CN112635943B

CN112635943B - 一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器

Info

Publication number: CN112635943B
Application number: CN202110019741.4A
Authority: CN
Inventors: 郑少勇; 唐伟晟
Original assignee: Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2041-01-07
Also published as: CN112635943A

Abstract

本发明公开了一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，包括介质基板、金属盖板和金属腔体，介质基板的上表面设有微波带通滤波器，下表面设有金属地层，金属地层上开有第一矩形缝隙和第二矩形缝隙，金属盖板上开有第一矩形挖空槽和第二矩形挖空槽，金属腔体的内部安装有毫米波谐振器；金属盖板贴合在金属腔体上，介质基板以其下表面贴合在金属盖板上。本发明频带通滤波器的微波与毫米波工作频率均可以实现互不干扰的独立调节，具有结构紧凑，选择性高，带外抑制好，频率比大，频率独立可重构的优点，且其工作频率契合第五代无线通信系统标准，因此适合应用于第五代无线通信系统。本发明广泛应用于无线通信技术领域。

Description

一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器。

背景技术

无线通信系统中使用微波频段和毫米波频段信号，其中微波频段具有传输距离远、覆盖范围广等优点，以及有频谱资源少、传输速率低等缺点，而毫米波频段具有频谱资源多、传输速率高等优点，以及有传输距离和覆盖范围有限等缺点，因此同时使用微波频段和毫米波频段进行通信能够取得它们的互补作用，这就是微波频段和毫米波频段协同工作的概念。无论是使用微波频段还是毫米波频段，都需要用到带通滤波器这一关键元件，但如果分别为微波频段和毫米波频段各自配备带通滤波器，则会增加系统复杂度，从而增加使用成本、工作不稳定性以及占用空间等。与此同时，无论是在毫米波或者是微波频段，在实际中各通信应用的工作频率相离很近，且5G系统中的扩频、跳频和动态频率分配等通信技术需要对不同频率进行切换，若对于每一个频率都配置一套滤波器，将会大大增加设备体积和成本。因此，带通滤波器的频率可重构技术显得尤为重要。

现有技术主要是通过并联不同工作频率的滤波器，并分别两个滤波器上加载调谐单元，或者是利用多模谐振器的不同工作模式，并在特定位置加载调谐单元等实现频率可重构的双频带通滤波器，但是受到谐波干扰和尺寸匹配等限制，难以实现超过3的频率比，而目前5G通信系统所使用的微波频段一般低于6GHz，毫米波频段一般高于24GHz，其频率比通常远大于5，因此现有技术不能很好地满足5G通信系统或者更先进通信系统的要求。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器。

实施例中的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器包括：

介质基板；所述介质基板的上表面设有微波带通滤波器，所述微波带通滤波器以微带工艺固定在所述介质基板上，所述介质基板的下表面设有金属地层，所述金属地层上开有第一矩形缝隙和第二矩形缝隙；

金属盖板；所述金属盖板上开有第一矩形挖空槽和第二矩形挖空槽，所述第一矩形挖空槽的尺寸和位置与所述第一矩形缝隙对应，所述第二矩形挖空槽的尺寸和位置与所述第二矩形缝隙对应；

金属腔体；所述金属腔体的内部安装有毫米波谐振器；

所述金属盖板贴合在所述金属腔体上以封闭所述金属腔体，所述介质基板以其下表面贴合在所述金属盖板上。

进一步地，所述微波带通滤波器为二阶阶跃阻抗谐振器。

进一步地，所述二阶阶跃阻抗谐振器包括第一阶跃阻抗谐振器和第二阶跃阻抗谐振器，所述第一阶跃阻抗谐振器与所述第二阶跃阻抗谐振器之间存在电耦合和磁耦合。

进一步地，所述第一阶跃阻抗谐振器包括第一直流偏置焊盘、第一扼流电感、第一金属化过孔、第一变容二极管、第一低阻抗匹配线、第一隔直电容、第一高阻抗匹配线和第一50欧姆微带线，所述第一金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一扼流电感与所述第一直流偏置焊盘连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一变容二极管与所述第一金属化过孔连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一隔直电容与所述第一高阻抗匹配线的一端连接，所述第一高阻抗匹配线的另一端与所述第一50欧姆微带线连接。

