本發明專利技術公開一種新型的具有寬的頻率和帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器。該可重構濾波器包括上層微帶結構，中間層介質基板和下層接地金屬。上層微帶結構由一個輸入端口，一個輸入饋電網絡，一個十字形可調多模諧振器，一個輸出饋電網絡和一個輸出端口順次連接構成；輸入、輸出饋電網絡均由隔直電容和50歐姆微帶線組成；十字形可調多模諧振器由相互垂直的兩條微帶線和兩端連接的六個變容二極管組成；輸入、輸出饋電網絡分別從多模諧振器的左右兩邊串聯的兩個變容二極管之間抽頭饋電。該可重構濾波器具有中心頻率和帶寬調節范圍大、通帶穩定性好等方面的優勢，能重構為不同中心頻率的寬帶或者窄帶帶通濾波器，可用于可重構射頻前端。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種新型的基于變容二極管的射頻電調帶通濾波器，特別是一種具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器。
技術介紹
電調濾波器是跳擴頻通信技術、抗干擾雷達、動態頻率分配技術、多功能接收機、雜散發射測量等方面的關鍵技術之一。自二戰以來，電調濾波器一直都是各國研究的熱點之一。在這個方面，目前已經有了一些研究報道，多種結構的電調濾波器已經被提出。但是，近年來雷達和通信技術的快速發展對可調濾波器提出了更高的性能要求。現代超寬帶雷達和無線通信要求采用高性能的可重構射頻前端。為了充分利用和融合各種不同的無線信道和通信標準，射頻前端需要工作在不同頻率和帶寬上，這就要求一種同時具有頻率和帶寬調節能力的可重構射頻前端。具有頻率和帶寬調節能力的可重構濾波器(fully tunable filter)是可重構射頻前端的重要組成部分。該種濾波器是電調濾波器研究的前沿和趨勢之一，目前國際上只有少量文獻報道(不超過10篇，且基本均發表在Trans上),但普遍存在以下問題:(I)帶寬調節范圍較小，由于結構設計方面的問題，具有頻率和帶寬調節能力的可重構濾波器都只能實現最大不超過15%的帶寬。而目前寬帶通信技術愈發成熟，并已經進入實用階段。雖然寬帶濾波器的研究已經進行多年，并取得了豐碩的成果，然而寬帶可調濾波器的研制在國內外都是極其罕見的。顯然最大15%的帶寬遠遠不能滿足現代寬帶通信系統的需求。(2)在中心頻率或者帶寬變化時，不能保持穩定的濾波性能。這里的濾波性能包括回波損耗，插入損耗，矩形系數，帶外抑制度等。針對帶寬調節范圍小的問題，雖然有文獻研究了一些寬帶的可調節帶寬的電調濾波器，然而往往不能自由控制其中心頻率，在實際應用中受到了很大的限制。多模諧振器最早由Lei Zhu教授在2005年時提出，由于單個諧振器中同時包含了多個諧振模式，所以被廣泛應用于寬帶濾波器的設計中。但是到目前為止還沒有報道是如何將多模諧振器應用于頻率和帶寬都可調的可重構濾波器中。針對中心頻率和帶寬調節時保持穩定濾波性能的問題，到目前為止還沒有任何研究報道是關于如何在中心頻率和帶寬調節時完美地保持穩定的濾波性能。除了這兩點普遍問題外，部分具有頻率和帶寬調節能力的可重構濾波器還存在著插入損耗大，需要的控制直流電源多，以及體積大等問題。總之，目前的可重構濾波器的設計中還需要解決帶寬調節范圍小、調節時性能不穩定等方面的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于微帶線可調多模諧振器的高性能可重構帶通濾波器，該可重構帶通濾波器可以實現高達60%的頻率調節范圍和65%的帶寬，同時保證了穩定的濾波性能。