CN110459839A - 一种频率可调差分双通带滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种频率可调差分双通带滤波器，采用单层且中心对称的微带结构，包括两个单端加载贴片电容的耦合微带线，四个中心加载变容二极管的耦合微带线以及调控所述变容二极管的偏置电路；所述中心加载变容二极管的耦合微带线两两级联，所述两个单端加载贴片电容的耦合微带线分别连接在两两级联的两组中心加载变容二极管的耦合微带线的两端。相比于现有的频率可调差分双通带滤波器，本发明采用简单的结构、较小的尺寸以及较少数量的变容二极管获得频率可调差分双通带滤波器，其频率调控范围可达900MHz。

Description

一种频率可调差分双通带滤波器
技术领域
本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种频率可调差分双通带滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，频谱资源日益紧缺，无线通信系统正朝着多频、小型化、高性能以及高集成度的方向发展。微波滤波器是无线通信系统中的重要组成部分，广泛应用于雷达、测量、电子对抗以及卫星通信等多个领域，其性能的好坏直接影响着整个通信系统的质量。频率可调双通带滤波器作为微波滤波器的一种，可以充分利用有限的频谱资源，使得无线通信系统可以工作在多个频段，满足不同的应用要求，大大提高了系统的集成度，减小了系统的尺寸，符合当代无线通信系统的发展趋势。同时，无线系统集成度的提高加剧了信号串扰和环境噪声等问题，差分电路具有良好的抑制环境噪声和抗电磁干扰等能力，从而得到了广泛的应用。然而，目前频率可调差分双通带滤波器的设计仍然是一个重要的挑战。
目前已报道了四种频率可调差分双通带滤波器的设计技术。第一种，采用加载集总元件的阶跃阻抗谐振器和变容管所设计的可调差分双通带滤波器，此设计的调控范围过小，仅能达到65MHz，采用了4个变容二极管，同时电路尺寸较大。第二种，采用级联多条枝节和变容管设计的可调差分双通带滤波器，此设计的调控范围增加到190MHz，然而采用了12个变容二极管，结构及控制复杂，同时电路尺寸过大。第三种，采用双端短路谐振器和变容二极管设计的可调差分双通带滤波器，此设计的调控范围达到了220 MHz,同样采用了12个变容二极管，结构及控制复杂，同时电路尺寸同样过大。第四种，采用加载枝节的哑铃型谐振器和变容二极管设计的可调差分双通带滤波器，此设计的调控范围进一步增加到250MHz，采用了4个变容二极管，电路尺寸有所减小，然而此设计需要通过在金属地上开槽来实现共模抑制，电路结构过于复杂。因此提出一种频率可调差分双通带滤波器，使其进一步增加频率调控范围、减小尺寸，并具备结构简单、低成本等特点显得至关重要。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种频率可调差分双通带滤波器，实现宽频调控范围，且改善现有技术结构复杂及变容二极管较多的问题。
技术方案：一种频率可调差分双通带滤波器，采用单层且中心对称的微带结构，包括两个单端加载贴片电容的耦合微带线，四个中心加载变容二极管的耦合微带线以及调控所述变容二极管的偏置电路；所述中心加载变容二极管的耦合微带线两两级联，所述两个单端加载贴片电容的耦合微带线分别连接在两两级联的两组中心加载变容二极管的耦合微带线的两端。
进一步的，所述中心加载变容二极管的耦合微带线包括一对耦合的微带线，以及加载在耦合微带线中心处的变容二极管Cv；所述单端加载贴片电容的耦合微带线包括一对耦合的微带线，加载在耦合微带线内侧的贴片电容C1以及分别加载在一对耦合的微带线外侧的两个接地贴片电容C2；所述偏置电路包括外接偏置电压的金属贴片、以及四个电阻R1和四个接地电阻R2，所述金属贴片设置在四个中心加载变容二极管的耦合微带线的中央位置，所述四个电阻R1分别连接一个中心加载变容二极管的耦合微带线一端以及所述金属贴片，所述四个中心加载变容二极管的耦合微带线的另一端分别连接一个接地电阻R2。
进一步的，还包括四条馈线以及四个隔直贴片电容Cb，所述馈线通过隔直贴片电容 Cb分别与两个单端加载贴片电容的耦合微带线的一条微带线连接。
进一步的，所述贴片电容C1和所述接地贴片电容C2设置在所述单端加载贴片电容的耦合微带线的同一端，并靠近级联的耦合微带线的连接处。
进一步的，所述两个单端加载贴片电容的耦合微带线和四个中心加载变容二极管的耦合微带线为四分之一波长的耦合微带线。