进一步地，所述第二阶跃阻抗谐振器包括第二直流偏置焊盘、第二扼流电感、第二金属化过孔、第二变容二极管、第二低阻抗匹配线、第二隔直电容、第二高阻抗匹配线和第二50欧姆微带线，所述第二金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二扼流电感与所述第二直流偏置焊盘连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二变容二极管与所述第二金属化过孔连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二隔直电容与所述第二高阻抗匹配线的一端连接，所述第二高阻抗匹配线的另一端与所述第二50欧姆微带线连接。

进一步地，所述介质基板上还设有第三金属化过孔，所述第三金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接；所述第一低阻抗匹配线与所述第二低阻抗匹配线之间以交指电容进行电耦合，所述第一高阻抗匹配线与所述第二高阻抗匹配线之间通过所述第三金属化过孔进行磁耦合。

进一步地，所述金属腔体内设有第一子腔体和第二子腔体，所述第一子腔体的位置与所述第一矩形挖空槽和所述第一矩形缝隙对应，所述第二子腔体的位置与所述第二矩形挖空槽和所述第二矩形缝隙对应，所述毫米波谐振器包括第一介质调谐单元、第一金属把手、第二介质调谐单元和第二金属把手，所述第一介质调谐单元置于所述第一子腔体内，所述第二介质调谐单元置于所述第二子腔体内，所述第一金属把手用于带动所述第一介质调谐单元在所述第一子腔体内转动，所述第二金属把手用于带动所述第二介质调谐单元在所述第二子腔体内转动，所述第一子腔体和所述第二子腔体之间通过耦合窗口连通。

进一步地，所述第一介质调谐单元包括第一介质十字架和第一介质圆柱柄，所述金属腔体的接近所述第一子腔体一侧设有第一扇形槽和第一圆孔，所述第一圆孔位于所述第一扇形槽内，所述第一圆孔从所述金属腔体一侧垂直贯穿至所述第一子腔体内，所述第一介质圆柱柄穿过所述第一圆孔，所述第一介质圆柱柄在所述第一子腔体内的一端连接所述第一介质十字架，所述第一介质圆柱柄的另一端连接所述第一金属把手，使得所述第一金属把手转动时通过所述第一介质圆柱柄带动所述第一介质十字架转动，所述第一扇形槽用于限制所述第一金属把手的转动角度范围。

进一步地，所述第二介质调谐单元包括第二介质十字架和第二介质圆柱柄，所述金属腔体的接近所述第二子腔体一侧设有第二扇形槽和第二圆孔，所述第二圆孔位于所述第二扇形槽内，所述第二圆孔从所述金属腔体一侧垂直贯穿至所述第二子腔体内，所述第二介质圆柱柄穿过所述第二圆孔，所述第二介质圆柱柄在所述第二子腔体内的一端连接所述第二介质十字架，所述第二介质圆柱柄的另一端连接所述第二金属把手，使得所述第二金属把手转动时通过所述第二介质圆柱柄带动所述第二介质十字架转动，所述第二扇形槽用于限制所述第二金属把手的转动角度范围。

进一步地，所述第一子腔体和所述第二子腔体的底面长边上分别设有方形直角凸边，所述第一子腔体中的方形直角凸边与所述第二子腔体中的方形直角凸边关于所述耦合窗口对称。

本发明的有益效果是：实施例中的频带通滤波器，其微波与毫米波工作频率均可以实现互不干扰的独立调节，具有结构紧凑，选择性高，带外抑制好，频率比大，频率独立可重构的优点，且其工作频率契合第五代无线通信系统标准，因此适合应用于第五代无线通信系统或者更先进的无线通信系统。

附图说明

图1为实施例中带通滤波器的整体结构图；

图2为实施例中带通滤波器的二阶阶跃阻抗谐振器部分的结构图；

图3为实施例中带通滤波器的金属腔体部分的结构图；

图4为实施例中带通滤波器的金属腔体部分的结构图；

图5为实施例中频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器的整体结构图；

图6为实施例中测量的固定毫米波频率不变而单独调节微波频率的回波损耗随频率变化图；

图7为实施例中测量的固定毫米波频率不变而单独调节微波频率的插入损耗随频率变化图；

图8为实施例中测量的固定微波频率不变而单独调节毫米波频率的回波损耗随频率变化图；

图9为实施例中测量的固定微波频率不变而单独调节毫米波频率的插入损耗随频率变化图。

具体实施方式

本实施例中，频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器的结构如图1所示。其包括介质基板102、金属盖板104和金属腔体105。其中，介质基板102是用厚度为0.508mm的Rogers RT/Duroid 5880材料制造的，其介电常数为2.2。

