微带滤波器可量化的调谐方法
【专利摘要】本发明提出了一种微带滤波器可量化的调谐方法。利用本发明可以对高频微带滤波器通带频率偏差进行调整，从而解决高频微带滤波器缺乏有效调谐方式的问题。本发明可以通过下述技术方案予以实现：在介质基板上加工一系列作为微带谐振单元的导体带条，形成一个平行耦合带通微带滤波器；然后在上述各微带谐振单元上，加工一个或多个导体孤岛，且导体孤岛与所述微带谐振单元的其余导体完全断开；然后将一个或多个导体孤岛通过一段导体与微带谐振单元上其余的导体导通，使被导体导通的微带谐振单元的谐振频率发生改变，改变整个滤波器的通带以及与微带谐振单元周围导体空隙大小的调整，即可实现滤波器通带频率不同步进的移动，使滤波器的通带频率移动到需要的值。
【专利说明】微带滤波器可量化的调谐方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种可量化调谐的微带滤波器及其调谐方法。
【背景技术】
[0002]微波滤波器作为微波电路与系统中的一个关键部件，具有选出有用频率、抑制干扰信号和噪声的作用。从传输线形式上分，微波滤波器可分为波导滤波器、同轴滤波器和微带滤波器等。微带滤波器作为一种常见的微波滤波器，在微波电路和系统中有着广泛的应用。相比于腔体和同轴滤波器，微带滤波器有着体积小，加工方便、易于平面集成等优点，所以大量应用于微波集成电路中。低频段的微带滤波器对加工精度要求低，仿真结果和实测结果基本吻合，而Ku频段、K频段、Ka频段及W频段等高频段的微带滤波器却存在很大的问题。众所周知，微带滤波器的通带频率决定于其中的微带谐振单元的谐振频率。解决微带滤波器的频带偏移问题，比较好的方法是在加工完成后对谐振单元进行调谐，改变谐振单元的谐振频率，从而改变微带滤波器的通带频率，但目前Ku频段、K频段、Ka频段及W频段等高频段的微带谐振单元尚无较精确的调谐手段。高频微带滤波器由于加工误差、基板介质介电常数波动、基板介质厚度变化等因素的影响，加工出的微带滤波器中心频率与设计仿真时的通带频率会出现较大偏差，通带频率的偏移会造成滤波器通带插入损耗大，阻带的抑制度不达标，极大地影响滤波器的使用。为解决加工出的微带滤波器通带频率出现偏移的问题，通常的方法有两个:
1.在设计过程中预先考虑通带频率的偏移，使设计的微带滤波器带宽宽于实际要求的带宽，这样即使加工出的微带滤波器中心频率出现偏移，也能保证滤波器的通带能覆盖要求的频带。这种方法的不足之处在于，需要系统降低对微带滤波器的阻带抑制要求，从而使系统的整体性能下降。
[0003]2.设计多个具有相近的通带频率的微带滤波器，每个滤波器的带宽都相同，但覆盖不同的通带，再对实际加工出的微带滤波器进行测试，选择出满足系统使用要求的微带滤波器。这种方法设计出的滤波器可以满足系统的需求，但会成倍地增加微带滤波器的设计工作和加工成本。
【发明内容】
[0004]本发明目的是针对现有技术高频微带滤波器频率偏移的问题，提出一种频率偏移量可以预先设计和量化，并能有效解决微带滤波器中心频率偏移问题，能够在加工完成后对微带滤波器的谐振频率进行调整的微带滤波器形式及其调谐方法。
[0005]本发明目的可以通过以下措施来达到:一种微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于具有如下技术特征，在介质基板上加工一系列作为微带谐振单元的导体带条，形成一个平行耦合带通微带滤波器；然后在上述各微带谐振单元上，加工一个或多个导体孤岛，且导体孤岛与所述微带谐振单元的其余导体完全断开；然后将一个或多个导体孤岛通过一段导体与微带谐振单元上其余的导体导通，使被导体导通的微带谐振单元的谐振频率发生改变，通过对上述滤波器上一个或多个微带谐振单元上的导体孤岛做上述类似操作，改变整个滤波器的通带和对上述每个微带谐振单元上导体孤岛数量、大小、形状以及与周围导体空隙大小的调整，结合加工导体孤岛与谐振器其余导体的导通方式，即可实现滤波器通带频率不同步进的移动，使滤波器的通带频率移动到需要的值。
[0006]本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
