[发明专利]一种具有恒定绝对带宽的射频电调带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种中心频率可调的射频电调带通滤波器，具体涉及一种可应用在多频带、宽频带和可重构射频前端系统中，采用新型半波长谐振器和级间耦合结构，中心频率调谐时绝对带宽保持恒定且能很好抑制二次谐波的电调带通滤波器。

背景技术

现代超宽带雷达和无线通信要求采用高性能的可重构射频前端。例如在认知无线电体系中，为了充分利用和融合各种不同的无线信道和标准，射频前端需要工作在不同的频率上，这就需要中心频率可调谐的可重构射频前端。射频电调带通滤波器是可重构射频前端的重要组成部分，因此日益受到重视。在这个方面，目前已经有一些研究报道，多种不同的调谐器件也已经被使用，例如半导体变容二极管、射频微机电系统(RF MEMS)电容管以及铁电薄膜材料变容管等。

不管采用那种调谐器件，射频电调带通滤波器面临着一些问题，主要包括：

(1)例如当调谐通带的中心频率时，通带的绝对带宽也会随之发生变化，而在很多应用中无线信道的绝对带宽是恒定不变的，因此我们需要在调谐中心频率的时候使通带的绝对带宽和波形保持恒定不变。

(2)对于采用射频分布参数元件的电调滤波器而言，由于分布参数元件的周期性特性，通常会在二次谐波频率处产生寄生通带。这些寄生通带的存在导致滤波器的频率选择性变差，从而影响到射频前端的整体性能。

(3)电调带通滤波器的插入损耗较大且不同频率上的插入损耗差别较大，给系统设计中的链路增益分配带来不便。这是因为谐振器需要工作在一定的频率范围内，而在宽频带范围内谐振器的品质因数难以保持恒定。

针对中心频率调谐时通带绝对带宽改变这个问题，目前一些方法已经被提出来使中心频率调谐时带宽保持恒定。根据“M.-S.Chung，I.-S.Kim，and S.-W.Yun，Varactor-tunedhairpin bandpass filter with enhanced stopband performance，in Asia-PacificMicrowave Conference，pp.645-648，Dec，2006”所提供的分析可知，通过额外的电路在通带附近引进一个可变的传输零点可以迫使传输带宽恒定。这种方法的缺点是电路结构复杂，需要额外的电路来控制传输零点。根据“E.Pistono，L.Duvillaret，J.-M.Duchamp，A.Vilcot，and P.Ferrari，Improved and compact 0.7GHz tune-all bandpass filter，Electron.Lett.，vol.43，no.3，pp.165-166，Feb.2007”所提供的分析可知，利用一个可变电容器来控制不同频率下的耦合量可以达到恒定的绝对带宽。这种方法的缺点是需要使用额外的电容来控制级间的耦合强度，导致调谐复杂。根据“S.-J.Park，and G.M.Rebeiz，Low-loss two-pole tunable filters with three different predefinedbandwidth characteristics，IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，vol.56，no.5，pp.1137-1148，May.2008”所提供的分析可知，使用一个独立的电耦合和磁耦合的耦合方式可使得绝对带宽保持恒定。然而，采用这种方法设计的电调滤波器在谐波频率上有寄生通带，会影响其频率选择性能。

插入损耗在电调带通滤波器设计中也是一个非常重要的因素。对一个指定带宽的滤波器，插入损耗主要由谐振器的品质因数Q决定。为了减小插入损耗，传统的方式中高品质因数的调谐元件是必须的，例如MEMS元件，这就会导致设计的高成本。

发明内容

为了达到恒定的绝对带宽，减小插入损耗，降低设计成本，并对二次谐波进行抑制，本发明提供一种新型的射频电调带通滤波器，该带通滤波器不仅中心频率调谐时绝对带宽恒定、插入损耗小、成本低、而且对二次谐波具有很好的抑制作用。通过对该滤波器的参数进行改变，可以调整绝对带宽的大小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：