参照图1，介质基板102的上表面设有微波带通滤波器101，微波带通滤波器101以微带工艺固定在介质基板102上，介质基板102的下表面设有金属地层103，金属地层103上开有第一矩形缝隙10301和第二矩形缝隙10302。

本实施例中，微波带通滤波器101是一个二阶阶跃阻抗谐振器。本实施例中，二阶阶跃阻抗谐振器由第一阶跃阻抗谐振器和第二阶跃阻抗谐振器组成，第一阶跃阻抗谐振器和第二阶跃阻抗谐振器之间存在电耦合和磁耦合。

本实施例中，二阶阶跃阻抗谐振器的具体结构如图2所示。图2中，第一阶跃阻抗谐振器的元件和第二阶跃阻抗谐振器的元件是对称分布的，因此只标注了第一阶跃阻抗谐振器的元件。参照图2，第一阶跃阻抗谐振器包括第一直流偏置焊盘10101、第一扼流电感10102、第一金属化过孔10103、第一变容二极管10104、第一低阻抗匹配线10105、第一隔直电容10106、第一高阻抗匹配线10107和第一50欧姆微带线10108，第一金属化过孔10103穿透介质基板102与金属地层103连接，第一低阻抗匹配线10105通过第一扼流电感10102与第一直流偏置焊盘10101连接，第一低阻抗匹配线10105通过第一变容二极管10104与第一金属化过孔10103连接，第一低阻抗匹配线10105通过第一隔直电容10106与第一高阻抗匹配线10107的一端连接，第一高阻抗匹配线10107的另一端与第一50欧姆微带线10108连接。参照图2，第二阶跃阻抗谐振器包括第二直流偏置焊盘、第二扼流电感、第二金属化过孔、第二变容二极管、第二低阻抗匹配线、第二隔直电容、第二高阻抗匹配线和第二50欧姆微带线，第二金属化过孔穿透介质基板102与金属地层103连接，第二低阻抗匹配线通过第二扼流电感与第二直流偏置焊盘连接，第二低阻抗匹配线通过第二变容二极管与第二金属化过孔连接，第二低阻抗匹配线通过第二隔直电容与第二高阻抗匹配线的一端连接，第二高阻抗匹配线的另一端与第二50欧姆微带线连接。

本实施例中，第一金属化过孔10103和第二金属化过孔均穿透介质基板102。第一金属化过孔10103的上端位于距离第一低阻抗匹配线10105末端中心的0.4mm处，第一金属化过孔10103的下端与金属地层103连接。第二金属化过孔的上端位于距离第二低阻抗匹配线末端中心的0.4mm处，第二金属化过孔的下端与金属地层103连接。

本实施例中，第一直流偏置焊盘10101位于距离第一低阻抗匹配线10105边缘中心0.7mm处，第二直流偏置焊盘位于距离第二低阻抗匹配线边缘中心0.7mm处。

本实施例中，第一变容二极管10104和第二变容二极管的型号均为MAVR-011020-1411，第一隔直电容10106、第二隔直电容、第一扼流电感10102和第二扼流电感的封装均为0402。

本实施例中，参照图2，介质基板102上还设有第三金属化过孔10109，第三金属化过孔10109穿透介质基板102与金属地层103连接。参照图2，第一低阻抗匹配线10105与第二低阻抗匹配线之间形成交指电容，使得第一低阻抗匹配线10105与第二低阻抗匹配线之间以交指电容进行电耦合。第一高阻抗匹配线10107与第二高阻抗匹配线之间通过第三金属化过孔10109进行磁耦合。

本实施例中，参照图1，金属盖板104上开有第一矩形挖空槽10401和第二矩形挖空槽10402，其中，第一矩形挖空槽10401的尺寸和位置与第一矩形缝隙10301对应，第二矩形挖空槽10402的尺寸和位置与第二矩形缝隙10302对应。

