CN110911786B - 一种可重构高抑制双频段带阻滤波器 - Google Patents

一种可重构高抑制双频段带阻滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，包括50Ω微带线、A类陷波单元和B类陷波单元，所述A类陷波单元和B类陷波单元与所述50Ω微带线电耦合连接，耦合间距为d1。通过50Ω微带线分布耦合多个陷波单元，结构紧凑，尺寸和通带插入损耗小。本发明的可重构高抑制双频段带阻滤波器的两个陷波带的频率和带宽可以单独调节，陷波带的抑制度高，调谐范围大。同时提供了一种连接通信系统干扰分析单元的智能抑制解决方案。

Description

一种可重构高抑制双频段带阻滤波器
技术领域
本发明涉及微波器件技术领域，涉及微波波段带阻滤波技术，具体涉及一种可重构高抑制双频段带阻滤波器以及基于所述滤波器的滤波器重构技术。
背景技术
在宽带与超宽带雷达和通信系统中，存在的一个或多个干扰信号对系统的性能通常会产生较大影响，甚至可以使得系统不能正常工作。为了抑制干扰信号，需要在干扰信号的相应频率处引入陷波带。
此外，干扰信号的频率还存在固定不变和随时间变化等多种情况。因此，需要采用频率和带宽可重构的带阻滤波器。目前，现有的可重构带阻滤波器主要应用于抑制单个频段的干扰信号。现有的可重构双频段带阻滤波器存在尺寸和通带插入损耗较大。同时，陷波带存在抑制度低以及可调范围窄的问题。
根据“K.Lee,T.H.Lee,C.S.Ahn,Y.S.Kim,and J.Lee,Reconfigurable dual-stopband filters with reduced number of couplings between a transmission lineand resonators,IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.,vol.25,no.2,pp.106-108,February 2015”提出的一种基于压电传动装置的可重构双频段带阻滤波器，采用了基片集成波导圆腔谐振器和多层印刷电路板结构。但是，多层结构增加了加工和装配的复杂度，不利于电路的集成和小型化。同时，陷波带的抑制度较低，频率调谐范围窄。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于用于通过陷波方式解决宽带、超宽带雷达及通信系统干扰信号的陷波器件存在固定不可调、和/或尺寸/插入损耗较大、和/或陷波带抑制度低、和/或可调范围窄、和/或加工装配复杂和/或电路集成及小型化难度大等。提出了一种涉及一种可重构高抑制双频段带阻滤波器以及基于所述滤波器的滤波器重构技术。
依据本发明的一个方面，提供一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，包括50Ω微带线、A类陷波单元和B类陷波单元，所述A类陷波单元和B类陷波单元与所述50Ω微带线电耦合连接，耦合间距为d1。
作为本发明方案的可选方案之一，所述滤波器包括多个A类陷波单元；
所述A类陷波单元，自所述50Ω微带线的第一端部起，向第二端部方向均匀布置，并彼此相邻；
距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻。
作为本发明方案的可选方案之一，所述滤波器包括多个B类陷波单元；
所述B类陷波单元，自所述50Ω微带线的第二端部起，向第一端部方向均匀布置，并彼此相邻；
距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻。
作为本发明方案的可选方案之一，所述A类陷波单元包括第一陷波单元(1)、第二陷波单元(2)、第三陷波单元(3)、第四陷波单元(4)、第五陷波单元(5)和第六陷波单元(6)共计6个陷波单元；
和/或，所述B类陷波单元包括第七陷波单元(7)、第八陷波单元(8)、第九陷波单元(9)、第十陷波单元(10)、第十一陷波单元(11)和第十二陷波单元(12)共计12个陷波单元。
作为本发明方案的可选方案之一，所述A类陷波单元包括A类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述A类耦合微带线段长度L1，宽度为W1；
所述A类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述A类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
作为本发明方案的可选方案之一，所述B类陷波单元包括B类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述B类耦合微带线段长度L2，宽度为W2；
