一种可重构双频段带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种带通滤波器，尤其是一种可重构双频段带通滤波器，属于无 线通讯领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的不断发展，可重构滤波器越来越受到研究人员的关注。不仅 仅由于其能够减少系统的体积和成本，而且归功于其良好的电磁兼容性，可以满足不同的 系统需求。一方面，常数绝对带宽的可重构滤波器在实际应用中扮演着重要角色。另一方 面，为了最大效率地利用有限的频谱资源，越来越多的无线系统都工作在双频段。常数绝对 带宽的可重构双频带通滤波器具有双通带独立可重构、频率调谐时带宽维持相对恒定的特 点，与单频带阻滤波器相比，通信系统的频谱利用率大为提高，系统的功耗、尺寸也大为降 低。
[0003] 据调查与了解，绝对带宽恒定的可重构带通滤波器当前已经得到了广泛的研究， 也提出了一些不同的设计方法，如下 ：
[0004] 1)2010 年 Mohammed A. El-Tanani 和 Gabriel M. Rebeiz 在 IEEE Transaction on MTT 上发表了 "Corrugated Microstrip Coupled Lines for Constant Absolute Bandwidth Tunable Filters",介绍了一种波纹稱合线加载变容二极管的电调滤波器，可 调范围在1. 32-1. 89GHz之间，插入损耗小于3dB，且ldB绝对带宽是70±4MHz。文章详细 讨论了波纹耦合线在控制带宽中所起到的重要作用，为电调滤波器的带宽控制提供了另外 一种有效的方法。
[0005] 2) 2〇〇8 年 Juseop Lee 和 Kamal Sarabandi 在 IEEE Transaction on MTT 上发表 了 "An Analytic Design Method for Microstrip Tunable Filters"，文章提出一种频率 响应特性不变的电调滤波器设计方法。通过使用固定电容设计J变换器电路，并在SIR谐振 器之间加载变容二极管，成功设计出二阶以及多阶的绝对带宽恒定频率可调的滤波器。设 计出的二阶滤波器2. 1GHz到2. 7GHz之间连续可调，3dB带宽恒定为90MHz。
[0006] 3) 2010年，国内学者章秀银等人在IEEE Transaction on MTT上发表的"Low-loss frequency-agile bandpass filters with controllable bandwidth and suppressed second harmonic"文章中，使用了混合稱合的平行稱合线谐振器来设计常数绝对带宽可重 构滤波器。通过选择合适的耦合区域，可以满足绝对带宽恒定的理论条件，并且电容滤波网 络，抑制了高频谐波，其通带性能良好，谐波得到了较好的抑制。
[0007] 4) 2013年Xiaoguo Huang等人在在 IEEE Transaction on MTT上发表了 "Tunable Bandpass Filter With Independently Controllable Dual Passbands，'。文章利用奇偶 模分析理论，通过在二分之一波长谐振器中点加载一个变容二极管，在谐振器两端对称加 载两个变容二极管，成功实现了对双通带的独立控制，其第一通带中心频率在〇. 77GHz到 1. 00GHz连续可调，第二通带中心频率在1. 57GHz到2. 00GHz连续可调，且3dB绝对带宽为 120±8MHz。
[0008] 上述已发表的现有技术多涉及可重构单频带通滤波器，适用于双频通信系统的可 重构双频带通滤波器相对较少，所提方法和结构以及所实现的性能有限。而实际应用中对 可重构滤波器的要求更多的是常数绝对带宽的可重构滤波器，即频率调谐时绝对带宽保持 相对恒定。目前已发表的现有技术基本没有实现两个频段绝对带宽都恒定的可重构滤波 器。此外，现行微带技术在和有源器件相结合时不可避免地要引入接地过孔，为尽可能得降 低加工难度，需要将结构中的短路点尽可能地结合在一起。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种结构简单、电磁 兼容性好，能够满足实际应用中双频无线通信系统的需求的可重构双频段带通滤波器。
[0010] 本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0011] 一种可重构双频段带通滤波器，包括上层的微带线结构、中层的介质基板、下层的 接地金属贴片以及金属通孔，所述金属通孔依次贯穿微带线结构、介质基板和接地金属贴 片，使微带线结构与接地金属贴片之间通过介质基板连接，所述微带线结构包括第一谐振 器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器，所述第一谐振器和第二谐振器在弯曲折叠后耦 合形成一组谐振器，所述第三谐振器和第四谐振器在弯曲折叠后耦合形成另一组谐振器， 两组谐振器使微带线结构整体形成"田"字结构；每个谐振器的一端都加载有一个变容二极 管。