本实施例中，参照图1，金属腔体105的内部安装有毫米波谐振器。具体地，参照图1、图3和图4，金属腔体105内设有第一子腔体10501和第二子腔体10502，第一子腔体10501的位置与第一矩形挖空槽10401和第一矩形缝隙10301对应，第二子腔体10502的位置与第二矩形挖空槽10402和第二矩形缝隙10302对应，毫米波谐振器包括第一介质调谐单元、第一金属把手10701、第二介质调谐单元和第二金属把手10702，第一介质调谐单元置于第一子腔体10501内，第二介质调谐单元置于第二子腔体10502内，第一金属把手10701用于带动第一介质调谐单元在第一子腔体10501内转动，第二金属把手10702用于带动第二介质调谐单元在第二子腔体10502内转动，第一子腔体10501和第二子腔体10502之间通过耦合窗口连通。

参照图1、图3和图4，第一介质调谐单元包括第一介质十字架10601和第一介质圆柱柄10801，金属腔体105的接近第一子腔体10501一侧设有第一扇形槽和第一圆孔，第一圆孔位于第一扇形槽内，第一圆孔从金属腔体105一侧垂直贯穿至第一子腔体10501内，第一介质圆柱柄10801穿过第一圆孔，第一介质圆柱柄10801在第一子腔体10501内的一端连接第一介质十字架10601，第一介质圆柱柄10801的另一端连接第一金属把手10701，使得第一金属把手10701转动时通过第一介质圆柱柄10801带动第一介质十字架10601转动，第一扇形槽用于限制第一金属把手10701的转动角度范围。第二介质调谐单元包括第二介质十字架10602和第二介质圆柱柄10802，金属腔体105的接近第二子腔体10502一侧设有第二扇形槽和第二圆孔，第二圆孔位于第二扇形槽内，第二圆孔从金属腔体105一侧垂直贯穿至第二子腔体10502内，第二介质圆柱柄10802穿过第二圆孔，第二介质圆柱柄10802在第二子腔体10502内的一端连接第二介质十字架10602，第二介质圆柱柄10802的另一端连接第二金属把手10702，使得第二金属把手10702转动时通过第二介质圆柱柄10802带动第二介质十字架10602转动，第二扇形槽用于限制第二金属把手10702的转动角度范围。

本实施例中，第一扇形槽和第二扇形槽对应的圆心角都为90度。

本实施例中，第一金属把手10701和第二金属把手10702分别嵌入金属腔体105左右侧表面上的扇形槽中，第一介质调谐单元安装在两个矩形腔体内部，介质圆柱柄末端从矩形腔体内部侧面的圆孔中穿出，并嵌入金属把手的圆柱形通孔中，介质调谐单元中的介质十字架的重心与矩形腔体中心对准重合。

本实施例中，第一介质调谐单元能通过旋转第一金属把手10701在第一子腔体10501内进行90度旋转，第二介质调谐单元能通过旋转第二金属把手10702在第二子腔体10502内进行90度旋转，且当同时旋转第一金属把手10701和第二金属把手10702时，第一介质调谐单元与第二介质调谐单元旋转角度一致，旋转方向相反。

本实施例中，参照图1、图3和图4，第一子腔体10501和第二子腔体10502的底面长边上分别设有方形直角凸边，第一子腔体10501中的方形直角凸边与第二子腔体10502中的方形直角凸边关于耦合窗口对称。

本实施例中，金属盖板104设置在金属腔体105上以封闭金属腔体105，介质基板102以其下表面叠合在金属盖板104上，金属盖板104与金属腔体105、介质基板102保持上下对准，且通过外围紧固件紧密贴合，从而形成如图5所示的结构。参照图5，由于第一矩形挖空槽10401的尺寸和位置与第一矩形缝隙10301对应，第一子腔体10501的位置与第一矩形挖空槽10401和第一矩形缝隙10301对应，第二矩形挖空槽10402的尺寸和位置与第二矩形缝隙10302对应，第二子腔体10502的位置与第二矩形挖空槽10402和第二矩形缝隙10302对应，因此图5所示的结构中，两条矩形缝隙位于50欧姆微带线的正下方，两个贯穿盖板的矩形槽位于矩形缝隙的正下方，两条矩形缝隙与两个贯穿盖板的矩形槽中心对准，两个贯穿盖板的矩形槽与两个矩形腔体内部靠近边缘位置对准。

