CN103825074A - 一种频率和带宽可调的射频滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率和带宽可调的射频滤波器，谐振单元由谐振传输线构成，馈电传输线的结构与谐振传输线的结构相同，谐振传输线包括由上往下依次分布的金属栅层、二氧化硅层和原始高掺杂层；在金属栅层上加偏置电压后，原始高掺杂层内形成由上往下分布的沟道反型层、PN结层和后高掺杂层，二氧化硅层和PN结层作为绝缘层，金属栅层和后高掺杂层作为地，中间的沟道反型层作为传输导线，其通过改变沟道的尺寸，也就是改变传输线的特征阻抗用于实现滤波器的调谐，因为是分布参数，所以中心频率和带宽都能够连续可调。

Description

一种频率和带宽可调的射频滤波器

技术领域

 本发明涉及一种应用于软件无线电和认知无线电的可调射频滤波器，尤其涉及一种可快速调谐中心频率和带宽的射频滤波器。

背景技术

软件无线电和认知无线电技术是当前和以后无线通信技术的发展方向。软件无线电可以根据系统需要，通过软件设置实现不同通信制式在同一硬件平台上的切换，其优点是节约运营商的网络建设成本和新网络的建设时间，节约硬件设备的投入。认知无线电是为了应对日益严重的频谱资源短缺，并充分利用闲置频谱提出来的通信技术，其工作模式为，通过频谱侦测找寻闲置的频谱资源，并用于通信。当标准划定的系统需要应用这部分频谱时，系统释放出当前频率，并自动并快速的切换到其它闲置频率继续工作。两种通信技术的核心都是快速调谐，具体到系统设备就是要求射频部分的滤波器、放大器、混频器等能够快速从一个频段调谐到另一个频段，这也就成为了当前无线通信研究的一个重点和难点，也是影响认知无线电系统商用的主要技术障碍。

当前所提出的可调滤波器多是梳状和交趾等结构，并在其开路端加变容二极管或MEMS等器件，可调谐特性较差。影响滤波器特性的主要是两个参量，谐振单元的谐振频率和单元间的耦合系数。谐振频率决定着滤波器的中心频率，而耦合系数决定着滤波器的带宽和电压驻波比等参数。当前加载变容二极管和(微机械)MEMS等器件的滤波器只能改变中心谐振频率，没办法改变耦合系数，因此滤波器的带宽无法调谐，并且滤波器的输入电压驻波比会恶化，所以难以实现滤波器的中心频率和带宽的连续调谐。本发明应用分布参数的可调谐传输线作为谐振单元，通过改变偏置电压实现线宽等的调谐，不仅仅能够改变中心谐振频率，还可以调谐耦合系数，所以具有更好的可调谐特。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是提供一种可快速调谐中心频率和带宽的射频滤波器，通过改变带状传输线上面的金属栅偏置电压，进而改变带状传输线的特征阻抗，那么两个相邻谐振单元之间的耦合量就会发生改变，进而改变两谐振单元之间的耦合系数，从而实现滤波器带宽和中心频率的调谐。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种频率和带宽可调的射频滤波器，包括金属腔体、连接器组件和滤波器件，所述的连接器组件设置在金属腔体的外侧，所述的滤波器件包括馈电端组件和多个相互平行的谐振单元，所述的馈电端组件与连接器组件连接，所述的馈电端组件由馈电传输线构成，所述的谐振单元由谐振传输线构成，其特征在于所述的馈电传输线的结构与谐振传输线的结构相同，所述的谐振传输线包括由上往下依次分布的金属栅层、二氧化硅层和原始高掺杂层；在金属栅层上加偏置电压后，所述的原始高掺杂层内形成由上往下分布的沟道反型层、PN结层和后高掺杂层，所述的二氧化硅层和PN结层作为绝缘层，金属栅层和后高掺杂层作为地，中间的沟道反型层作为传输导线。

所述的连接器组件包括第一连接器和第二连接器，所述的第一连接器设置在金属腔体的一侧，所述的第二连接器设置在金属腔体的另一侧，所述的馈电端组件包括输入馈电端和输出馈电端，输入馈电端的沟道反型层与第一连接器连接，所述的输出馈电端的沟道反型层与第二连接器连接。