所述B类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述B类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
作为本发明方案的可选方案之一，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的接地微带线为终端设置有接地过孔的微带线段。
作为本发明方案的可选方案之一，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的馈电输入端连接有可调直流偏置电路单元。
作为本发明方案的可选方案之一，所述可调直流偏置电路单元的调整端连接通信系统的干扰信号分析系统，用于根据通信系统的干扰信号动态改变所述可调直流偏置电路单元的输出直流电压。
作为本发明方案的可选方案之一，所述W1>W2，和/或L1>L2。
作为本发明方案的可选方案之一，各陷波单元的馈电输入端连接独立可调的直流偏置电源。
本发明的优点和有益效果：(1)本发明的可重构高抑制双频段带阻滤波器通过50Ω微带线分布耦合多个陷波单元，结构紧凑，尺寸和通带插入损耗小。(2)本发明的可重构高抑制双频段带阻滤波器的两个陷波带的频率和带宽可以单独调节，陷波带的抑制度高，调谐范围大。同时提供了一种连接通信系统干扰分析单元的智能抑制解决方案。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的低频段陷波带的频率调节仿真图；
图3是本发明的低频段陷波带的带宽调节仿真图；
图4是本发明的高频段陷波带的频率调节仿真图；
图5是本发明的高频段陷波带的带宽调节仿真图；
图6是本发明的低频段陷波带的频率调节测试图；
图7是本发明的低频段陷波带的带宽调节测试图；
图8是本发明的高频段陷波带的频率调节测试图；
图9是本发明的高频段陷波带的带宽调节测试图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
如图1所示，本发明一可选实施例中，提供了一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，包括50Ω微带线、A类陷波单元和B类陷波单元，所述A类陷波单元和B类陷波单元与所述50Ω微带线电耦合连接，耦合间距为d1。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述滤波器包括多个A类陷波单元；
所述A类陷波单元，自所述50Ω微带线的第一端部起，向第二端部方向均匀布置，并彼此相邻；
距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述滤波器包括多个B类陷波单元；
所述B类陷波单元，自所述50Ω微带线的第二端部起，向第一端部方向均匀布置，并彼此相邻；
距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述A类陷波单元包括第一陷波单元(1)、第二陷波单元(2)、第三陷波单元(3)、第四陷波单元(4)、第五陷波单元(5)和第六陷波单元(6)共计6个陷波单元；
和/或，所述B类陷波单元包括第七陷波单元(7)、第八陷波单元(8)、第九陷波单元(9)、第十陷波单元(10)、第十一陷波单元(11)和第十二陷波单元(12)共计12个陷波单元。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述A类陷波单元包括A类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述A类耦合微带线段长度L1，宽度为W1；
所述A类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述A类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述B类陷波单元包括B类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述B类耦合微带线段长度L2，宽度为W2；
所述B类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述B类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的接地微带线为终端设置有接地过孔的微带线段。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的馈电输入端连接有可调直流偏置电路单元。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述直流可调偏置电路单元的调整端连接通信系统的干扰信号分析系统，用于根据通信系统的干扰信号动态改变所述直流偏置电路单元的输出直流电压。
