[发明专利]一种中心频率及带宽全可调的HMSIW滤波器

说明书

本发明涉及一种中心频率及带宽全可调的HMSIW滤波器。本发明利用由双层介质板叠加构成的半模基片集成腔体滤波器,且上层介质板比下层介质面积大，为加载调谐元件提供了物理空间，中心频率以及带宽的调谐通过加载变容管来实现。上层介质板金属层凹陷与下层介质板金属层构成较强电容效应，谐振频率的下降不再仅仅依靠增大谐振腔尺寸，通过外部并联加载的变容管来调谐频率，创新性的实现了SIW结构的频率调谐方式，同时引入HMSIW迎合了现代射频通信系统对于小型化的要求并解决了传统腔体滤波器很难通过外部加载调谐原件来完成可调的问题。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体为一种同时能够实现中心频率以及带宽全可调的射频滤波器.

背景技术

二十一世纪以来无线通信技术飞速发展，使得频谱资源越来越稀缺，为了充分地利用十分有限的频谱资源，无线通信设备中广泛采用了跳频、扩频、频率动态分配等技术，并且出现了支持多种通信制式的可重构通信系统。可调射频滤波器(以下简称为可调滤波器)作为这些技术与系统不可或缺的器件，近年来越来越受到重视。在民用通信中，传统的固定滤波器需要多个不同频段的滤波器相组合才能实现波段可调，但这样不符合小型化、低成本的主流趋势，这促使了可调滤波器的快速发展。在军事雷达和跟踪接收机系统中，电子侦察系统需要收集所有雷达接收到的信息，接收机需要覆盖很宽的频段；在电子战雷达系统中，雷达系统为了不被敌方截获，要求接收机和发射机的中心频率能够在任何时候实现迅速变化，这样可调滤波器的研究就具有十分重要的应用价值和现实意义。

微带结构的可调滤波器设计已经十分普遍了，但是腔体滤波器，其结构类似于一个“密封的金属盒”，很难通过加载可调元件实现可调，这类滤波器的调谐一般通过物理结构上的调谐螺丝来完成，曾有公司为移动通信基站开发过使用步进电机控制调谐螺丝实现可调腔体滤波器，但最终由于可重构通信系统对调谐速度的要求放弃推广了(使用步进电机在物理结构上改变调谐螺丝位置需要大量时间，而电调的调谐元件所需的调谐时间通常在ns级)。

目前无论是实现中心频率可调带宽可预置，带宽可重构中心频率固定，乃至双通带频率独立可调的射频滤波器都已经比较成熟了，但是目前能同时实现中心频率和带宽全可调的研究成果相对还是比较少，中心频率和带宽全可调滤波器能够实现对各种制式的通信业务的“量身定制”，是可调滤波器的终极设计目标。在频谱日益拥挤的当今,很多实际应用中对带宽有一定的要求,带宽未经控制的调谐滤波器很难进入使用.研究性能优良的频率和带宽全可调滤波器具有迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑的半模介质基片集成波导(HMSIW)结构的中心频率带宽全可调的带通腔体滤波器。半模基片集成波导拥有和基片集成波导相似的性能,却只有其尺寸的一半,符合现代无线通信系统对于小型化的要求。

本发明滤波器主要包括两个由上层金属层下陷形成的谐振腔，输入输出馈线，以及用于调谐频率、带宽、外部Q值的变容管；

所述的滤波器主要由两层介质板构成，且上层介质板比下层介质板面积大，在长宽上都向外延伸，延伸部分用于加载输入输出馈线以及调谐元件；所述的上层介质板上表面以及下层介质板下表面铺设金属层；所述的上层介质板金属层的两处向下凹陷，形成两个谐振腔；所述的上层介质板下表面和下层介质板上表面设有周期性分布、一一对应的金属柱；所述凹陷的上层介质板金属面与下层介质板金属面，以及周期性分布的金属柱共同构成了“凹形”HMSIW滤波器。

所述的滤波器可以采用双层PCB板叠加，或采用LTCC工艺(即低温共烧陶瓷工艺)；其中若采用双层PCB板，则需要利用捆绑铜导线对上下对接的金属柱进行短接。