[发明专利]一种小型化可调带阻滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型化可调带阻滤波器，属于微波通信技术领域，可应用于超宽带无线通信系统、宽带雷达系统中的信号滤波。

背景技术

随着GSM、WLAN、UWB等无线通信系统的相继出现，可利用的频谱已非常有限，为改善现有以及未来无线系统的性能，可调带阻滤波器受到广泛的关注并在无线通信系统中发挥着重要作用。比如，不断涌现的UWB技术需要一个很宽的频谱，但有限的频谱资源往往用于多个场合，这就意味着在UWB无线通信系统中存在着大量不需要的信号，并且该信号随着时间和地点的变化可能不断改变，干扰了UWB系统范围内的有用信号。上述问题的一个解决方案就是在UWB带通滤波器的通带内引入电可调带阻滤波器从而滤除系统中变化的干扰信号。

由于缺陷地结构的慢波效应和显著阻带等特性，近几年来，利用可调节的缺陷地谐振结构和加载的变容二极管已成为实现小型化可调带阻滤波器的一种有效方法。考虑到共面波导所有导体均位于同一个平面内，为串并联集总元件的安装提供了极大的便利这一优点，基于共面波导的缺陷地结构来实现可调带阻滤波器将具有明显优势。

经过对现有技术的文献检索发现，2006年9月Amr M.E.Safwat等人在IEEETransaction on Microwave Theory and Techniques，54卷第9期发表了″Tunable bandstop defected ground structure resonator using reconfigurable dumbbell-shaped coplanar waveguide(利用可配置哑铃形状共面波导实现可调带阻缺陷地谐振器)″，该论文提出了一种改进的共面波导哑铃形状缺陷地谐振结构并在此基础上利用变容二极管实现可调带阻，但是该可调带阻滤波器的小型化以及更大的带阻调节范围仍需要进一步研究。

检索中还发现，2010年7月Heba B.El-Shaarawy等人在IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium上发表了″A novel compact reconfigurable defected ground structure resonator on coplanar waveguide technology for filter applications(一种可应用于滤波器的新颖紧凑型可配置共面波导缺陷地结构谐振器)″，该论文提出了一种紧凑的可调节带阻滤波器，但是该可配置缺陷地结构在二极管导通和截止时分别出现一个和两个带阻，并且由于这种配置方式下的二极管直流偏置很难实施，论文没有给出带阻的可调范围，以上均限制了该滤波器的实际应用；同时，其小型化也需进一步考虑。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明提出了一种小型化可调带阻滤波器，以克服现有的基于共面波导缺陷地结构可调带阻滤波器尺寸较大、带阻可调范围较小以及直流偏置难施加等缺点。

本发明提出的小型化可调带阻滤波器，包括共面波导传输线、缺陷地单元和可调带阻实现三部分，其特征是共面波导传输线由介质层[10]上的中心导体带[1]和两侧的接地单元[2]构成；缺陷地单元由蚀刻在共面波导传输线两侧接地单元[2]上的两个正方形环谐振结构组成，其中外侧的正方形环谐振结构[3]通过横向缺口和共面波导中心导体带[1]与接地单元[2]形成的缺口槽相连，内侧的正方形环谐振结构[4]通过横向缺口与外侧的正方形环谐振结构[3]相连；可调带阻由横跨在外侧正方形环谐振结构[3]上的变容二极管[5]及施加的直流偏置实现，该直流偏置通过在共面波导两侧接地单元[2]边缘处蚀刻的矩形单元中添加两个偏置焊盘[6、7]来实施，偏置焊盘[7]经导线[8]与内外侧正方形环谐振结构[3、4]之间的金属块相连，偏置焊盘[6]接外部直流输入，两个偏置焊盘[6、7]通过射频扼流圈[9]连接，以阻止射频信号和直流信号之间的相互干扰。

所述缺陷地单元中的内外侧正方形环谐振结构[3、4]以及横向缺口的宽度应相等，以减小电磁波在该单元中传播由于阻抗不连续性而引起的损耗。

所述的小型化可调带阻滤波器可以通过增加内侧的正方形环谐振结构[4]尺寸达到更低的谐振频率，从而进一步实现小型化以满足实际的应用需求。

所述小型化可调带阻滤波器的带阻可调范围取决于所选变容二极管的电容变化范围。