所述的金属腔体内填充有介质板。

 与现有技术相比，本发明的优点是射频滤波器工作时，在金属栅上加偏置电压，通过改变栅压，进而改变沟道的传输特性，实现谐振单元频率的改变，同时改变单元间的耦合量，实现滤波器的调谐。当前研究最多的用变容二极管和MEMS加载在谐振单元的终端，用于调谐。变容二极管和MEMS的调谐原理是一样的，都是改变终端的容抗，用以改变中心频率。但滤波器受谐振单元的中心频率和谐振单元间的耦合量双重影响影响，仅仅改变中心频率难以较好的改变带宽，而且中心频率改变过大，VSWR（电压驻波比）等参数也会恶化，所以集总参数改变中心谐振频率的方法很难实用化。本发明通过改变沟道的尺寸，也就是改变传输线的特征阻抗用于实现滤波器的调谐，因为是分布参数，所以中心频率和带宽都能够连续可调。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的谐振传输线的金属栅加偏置电压前的结构图；

图3为本发明的谐振传输线的金属栅加偏置电压后的结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种频率和带宽可调的射频滤波器，包括金属腔体1、连接器组件和滤波器件，连接器组件设置在金属腔体的外侧，用于实现信号的输入和输出，滤波器件包括馈电端组件和多个相互平行的谐振单元2，馈电端组件与连接器组件连接，馈电端组件由馈电传输线构成，谐振单元2由谐振传输线构成，馈电传输线的结构与谐振传输线的结构相同，谐振传输线包括由上往下依次分布的金属栅层7、二氧化硅层8和原始高掺杂层9；在金属栅层7上加偏置电压后，原始高掺杂层9内形成由上往下分布的沟道反型层10、PN结层11和成型后的高掺杂层12，二氧化硅层8和PN结层11作为绝缘层，金属栅层7和后高掺杂层12作为地，中间的沟道反型层10作为传输导线。滤波器件由两部分组成，中间是平行放置的谐振单元2，由可调谐传输线组成，左右两端有两个馈电传输线分别和连接器的内导体相连接，作为馈电端，通过耦合把信号从左边传输进滤波器，然后从右边耦合输出。

连接器组件包括第一连接器3和第二连接器4，第一连接器3设置在金属腔体1的一侧，第二连接器4设置在金属腔体1的另一侧，馈电端组件包括输入馈电端5和输出馈电端6，输入馈电端5的沟道反型层与第一连接器3连接，输出馈电端5的沟道反型层与第二连接器4连接。金属腔体1的非传输区域内填充有介质板。

Claims (3)

1.一种频率和带宽可调的射频滤波器，包括金属腔体、连接器组件和滤波器件，所述的连接器组件设置在金属腔体的外侧，所述的滤波器件包括馈电端组件和多个相互平行的谐振单元，所述的馈电端组件与连接器组件连接，所述的馈电端组件由馈电传输线构成，所述的谐振单元由谐振传输线构成，其特征在于所述的馈电传输线的结构与谐振传输线的结构相同，所述的谐振传输线包括由上往下依次分布的金属栅层、二氧化硅层和原始高掺杂层；在金属栅层上加偏置电压后，所述的原始高掺杂层内形成由上往下分布的沟道反型层、PN结层和后高掺杂层，所述的二氧化硅层和PN结层作为绝缘层，金属栅层和后高掺杂层作为地，中间的沟道反型层作为传输导线。

2.根据权利要求1所述的一种频率和带宽可调的射频滤波器，其特征在于所述的连接器组件包括第一连接器和第二连接器，所述的第一连接器设置在金属腔体的一侧，所述的第二连接器设置在金属腔体的另一侧，所述的馈电端组件包括输入馈电端和输出馈电端，输入馈电端的沟道反型层与第一连接器连接，所述的输出馈电端的沟道反型层与第二连接器连接。

3.根据权利要求2所述的一种频率和带宽可调的射频滤波器，其特征在于所述的金属腔体内填充有介质板。

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