有益效果：本发明采用中心加载变容二极管的耦合微带线与单端加载贴片电容的耦合微带线相级联构成电压控制的频率可调差分双通带滤波器，相比于现有的频率可调差分双通带滤波器，本发明采用简单的结构、较小的尺寸以及较少数量的变容二极管获得频率可调差分双通带滤波器，其频率调控范围可达900MHz。具体优点包括：
(1)四个中心加载变容二极管的耦合微带线与两个单端加载贴片电容的耦合微带线相级联，获得差模双通带滤波响应，且低频差模通带中心频率可以通过偏置电压调控，而高频差模通带保持不变。
(2)变容二极管偏置电路中的电阻R1和接地电阻R2分别加载在四个中心加载变容二极管的耦合微带线的两端，大电阻R1与金属贴片相连，调控时只需一个外接偏置电压加在金属贴片即可，易于操作，控制简单。
(3)隔直电容放置在馈线与耦合微带线的连接处，在保证隔直效果的同时，减少了隔直电容对滤波器整体性能的影响。
(4)将贴片电容C1和接地贴片电容C2放置在耦合微带线的同一端，分别用于提高带外抑制和滤波器的频率选择性。
附图说明
图1为频率可调差分双通带滤波器结构示意图；
图2为滤波器的差模响应(Sdd21)仿真结果图；
图3为滤波器的差模响应(Sdd11)仿真结果图；
图4为滤波器的共模响应(Scc21)仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种频率可调差分双通带滤波器，采用单层且中心对称的微带结构，包括两个单端加载贴片电容的耦合微带线5、6四个中心加载变容二极管的耦合微带线 7～10以及调控变容二极管的偏置电路。中心加载变容二极管的耦合微带线7～10两两级联，两个单端加载贴片电容的耦合微带线5、6分别连接在两两级联的两组中心加载变容二极管的耦合微带线的两端。
其中，中心加载变容二极管的耦合微带线包括一对耦合的微带线，以及加载在耦合微带线中心处的变容二极管Cv。单端加载贴片电容的耦合微带线5、6包括一对耦合的微带线，加载在耦合微带线内侧的贴片电容C1以及分别加载在一对耦合的微带线外侧的两个接地贴片电容C2；贴片电容C1和接地贴片电容C2设置在单端加载贴片电容的耦合微带线5、6的同一端，并靠近级联的耦合微带线的连接处。两个单端加载贴片电容的耦合微带线5、6和四个中心加载变容二极管的耦合微带线7～10均为四分之一波长的耦合微带线。
偏置电路包括外接偏置电压的金属贴片11、以及四个电阻R1和四个接地电阻R2，金属贴片11设置在四个中心加载变容二极管的耦合微带线7～10的中央位置，四个电阻 R1分别连接一个中心加载变容二极管的耦合微带线7～10一端以及金属贴片11，四个中心加载变容二极管的耦合微带线7～10的另一端分别连接一个接地电阻R2。其中，电阻 R1和接地电阻R2均约50千欧。
频率可调差分双通带滤波器还包括四条馈线1～4以及四个隔直贴片电容Cb，馈线1～4通过隔直贴片电容Cb分别与两个单端加载贴片电容的耦合微带线5、6的一条微带线连接。馈线1和2外接一对差分端口，馈线3和4外接另一对差分端口。
本发明的频率可调差分双通带滤波器，使用差模信号激励时，中心对称面等效为理想电壁，在耦合微带线及其连接处的贴片电容C1和接地贴片电容C2的共同作用下，本结构可获得四个差模传输极点和七个差模传输零点，四个差模传输极点的中间分布着两个差模传输零点，从而构成了两个差模工作通带，并且分布在两个差模通带两侧的多个差模传输零点形成了宽阻带，有效地实现对带外信号的抑制。当变容二极管Cv工作时，其容值随着偏置电压的降低而增加，此时差模低频通带内的传输极点和其附近的差模带外传输零点同时向低频移动，而差模高频通带内的传输极点和其附近的差模带外传输零点保持不变，从而实现了差模低频通带中心频率的可调。
本发明的频率可调差分双通带滤波器，当被共模信号激励时，本结构的中心对称面等效为理想磁壁，在耦合微带线及其连接处的贴片电容C1和接地贴片电容C2的共同作用下可获得五个共模传输零点形成宽频的共模抑制，能有效保证两个差模通带内对共模信号的抑制。当变容二极管Cv工作时，共模传输零点的变化较小，共模抑制频带始终可以很好的覆盖住两个差模通带，从而保证了在整个差模通带调控范围内对共模信号的抑制。
本实施例中，滤波器的物理尺寸为56.2mm×12.2mm，对应的电尺寸为1.05λg×0.23 λg，λg为高通带中心频率所对应的导波波长。本实施例采用RO4003C基板，其介电常数为3.38，损耗角为0.0027，厚度为0.813mm，仿真时选用的变容二极管为Toshiba公司的JDV2S71E型号。
