[發明專利]一種頻率和帶寬均可重構的寬帶平衡帶通濾波器

有效

• 申請號: 201610186461.1
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105789787B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 褚慶昕;陳志涵
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種寬帶平衡帶通濾波器，尤其是一種應用在寬帶前端系統的頻率和帶寬均可重構的寬帶平衡帶通濾波器，屬于微波通信技術領域。

背景技術

隨著現代無線通信技術的不斷發展，電可重構濾波器受到國內外學者的廣泛關注。傳統的電調諧濾波器無法自由調節帶寬，不能很好地適應現代無線系統的要求。正因此，一種同時具有中心頻率和帶寬調節能力的濾波器被提出，其英文名為fully tunable filter，譯作全可調濾波器。該種濾波器是電調濾波器研究的前沿和趨勢之一，目前國際上只有少量文獻報道。共模干擾對通信系統有嚴重的影響，可重構平衡濾波器由于具備良好的共模抑制特性，也得到人們越來越多的關注。此外，目前對可重構濾波器的研究基本上是在窄帶濾波器上開展，多模、寬帶可重構濾波器的研究仍存在許多空白，無法滿足寬帶可重構通信系統的需求。多模、寬帶同樣是電調濾波器的另一個重要的發展趨勢。

根據當前已有的全可調帶通濾波器研究成果，比較典型的有以下三種的設計方法：

1)2011年Yi-Chyun Chiou和Gabriel M.Rebeiz在IEEE Transaction on MTT上發表了“A Tunable Three-Pole 1.5-2.2-GHz Bandpass Filter With Bandwidth and Transmission Zero Control”，采用傳統梳狀線帶通濾波器改進耦合結構實現頻率和帶寬的可重構，可調范圍在1.5～2.2GHz之間，絕對帶寬是50～170MHz(相對帶寬2.2％～11.2％)。文章詳細討論了如何通過控制D1改變電長度調節中心頻率，控制D2改變和W3，L3改變耦合強度調節帶寬，為全可調濾波器的設計提供了另外一種有效的方法。

2)2013年Theunis S.Beukman和Riana H.Geschke在IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.上發表了“A Tune-All Wideband Filter Based on Perturbed Ring-Resonators”，文章采用引入微擾使得環形諧振器模式分離，并用變容管分別控制兩個模式，得到頻率和帶寬全可調的特性，由奇偶模分析理論可以得知奇模由串聯電容C1獨立控制，偶模由并聯電容C2獨立控制，設計出的濾波器擁有9％的頻率調節范圍和25.3％的帶寬調節范圍。

3)當前已有的電調平衡濾波器研究成果也較少。2011年Yuan Chun Li和Quan Xue 在IEEE Transaction on MTT上發表了“Tunable balanced bandpass filter with constant bandwidth and high common-mode suppression”。通過加載不同的元件讓共模諧振頻率產生偏移，獲得較好的共模抑制特性。此外在調諧過程中，差模通帶的相對帶寬或絕對帶寬可以保持不變，從其差模和共模響應可知，其中心頻率在1.17to 1.92GHz連續可調，相對帶寬恒定為9.6±0.35％。

已發表的文章或專利多涉及頻率可重構濾波器，帶寬可重構的研究成果較少，現代無線通信系統的射頻前端需要融合多種無線信道和通信標準，這些無線信道和通信標準不僅有不同的中心頻率，還有不同的帶寬要求，這就需要一種同時具有頻率和帶寬調節能力的可重構射頻前端。已發表的可重構濾波器文章或專利絕大部分是基于窄帶濾波器基礎上設計的，無法滿足寬帶可重構通信系統的需求，對于寬帶可重構濾波器，所提方法和結構以及所實現的性能有限。目前在全可調平衡濾波器方面的研究仍是空白的，國內外尚未有學者提出相關的設計。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種頻率和帶寬均可重構的寬帶平衡帶通濾波器，該濾波器的頻率和帶寬獨立可重構，在通帶兩側各有一個傳輸零點，提高了濾波器的矩形度和選擇性，通帶內共模抑制水平在23.4dB和25.6dB以上，總體性能良好，并且在開路枝節上引入變容二極管，實現了對開路結構的電控制，具備良好的共模抑制性能和電磁兼容性，能夠滿足實際中差分通信系統的需求。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：