一种可切换的平面带通-带阻滤波器的制造方法【专利摘要】本实用新型公开一种可切换的平面带通-带阻滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜微带板上，所述双面覆铜微带板的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线头port1、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线、第二端口馈线、第一微带谐振器、第二微带谐振器、第三微带谐振器、第一射频开关SW1和第二射频开关SW2。本实用新型公开的平面结构实现的可切换带通-带阻滤波器，通过控制射频开关的供电电压达到控制开关状态的目的，进而控制滤波器的切换，而带通滤波器和带阻滤波器的中心频率一致。本实用新型具有可在带通滤波器与带阻滤波器进行切换、中心频率一致、结构简单、尺寸小的优点。【专利说明】一种可切换的平面带通-带阻滤波器【
技术领域：
】[0001]本实用新型涉及平面微带滤波器的【
技术领域：
】，特别涉及一种可切换的平面带通-带阻滤波器。【
背景技术：
】[0002]近年来，无线通信的高速发展、3G技术的普及、4G的到来，都标志着无线技术将迎来一个蓬勃发展的高峰期。同时随着无线电子产品在人民生活中的普及，小型化、成本低已经成为了电子产品的趋势。另一方面，随着电子信息的迅猛发展，日趋紧张的频谱资源更加匮乏，为提高通信容量及降低相邻信道间信号串扰，对滤波器的选择性及集成化等提出了更高的要求。而微带滤波器则满足了这一些要求。[0003]而带阻滤波器作为微波滤波器的一种，在微波系统中所起得作用也越来越重要。通常在许多通信系统中，要求对不需要的干扰、杂散等噪声有较高的衰减从而使得信号以尽可能小的衰减在系统中传输。例如，当噪声在某一频率点或者某几个频率点处干扰特别强时，需要采用一定的措施进行抑制。此时，采用带阻滤波器就比带通滤波器的宽阻带要有效灵活的多。因此，研宄新方法来设计小体积、高性能的带阻滤波器具有十分重要的意义。[0004]微带带通滤波器是一种目前被研宄最多，使用也最为广泛的微带滤波器，它的种类繁多，性能各异，是现代通信系统中最为重要的元件之一。它的作用是让一段频率范围内的信号自由通过，将这个频段以外的信号得到最大程度的衰减而无法通过。微带滤波器的设计理论基础是分布参数，具有价钱低、体积小、重量轻、便于集成等优点，因此在现代通信系统中起着非常重要的作用。[0005]资料显不在2014年3月，Young-HoCho和GabrielM.Rebeiz在本【
技术领域：
】顶级期刊〃IEEETRANSACT1NSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES"上发表题为〃Two_andFour-PoleTunable0.7-1.1-GHzBandpass-to-BandstopFiltersWithBandwidthControl"的文章，该文章公开了一种使用射频开关的的滤波器，该射频开关拥有控制带通滤波器与带阻滤波器的切换，但是该滤波器在开关打开闭合前后中心频率不一致，需要通过变容二极管调节，使得滤波器闭合前后达到同一中心频率。[0006]同时，资料还显不在2014年3月，Young-HoCho和GabrielM.Rebeiz的文章〃0.7-1.0-GHzReconfigurableBandpass-to-BandstopFilterWithSelectable2-and4-PoleResponses"已被本【
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】顶级期刊〃IEEETRANSACT1NSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES"录用并准备发表，该文章公开了一种滤波器设计，该滤波器也能通过射频开关实现带通滤波器和带阻滤波器的切换，但是该滤波器存在结构复杂的缺点。
实用新型内容[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可切换的平面带通-带阻滤波器。本实用新型提出的滤波器设计方案中，带通滤波器利用多模谐振器结构，结构滤波器尺寸小并且通过射频开关控制带通-带阻滤波器的切换，并使两者中心频率一致，具有设计灵活，体积小，成本低，特性好的特点。