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案為:一種具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器，包括上層的微帶結構，中間層介質基板和下層的接地金屬，所述上層微帶結構附著在中間層介質板上表面，中間層的下表面為接地金屬；上層微帶結構包括一個十字形可調微帶線多模諧振器、一個輸入饋電網絡、一個輸出饋電網絡、一個輸入端口和一個輸出端口；十字形可調多模諧振器包括相互垂直的兩條微帶線和六個變容二極管，其中水平微帶線的兩端分別連接串聯的兩個變容二極管，垂直的微帶線的兩端分別連接了一個變容二極管，具體為:十字形可調微帶線多模諧振器包括水平矩形微帶線和垂直矩形微帶線，水平微帶線的一端串聯第一變容二極管和第二變容二極管，水平微帶線的另一端串聯第三變容二極管和第四變容二極管，垂直微帶線從水平微帶線的中點垂直穿過，垂直微帶線的一端連接第五變容二極管，垂直微帶線的另一端連接第六變容二極管；輸入饋電網絡包括順次連接的隔直電容和50歐姆矩形微帶線，輸出饋電網絡包括順次連接的隔直電容和50歐姆矩形微帶線；所述輸入端口和輸出端口的特征阻抗都為50歐姆；輸入端口與輸入饋電網絡連接，輸出端口與輸出饋電網絡連接；輸入饋電網絡從多模諧振器的第一變容二極管和第二變容二極管之間抽頭饋電，輸出饋電網絡從多模諧振器的第三變容二極管和第四變容二極管之間抽頭饋電；所述的十字形可調微帶線多模諧振器左右對稱，輸入饋電網絡、輸入端口、輸出饋電網絡、輸出端口呈左右對稱分布。上述的具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器中，所述變容二極管的空置端均穿過中間層介質基板與下層接地金屬相連。為了進一步實現本專利技術的目的，上述的具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器中，所述的十字形可調微帶線多模諧振器中的水平微帶線長12 24_，寬0.5 2mm ;垂直微帶線寬0.5 3mm,處于水平微帶線上面的部分長4 12mm,處于水平微帶線下面的部分長I 6mm ;所述的饋電網絡中的兩個隔直電容的容值相同且均在6pF以上。 所述的介質基板的介電常數e ^為2 10，高度為0.2 1mm。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點為:1)本專利技術設計了新型的微帶線十字形可調多模諧振器，第一次利用兩個串聯變容二極管調節抽頭饋電的位置，使得該可重構濾波器擁有很寬的頻率和帶寬調節范圍，同時保證了穩定的濾波性能；2)微帶線十字形可調多模諧振器具有能獨立調節的三個帶內極點，可以實現較寬的帶寬；實測中帶寬可達65%，遠遠超出了現有的電調濾波器，達到了寬帶通信的標準；3)使用兩個串聯變容二極管調節抽頭饋電的位置，使諧振器能靈活準確地與饋電網絡進行阻抗匹配，使得本可重構帶通濾波器處于任何工作頻率和帶寬時均能保持穩定一致的濾波特性；實測中回波損耗被穩定在12dB左右，通帶內紋波較為均勻；4)設計的微帶線十字形可調多模諧振器具有能隨通帶移動的兩個帶外零點，大大改善了可重構濾波器的選擇性；5)由于采用了抽頭饋電方式，不存在傳統結構中對能量造成較大損耗的耦合結構，本可重構濾波器具有較小的插入損耗，實測中插入損耗在I _2dB之間；6)由于引入可調多模諧振器，本專利技術與同階的具有頻率帶寬調節能力的可重構濾波器相比，需要較少的控制直流電源；7)本專利技術與現有的其他設計方案相比，本可重構濾波器結構的設計更為簡潔，體積也更小。附圖說明圖1是具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的高性能可重構帶通濾波器的原理圖。圖2是上述的十字形可調多模諧振器的原理圖。圖3a是圖2中的十字形可調多模諧振器的極點和零點隨C1變化的關系圖。圖3b是圖2中的十字形可調多模諧振器的極點和零點隨C2、C3變化的關系圖。圖4是串聯的第一變容二極管7、第二變容二極管8(或第三變容二極管9、第四變容二極管10)控制輸入饋電網絡(或輸出饋電網絡)抽頭位置的原理示意圖。圖5a是帶寬保持不變、中心頻率調節的傳輸特性曲線。圖5b是帶寬保持不變、中心頻率調節的回波損耗曲線。圖5c是中心頻率不變、帶寬調節的傳輸特性曲線和回波損耗曲線。