2-18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器

摘要

本发明公开了2－18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器，包括四个工作在不同频段的带阻滤波单元，所述的四个带阻滤波单元均包括：微带主传输线，以及微带主传输线两侧沿微带主传输线长度方向周期性分布的多个微带谐振器，微带谐振器与微带主传输线缝隙耦合，且每个微带谐振器上均加载有变容二极管，通过改变所述变容二极管加载的容值实现阻带中心频率的连续可调。本发明的阻带滤波器可实现2－18GHz频段中心频率连续可调，采用的微带分布式周期滤波电路结构，可以增加阻带抑制度，实现良好通带性能，有利于减小电路面积。

权利要求

1.2‑18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器，其特征在于，包括四个工作在不同频段的带阻滤波单元，分别为：工作在2‑4GHz频段的第一带阻滤波单元、工作在4‑9GHz频段的第二带阻滤波单元、工作在9‑13.7GHz频段的第三带阻滤波单元以及工作在13.7‑18GHz频段的第四带阻滤波单元；

所述的四个带阻滤波单元均包括：微带主传输线，以及微带主传输线两侧沿微带主传输线长度方向周期性分布的多个微带谐振器，微带谐振器与微带主传输线缝隙耦合，且每个微带谐振器上均加载有变容二极管，通过改变所述变容二极管加载的容值实现阻带中心频率的连续可调；所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第一微带线和第二微带线，第一微带线的一端通过金属化通孔接地，另一端通过变容二极管C1连接第二微带线的一端，第二微带线的另一端通过变容二极管C2连接金属化通孔后进行接地，变容二极管C1和C2的阴极均连接第二微带线，第一微带线与主微带传输线缝隙耦合，所有微带谐振器的第二微带线分别通过依次连接的隔交电阻和直流偏置线共同连接一个直流电压偏置。

2.根据权利要求1所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元的微带谐振器均配置为四分之一波长终端短路的微带谐振器。

3.根据权利要求2所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元的微带谐振器均配置为半波长终端开路微带谐振器。

4.根据权利要求3所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第三微带线和第四微带线，第三微带线与第四微带线垂直连接，第四微带线一端通过变容二极管C3连接金属化通孔后进行接地，第三微带线与微带主传输线缝隙耦合，所有微带谐振器的第三微带线分别通过依次连接的隔交电阻和直流偏置线共同连接一个直流电压偏置。

5.根据权利要求4所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，在第一带阻滤波单元中，第一微带线的长度为5.2mm，第二微带线的长度为1mm，第一微带线与微带主传输线的间距为

0.1mm，微带谐振器的数量为22个；在第二带阻滤波单元中，第一微带线的长度为3.2mm，第二微带线的长度为0.6mm，第一微带线与微带主传输线的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为20个。

6.根据权利要求1所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，在第三阻带滤波单元中，第三微带线的长度为4.5mm，第四微带线的长度为0.6mm，第三微带线与微带主传输线的间距为

0.2mm，微带谐振器的数量为6个；在第四阻带滤波单元中，第三微带线的长度为2.5mm，第四微带线的长度为0.6mm，第三微带线与微带主传输线的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为6个。

7.根据权利要求1所述的宽带带阻滤波器，其特征在于，每个带阻滤波单元的微带主传输线两端分别连接选通开关，所述选通开关通过计数字控制电路与控制端连接，通过控制端输入控制信号从而控制相应选通开关的导通，同时调节所导通的选通开关对应的带阻滤波单元中的变容二极管上加载的偏置电压。

说明书

2‑18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器

技术领域

[0001] 本发明涉及通信滤波器件，尤其涉及一种工作在2‑18GHz频段的中心频率连续可调宽带带阻滤波器。

背景技术

[0002] 滤波器是现代无线通信网络中最重要的频率选择组件，在射频收发系统中，需要利用滤波器将接收到的信号进行选频滤波，再经由后端电路进行进一步的放大与变频处理。伴随着现代通信系统的不断发展，高质量、高速度、高带宽通信对滤波器的性能提出了更高的要求，因此，滤波器作为现代通信系统中最为重要的频率选择元件，其性能影响着整个通信系统。

[0003] 现代雷达和无线通信系统等常常需要多个频段的工作状态，为了满足系统的集成度及小型化要求，通常采取多个滤波器并联的射频前端滤波电路，其对电路面积要求较大，且不利于集成化。而对于可重构滤波器，其相关文献报道较少，且多采取机械式或磁调节式结构，频率调节手段较为复杂，难以集成化与小型化。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种工作在2‑18GHz频段的中心频率连续可调宽带带阻滤波器。

[0005] 本发明的目的是这样实现的，提供2‑18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器，包括四个工作在不同频段的带阻滤波单元，分别为：工作在2‑4GHz频段的第一带阻滤波单元、工作在4‑9GHz频段的第二带阻滤波单元、工作在9‑13.7GHz频段的第三带阻滤波单元以及工作在13.7‑18GHz频段的第四带阻滤波单元；

