术参数要求较高的精度。
[0073]通过仿真，当加载互补开口谐振环构成的基片集成波导带通滤波器谐振时，基片集成波导内的电场主要分布在谐振环内，因此通过改变变容二极管7上反偏电压的大小，变容二极管7产生的电容效应能直接影响谐振环的场分布，改变谐振环的谐振频率，进而改变滤波器通带的中心频率，实现基片集成波导带通滤波器的可重构。
[0074]本发明的效果可通过仿真和测试进一步说明:
[0075]实施例9
[0076]基片集成波导带通滤波器的可重构方法同实施例6-8，可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-5。
[0077]设定相对介电常数er= 2.2，介质板厚度为0.8mm,馈线宽度2.5mm,在电磁仿真软件HFSS对滤波器进行了仿真并利用矢量网络测量仪N5230A对实物进行了测试，得到滤波器的插入损耗曲线S21如图5和回波损耗曲线Sll如图6。
[0078]当直流电压源81的电压在0V-30V范围内变化时，本发明滤波器通带在1.9GHz到
2.5GHz连续可调。为了更准确说明，本实施例选取3个点作以说明，分别为1.9GHz、2.2GHz、2.5GHZ，见图5，从本发明可重构基片集成波导带通滤波器的插入损耗S21可以看出，滤波器通带在1.9GHz到2.5GHz连续可调，调谐范围较大。图中选取的3个点的响应曲线表明:带内最大插损均小于2dB，且带外具有一个传输零点，带外抑制较好。
[0079]本发明能根据实际需求进行自适应改进，通过改变谐振环的长度、变容二极管的型号来调节滤波器的工作频段，从而满足不同的应用需求，设计简单灵活。
[0080]实施例10
[0081]基片集成波导带通滤波器的可重构方法同实施例6-9，可重构基片集成波导带通滤波器的总体构成和结构特点同实施例1-5。
[0082]本发明的回波损耗曲线S11见图6，本例中同样选取选取3个点作以说明，SP
1.9GHz、2.2GHz、2.5GHZ，由图中选取的三个点可以看出，该滤波器在工作频段内的回波损耗均大于15dB，滤波性能较好。
[0083]由图5和图6可以看出，仿真结果和实测结果一致。
[0084]综上所述，本发明公开的一种可重构基片集成波导带通滤波器及其可重构方法，主要解决调谐范围小、可重构基片集成波导带通滤波器插入损耗大、变容二极管的控制电压无法直接加到基片集成波导中的技术问题。该滤波器包括微带介质基板I，金属接地板2，微带介质基板一侧的均匀金属化过孔3，两个对称分布的互补开口谐振环4，馈线5，谐振环中央的非金属化过孔6，非金属化过孔中的变容二极管7，变容二极管7与直流偏置电路8相连，隔直电容9。其关键在于在两个非金属化过孔中分别放入一个变容二极管，互补开口谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容代替，通过改变加在变容二极管两端的反偏电压的大小，变容管产生的电容效应能够直接影响谐振环中的场分布情况，改变谐振环的谐振频率，实现通带中心频率的可重构。本发明实现了变容二极管在基片集成波导中的馈电方式，控制方式简单易行，频率调谐范围较大、带内插入损耗较小，可用于无线通信系统。
[0085]上述的实例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种可重构基片集成波导带通滤波器，包括微带介质基板(I)，微带介质基板(I)的底面为金属接地板(2)，微带介质基板边缘一侧设有均匀金属化过孔(3)，基板上表面对称的设有谐振环(4)，共同构成基片集成波导带通滤波器，其中谐振环为两个结构相同的互补开口谐振环，基板两侧对称设有馈线(5)，其特征在于:两个谐振环中央分别设有非金属化过孔(6)，在非金属化过孔(6)中安装有变容二极管(7)，两变容二极管负极分别接到基片集成波导的两个谐振环(4)中央的金属部分上，两扼流电感(83)分别与两变容二极管负极相连组成并联支路，并联后又串联在限流电阻(82)—端，限流电阻(82)另一端与直流电压源(81)串联;两扼流电感(83)、限流电阻(82)与直流电压源(81)构成直流偏置电路(8);两变容二极管的正极接到基片集成波导的金属接地板(2)上；谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容(9)代替;通过调节加载在变容二极管两端反偏电压的大小实现基片集成波导带通滤波器的可重构。