本实施例中，具备超大频率比的紧凑型双频带通滤波器的主要工作原理及技术效果为：

(1)金属地层设置的矩形缝隙和金属盖板设置的的矩形槽耦合会对微波与毫米波工作频率的信号进行分离和和整合，微波工作频率的信号直接通过微波带通滤波器传输，毫米波工作频率的信号会通过金属地层上设置的矩形缝隙和金属盖板上设置的矩形槽耦合进入金属腔体内传输。

(2)对于微波带通滤波器中的频率可调的微波带通滤波器，通过阶跃阻抗谐振器之间的电磁耦合在微波通带两侧引入两个传输零点，从而提高微波通带选择性。通过在两个直流偏执焊盘上施加相同的直流电压并调节电压的大小，将改变变容二极管的电容，从而改变阶跃阻抗谐振器的等效电长度，进而改变其谐振频率，进而实现对微波带通滤波器的工作频率调节。隔直电容用于防止直流信号串入射频交流信号输入输出端口。扼流电感用于防止射频交流信号串入直流偏置中。

(3)金属腔体，介质调谐单元和金属把手共同构成一个谐振频率可调的四阶毫米波谐振器，矩形腔体通过底部的方形直角凸边可以实现两个基模的耦合，两个矩形腔体通过耦合窗口联通耦合，实现四模响应。方形直角凸边分别处于两个矩形腔体底部不同长边上，可以引入模式之间的负耦合，从而在通带两侧引入两个传输零点，提高毫米波通带的选择性。通过旋转金属把手进而旋转介质调谐单元，并保持两个介质调谐单元朝相反方向旋转相同角度，可以实现对于两个矩形腔体内电磁场的对称扰动，从而使四个模式的谐振频率一致改变，进而实现对毫米波的工作频率的调谐。

(4)金属地层设置的矩形缝隙除了用于耦合分离信号，其对于微波带通滤波器可看作一种具有带做滤波器响应的缺陷地结构，进而对于微波滤波器可以提供一个阻带。通过对矩形缝隙长度的调节，可以使其阻带位于双频滤波器两个工作频率之间的频带内，配合对于调节阶跃阻抗谐振器的高低阻抗匹配线电长度比和阻抗比，可以使得微波滤波器在其工作频率调节过程中，其第一个谐波频率始终处于矩形缝隙所提供的阻带范围内，第二个谐波频率始终远高于毫米波的工作频率，结合毫米波腔体滤波器低频截止的特点，从而实现对微波滤波器双频滤波器两个工作频率之间频段的谐波抑制，并防止微波滤波器产生对谐波对毫米波工作频段的干扰。且该设计无需引入额外的滤波单元进行谐波抑制，保持了结构的高度紧凑性。

(5)由于在微波段和与毫米波段采用了不同的调谐方式，且根据上述分析，微波滤波器的谐波不影响毫米波频段，毫米波腔体滤波器低频截止，不影响微波频段，进而实现了微波和毫米波工作频率的独立可重构。

(6)由于在微波滤波器引入了混合耦合，在毫米波工作通带两侧各引入了一个传输零点；在毫米波滤波器引入了交叉耦合，在毫米波工作通带两侧各引入了一个传输零点；从而实现了两个工作通带的高选择性。

本发明的技术效果主要是由本发明的结构带来的，同时也与图3-图5中所标记的以下参数的具体取值有关：微波带通滤波器中阶跃阻抗谐振器低阻抗匹配线长度l₁，低阻抗匹配线宽度w₁，交指电容耦合缝隙s₀，交指电容长度l_cap，高阻抗匹配线长度l₂，低阻抗匹配线宽度w₂，馈电位置与第三金属化过孔的距离l₃，第三金属化过孔半径r₀，第三金属化过孔与高阻抗匹配线中心线距离sh_v，直流偏压V_bias，L_Chock扼流电感电感值L_Chock，隔直电容电容值C_Block，变容二极管变容值C_varactor，高阻抗匹配线长度l_m，50欧姆微带线宽度l₅₀，50欧姆微带线宽度w₀，50欧姆微带线伸出矩形缝隙的长度l_in；介质基板的基板高度h₀，金属地层中矩形缝隙长度l_s1，矩形缝隙长度w_s1；金属盖板中矩形槽长度l_s2，矩形槽长度w_s2，盖板高度h_s1；金属腔体中矩形腔体宽度a，矩形腔体宽度b，矩形腔体长度c，方形直角凸边高度w_c1，方形直角槽高度w_c2，耦合窗口高度win_h，耦合窗口宽度win_w，耦合窗口长度win_t；介质调谐单元中介质圆柱柄半径r_r，介质圆柱柄长度l_r，介质十字架高度H_dr，介质十字架宽度W_dr，介质十字架厚度L_dr。