[0006] 所述的四个带阻滤波单元均包括：微带主传输线，以及微带主传输线两侧沿微带主传输线长度方向周期性分布的多个微带谐振器，微带谐振器与微带主传输线缝隙耦合，且每个微带谐振器上均加载有变容二极管，通过改变所述变容二极管加载的容值实现阻带中心频率的连续可调。

[0007] 优选的，所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元的微带谐振器均配置为四分之一波长终端短路的微带谐振器。

[0008] 优选的，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元的微带谐振器均配置为半波长终端开路微带谐振器。

[0009] 优选的，所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第一微带线和第二微带线，第一微带线的一端通过金属化通孔接地，另一端通过变容二极管C1连接第二微带线的一端，第二微带线的另一端通过变容二极管C2连接金属化通孔后进行接地，变容二极管C1和C2的阴极均连接第二微带线，第一微带线与主微带传输线缝隙耦合，所有微带谐振器的第二微带线分别通过依次连接的隔交电阻和直流偏置线共同连接一个直流电压偏置。

[0010] 优选的，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第三微带线和第四微带线，第三微带线与第四微带线垂直连接，第四微带线一端通过变容二极管C3连接金属化通孔后进行接地，第三微带线与微带主传输线缝隙耦合，所有微带谐振器的第三微带线分别通过依次连接的隔交电阻和直流偏置线共同连接一个直流电压偏置。

[0011] 优选的，在第一带阻滤波单元中，第一微带线的长度为5.2mm，第二微带线的长度为1mm，第一微带线与微带主传输线的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为22个；在第二带阻滤波单元中，第一微带线的长度为3.2mm，第二微带线的长度为0.6mm，第一微带线与微带主传输线的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为20个。

[0012] 优选的，在第三阻带滤波单元中，第三微带线的长度为4.5mm，第四微带线的长度为0.6mm，第三微带线与微带主传输线的间距为0.2mm，微带谐振器的数量为6个；在第四阻带滤波单元中，第三微带线的长度为2.5mm，第四微带线的长度为0.6mm，第三微带线与微带主传输线的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为6个。

[0013] 优选的，每个带阻滤波单元的微带主传输线两端分别连接选通开关，所述选通开关通过计数字控制电路与控制端连接，通过控制端输入控制信号从而控制相应选通开关的导通，同时调节所导通的选通开关对应的带阻滤波单元中的变容二极管上加载的偏置电压。

[0014] 本发明的显著进步性至少体现在：

[0015] 提出的一种宽带带阻滤波器，可实现2‑18GHz频段中心频率连续可调，采用加载变容二极管的微带分布式周期滤波电路结构，具有高抑制度、低插入损耗、宽调节范围的特点，可以增加阻带抑制度，实现良好通带性能，有利于减小电路面积。同时，采用数字电路进行滤波器阻带频率控制，进一步提高了整个系统的集成化及数字化，使得本发明能够更好的满足工程需要。此外，通过两种不同形式的微带分布式谐振单元，实现了较高的工作频率与良好的通带性能。

附图说明

[0016] 图1为实施例的2‑4GHz频段的带阻滤波单元的实际电路图；

[0017] 图2为实施例的9‑13.7GHz频段的带阻滤波单元的实际电路图；

[0018] 图3为实施例的2‑4GHz频段的带阻滤波单元的测试性能图；

[0019] 图4为实施例的9‑13.7GHz频段的带阻滤波单元的测试性能图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明作进一步的阐述说明，应该说明的是，本发明的实施方式并不限于所提供的实施例。

[0021] 参阅图1‑4所示，本发明提供如下实施例：

[0022] 在本发明实施例方案中，提供的2‑18GHz频段中心频率连续可调宽带带阻滤波器，包括四个工作在不同频段的带阻滤波单元，分别为：工作在2‑4GHz频段的第一带阻滤波单元、工作在4‑9GHz频段的第二带阻滤波单元、工作在9‑13.7GHz频段的第三带阻滤波单元以及工作在13.7‑18GHz频段的第四带阻滤波单元；

[0023] 所述的四个带阻滤波单元均包括：微带主传输线，以及微带主传输线两侧沿微带主传输线长度方向周期性分布的多个微带谐振器，微带谐振器与微带主传输线缝隙耦合，且每个微带谐振器上均加载有变容二极管，通过改变所述变容二极管加载的容值实现阻带中心频率的连续可调。

[0024] 在上述实施例中，将2GHz—18GHz的频率调节范围划分为四个频段，分别对应四个可独立调节的带阻滤波单元，可通过切换不同的带阻滤波单元工作，从而实现整个2GHz—18GHz频率范围内的阻带连续可调。进一步的，带阻滤波单元采用50Ω微带主传输线，两侧分布多个微带谐振器，从而将阻带频率内的能量耦合到地，实现带阻滤波的功能。本实施例中采用的微带分布式周期滤波电路结构具有高抑制度、低插入损耗、宽调节范围的特点，采用分布式周期滤波电路结构，可以增加阻带抑制度，实现良好通带性能，有利于减小电路面积。

