[发明专利]超宽带电调带通滤波器组及其频率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于射频电调带通滤波器技术领域，主要涉及一种低插损，中心频率可调的电调带通滤波器组，具体是一种超宽带电调带通滤波器组及其频率控制方法，是由计算机控制的超宽范围中心频率可调、通带带宽随中心频率变化小的带通滤波器系统。可应用在射频前端系统中，适应多种通信协议频段，实现了由计算机控制的中心频率30M-3GHz的带通滤波。

背景技术

随着科学技术的不断进步，现代移动通信基站及移动通信终端都正在朝着小型化、集成化的方向发展，越来越多的通信系统和功能都集成在一种通信设备或终端上。作为无线通信系统中不可或缺的器件之一，特别是在日益拥挤的无线频谱资源和复杂的电磁环境下，滤波器成为无线通信技术中许多设计问题的核心，可以用来限定大功率发射机在规定的频带内辐射，又可以反过来防止接收机受到带外的干扰。从超长波到微波，直至光波以上的所有频段都需要有滤波器。因此，微波滤波器是通信系统、雷达系统、测量系统中最常见的器件之一，其性能的好坏往往直接影响到整个通信系统的质量。随着微波器件集成度的日益提高，滤波器的小型化显得迫在眉睫。因此，研究具有高性能、小型化、易集成的微带滤波器有着重要的意义。

近年来无线通信领域的一个新的研究热点是如何有效利用频谱资源。为了解决这一问题且同时满足现代通讯系统对设备“灵活多变”的需要，电控技术应运而生。超宽带电调滤波器组在此背景下应运而生，它可以根据通信系统要求工作于所需要的工作频段，在兼容现有通信频段的同时，滤除掉其他频段的干扰信号。从而大大减少设备中微波器件的数量，降低通信系统的体积和费用，并且实现良好的电磁兼容特性。

针对以上背景，利用超宽带滤波器组在频谱资源的利用率和频段兼容性方面的优势，本发明设计了中心频率调节范围为30M-3GHz的超宽带电调带通滤波器组。

目前，国内外在电调滤波器领域已经展开一系列研究工作，并取得了一些成果。但是，射频电调带通滤波器普遍面临着以下问题：

(1)滤波器中心频率可调节范围小，难以满足现在无线通信系统多重通信协议共存的要求。

(2)已有可调滤波器技术普遍采用机械控制，准确性低，不便于操作，并且体积大成本高；而现有的电调滤波器一般需要依靠人工进行调节电压，控制复杂而且不准确。

(3)目前很多通信系统要求滤波器在调整过程中绝对带宽保持不变。而多数电调滤波器在中心频率调整过程中，绝对带宽变化明显，甚至达到50％以上，对于大范围的调节，带宽变化更是明显。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种中心频率调谐范围超宽、插入损耗小、结构简单、低成本、易加工、控制方便准确的超宽带电调带通滤波器组及其频率控制方法，以满足移动终端和卫星通信系统的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案说明如下：

一种超宽带电调带通滤波器组，包括有外置电源、电调带通滤波器及输入、输出端口，其特征在于：超宽带电调带通滤波器组还包括：外部数字控制电路、输入开关板、输出开关板和金属腔体，电调带通滤波器为电调带通滤波器组，金属腔体包括金属盖和主体腔，金属腔体的金属盖通过四角的安装螺钉与主体腔构成一个封闭的金属腔。主体腔外侧一边安装输入端口，一边安装输出端口，主体腔内部分隔为三大部分：靠近输入端口一侧安装输入开关板，靠近输出端口一侧安装输出开关板，中间部分从上至下依次分隔为6-10个小的金属腔，安装6-10块频段不同的微带线宽带电调带通滤波器，各微带线宽带电调带通滤波器工作频段依次衔接，形成超宽带电调带通滤波器组，其中6-10块中至少有两块微带线宽带电调滤波器为低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器，低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器的谐振器是由三段微带线构成整体呈对称结构的偶模单阶半波长谐振器，工作在高频段。外置电源通过外部数字控制电路给输入开关板和输出开关板的开关芯片供电，同时给所有滤波器的变容二极管供电；外部数字控制电路通过单片机串口与计算机连接；输入开关板和输出开关板为对称性电路，电路相同，控制相对应。

本发明所采用的低插损、绝对带宽恒定的电调带通滤波器，也是本系统中由发明人自主研发的新型电调带通滤波器：该电调带通滤波器采用单阶谐振结构，两组变容二极管互为隔直电容，输入输出端直接馈电，输入输出两端为电感结合的匹配电路，因此，插入损耗很小，单个电调带通滤波器调节范围宽，绝对带宽恒定，尺寸小。