[0007]本发明结构和调谐方法都比较简单，调谐量可以预先设计。利用本发明，可以对高频微带滤波器由于加工误差、介质介电常数波动等原因造成的通带频率偏差进行调整，从而解决高频微带滤波器缺乏有效调谐方式的问题，使设计的滤波器在调谐后可以满足使用要求。
[0008]利用本发明可以实现滤波器通带频率的移动，即可以使同一种滤波器通过调谐实现不同的通带频率，满足不同系统的需求，有利于滤波器设计的通用化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明可量化调谐微带滤波器的结构示意图。
[0010]图2是图1中导体孤岛导通方式示意图。
[0011]图中:1介质基板，2导体带条，3导体孤岛，4微带线，5连接导体孤岛与微带谐振单元其余导体部分的的导体
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0013]参阅图1。在一块介质基板I上加工一系列导体带条2形成一个微带滤波器，其中介质基板可以是任意介质，常用的介质如陶瓷、聚四氟乙烯等，导体也可以是任意导体，常用的如铜、金等。微带谐振单元可以是多种形式的。孤岛的形状可以是圆形、三角形、多边形等。调谐的方法也不限于用金丝键合，可以用导电胶，只要能够将金属孤岛与微带谐振单元其余部分连接起来即可。可以在上述微带滤波器的各谐振单元上加工一个或多个导体孤岛3，且导体孤岛与微带谐振单元的其余导体完全断开；然后将一个或者多个导体孤岛3通过一段导体与微带谐振单元上其余的导体导通，将其中某一个微带谐振单眼上的导体孤岛的任意一侧或两侧，与微带谐振单元的其余导体导通，使此微带谐振单元的谐振频率发生改变，再对滤波器上一个或多个微带谐振单元上的导体孤岛做上述类似操作，使整个滤波器的通带发生改变；通过对上述每个微带谐振单元上导体孤岛数量、大小、形状以及与周围导体空隙大小的调整，结合加工导体孤岛与谐振器其余导体的导通方式，即可实现滤波器通带频率不同步进的移动，以保证在不同的加工误差的条件下都能使滤波器的通带频率移动到需要的值。根据本发明的上述实施例方法，可以在介质基板I中间三个或以上导体带条2上加工数个导体孤岛3。导体孤岛3与导体带条2其余的导体部分不连接，导体孤岛的形状可以为任意形状，导体孤岛最佳方式为矩形体。
[0014]导体孤岛3与谐振单元其余的导体部分之间的间隙也可为任意形状，但这两者皆会对调谐的频率偏移量造成影响，需要在仿真中进行设计。介质基板I中间三个导体带条
2为微带谐振单元。介质基板I两边设有两根导体带条为50欧姆微带线4，用于将输入的信号馈入到微带谐振单元中，并将从微带谐振单元中输出的信号输出到外部接口。耦合微带线，在同一介质基片上置有两条或多条平行导带并互相耦合的微带线。两条平行导体带条(导带)的耦合微带线可激励两种独立的模式。一对耦合线分别端接等幅反相的电压，叫作奇模激励，此时任何横截面上两导带的电压都等幅反相，所传输的波称为奇模。耦合线分别端接等幅同相的电压，则称偶模激励，此时，任何横截面上两导带的电压都等幅同相，所传输的波称为偶模。奇、偶模的场分布不同，其参量也不一样。记耦合微带奇、偶模的单位长度电容量为Ctl(L)和(:0(￡》，当用空气代替基片时，其值为Ctl(I)和Ce(I),且耦合微带的奇、偶模等效介电常数为e eff,0 = c0(e r)/Co⑴、e eff, e =C0(e r)/Q1 (I)，则奇模和偶模的相速度为，奇模和偶模的特性阻抗为Zcit5 = l/vp；oC0( e r)Z0； e = l/vp； eCe ( e r)由于奇模激励时电场分布在介质和空气中的比例小于偶模激励，使hffj< eeff’e，因此\。>Vp, e,Z0,o< Z0, 0两导带相距越近，则耦合越强，奇、偶模的特性阻抗相差也越大，反之亦然。除对称平行耦合线外，还有不对称平行耦合和多导带耦合等结构。随着频率的提高，还必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。同时图1中的微带滤波器为一种平行耦合带通微带滤波器，其余种类的各种微带滤波器都可通过在其谐振单元上加工导体孤岛变为可量化调谐的微带滤波器。 [0015]参阅图2。在已加工好的可量化调谐微带滤波器上，将一个或者多个导体孤岛3通过一段导体与微带谐振单元上其余的导体导通，即可实现微带谐振单元谐振频率的移动，在多个微带谐振单元上同时进行类似操作，即可实现滤波器通带频率的移动；连接的导体孤岛3与谐振单元的导体种类可以为多种，常见的如金丝，导电胶等，只要导电即可，连接的位置可以进行设计，可以连接一处或者多处，需要进行设计。
