[发明专利]连续电调带通滤波器

说明书

本发明公开的一种连续电调带通滤波器，具有带内插入损耗低，带外抑制高，中心频率连续可调，驻波性能优良。本发明包含金属地载板、上、下层介质基板，两层垂直重叠的介质基板和金属化通孔阵列构成三个矩形基片集成波导谐振腔。液晶材料填充于基片集成波导谐振腔中间的下层介质基板矩形挖空区域内，并通过底层金属地载板进行密封。整个滤波器结构通过垂直重叠导电粘合安装于金属地载板上，施加外部电场通过嵌入在液晶基片集成波导谐振腔内的偏置电路对液晶材料实施调制，并通过感性金属窗实现信号传输能量耦合；从而实现三阶基片集成波导谐振腔的带通滤波器的连续频率可调特性。

技术领域

本发明涉及一种适用于射频微波通信系统，能够广泛应用于射频通信系统前端的中心频率连续可调带通滤波器。

背景技术

滤波器是一种具有频率选择特性的二端口网络。目前由于在雷达、微波通讯中，多频率工作越来越普遍，对频率的分隔要求也相应提高，系统要求滤波器具有高的Q值和宽的可调带宽，且通带性能恶化量很小。并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减，但是没有被隔离的范围，这通常称为滤波器的滚降现象。随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦，开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。带通滤波器(band-pass filter)是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的设备，与带阻滤波器的概念相对。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。随着无线通信技术和集成电路的迅猛发展，现代电子系统除了具备高性能外正向着高集成度、小型化、多频/多模、多功能和低成本等趋势快速发展。小型化、高性能、低成本且具有可调谐特性的微波滤波器作为系统中的关键组成部分，对整个电子系统实现频率切换起到了重要作用。因此，可调滤波器作为一种新型的滤波器，越来越受到重视。

按调谐方式分，可调滤波器可分为机械调谐式、磁调谐式和电调谐式。电调滤波器因为其调谐速度快、工作频带宽、体积小、易于集成和成本低等优点，在通信、电子和电子支援措施等系统中有着广泛应用。电调滤波器即电压调谐滤波器，通过改变电压信号来调节滤波器的通带范围，其作用是根据使用者的需要调节滤波器通带，从天线接收到的大量信号中选取有用信号，抑制带外的干扰信号，从而达到提高信噪比的目的。电调滤波器/数控跳频滤波器是一种新型的射频带通滤波器，是现代数字通信、跳频技术中不可缺少的关键器件。电调滤波器是宽带微波接收机的关键部件之一，其性能指标的优劣直接影响整机性能。目前应用广泛的调谐滤波器为YIG小球磁调谐滤波器，它具有很高的无载Q值，但是因为磁滞效应的存在，该滤波器调谐速度较慢，同时受温度影响也较大。电调滤波器通常把钇铁(YIG)小球和变容二极管用做电调滤波器的调谐元件，通过改变滤波器谐振器上YIG小球或变容管的电压达到所要求的电容值，从而实现调节滤波器的带宽及中心频率等性能。YIG滤波器的谐振频率是通过改变随外加电流而变化的磁场强度来进行调谐的。这反过来会导致一个很低的调谐速度，一般在几十微秒到几毫秒的范围内。在窄带(2％)调谐情况下，谐振元件尤其是变容管结电容的温度漂移严重影响电路性能，因此传统的YIG调谐滤波器在某些需要快速(μs级)调谐的场合是不适用的。与之相比，电调谐滤波器的调谐速度可以达到微秒级。然而对于电调滤波器，因为引入了变容二极管这种有源器件，在大功率输入的条件下引起的饱和效应以及线性度问题，是阻碍其应用的一个难题。