[實用新型]具有帶寬控制的平衡式射頻電調帶通濾波器

有效

• 申請號: 201320035294.2
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN203056058U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 車文荃;毛金榮;馮文杰;王晴;馬亞林;李飛;周家根
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203;H01P7/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本實用新型涉及一種新型的基于變容二極管的平衡式射頻電調諧帶通濾波器，特別是一種可應用在多頻帶、寬頻帶和可重構射頻前端系統中的具有帶寬控制的平衡式射頻電調帶通濾波器。

背景技術

電調濾波器是跳擴頻通信技術、抗干擾雷達、動態頻率分配技術、多功能接收機、雜散發射測量等方面的關鍵技術之一。自二戰以來，電調濾波器一直都是各國研究的熱點之一。在這個方面，目前已經有一些研究報道，多種不同的調諧器件也已經被使用，例如半導體變容二極管、射頻微機電系統（RF?MEMS）電容管以及鐵電薄膜材料變容管等。其中半導體變容二極管因其調諧速度快、控制電壓和功率消耗低、工藝成熟等優點在可重構系統的設計中得到了廣泛的應用。

現代超寬帶雷達和無線通信要求采用高性能的可重構射頻前端。例如在認知無線電體系中，為了充分利用和融合各種不同的無線信道和標準，射頻前端需要工作在不同的頻率上，這就需要中心頻率可調諧的可重構射頻前端。隨著近年來雷達和通信技術的快速發展，頻譜資源日益擁擠，這些系統往往又同時有著嚴格的帶寬要求和抗干擾能力。根據實際應用環境，當前設計的平衡式射頻電調濾波器主要還存在以下問題：

（1）對于大多數調諧濾波器而言，當調諧通帶中心頻率時，通帶的絕對帶寬或相對帶寬往往呈現無規則的變化，而在很多實際應用中對帶寬有一定的要求。因此我們需要在調諧中心頻率時候能夠控制通帶帶寬的變化的調諧濾波器。

（2）隨著無線系統的發展和廣泛應用，周圍環境噪聲的干擾愈發不容忽略。環境噪聲的存在導致濾波器的性能下降，進而影響到射頻前端的噪聲系數。因此必須采取一些抑制環境噪聲的方法。

（3）阻帶擴展。隨著頻譜資源日益擁擠，可能有多種不同頻率的微波信號共存于一個空間。因此帶通濾波器的帶外必須保證較寬的阻帶以抑制可能進入的雜波信號。

針對中心頻率調諧時進行帶寬控制的問題，目前已經提出了一些方法。目前比較常用的有兩種：根據“S.J.Park?and?G.M.Rebeiz，Low-loss?two-poletunable?filters?with?three?different?predefined?band?width?characteristics，IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.,vol.56,no.5,pp.1137-1148,May2008.”所提供的分析可知，采用獨立的電耦合和磁耦合機制來控制耦合系數的變化，能夠實現帶寬控制；根據“M.A.ElTanani?and?G.M.Rebeiz，High?performance?1.5-2.5GHz?RF-MEMS?tunable?filters?for?wireless?applications，IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.,vol.58,no.6,pp.1629-1637,Jun.2010.”所提供的分析可知，采用電磁混合耦合機制同樣能控制帶寬。然而上述所提出的方法都是單端口電路，對于環境噪聲的抑制沒有顯著效果。

平衡結構電路對環境噪聲有較好的抑制效果，因此在現代通信系統中平衡電路得到廣泛應用。目前大多數的研究集中在阻帶擴展、共模抑制、寬通帶等方面。根據“J.Shi,and?Quan?Xue，Balanced?Bandpass?Filters?Using?Center-Loaded?Half-Wavelength?Resonators，IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.,vol.59,no.10,pp.2452-2460,Oct.2011.”所提供的分析可知，中間加載電容的方式可以吸收共模信號。然而大多數平衡式濾波器的設計都是不可調的，目前只有“Y.C.Li?and?Quan?Xue，Tunable?balanced?bandpass?filter?with?constant?bandwidth?and?high?common?mode?suppression，IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.,vol.59,no.10,pp.2452-2460,Oct.2011.”一文中提出了一種平衡式可調濾波器。然而文中只實現了恒定絕對帶寬控制和恒定相對帶寬控制，并未實現其他方式的帶寬控制。