[0025] 参阅图1所示，在一些实施例中，所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元的微带谐振器均配置为四分之一波长终端短路的微带谐振器，每个微带谐振器可等效为LC并联谐振结构，通过窄缝耦合实现J/K变换器。更为具体的，所述第一带阻滤波单元和第二带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第一微带线2和第二微带线3，第一微带线2的一端通过金属化通孔接地，另一端通过变容二极管C1连接第二微带线3的一端，第二微带线3的另一端通过变容二极管C2连接金属化通孔后进行接地，变容二极管C1和C2的阴极均连接第二微带线3，第一微带线2与主微带传输线1缝隙耦合，所有微带谐振器的第二微带线分别通过依次连接的隔交电阻(本实施例设置R1、R2两个隔交电阻)和直流偏置线4共同连接一个直流电压偏置。微带谐振器的谐振频率由微带线(第一微带线2和第二微带线3)感值容值及变容二极管(C1和C2)加载电容值共同决定，通过改变变容二极管加载的容值即可实现阻带中心频率的连续可调。

[0026] 参阅图2所示，在一些实施例中，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元的微带谐振器均配置为半波长终端开路微带谐振器，每个微带谐振器可等效为LC并联谐振结构，通过窄缝耦合实现J/K变换器。具体的，所述第三带阻滤波单元和第四带阻滤波单元均设置为：微带谐振器包括第三微带线5和第四微带线6，第三微带线5与第四微带线6垂直连接，第四微带线6一端通过变容二极管C3连接金属化通孔后进行接地，第三微带线5与微带主传输线1缝隙耦合，所有微带谐振器的第三微带线5分别通过依次连接的隔交电阻(本实施例设置R3、R4两个隔交电阻)和直流偏置线共同连接一个直流电压偏置。同样的，在本实施例中，微带谐振器的谐振频率由微带线(第三微带线5和第四微带线6)感值容值及变容二极管(C3)加载电容值共同决定，通过改变变容二极管加载的容值即可实现阻带中心频率的连续可调。

[0027] 以上实施例中，通过在不同频率段使用不同结构的微带谐振器，减小了整体电路面积，并且优化了滤波器的通带性能，减小信号损耗。高频率段使用加载变容二极管的半波长开路微带谐振器，通过减少微带谐振器数量从而减少了变容二极管的使用，降低了整体滤波器的成本。

[0028] 可以理解的是，在第一和第二带阻滤波单元中，第一微带线与主微带传输线之间为缝隙耦合，即具有耦合间距S，同样的，在第三和第四带阻滤波单元中，第三微带线与主微带传输线之间为缝隙耦合，具有同样的耦合间距S，通过调整耦合间距S可改变耦合强度，从而改变整个带阻滤波单元的带宽与阻带抑制度，而通过调节微带线(第一至第四微带线)的长度可改变带宽与谐振器谐振频率，增加微带主传输线两侧的微带谐振器的数量能够增加阻带抑制度，减小带宽。因此，根据设计所需频率及抑制度指标，可合理选择耦合间距S、微带线长度以及微带主传输线两侧加载的微带谐振器的数量。

[0029] 作为一种优选的实施方式，微带主传输线1的宽度为1.52mm，在第一带阻滤波单元中，第一微带线2的长度为5.2mm，第二微带线3的长度为1mm，第一微带线2与微带主传输线1的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为22个，以达到30dB的阻带抑制度与较宽的调节范围；在第二带阻滤波单元中，第一微带线2的长度为3.2mm，第二微带线3的长度为0.6mm，第一微带线2与微带主传输线1的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为20个。进一步优选的，在第三阻带滤波单元中，第三微带线5的长度为4.5mm，第四微带线6的长度为0.6mm，第三微带线5与微带主传输线1的间距为0.2mm，微带谐振器的数量为6个；在第四阻带滤波单元中，第三微带线5的长度为2.5mm，第四微带线6的长度为0.6mm，第三微带线5与微带主传输线1的间距为0.1mm，微带谐振器的数量为6个。参阅图3和图4，图3为本实施例的2‑4GHz频段的带阻滤波单元的测试性能图，图4为本实施例的9‑13.7GHz频段的带阻滤波单元的测试性能图；
可以得出，实施例所提供的带阻滤波器可实现2‑18GHz频段中心频率连续可调，具有高抑制度、低插入损耗、宽调节范围的特点，实现了良好的通带性能。

[0030] 为减小滤波器体积，将四段滤波器电路加工于同一块电路板上，使用铝制屏蔽腔体进行封装，整体的滤波器封装腔体体积为：200mm＊100mm＊60mm。

[0031] 在一些实施例中，每个带阻滤波单元的微带主传输线两端分别连接选通开关，所述选通开关通过计数字控制电路与控制端连接，通过控制端输入控制信号从而控制相应选通开关的导通，同时调节所导通的选通开关对应的带阻滤波单元中的变容二极管上加载的偏置电压。对于本发明中的频率可重构方式，采用调节工作在反偏状态下的变容二极管容值，进而改变整个谐振器谐振频率进行整个滤波器的阻带频率调节。通过数字控制电路输出不同电压值，对应扫描不同阻带频率，从而得到频率‑电压的近似关系。计算机输入相应阻带频率，通过通讯协议与数字控制电路连接，数字电路输出对应控制电压，从而达到所期望的阻带频率。

[0032] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。