[发明专利]通带可重构的共面波导带通滤波器

权利要求书

1.通带可重构的共面波导带通滤波器，其特征在于：包括共面波导单频带通滤波器和PIN二极管(9)；

其中共面波导单频带通滤波器包括信号输入端口(1)、信号输出端口(2)、共面波导的中心导带(3)、共面波导中心导带和接地面之间的缝隙(4)、共面波导的两个接地面(5)、十字形缝隙(6)、四个螺旋形缺陷地结构单元(7)和两个m形缺陷地结构单元(8)；

十字形缝隙(6)连接接地面(5)之间的缝隙，四个螺旋形缺陷地结构单元(7)位于共面波导中心导带的两边且连接接地面之间的缝隙；

信号输入端口(1)与信号输出端口(2)通过共面波导中心导带(3)相连；

十字形缝隙(6)位于共面波导中心导带(3)的中心位置，上下两对螺旋形缺陷地结构单元(7)关于中心导带(3)对称；

PIN二极管(9)两端分别连接于共面波导中心导带(3)蚀刻的十字形缝隙(6)的两端；

所述两个m形缺陷地结构单元(8)分别加载在共面波导传输线的两个接地面，用于提高带通滤波器通带内外的性能；

所述螺旋形缺陷地结构单元(7)的等效电路为LC并联电路；

螺旋形缺陷地结构为具有和一阶巴特沃兹低通滤波器相同的滤波特性，利用螺旋形缺陷地结构与一阶巴特沃斯低通滤波器满足相等的衰减条件，计算螺旋形缺陷地结构单元(7)的等效电路中的等效电路元件参数L₀和C₀；

螺旋形缺陷地结构单元(7)对应的LC并联电路的阻抗表示为：

螺旋形缺陷地结构单元(7)对应的LC并联电路的谐振角频率ω₀₁满足：

一阶巴特沃兹低通滤波器电路中元件对应的阻抗为：

其中，g₁为一阶巴特沃兹低通滤波器归一化元件参数，其归一化元件值为2；ω_c为低通滤波器的|S₂₁|在-3 dB时对应的角频率，即截止角频率；Z₀为输入输出端口的特征阻抗；

在截止角频率ω＝ω_c处，令一阶巴特沃斯低通滤波器和螺旋形缺陷地对应的LC并联谐振回路的阻抗相等，得：

即

求解出螺旋形缺陷地结构单元(7)的等效电路中等效电容C₀和电感L₀分别为：

两对对称螺旋形DGS具有低通特性，等效的LC并联谐振电路产生的谐振点为高频阻带处提供传输零点。

2.根据权利要求1所述的通带可重构的共面波导带通滤波器，其特征在于：所述PIN二极管(9)是射频开关元器件，内部是一个PN结；

当PIN二极管加入反向电压或者不加电压时，即反偏状态，二极管断路，内部不导通，二极管等效为容值固定的电容，相当于绝缘体；

当加入使PIN二极管导通的正向电压，即正偏状态，二极管短路，内部导通，等效为阻值较低的串联电阻。

3.根据权利要求2所述的通带可重构的共面波导带通滤波器，其特征在于：所述PIN二极管(9)在共面波导结构的滤波器中加载，实现不同通带之间的转换，型号为SMP1322-079LF；

所述PIN二极管(9)设置在共面波导单频带通滤波器的十字形缝隙处，在PIN二极管(9)两侧接入电压。

4.根据权利要求3所述的通带可重构的共面波导带通滤波器，其特征在于：当所述PIN二极管(9)不加电压或者在负极加入0.85V的直流电压，二极管不导通，呈现关断状态，则等效为一个小电容C_p和一个大电阻R_p的并联，连接于十字形缝隙(6)两端；十字形缝隙(6)处连接的PIN二极管(9)引入的电容C_p产生低频阻带的传输零点；

共面波导传输线接地面上蚀刻的两对对称的螺旋形缺陷地结构单元(7)具有低通特性，在高频阻带处提供传输零点；两对对称螺旋形缺陷地结构单元(7)和PIN二极管(9)在关断状下十字形缝隙(6)处共同作用，产生通带，形成单频带通滤波器；

通过调节螺旋形DGS尺寸的大小直接控制滤波器中心频率的位置。

5.根据权利要求4所述的通带可重构的共面波导带通滤波器，其特征在于：当所述PIN二极管(9)的正极加入0.85V的直流电压时，二极管导通，等效为电感L_s和电阻R_s的串联，R_s电阻值固定不变；

当所述PIN二极管(9)导通时，在低频段和高频段各产生通带；主传输线上为2个等效电感L₁、2个等效电感L₂及L_s、Rs的串联连接，Rs的电阻值小，主传输线相当于低通滤波器，允许低频信号通过，形成低频的通带；

而由于PIN二极管(9)等效的电感值为0.5nH，以至于电路中的阻抗值小，允许一部分频率较高的信号通过，在高频处产生通带，形成双频带通滤波器。