作为本发明方案实施例的一种形式，所述W1>W2，和/或L1>L2。
作为本发明方案实施例的一种形式，各陷波单元的馈电输入端连接独立可调的直流偏置电源。
以下为本发明实施例的其他形式及测试结果：
第一陷波单元、第二陷波单元、第三陷波单元、第四陷波单元、第五陷波单元、第六陷波单元、第七陷波单元、第八陷波单元、第九陷波单元、第十陷波单元、第十一陷波单元、第十二陷波单元和50Ω微带线，十二个陷波单元与50Ω微带线相耦合，耦合间距d1为0.1mm。采用厚度为0.508mm、相对有效介电常数为2.2的Rogers RT/Duroid 5880基板，50Ω微带线的宽度W3为1.54mm，实施例的电路总体尺寸为46mm×8.54mm。在本实施例中，所述变容二极管均选用MACOM公司的MA46H201型号。
本实施例中，第一陷波单元包括一段长L1为8mm，宽W1为0.5mm的耦合微带线段、一个变容二极管、一个电阻、一段终端由过孔接地的微带线段和直流偏置电路，第一到第六陷波单元的结构和尺寸相同。
本实施例中，第七陷波单元包括一段长L2为5mm，宽W2为0.5mm的耦合微带线段、一个变容二极管、一个电阻、一段终端由过孔接地的微带线段和直流偏置电路，第七到第十二陷波单元的结构和尺寸相同。
本实施例中，第一到第十二陷波单元中的变容二极管的阴极连接耦合微带线段的一端，变容二极管的阳极连接终端由过孔接地的微带线段，电阻的一端连接耦合微带线段的另一端，而电阻的另一端连接直流偏置电路。变容二极管Di(i＝1-12)的可变电容分别记为Ci(i＝1-12)。电阻Ri(i＝1-12)的阻值均为1MΩ。
本实施例中，第一到第六陷波单元的尺寸大于第七到第十二陷波单元的尺寸，第一到第六陷波单元用于产生低频段的带阻滤波响应，而第七到第十二陷波单元用于产生高频段的带阻滤波响应。
图2给出了本具体实施例的低频段陷波带的频率调节仿真图。从图中可以看出，当变容二极管的最大电容值为5pF时，阻带的中心频率为4.94GHz，当变容二极管的最小电容值为0.2pF时，阻带的中心频率为8.33GHz。因此，仿真的陷波带频率调谐范围为4.94-8.33GHz，相对可调带宽为51％。仿真的通带的回波损耗大于10dB，插入损耗小于1.1dB。图3给出了本具体实施例的低频段陷波带的带宽调节仿真图。当变容二极管的电容C1＝C2＝0.5pF，C3＝C4＝0.5pF，C5＝C6＝0.5pF，Ci(i＝7-12)＝0.2pF时，阻带10dB抑制度的带宽为0.73GHz。当变容二极管的电容C1＝C2＝0.4pF，C3＝C4＝0.5pF，C5＝C6＝0.6pF，Ci(i＝7-12)＝0.2pF时，阻带10dB抑制度的带宽为0.97GHz。
图4给出了本具体实施例的高频段陷波带的频率调节仿真图。从图中可以看出，当变容二极管的最大电容值为5pF时，阻带的中心频率为6.59GHz，当变容二极管的最小电容值为0.2pF时，阻带的中心频率为10.98GHz。因此，仿真的陷波带频率调谐范围为6.59-10.98GHz，相对可调带宽为50％。仿真的通带的回波损耗大于10dB，插入损耗小于1.1dB。图5给出了本具体实施例的高频段陷波带的带宽调节仿真图。当变容二极管的电容C7＝C8＝0.5pF，C9＝C10＝0.5pF，C11＝C12＝0.5pF，Ci(i＝1-6)＝5pF时，阻带10dB抑制度的带宽为0.8GHz。当变容二极管的电容C7＝C8＝0.4pF，C9＝C10＝0.5pF，C11＝C12＝0.6pF，Ci(i＝1-6)＝5pF时，阻带10dB抑制度的带宽为1.1GHz。
图6给出了本具体实施例的低频段陷波带的频率调节测试图。从图中可以看出，当直流偏置的电压为0V时，阻带的中心频率为5.01GHz，当直流偏置的电压为25V时，阻带的中心频率为8.49GHz。因此，测试的陷波带频率调谐范围为5.01-8.49GHz，相对可调带宽为51％。测试的通带的回波损耗大于10dB，插入损耗小于1.5dB。图7给出了本具体实施例的低频段陷波带的带宽调节测试图。当变容二极管的偏置电压V1＝V2＝10V，V3＝V4＝10V，V5＝V6＝10V，Vi(i＝7-12)＝25V时，阻带10dB抑制度的带宽为0.66GHz。当变容二极管的偏置电压V1＝V2＝8V，V3＝V4＝10V，V5＝V6＝12V，Vi(i＝7-12)＝25V时，阻带10dB抑制度的带宽为0.88GHz。
图8给出了本具体实施例的高频段陷波带的频率调节测试图。从图中可以看出，当直流偏置的电压为0V时，阻带的中心频率为6.54GHz，当直流偏置的电压为25V时，阻带的中心频率为11.1GHz。因此，测试的陷波带频率调谐范围为6.54-11.1GHz，相对可调带宽为51.7％。测试的通带的回波损耗大于10dB，插入损耗小于1.5dB。