本实施例中将l₁和w₁等参数设定为以下数值：

l₁＝1.8mm，w₁＝5mm，s₀＝0.1mm，l_cap＝0.6mm，l₂＝4.2mm，w₂＝0.2mm，l₃＝1.55mm，sh_v＝0.3mm，r₀＝0.3mm，l_m＝3.7mm，l_in＝2.15mm，C_Block＝600pF，L_chock＝22nH，l₅₀＝4.5mm，w₀＝1.88mm，h₀＝0.508mm，l_s1＝6.5mm，w_s1＝0.6mm，l_s2＝8mm，w_s2＝1mm，h_s1＝2mm，a＝5.1mm，b＝5.14mm，c＝6.4mm，w_c1＝1.15mm，w_c2＝0.9mm，l_c＝3.5mm，win_h＝3.8mm，win_w＝2.3mm，win_t＝0.7mm，r_r＝1mm，l_r＝4.3mm，H_dr＝5mm，W_dr＝1mm，L_dr＝1.8mm。

图6为本发明实施例的测量的固定毫米波频率不变而单独调节微波频率的回波损耗随频率变化图，图7为本发明实施例的测量的固定毫米波频率不变而单独调节微波频率的插入损耗随频率变化图。参照图6和图7，发明实施例在固定介质调谐单元的转动角度θ＝10°，偏置电压分别为V_bias＝0V，V_bias＝4V，V_bias＝8V，V_bias＝11V时，毫米波工作频率所有状态下保持在26.5GHz，微波工作频率分别为3.22GHz，3.35GHz，3.47GHz，3.52GHz。毫米波工作频段插损下均为3.56dB，3.53dB，3.57dB，3.58dB，微波工作频段插损为3.57dB，3dB，2.7dB，2.6dB。微波工作频率回波损耗在所有状态下均小于-15dB，毫米波工作频率所有状态下回波损耗小于-10dB，两个工作频率间的谐波抑制深度在所有状态下均大于18dB。

图8为本发明实施例的测量的固定微波频率不变而单独调节毫米波频率的回波损耗随频率变化图，图9为本发明实施例的测量的固定微波频率不变而单独调节毫米波频率的插入损耗随频率变化图。参照图8和图9，发明实施例在偏置电压固定为V_bias＝0V，介质调谐单元的转动角度θ＝45°，θ＝31°，θ＝22°，θ＝10°，θ＝0°时，微波工作频率所有状态下均为3.52GHz，毫米波工作频率分别为25GHz，25.4GHz，25.7GHz，26.3GHz，27GHz。微波工作频段插损为2.66dB，2.66dB，2.64dB，2.63dB，2.67dB。毫米波工作频段插损为3.51dB，3.17dB，3.10dB，3.56dB，3.70dB。微波工作频率回波损耗在所有状态下均小于-25dB，毫米波工作频率回波损耗小于-10dB，两个工作频率间的谐波抑制深度在所有状态下均大于19dB。

综上，本发明实施例的微波工作频率可调范围为3.22GHz-3.52GHz，毫米波工作频率可调范围为25GHz-27GHz。在调谐过程中，微波频段插入损耗为2.6-3.57dB之间，回波损耗均大于15dB；毫米波频段插入损耗为3.17dB-3.7dB之间，回波损耗均大于10dB；两个工作频率之间频段的谐波抑制深度均大于21dB。且微波与毫米波工作频率均可以实现互不干扰的独立调节。本发明实施例的双频滤波器电路尺寸为17.5*11.3*8mm³。本发明的双频带通滤波器具有结构紧凑，选择性高，带外抑制好，频率比大，频率独立可重构的优点，且其工作频率契合第五代无线通信系统标准，因此非常适合应用于第五代无线通信系统或者更先进的无线通信系统。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims

