[发明专利]低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于射频电调带通滤波器技术领域，主要涉及宽范围中心频率可调的电调带通滤波器，具体是一种低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器。可应用在射频前端系统中，适应多种通信协议频段，如全球微波互联接入Wi-Fi，无线局域网WLAN。

背景技术

现代无线通信事业飞速发展，频谱占用越来越密集，导致频谱拥挤的问题日益突出。为了更高效地利用有限的频谱资源，扩频、跳频、动态频率分配等技术得到广泛的应用，电调可重构滤波器作为这些技术的关键器件越来越受到重视。电调滤波器在收发信机中，起到控制有用信号频率，抑制有害干扰频率，支持多信道通信的作用。电调可重构滤波器相对于机械调谐滤波器，其响应时间短、易于控制、结构简单。在现在通信系统中的应用日益广泛。在实际应用中，电调滤波器在发射机中位于天线之前起到后级滤波的作用，在接收机中在天线的后端起到选频的作用，将有用的信号频率从天线接收的大量频谱中选择出来。由于电磁环境日益复杂，频谱拥挤导致的干扰频率大量增加，电调滤波器在收发信机中，可以起到控制有用信号频率，抑制有害干扰频率，支持多信道通信的作用。

根据研究报道，多种不同的调谐器件也已经被集成进无源滤波器结构中，例如半导体变容二极管、射频微机电系统(RF MEMS)电容管以及其他基于功能性材料的元件，包括铁电薄膜材料变容管等。由于微带线滤波器能够以很小的尺寸来完成这类集成，因此，对于在微带线的基础上开发可调谐或可重构滤波器具有重要的应用价值。

目前，国内外进行了有关电调滤波器的一系列研究工作，并取得了一些成果。但是，射频电调带通滤波器普遍面临着以下一些缺陷：

(1)现代通信系统中，许多无线信道的绝对带宽是恒定不变的，因此，可调谐滤波器应用在这种场合时，需要在调谐中心频率时通带的绝对带宽和波形保持恒定不变。然而，现有技术中，随着中心频率的改变，绝对带宽往往剧烈变化。

(2)电调滤波器由于一般采用多阶谐振器结构，并且有额外的隔直电容等，使得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。

(3)由于现有技术往往采用：把每一阶谐振器的一端通过接变容管接地，使得电调滤波器的调节范围较小，无法实现中心频率的大范围调谐。

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“Han-UI Moon；Seung-Un Choi；Young-Ho Cho；and Sang-Won Yun；Size-Reduced Tunable Hairpin Bandpass Filter using Aperture Coupling with Enhanced Selectivity and Constant Bandwidth，in Microwave Symposium Digest，pp.747-750，2008”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“Yi-Chyun Chiou；Rebeiz，G.M.；A Tunable Three-Pole 1.5-2.2-GHz Bandpass Filter With Bandwidth and Transmission Zero Control，IEEE Trans Microw.Theory Tech.，pp.2214-2220，September 2011，59，(9)”所提出的结构，由于引入除控制电长度的变容二极管外，还引入了额外的两个变容二极管和一段类似电感作用的微带线，分别控制电耦合和磁耦合，从而控制带宽。这将使实现过程中的插入损耗大为增大且调节非常繁琐。

无论是工业应用还是集成化的需要，尤其是移动终端和卫星通信系统的需求，都急需一种设计简单，低插损、绝对带宽恒定可靠的电调带通滤波器。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种结构简单、中心频率调谐范围宽、带宽恒定、插入损耗很小、低成本、易加工的射频微带可调滤波器，以满足移动终端和卫星通信系统的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案说明如下：