[0016]将图1中导体孤岛的数量、大小、形状等参数的设计与图2中导通方式的设计相结合，就可以实现滤波器通带频率以不同步进的频率偏移量进行移动，达到调谐目的。从一根微带线上输入激励信号，信号通过微带线耦合到谐振单元上，每个谐振单元都有一个谐振峰，这些谐振峰相互耦合就形成了平行耦合带通滤波器的通带。
[0017]以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于具有如下技术特征:在介质基板上加工一系列作为微带谐振单元的导体带条，形成一个平行耦合带通微带滤波器；然后在上述各微带谐振单元上，加工一个或多个导体孤岛，且导体孤岛与所述微带谐振单元的其余导体完全断开；然后将一个或多个导体孤岛通过一段导体与微带谐振单元上其余的导体导通，使被导体导通的微带谐振单元的谐振频率发生改变，通过对上述滤波器上一个或多个微带谐振单元上的导体孤岛做上述类似操作，改变整个滤波器的通带和对上述每个微带谐振单元上导体孤岛数量、大小、形状以及与周围导体空隙大小的调整，结合加工导体孤岛与谐振器其余导体的导通方式，即可实现滤波器通带频率不同步进的移动，使滤波器的通带频率移动到需要的值。
2.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:介质基板是任意介质的。
3.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:导体孤岛的形状任意形状。
4.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:介质基板(I)中间三个或以上导体带条(2)上加工数个导体孤岛(3)，导体孤岛(3)与导体带条(2)其余的导体部分不连接。
5.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:介质基板(I)两边设有两根导体带条为50欧姆微带线(4)，用于将输入的信号馈入到微带谐振单元中，并将从微带谐振单元中输出的信号输出到外部接口。
6.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:导体孤岛形状为矩形体。
7.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:导体带条是矩形体。
8.如权利要求1所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:两条平行导体带条的耦合微带线激励两种独立的模式，一对耦合线分别端接等幅反相的电压，叫作奇模激励，此时任何横截面上两导体带条的电压都等幅反相，所传输的波称为奇模。
9.如权利要求8所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:耦合线分别端接等幅同相的电压，则称偶模激励，此时，任何横截面上两导体带条的电压都等幅同相，所传输的波称为偶模。
10.如权利要求8所述的微带滤波器可量化的调谐方法，其特征在于:从一根微带线上输入激励信号，该信号通过微带线耦合到谐振单元上，每个谐振单元都有一个谐振峰，这些谐振峰相互耦合形成了平行耦合带通滤波器的通带。
【文档编号】H01P1/203GK103618123SQ201310492364
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】蔡喆, 黄建, 李志强 申请人:中国电子科技集团公司第十研究所