2.根据权利要求1所述的一种可重构基片集成波导带通滤波器，其特征在于，所述谐振环中央设置的非金属化过孔，过孔的直径与置于过孔中变容二极管的结构尺寸相匹配。3.根据权利要求1所述的一种可重构基片集成波导带通滤波器，其特征在于，谐振环内环开口处的金属部分用一隔直电容代替，隔直电容一端接到谐振环内外环之间的金属上，另一端接到谐振环内部的金属上，两个谐振环内外环的宽度相同，其宽度与隔直电容的结构尺寸相匹配。4.根据权利要求1所述的一种可重构基片集成波导带通滤波器，其特征在于，该隔直电容的电容值在IpF-1OpF内选定；当隔直电容的电容值变化时，两谐振环之间的距离也要随着调整，隔直电容的值越大，两谐振环之间的距离也越大，距离具体在11.8mm-13.5mm中优化选择，使滤波器正常工作。5.根据权利要求3所述的一种可重构基片集成波导带通滤波器，其特征在于，隔直电容的最佳电容值为2.2pF。6.—种基片集成波导带通滤波器的可重构方法，其特征在于，在权利要求1-5任一所述的可重构基片集成波导带通滤波器上实现，基片集成波导带通滤波器的可重构过程，包括有如下步骤: 步骤1:在基片集成波导带通滤波器的基板上打孔，安装并焊接变容二极管 在两个互补开口谐振环中央分别开有非金属化过孔，在过孔中放入变容二极管，两变容二极管的负极分别接到基片集成波导两谐振环中央的金属部分上，两正极分别接到基片集成波导的金属接地板上； 步骤2:安装隔直电容 在两个谐振环内环开口处分别放置一隔直电容，两个隔直电容的电容值相等，其结构尺寸与谐振环的宽度相匹配，隔直电容一端接到谐振环内外环之间的金属上，另一端接到谐振环内部的金属上，该隔直电容使基片集成波导与外电路分离开，当直流电压加到变容二极管两端时，不会造成直流电压源短路，同时避免外电压通过基片集成波导进入矢量网络分析仪烧坏测量仪器； 步骤3:完成直流偏置电路的连接，总体形成可重构基片集成波导带通滤波器 两变容二极管负极分别与两扼流电感焊接组成并联支路，该两并联支路焊接到限流电阻(82)的一端，限流电阻(82)的另一端与直流电压源(81)的正极相连，直流电压源(81)的负极焊接到基片集成波导的金属接地板上； 步骤4:通过改变直流电压实现基片集成波导带通滤波器的可重构 4.1调节直流电压源(81)，改变直流电压源(81)电压的大小； 4.2直流电压源(81)电压的改变，引起变容二极管上结电容的改变，变容管产生的电容效应直接影响谐振环的场分布，改变谐振环的谐振频率，进而改变滤波器通带的中心频率；4.3当直流电压源的大小从OV到30V连续变化，对应的通带中心频率在1.9GHz-2.5GHz范围内连续变化； 4.4调节直流电压源(81 )，实现基片集成波导带通滤波器的可重构。7.根据权利要求6所述的一种可重构基片集成波导带通滤波器的可重构方法，其特征在于，步骤4中，当直流电压源的电压为OV时，对应的滤波器通带中心频率为1.9GHz;当电压为4.7V时，对应的滤波器通带中心频率为2.2GHz ；当电压为30V时，对应的滤波器通带中心频率为2.5GHz。
【文档编号】H01P1/203GK105870553SQ201610343899
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】魏峰, 宋井盼, 康宏毅, 黄丘林, 史小卫
【申请人】西安电子科技大学, 西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司