图9给出了本具体实施例的高频段陷波带的带宽调节测试图。当变容二极管的偏置电压V7＝V8＝18V，V9＝V10＝18V，V11＝V12＝18V，Vi(i＝1-6)＝0V时，阻带10dB抑制度的带宽为0.87GHz。当变容二极管的偏置电压V7＝V8＝14V，V9＝V10＝18V，V11＝V12＝22V，Vi(i＝1-6)＝0V时，阻带10dB抑制度的带宽为1.32GHz。
以上实施例的可重构高抑制双频段带阻滤波器通过50Ω微带线分布耦合十二个陷波单元。其中，第一到第六陷波单元的结构和尺寸相同，而第七到第十二陷波单元的结构和尺寸相同。第一到第六陷波单元的尺寸大于第七到第十二陷波单元的尺寸，第一到第六陷波单元用于产生低频段的带阻滤波响应，而第七到第十二陷波单元用于产生高频段的带阻滤波响应。每个陷波单元中采用一个变容二极管，通过改变直流偏置电压，可以调节变容二极管的电容值，从而调节阻带的频率和带宽响应。
以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本实用发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，包括50Ω微带线、A类陷波单元和B类陷波单元，所述A类陷波单元和B类陷波单元与所述50Ω微带线电耦合连接，耦合间距为d1；
所述滤波器包括多个A类陷波单元；
所述A类陷波单元，自所述50Ω微带线的第一端部起，向第二端部方向均匀布置，并彼此相邻；距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻；
所述A类陷波单元包括A类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述A类耦合微带线段长度L1，宽度为W1；
所述A类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述A类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
2.根据权利要求1所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述滤波器包括多个B类陷波单元；
所述B类陷波单元，自所述50Ω微带线的第二端部起，向第一端部方向均匀布置，并彼此相邻；
距离所述第二端部最近的A类陷波单元与所述B类陷波单元相邻。
3.根据权利要求2所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述A类陷波单元包括第一陷波单元(1)、第二陷波单元(2)、第三陷波单元(3)、第四陷波单元(4)、第五陷波单元(5)和第六陷波单元(6)共计6个陷波单元；
和/或，所述B类陷波单元包括第七陷波单元(7)、第八陷波单元(8)、第九陷波单元(9)、第十陷波单元(10)、第十一陷波单元(11)和第十二陷波单元(12)共计6个陷波单元。
4.根据权利要求1-3之任一项权利要求所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述B类陷波单元包括B类耦合微带线段、变容二极管、电阻和接地微带线段；
所述B类耦合微带线段长度L2，宽度为W2；
所述B类耦合微带线段长度方向的第一端部与所述变容二极管的阴极电连接，所述变容二极管的阳极与所述接地微带线段电连接；
所述B类耦合微带线段长度方向的第二端部与所述电阻一电极相连接，所述电阻的另一电极连接一馈电输入端；
所述馈电输入端可用于输入直流偏置电压。
5.根据权利要求4所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的接地微带线为终端设置有接地过孔的微带线段。
6.根据权利要求4所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述A类陷波单元、和/或B类陷波单元的馈电输入端连接有可调直流偏置电路单元。
7.根据权利要求6所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述可调直流偏置电路单元的调整端连接通信系统的干扰信号分析系统，用于根据通信系统的干扰信号动态改变所述可调直流偏置电路单元的输出直流电压。
8.根据权利要求4所述的一种可重构高抑制双频段带阻滤波器，其特征在于，所述W1>W2，和/或L1>L2，各陷波单元的馈电输入端连接独立可调的直流偏置电源。
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