[0012] 作为一种优选方案，所述第一谐振器与第二谐振器之间采用短路端耦合，所述第 三谐振器和第四谐振器之间采用开路端耦合。
[0013] 作为一种优选方案，所述第一谐振器与第三谐振器之间设有第一端口馈电线，所 述第二谐振器和第四谐振器之间设有第二端口馈电线，所述第一端口馈电线的左端作为输 入端口，所述第二端口馈电线的右端作为输出端口，所述第一谐振器、第三谐振器和第一端 口馈电线分别与第二谐振器、第四谐振器和第二端口馈电线左右对称。
[0014] 作为一种优选方案，所述第一端口馈电线与第一谐振器之间的间距、第一端口馈 电线与第三谐振器之间的间距、第二端口馈电线与第二谐振器之间的间距以及第二端口馈 电线与第四谐振器之间的间距都是相同的。
[0015] 作为一种优选方案，所述第一谐振器和第二谐振器均连接第一直流电压源，所述 第三谐振器和第四谐振器均连接第二直流电压源，所述第一直流电压源用于为第一谐振器 和第二谐振器所加载的变容二极管提供反向偏置电压，所述第二直流电压源用于为第三谐 振器和第四谐振器所加载的变容二极管提供反向偏置电压。
[0016] 作为一种优选方案，所述第一谐振器与第一直流电压源之间、第二谐振器与第一 直流电压源之间、第三谐振器与第二直流电压源之间、第四谐振器与第二直流电压源之间 均串接有一个高频扼流圈。
[0017] 作为一种优选方案，所述高频扼流圈采用电感值为100nH的高频扼流圈。
[0018] 作为一种优选方案，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器均采 用1/4波长短路谐振器。
[0019] 作为一种优选方案，所述变容二极管采用SMV1413型变容二极管，其反向偏置电 压从0~30V连续可调，电容值在9. 27-1. 77pF之间非线性递减。
[0020] 作为一种优选方案，所述介质基板采用介电常数为2. 55、厚度为0. 8mm、损耗角正 切值为〇. 0029的介质基板。
[0021] 本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0022] 1、本实用新型的可重构双频带通滤波器通过两组独立耦合的单端加载变容二极 管的谐振器实现两个独立可重构的通带，使得设计更加灵活及小型化，电磁兼容性更好。
[0023] 2、本实用新型的可重构双频带通滤波器的两个通带绝对带宽在频率调谐的过程 中保持相对恒定，满足了实际应用中双频无线通信系统的需求，克服了传统可重构滤波器 频率调谐时带宽随之变化的问题。
[0024] 3、本实用新型的可重构双频带通滤波器采用两组共四个单端加载变容二极管的 短路谐振器，通过适当的弯曲折叠，将高频段较小尺寸的谐振器嵌套在低频段较大尺寸的 谐振器内部，形成"田"字形结构，大大减小了滤波器整体尺寸。
[0025] 4、本实用新型的可重构双频带通滤波器的端口馈电线从两组谐振器之间馈电，将 两个通带隔离开来，实现独立可控，更进一步将四个短路谐振器的短路点结合成一点，降低 了滤波器的加工难度，提高了集成度。
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器结构示意图。
[0027] 图2为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器等效拓扑结构图。
[0028] 图3为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器第一通带的S21参数仿真曲 线图。
[0029] 图4为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器第一通带的Sn参数仿真曲 线图。
[0030] 图5为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器第二通带的S21参数仿真曲 线图。
[0031] 图6为本实用新型实施例1的可重构双频带通滤波器第二通带的Sn参数仿真曲 线图。
[0032] 图7为本实用新型实施例2的可重构双频带通滤波器未加偏置电压时的仿真和测 量结果图。
[0033] 图8为本实用新型实施例2的可重构双频带通滤波器第一通带的S21参数仿真和 测量结果图。
[0034] 图9为本实用新型实施例2的可重构双频带通滤波器第一通带的Sn参数仿真和 测量结果图。
[0035] 图10为本实用新型实施例2的可重构双频带通滤波器第二通带的S21参数仿真和 测量结果图。
[0036] 图11为本实用新型实施例2的可重构双频带通滤波器第二通带的Sn参数仿真和 测量结果图。
[0037] 其中，1-微带线结构，2-介质基板，3-金属通孔，4-第一谐振器，5-第二谐振器， 6-第三谐振器，7-第四谐振器，8-第一端口馈电线，9-第二端口馈电线，C v_变容二极管， Biasl-第一直流电压源，Bias2-第二直流电压源，LeMte-高频扼流圈，Portl-输入端口， Port2-输出端口。
【具体实施方式】
[0038] 实施例1 :
[0039] 如图1所示，本实施例的可重构双频带通滤波器包括上层的微带线结构1、中层的 介质基板2、下层的接地金属贴片（图中未示出）以及金属通孔3,所述金属通孔3依次贯穿 微带线结构1、介质基板2和接地金属贴片，使微带线结构1与接地金属贴片之间通过介质 基板2连