[发明专利]具有恒定相对带宽的平衡式射频电调带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及中心频率可调的平衡式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的具有恒定相对带宽的平衡式射频电调带通滤波器。

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。

不管采用哪种调谐器件，射频电调带通滤波器所面临的问题，主要包括：

（1）例如当调谐通带的中心频率时，通带的相对带宽也会随之发生变化，而在很多应用中无线信道的相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相对带宽保持恒定不变。

（2）系统周围环境噪声的干扰。环境噪声的存在导致滤波器的性能下降，从而影响到射频前端的整体性能。因此必须采取一些抑制环境噪声的方法。

针对中心频率调谐时带宽恒定的问题，目前已经提出了一些方法。根据“M. Sanchez-Renedo, R. Gomez-Garcia, J. I. Alonso, and C. Briso-Rodriguez, Tunable combline filter with continuous control of center frequency and bandwidth, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 1, pp. 191-199, Jan, 2005.”所提供的分析可知，通过在谐振器之间插入介质来控制耦合系数，从而能够满足带宽恒定。根据“S. J. Park, and G. M. Rebeiz, Low-loss two-pole tunable filters with three different predefined bandwidth characteristics, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 56, no. 5, pp. 1137-1148, May, 2008.”所提供的分析可知，采用独立的电耦合和磁耦合机制来控制耦合系数的变化，能够实现特定的带宽特性。根据“M. A. El-Tanani, and G. M. Rebeiz, High-Performance 1.5-2.5-GHz RF-MEMS Tunable Filters for Wireless Applications, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 58, no. 6, pp. 1629-1637, Jun, 2010.”所提供的分析可知，采用电磁混合耦合机制同样能够满足带宽恒定。然而上面所提出的方法都是单端口电路，对于环境噪声的抑制基本无能为力。

平衡结构电路对环境噪声有较好的抑制效果，因此平衡电路在现代通信系统中得到广泛应用。当前大部分的研究主要集中在阻带扩展、共模抑制、拓宽通带或者使用差模响应获得双频带。根据“J. Shi, and Q. Xue, Balanced Bandpass Filters Using Center-Loaded Half-Wavelength Resonators, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 58, no. 4, pp. 970-977, Apr, 2010.”所提供的分析可知，中间加载电阻的方式可以吸收共模信号。但上面所述的平衡式滤波器设计都是频率不可调的。到目前为止还没有任何研究报告是关于具有相对带宽控制和共模抑制特性的平衡式射频电调滤波器。

发明内容

为了达到恒定相对带宽，并对环境噪声这类共模信号进行抑制，本发明提供了一种具有恒定相对带宽的平衡式射频电调带通滤波器，该平衡式带通滤波器不仅中心频率调谐时相对带宽恒定，而且对共模信号具有很好的抑制作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：