[实用新型]带宽调节范围宽且性能可控的射频可重构带通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的基于变容二极管的射频电调带通滤波器，具体涉及到一种带宽调节范围宽且性能可控的射频可重构带通滤波器。

背景技术

电调滤波器是跳扩频通信技术、抗干扰雷达、动态频率分配技术、多功能接收机、杂散发射测量等方面的关键技术之一。自二战以来，电调滤波器一直都是各国研究的热点之一。在这个方面，目前已经有了一些研究报道，多种结构的电调滤波器已经被提出。然而近年来雷达和通信技术的快速发展对电调滤波器提出了更高的性能要求。

现代超宽带雷达和无线通信要求采用高性能的可重构射频前端。为了充分利用和融合各种不同的无线信道和通信标准，射频前端需要工作在不同频率和带宽上，这就要求一种同时具有频率和带宽调节能力的可重构射频前端。具有频率和带宽调节能力的可重构滤波器（fully tunable filter）是可重构射频前端的重要组成部分。该种滤波器是电调滤波器研究的前沿和趋势之一，目前国际上只有少量文献报道（不超过10篇，且基本均发表在Trans上），但普遍存在以下问题：

（1）带宽调节范围较小，由于结构设计方面的问题，具有频率和带宽调节能力的可重构滤波器都只能实现最大不超过15%的带宽。而目前宽带通信技术愈发成熟，并已经进入实用阶段。虽然宽带滤波器的研究已经进行多年，并取得了丰硕的成果，然而宽带可重构滤波器的研制方面国内外都是极其罕见。显然最大15%的带宽远远不能满足现代宽带通信系统的需求。

（2）在中心频率或者带宽变化时，不能保持稳定的滤波性能，主要表现在回波损耗时大时小，通带纹波不均匀等方面，影响了系统整体响应的稳定性。本实用新型中所提到的滤波性能主要包括回波损耗、纹波特性、带外抑制度和插入损耗等。

针对带宽调节范围小的问题，虽有文献研发了一些宽带的可调节带宽的电调滤波器，然而往往不能自由控制其中心频率，因此在实际应用中受到了很大的限制。多模谐振器最早由Lei Zhu教授于2005年提出，由于单个谐振器中同时包含了多个谐振模式，所以被广泛应用到宽带滤波器的设计中。但是到目前为止还没有关于如何将多模谐振器应用于频率和带宽都可调的可重构滤波器中的报道。

针对中心频率和带宽调节时保持稳定滤波性能的问题，到目前为止也没有任何关于如何在中心频率和带宽调节时稳定或控制滤波性能的研究报道。

除了上述两个普遍问题外，部分具有频率和带宽调节能力的可重构滤波器还存在着插入损耗大，需要的控制直流电源多，体积大等问题。

总之，目前的可重构滤波器的设计中还需要解决带宽调节范围小、调节时性能不稳定等方面的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微带线可调多模谐振器和可调阻抗匹配电路的可重构带通滤波器，该可重构带通滤波器可以实现高达83%的频率调节范围和95%的带宽，同时在各个工作频率和带宽状态下都可以调节控制其滤波性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一种带宽调节范围宽且性能可控的射频可重构带通滤波器，包括上层的微带结构，中间层介质基板和下层的接地金属；上层微带结构附着在中间层介质基板上表面，中间层的下表面为接地金属；上层的微带结构由一个输入端口、一个输入馈电网络、一个输入可调阻抗匹配电路、一个十字形可调多模谐振器、一个输出可调阻抗匹配电路、一个输出馈电网络和一个输出端口顺次连接构成；十字形可调多模谐振器由相互垂直的两条微带线和两端连接的四个变容二极管组成，其中水平微带线和垂直微带线的两端分别连接一个变容二极管，具体为：十字形可调多模谐振器包括水平矩形微带线和垂直矩形微带线,水平微带线的一端连接第一变容二极管，另一端连接第二变容二极管；垂直微带线从水平微带线的中点垂直穿过，一端连接第三变容二极管，另一端连接第四变容二极管；