[0008]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:[0009]一种可切换的平面带通-带阻滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜微带板1上，所述双面覆铜微带板1的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线头port1、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线4、第二端口馈线5、第一微带谐振器3、第二微带谐振器2、第三微带谐振器6、第一射频开关SW1和第二射频开关SW2，该双面覆铜微带板1的另一面为覆铜接地板；[0010]其中，第一谐振器、第三谐振器以第二谐振器为中心线对称设置，第一端口馈线、第二端口馈线分别对称设置在第一谐振器、第三谐振器的外侧；[0011]第一端口馈线的第一侧与输入端馈线头portl垂直连接，第二端口馈线的第一侧与输出端馈线头port2垂直连接；[0012]第一射频开关SW1的第一侧与第一端口馈线的第一侧连接，同时与输入端口馈线头portl朝向相反，第一射频开关SW1的第二侧与第一微带谐振器连接；[0013]第二射频开关SW2的第一侧与第二端口馈线的第一侧连接，同时与输出端口馈线头port2朝向相反，第二射频开关SW2的第二侧与第三微带谐振器连接。[0014]优选的，所述第一微带谐振器的组成包括第一微带3-1和第二微带3-2，其中第一微带的第一侧和第二微带的第一侧垂直连接成L型；[0015]所述第三微带谐振器的组成包括第三微带6-1和第四微带6-2，其中第三微带的第一侧和第四微带的第一侧垂直连接成反L型；[0016]所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧直线连接，所述第一微带谐振器和所述第三微带谐振器共同构成U型；[0017]所述第二微带谐振器的组成包括第五微带，其中第五微带的第一侧分别与所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧垂直连接，朝向和第一微带以及第三微带相同。[0018]优选的，所述第一射频开关SW1的第二侧与第一微带的第二侧连接，所述第二射频开关SW2的第二侧与第三微带的第二侧连接。[0019]优选的，所述第一端口馈线与第一微带平行且相邻，第一端口馈线与第一微带之间构成第一耦合间隙7;[0020]所述第二端口馈线与第三微带平行且相邻，第二端口馈线与第三微带之间构成第二耦合间隙8。[0021]优选的，所述第一微带的第二侧、第三微带的第二侧、第一端口馈线的第一侧、第二端口馈线的第一侧位于同一水平线上，且第五微带的长度长于第一微带和第三微带的长度。[0022]优选的，所述第一射频开关SW1和第二射频开关SW2的开关状态均通过控制射频开关的供电电压实现控制。[0023]优选的，所述第一耦合间隙7和所述第二耦合间隙8的距离均为S1=0.3mm。[0024]优选的，所述输入端口馈线头port1、输出端口馈线头port2的端口均为50欧姆的匹配阻抗，其长度和宽度均为L4=2mm和W4=4.5mm。[0025]优选的，所述第一端口馈线和第二端口馈线的长度和宽度均为L1=21.7mn^PW3=0.5mmο[0026]优选的，所述第一微带、第三微带的长度均为L2=12.2mm，所述第二微带、第四微带的长度均为S2=4.55mm，所述第一微带、第三微带、第二微带、第四微带的宽度均为W2=1mm，所述第五微带的长度为L3=20mm、宽度为W!=0.5mm。[0027]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果:[0028]1、本实用新型在谐振器使用射频开关，可以灵活控制滤波器在带通滤波器和带阻滤波器之间进行切换。[0029]2、本实用新型公开的滤波器设计方案中带通滤波器和带阻滤波器的中心频率一致。[0030]3、由于滤波器为微带结构，体积小、重量轻、成本低、适合工业批量生产，所以滤波器具备结构简单、生产成本低的优点。【专利附图】【附图说明】[0031]图1是本实用新型中一种可切换的平面带通-带阻滤波器的结构示意图；[0032]图2是本实用新型中第一射频开关SW1和第二射频开关SW2打开时滤波器切换为带通滤波器的等效电路图；[0033]图3是本实用新型中第一射频开关SW1和第二射频开关SW2闭合时滤波器切换为带阻滤波器的等效电路图；[0034]图4是本实用新型中一种可切换的平面带通-带阻滤波器的尺寸图；[0035]图5(a)(b)是射频开关SW1和SW2的ADS模型；[0036]图6是本实用新型中公开的带通滤波器的散射参数仿真结果图；[0037]图7是本实用新型中公开的带阻滤波器的散射参数仿真结果图；[0038]图中，附图标记为:1_双面履铜微带板，2-第二微带谐振器(第五微带)，3-第一微带谐振器，3-1-第一微带，3-2-第二微带，4-第一端口馈线，5-第二端口馈线，6-第三微带谐振器，6-1-第三微带，6-2-第四微带，7-第一耦合间隙，8-第二耦合间隙。【具体实施方式】[0039]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0040]实施例[0041]本实施例提出的可切换的平面带通-带阻滤波器的结构示意图和尺寸图分别如图1和图4所示，该可切换的平面带通-带阻滤波器整体制作在双面覆铜的介质基板上，使用机械刻制、激光刻制、电路板腐蚀等技术均可容易地制作。