1.一种频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，包括：

金属腔体；所述金属腔体的内部安装有毫米波谐振器；所述金属腔体内设有第一子腔体和第二子腔体，所述第一子腔体的位置与所述第一矩形挖空槽和所述第一矩形缝隙对应，所述第二子腔体的位置与所述第二矩形挖空槽和所述第二矩形缝隙对应，所述毫米波谐振器包括第一介质调谐单元、第一金属把手、第二介质调谐单元和第二金属把手，所述第一介质调谐单元置于所述第一子腔体内，所述第二介质调谐单元置于所述第二子腔体内，所述第一金属把手用于带动所述第一介质调谐单元在所述第一子腔体内转动，所述第二金属把手用于带动所述第二介质调谐单元在所述第二子腔体内转动，所述第一子腔体和所述第二子腔体之间通过耦合窗口连通；

2.根据权利要求1所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述微波带通滤波器为二阶阶跃阻抗谐振器。

3.根据权利要求2所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述二阶阶跃阻抗谐振器包括第一阶跃阻抗谐振器和第二阶跃阻抗谐振器，所述第一阶跃阻抗谐振器与所述第二阶跃阻抗谐振器之间存在电耦合和磁耦合。

4.根据权利要求3所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述第一阶跃阻抗谐振器包括第一直流偏置焊盘、第一扼流电感、第一金属化过孔、第一变容二极管、第一低阻抗匹配线、第一隔直电容、第一高阻抗匹配线和第一50欧姆微带线，所述第一金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一扼流电感与所述第一直流偏置焊盘连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一变容二极管与所述第一金属化过孔连接，所述第一低阻抗匹配线通过所述第一隔直电容与所述第一高阻抗匹配线的一端连接，所述第一高阻抗匹配线的另一端与所述第一50欧姆微带线连接。

5.根据权利要求4所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述第二阶跃阻抗谐振器包括第二直流偏置焊盘、第二扼流电感、第二金属化过孔、第二变容二极管、第二低阻抗匹配线、第二隔直电容、第二高阻抗匹配线和第二50欧姆微带线，所述第二金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二扼流电感与所述第二直流偏置焊盘连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二变容二极管与所述第二金属化过孔连接，所述第二低阻抗匹配线通过所述第二隔直电容与所述第二高阻抗匹配线的一端连接，所述第二高阻抗匹配线的另一端与所述第二50欧姆微带线连接。

6.根据权利要求5所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述介质基板上还设有第三金属化过孔，所述第三金属化过孔穿透所述介质基板与所述金属地层连接；所述第一低阻抗匹配线与所述第二低阻抗匹配线之间以交指电容进行电耦合，所述第一高阻抗匹配线与所述第二高阻抗匹配线之间通过所述第三金属化过孔进行磁耦合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述第一介质调谐单元包括第一介质十字架和第一介质圆柱柄，所述金属腔体的接近所述第一子腔体一侧设有第一扇形槽和第一圆孔，所述第一圆孔位于所述第一扇形槽内，所述第一圆孔从所述金属腔体一侧垂直贯穿至所述第一子腔体内，所述第一介质圆柱柄穿过所述第一圆孔，所述第一介质圆柱柄在所述第一子腔体内的一端连接所述第一介质十字架，所述第一介质圆柱柄的另一端连接所述第一金属把手，使得所述第一金属把手转动时通过所述第一介质圆柱柄带动所述第一介质十字架转动，所述第一扇形槽用于限制所述第一金属把手的转动角度范围。

8.根据权利要求7所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述第二介质调谐单元包括第二介质十字架和第二介质圆柱柄，所述金属腔体的接近所述第二子腔体一侧设有第二扇形槽和第二圆孔，所述第二圆孔位于所述第二扇形槽内，所述第二圆孔从所述金属腔体一侧垂直贯穿至所述第二子腔体内，所述第二介质圆柱柄穿过所述第二圆孔，所述第二介质圆柱柄在所述第二子腔体内的一端连接所述第二介质十字架，所述第二介质圆柱柄的另一端连接所述第二金属把手，使得所述第二金属把手转动时通过所述第二介质圆柱柄带动所述第二介质十字架转动，所述第二扇形槽用于限制所述第二金属把手的转动角度范围。

9.根据权利要求1-6任一项所述的频率独立可重构的超大频率比双频带通滤波器，其特征在于，所述第一子腔体和所述第二子腔体的底面长边上分别设有方形直角凸边，所述第一子腔体中的方形直角凸边与所述第二子腔体中的方形直角凸边关于所述耦合窗口对称。