仿真的差模频率响应如图2和图3所示，当变容二极管Cv容值从0.7pF变到8.5pF时，低通带的中心频率从2.17GHz变化到1.26GHz，调控范围达到了900MHz，最小插入损耗从0.5dB变到0.2dB，其3-dB差模相对带宽从6.4％变化到8.0％。与此同时，高通带的中心频率在3.42GHz处保持不变，中心频率处插入损耗为0.5dB，其3-dB差模相对带宽为5.1％。两个差模通带左右两侧均有多个差模传输零点，很好地抑制住了带外信号，具有较高的频率选择性。
仿真的共模频率响应如图4所示，当变容二极管Cv容值从0.7pF变到8.5pF时，始终存在多个共模传输零点，形成的共模抑制通带很好地覆盖了差模通带，低通带内的共模抑制从16.7dB变化到31dB，高通带内的共模抑制从27dB变化到20dB，从而在调控的过程中，有效地保证了差模通带范围内对共模信号的抑制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种频率可调差分双通带滤波器，其特征在于：采用单层且中心对称的微带结构，包括两个单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)，四个中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)以及调控所述变容二极管的偏置电路；所述中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)两两级联，所述两个单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)分别连接在两两级联的两组中心加载变容二极管的耦合微带线的两端。
2.根据权利要求1所述的频率可调差分双通带滤波器，其特征在于：所述中心加载变容二极管的耦合微带线包括一对耦合的微带线，以及载在耦合微带线中心处的变容二极管Cv；所述单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)包括一对耦合的微带线，加载在耦合微带线内侧的贴片电容C1以及分别加载在一对耦合的微带线外侧的两个接地贴片电容C2；所述偏置电路包括外接偏置电压的金属贴片(11)、以及四个电阻R1和四个接地电阻R2，所述金属贴片(11)设置在四个中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)的中央位置，所述四个电阻R1分别连接一个中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)一端以及所述金属贴片(11)，所述四个中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)的另一端分别连接一个接地电阻R2。
3.根据权利要求1或2所述的频率可调差分双通带滤波器，其特征在于：还包括四条馈线(1～4)以及四个隔直贴片电容Cb，所述馈线(1～4)通过隔直贴片电容Cb分别与两个单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)的一条微带线连接。
4.根据权利要求1或2所述的频率可调差分双通带滤波器，其特征在于：所述贴片电容C1和所述接地贴片电容C2设置在所述单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)的同一端，并靠近级联的耦合微带线的连接处。
5.权利要求1或2所述的频率可调差分双通带滤波器，其特征在于：所述两个单端加载贴片电容的耦合微带线(5、6)和四个中心加载变容二极管的耦合微带线(7～10)为四分之一波长的耦合微带线。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110380167A (zh) * 2019-06-12 2019-10-25 电子科技大学 一种微带线形式的可调单端到平衡滤波器
CN110994109A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 南通大学 一种紧凑型全平衡式宽带滤波功分器
CN111710946A (zh) * 2020-06-08 2020-09-25 南通大学 一种宽带的单端式微带短线带通滤波器
CN115084808A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 南通先进通信技术研究院有限公司 一种宽带共模抑制平衡式微带线带通滤波器