[0042]双面覆铜微带板1的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线头portl、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线4、第二端口馈线5、第一微带谐振器3、第二微带谐振器2、第三微带谐振器6、第一射频开关SW1和第二射频开关SW2，VSW1和VSW2是SW1和SW2的供电电压，该双面覆铜微带板1的另一面为覆铜接地。输入端口馈线头portl、输出端口馈线头port2的端口均为50欧姆的匹配阻抗。[0043]当第一射频开关SW1和第二射频开关SW2打开时，滤波器切换为带通滤波器，其等效电路图如图2所示，其中第一微带谐振器3、第二微带谐振器2、第三微带谐振器6为带通滤波器的多模谐振器；当第一射频开关SW1和第二射频开关SW2闭合时，滤波器为带阻滤波器，其等效电路图如图3所示，其中第二微带谐振器2为带阻滤波器的枝节，第一微带谐振器3、第三微带谐振器6为带阻滤波器的主谐振器。[0044]如图1中的可切换的平面带通-带阻滤波器的结构示意图，还可看出，第一谐振器、第三谐振器以第二谐振器为中心线对称设置，第一端口馈线、第二端口馈线分别对称设置在第一谐振器、第三谐振器的外侧；[0045]第一端口馈线的第一侧与输入端馈线头portl垂直连接，第二端口馈线的第一侧与输出端馈线头port2垂直连接；[0046]第一射频开关SW1的第一侧与第一端口馈线的第一侧连接，同时与输入端口馈线头portl朝向相反，第一射频开关SW1的第二侧与第一微带谐振器连接；[0047]第二射频开关SW2的第一侧与第二端口馈线的第一侧连接，同时与输出端口馈线头port2朝向相反，第二射频开关SW2的第二侧与第三微带谐振器连接。[0048]其中，第一微带谐振器的组成包括第一微带(3-1)和第二微带(3-2)，其中第一微带的第一侧和第二微带的第一侧垂直连接成L型；[0049]所述第三微带谐振器的组成包括第三微带(6-1)和第四微带￠-2)，其中第三微带的第一侧和第四微带的第一侧垂直连接成反L型；[0050]所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧直线连接，所述第一微带谐振器和所述第三微带谐振器共同构成U型；[0051]所述第二微带谐振器的组成包括第五微带，其中第五微带的第一侧分别与所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧垂直连接，朝向和第一微带以及第三微带相同。[0052]在本实施例中，限定第一微带的第二侧、第三微带的第二侧、第一端口馈线的第一侦I第二端口馈线的第一侧位于同一水平线上，且第五微带的长度长于第一微带和第三微带的长度。[0053]在本实施例中，还将第一射频开关SW1以及第二射频开关SW2与第一微带谐振器以及第三微带谐振器的连接关系再具体明确限定一下，由于第一微带谐振器的组成是由第一微带的第一侧和第二微带的第一侧垂直连接成L型，第三微带谐振器的组成是由第三微带的第一侧和第四微带的第一侧垂直连接成反L型，因此限定第一射频开关SW1的第二侧与第一微带的第二侧连接，第二射频开关SW2的第二侧与第三微带的第二侧连接。[0054]如图1中的可切换的平面带通-带阻滤波器的结构示意图所示，其中第一端口馈线与第一微带平行且相邻，第一端口馈线与第一微带之间构成第一耦合间隙7;第二端口馈线与第三微带平行且相邻，第二端口馈线与第三微带之间构成第二耦合间隙8。[0055]本实施例中可切换的平面带通-带阻滤波器的外部品质因素可以通过改变端口馈线的长度、馈线和谐振器间的耦合间隙的距离进行相应调节。[0056]使用仿真软件AdvancedDesignSystem对滤波器进行仿真，本实施例设计的滤波器使用的微带基板的相对介电常数为2.55，介质高度为0.8，滤波器的主要结构参数为:Li=21.6mm，L2=12.2mm，L3=20mm，L4=4.5mm，Wx=0.5mm,W2=1mm,W3=0.5mm，W4=2mm，0.3mm,S2=4.65mm0[0057]图5是使用的射频开关SW1和SW2的ADS模型，第一射频开关SW1和第二射频开关SW2的开关状态均通过控制射频开关的供电电压实现控制，其中Rm=2.53Ω，Lon=1.09nH,Cp=0.22pF,Coff=45fF。VSW1和VSW2是Sffl和SW2的供电电压，当VSW1和V哪〈1.5v时开关为打开状态，切换为带通滤波器；当VSW1和VSW2>3.5v时，开关处于闭合状态，切换为带阻滤波器。[0058]图6显示了VSW1和VSW2〈1.5v时，即开关打开时滤波器的散射参数仿真结果，此时的滤波器为带通滤波器，其中心频率为2.5GHzο横轴表示本实用新型中微带滤波器的信号频率，纵轴表示滤波器的回波损耗(Sn)，回波损耗表示该端口信号的输入功率与信号的反射功率之间的关系，其相应的数学函数如下:反射功率/入射功率==20*log|Sn|。图6还显示了不同通孔直径下滤波器的插入损耗(S12)仿真结果，插入损耗表示一个信号的输入功率与另一个端口信号的输出功率之间的关系，其相应的数学函数为:输出功率/输入功率(dB)=20*logIS121。[0059]图7显示了VSW1和VSW2>3.5v时，即开关闭合时滤波器的散射参数仿真结果，此时的滤波器为带阻滤波器，从图中可知，其中心频率与带通滤波器一致。