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細的說明，但本專利技術要求保護的范圍并不局限于下例表述的范圍。如圖1所示，一種具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器，包括上層的微帶結構，中間層介質基板和下層的接地金屬，所述上層微帶結構附著在中間層介質板上表面，中間層的下表面為接地金屬；上層微帶結構包括一個十字形可調微帶線多模諧振器、一個輸入饋電網絡、一個輸出饋電網絡、一個輸入端口和一個輸出端口 ；十字形可調多模諧振器包括相互垂直的兩條微帶線和六個變容二極管，其中水平微帶線的兩端分別連接串聯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器，其特征在于，包括上層的微帶結構，中間層介質基板和下層的接地金屬，所述上層微帶結構附著在中間層介質板上表面，中間層的下表面為接地金屬；上層微帶結構包括一個十字形可調微帶線多模諧振器、一個輸入饋電網絡、一個輸出饋電網絡、一個輸入端口和一個輸出端口；十字形可調多模諧振器包括相互垂直的兩條微帶線和六個變容二極管，其中水平微帶線的兩端分別連接串聯的兩個變容二極管，垂直的微帶線的兩端分別連接了一個變容二極管，具體為：十字形可調微帶線多模諧振器包括水平矩形微帶線[2]和垂直矩形微帶線[3]，水平微帶線[2]的一端串聯第一變容二極管[7]和第二變容二極管[8]，水平微帶線[2]的另一端串聯第三變容二極管[9]和第四變容二極管[10]，垂直微帶線[3]從水平微帶線[2]的中點垂直穿過，垂直微帶線[3]的一端連接第五變容二極管[11]，垂直微帶線[3]的另一端連接第六變容二極管[12]；輸入饋電網絡包括順次連接的隔直電容[5]和50歐姆矩形微帶線[1]，輸出饋電網絡包括順次連接的隔直電容[6]和50歐姆矩形微帶線[4]；所述輸入端口和輸出端口的特征阻抗都為50歐姆；輸入端口與輸入饋電網絡連接，輸出端口與輸出饋電網絡連接；輸入饋電網絡從多模諧振器的第一變容二極管[7]和第二變容二極管[8]之間抽頭饋電，輸出饋電網絡從多模諧振器的第三變容二極管[9]和第四變容二極管[10]之間抽頭饋電；所述的十字形可調微帶線多模諧振器左右對稱，輸入饋電網絡、輸入端口、輸出饋電網絡、輸出端口呈左右對稱分布。...
【技術特征摘要】
1.一種具有寬頻率和寬帶寬調節范圍的射頻可重構帶通濾波器，其特征在于，包括上層的微帶結構，中間層介質基板和下層的接地金屬，所述上層微帶結構附著在中間層介質板上表面，中間層的下表面為接地金屬； 上層微帶結構包括一個十字形可調微帶線多模諧振器、一個輸入饋電網絡、一個輸出饋電網絡、一個輸入端口和一個輸出端口 ；十字形可調多模諧振器包括相互垂直的兩條微帶線和六個變容二極管，其中水平微帶線的兩端分別連接串聯的兩個變容二極管，垂直的微帶線的兩端分別連接了一個變容二極管，具體為:十字形可調微帶線多模諧振器包括水平矩形微帶線[2]和垂直矩形微帶線[3]，水平微帶線[2]的一端串聯第一變容二極管[7]和第二變容二極管[8]，水平微帶線[2]的另一端串聯第三變容二極管[9]和第四變容二極管[10]，垂直微帶線[3]從水平微帶線[2]的中點垂直穿過，垂直微帶線[3]的一端連接第五變容二極管[11]，垂直微帶線[3]的另一端連接第六變容二極管[12];輸入饋電網絡包括順次連接的隔直電容[5]和50歐姆矩形微帶線[I]，輸出饋電網絡包括順次連接的隔直電容[6]和50歐姆矩形微帶線[4];所述輸入端口和輸出端口的特征阻抗都為50歐姆； 輸入端口與輸入饋電網絡連接，輸出端口與輸出饋...
【專利技術屬性】
技術研發人員：車文荃，毛金榮，馮文杰，李飛，史蘇陽，王晴，周家根，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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