[发明专利]一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器

说明书

本发明公开了一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器，包括金属腔体及设置在金属腔体内的同轴谐振杆、频率调节电路、输入端口、输出端口和PCB板，所述PCB板的下表面设置金属层与金属腔体底面相连，其上表面设置金属圆盘及频率调节电路，所述同轴谐振杆一端与金属腔体的顶面连接实现短路，其另一端通过金属圆盘与频率调节电路连接，构成频率可调的谐振器，所述输入端口及输出端口与同轴谐振杆相连，实现对同轴谐振杆的馈电。本发明的电调滤波器适用于698‑960MHz的LTE频段，具有中心频率调谐时绝对带宽恒定、高选择性和低损耗等特点，可用于无线通信的可重构射频前端。

技术领域

本发明涉及同轴滤波器，具体涉及一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器。

背景技术

滤波器是无线通信系统中最常用的无源器件，特别是带通滤波器，只允许通带以内的信号通过，而滤除带外无用的干扰信号，这对于确保通信设备的良好接收具有重要的意义。电调滤波器等价于多个不同频率滤波器的组合，不但具有上述特点，而且可以在一定范围内灵活地调节通带中心频率。例如在软件自定义的数字射频系统中，电调滤波器被用来取代大型的滤波器组，从而大大地节省安装成本和空间；另外，为了提高重构信号的准确性和效率，对可调窄带滤波器的选择性、损耗以及恒定带宽都提出了更高的研发要求。因此开展关于低损耗、高选择性且绝对带宽恒定的电调带通滤波器的深入研究，具有重要的理论意义和应用价值。

目前已经有一些关于电调滤波器的研究报道，不同类型的滤波器结构和调谐装置也已经被使用，例如微带线、基片集成波导(SIW)、同轴腔体以及介质等结构，调谐元件中，半导体变容二极管、机械电机系统以及射频微机电系统(RF-MEMS)器件应用较为广泛。

不管采用何种结构以及调谐元件，射频电调滤波器研究的主要目标是实现：更宽的频率调谐范围、更小的损耗和体积、调谐范围内的波形保持和带宽恒定、更高的通带选择性和带外抑制性能、更快的调谐速度以及更低的成本等等。

微带线以及基片集成波导结构具有设计制作简单、成本低、且容易与调谐元件集成等优点，但因其Q值较低而常常引入较大的插入损耗，无法在大多数实际应用中使用。因此，在目前的无线基站和卫星系统中，主要采用三维同轴谐振器和介质谐振器来实现高Q值的可调滤波器。可调谐介质滤波器因其极高的Q值而引起了极大的关注，但是，由于场分布主要集中在介质内部，其调谐范围一般限制在12％以下。调谐元件中，机械电机系统或者手动螺钉调节的方式有利于保持调谐范围内较低的插入损耗水平，但都存在调速慢的问题，机械电机系统还存在体积过大和成本高等缺点；RF-MEMS器件调谐的一个主要挑战是较难实现大量的调谐状态，且MEMS开关与电容器的混合集成往往导致很高的插入损耗和成本。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器，本发明可应用在多频带、宽频带和可重构射频前端系统中，采用变容管加载同轴谐振杆结构实现宽范围内快速连续的频率调谐，中心频率调谐时保持绝对带宽恒定和高选择性的电调同轴滤波器。

本发明采用如下技术方案：

一种具有恒定绝对带宽的高选择性电调同轴滤波器，包括金属腔体及设置在金属腔体内的同轴谐振杆、频率调节电路、输入端口、输出端口和PCB板，所述PCB板的下表面设置金属层与金属腔体底面相连，其上表面设置金属圆盘及频率调节电路，所述同轴谐振杆一端与金属腔体的顶面连接实现短路，其另一端通过金属圆盘与频率调节电路连接，构成频率可调的谐振器，所述输入端口及输出端口与同轴谐振杆相连，实现对同轴谐振杆的馈电。

所述同轴谐振杆至少为两个，每个同轴谐振杆的电长度设置为1/8λ-1/4λ之间，其中λ为整个频率调节范围内的最低通带中心频率所对应的波导波长，使得在频率调节过程中，耦合系数随着频率的增加而减小，有利于实现恒定带宽。

本发明中相邻的同轴谐振杆之间设置耦合窗口。