CN116544637A (zh) * 2023-04-23 2023-08-04 南通至晟微电子技术有限公司 一种带宽可调差分滤波器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69728104D1 (de) * 1996-10-11 2004-04-22 Nortel Networks Ltd Gegentakt-Mikrostreifenleitungsfilter
CN203056058U (zh) * 2013-01-23 2013-07-10 南京理工大学 具有带宽控制的平衡式射频电调带通滤波器
TW201342704A (zh) * 2012-04-13 2013-10-16 Univ Chienkuo Technology 以Ｔ型及λ／２步階式阻抗共振器（ＳＩＲ）設計具抑制共模訊號之平衡式雙頻帶通濾波器
CN106257744A (zh) * 2016-07-27 2016-12-28 南京理工大学 基于平行耦合线加载的可调带宽超宽带带通滤波器
WO2017013927A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 京セラ株式会社 方向性結合器および通信モジュール
CN109524748A (zh) * 2018-11-09 2019-03-26 南京航空航天大学 一种频率可调谐微带平衡带通滤波器
CN109841933A (zh) * 2019-03-11 2019-06-04 南通大学 一种紧凑型宽带差分带通滤波器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69728104D1 (de) * 1996-10-11 2004-04-22 Nortel Networks Ltd Gegentakt-Mikrostreifenleitungsfilter
TW201342704A (zh) * 2012-04-13 2013-10-16 Univ Chienkuo Technology 以Ｔ型及λ／２步階式阻抗共振器（ＳＩＲ）設計具抑制共模訊號之平衡式雙頻帶通濾波器
CN203056058U (zh) * 2013-01-23 2013-07-10 南京理工大学 具有带宽控制的平衡式射频电调带通滤波器
WO2017013927A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 京セラ株式会社 方向性結合器および通信モジュール
CN106257744A (zh) * 2016-07-27 2016-12-28 南京理工大学 基于平行耦合线加载的可调带宽超宽带带通滤波器
CN109524748A (zh) * 2018-11-09 2019-03-26 南京航空航天大学 一种频率可调谐微带平衡带通滤波器
CN109841933A (zh) * 2019-03-11 2019-06-04 南通大学 一种紧凑型宽带差分带通滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周家根: ""高选择性微带宽频带滤波器的分析与设计"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110380167A (zh) * 2019-06-12 2019-10-25 电子科技大学 一种微带线形式的可调单端到平衡滤波器
CN110380167B (zh) * 2019-06-12 2021-05-25 电子科技大学 一种微带线形式的可调单端到平衡滤波器
CN110994109A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 南通大学 一种紧凑型全平衡式宽带滤波功分器
CN110994109B (zh) * 2019-12-31 2021-05-25 南通大学 一种紧凑型全平衡式宽带滤波功分器
CN111710946A (zh) * 2020-06-08 2020-09-25 南通大学 一种宽带的单端式微带短线带通滤波器
CN115084808A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 南通先进通信技术研究院有限公司 一种宽带共模抑制平衡式微带线带通滤波器
CN116544637A (zh) * 2023-04-23 2023-08-04 南通至晟微电子技术有限公司 一种带宽可调差分滤波器
CN116544637B (zh) * 2023-04-23 2023-10-31 南通至晟微电子技术有限公司 一种带宽可调差分滤波器

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