[发明专利]一种可切换式的可重构双工器/带通滤波器

说明书

本发明公开了一种可切换式的可重构双工器/带通滤波器，属于微波毫米波领域。本发明基于SIW可重构双模谐振器，采用多层结构实现了可重构双工器、不同端口输出的双频带可重构带通滤波器、不同端口输出的单频带可重构带通滤波器等多种工作模式的切换。本发明通过在基片集成波导谐振腔中加载可调电容来实现连续调节各个谐振腔的工作频率和带宽，在输入输出馈线上加载可调电容来实现外部品质因数的调节，并且采用在匹配网络设置PIN二极管作为可切换器件，实现独立地控制各种工作模式。本发明采用多层结构实现双工器和滤波器的设计不仅可以减小器件的平面面积，还可以提高集成化和便携性，应用场景极为广泛。

技术领域

本发明属于微波毫米波领域，具体涉及一种可切换式的可重构双工器和带通滤波器。

背景技术

双工器是射频前端收发系统中必不可少的组件，它作为隔离元器件连接收发系统并提供滤波功能。随着移动通讯系统的快速发展，双工器对于双频段甚至是多频段通讯系统的重要性日益凸显，而多功能通信也使得频带拥挤、电磁干扰等问题变得日益突出，给信号的分离工作带来了很大的难度。而可重构双工器，能够实现快速分离多频带信号、有效利用频谱和减小电路尺寸面积，大大促进了射频前端电路的小型化与集成化，具有广泛的发展前景。

双工器一般由匹配网络和两个滤波器单元构成，因此，可重构双工器的实现也可以分为匹配网络的可重构设计和滤波器单元的可重构设计。对于可重构双工器的研究难点主要在于通道滤波单元的选择和公共连接端口的匹配设计。传统固定频率的双工器，一般由两个不同中心频率的滤波单元通过公共的匹配网络实现的，该匹配网络通常由T型枝节或共用谐振器来实现，但是，由于可重构双工器其在调谐过程中，每个信道到公共端口的输入阻抗会随着信道中心频率的变化而变化，会产生失配，进而恶化性能。所以，相对于可重构滤波器，可调双工器很难设计出这样一个匹配网络或者公共谐振器，使得在调谐过程中，其性能满足所有信道。而从特性而言，可重构双工器主要有频率可重构、带宽可重构或者两者之间的组合。实现频率可重构的主要方法有谐振器加载变容二极管、PIN二极管及MEMS器件调节等技术，而带宽可重构是指双工器的各个通道的带宽可实现一定范围的调节，主要是通过采用多模谐振器和变容二极管的方法来实现。到目前为止，国内外对可重构双工器的研究还不是很多，并且现有的可重构双工器设计其性能均有待改进。

目前，大部分的可重构双工器都是能够在特定频率范围内对中心频率和带宽进行调节，而随着无线通信技术的发展，一些可切换技术已经被应用于对双工器的工作状态进行切换，如2016年在IEEE Microwave Wireless Component Letter期刊(vol.26，no.1，pp:13-15，.vol.26，no.2，pp:101-103)上发表的“Compact switchable bandpass filter andits application to switchable diplexer design”和“A microstrip switchablefilter with four operating modes”等论文都对可切换双工器和滤波器进行了研究。但相比于可重构双工器，可切换式可重构双工器和滤波器的相关研究则更加匮乏。

发明内容

针对现有技术存在的问题和不足，本发明提出一种可切换式的可重构双工器和滤波器，基于SIW(基片集成波导)可重构双模谐振器，采用多层结构实现了可重构双工器、不同端口输出的双频带可重构带通滤波器、不同端口输出的单频带可重构带通滤波器等多种工作模式的切换。本发明通过在基片集成波导谐振腔中加载可调电容来实现连续调节各个谐振腔的工作频率和带宽，在输入输出馈线上加载可调电容来实现外部品质因数的调节，并且采用在匹配网络设置PIN二极管作为可切换器件，实现独立地控制各种工作模式。

本发明具体采用如下技术方案：