[0060]本实用新型的实施例中公开的滤波器使用了射频开关(RFMEMSswitch)，可以方便地使滤波器在带通滤波器与带阻滤波器之间进行切换，并通过设计使带通滤波器和带阻滤波器的中心频率位于同一频率。[0061]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。【权利要求】1.一种可切换的平面带通-带阻滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜微带板(I)上，其特征在于:所述双面覆铜微带板(I)的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线头portl、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线(4)、第二端口馈线(5)、第一微带谐振器(3)、第二微带谐振器(2)、第三微带谐振器(6)、第一射频开关SWl和第二射频开关SW2，该双面覆铜微带板(I)的另一面为覆铜接地板；其中，第一谐振器、第三谐振器以第二谐振器为中心线对称设置，第一端口馈线、第二端口馈线分别对称设置在第一谐振器、第三谐振器的外侧；第一端口馈线的第一侧与输入端馈线头portl垂直连接，第二端口馈线的第一侧与输出端馈线头port2垂直连接；第一射频开关SWl的第一侧与第一端口馈线的第一侧连接，同时与输入端口馈线头portl朝向相反，第一射频开关SWl的第二侧与第一微带谐振器连接；第二射频开关SW2的第一侧与第二端口馈线的第一侧连接，同时与输出端口馈线头port2朝向相反，第二射频开关SW2的第二侧与第三微带谐振器连接。2.根据权利要求1所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一微带谐振器的组成包括第一微带(3-1)和第二微带(3-2)，其中第一微带的第一侧和第二微带的第一侧垂直连接成L型；所述第三微带谐振器的组成包括第三微带(6-1)和第四微带(6-2)，其中第三微带的第一侧和第四微带的第一侧垂直连接成反L型；所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧直线连接，所述第一微带谐振器和所述第三微带谐振器共同构成U型；所述第二微带谐振器的组成包括第五微带，其中第五微带的第一侧分别与所述第二微带的第二侧和第四微带的第二侧垂直连接，朝向和第一微带以及第三微带相同。3.根据权利要求2所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一射频开关SWl的第二侧与第一微带的第二侧连接，所述第二射频开关SW2的第二侧与第三微带的第二侧连接。4.根据权利要求2所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一端口馈线与第一微带平行且相邻，第一端口馈线与第一微带之间构成第一耦合间隙(7)；所述第二端口馈线与第三微带平行且相邻，第二端口馈线与第三微带之间构成第二耦合间隙⑶。5.根据权利要求2所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一微带的第二侧、第三微带的第二侧、第一端口馈线的第一侧、第二端口馈线的第一侧位于同一水平线上，且第五微带的长度长于第一微带和第三微带的长度。6.根据权利要求1所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一射频开关SWl和第二射频开关SW2的开关状态均通过控制射频开关的供电电压实现控制。7.根据权利要求4所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一耦合间隙(7)和所述第二耦合间隙(8)的距离均为S1=0.3mm。8.根据权利要求1所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述输入端口馈线头portl、输出端口馈线头port2的端口均为50欧姆的匹配阻抗，其长度和宽度均为L4=2mm和W4=4.5mm。9.根据权利要求1所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一端口馈线和第二端口馈线的长度和宽度均为L1=21.7mm和W3=0.5mm。10.根据权利要求2所述的一种可切换的平面带通-带阻滤波器，其特征在于:所述第一微带、第三微带的长度均为L2=12.2mm，所述第二微带、第四微带的长度均为S2=4.55mm，所述第一微带、第三微带、第二微带、第四微带的宽度均为W2=1mm，所述第五微带的长度为L3=20mm、宽度为W丨=0.5mm。【文档编号】H01P1/203GK204205009SQ201420742683【公开日】2015年3月11日申请日期:2014年11月26日优先权日:2014年11月26日【发明者】陈付昌,李润铄,涂治红,褚庆昕申请人:华南理工大学