[发明专利]一种频率和带宽均可重构的宽带平衡带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带平衡带通滤波器，尤其是一种应用在宽带前端系统的频率和带宽均可重构的宽带平衡带通滤波器，属于微波通信技术领域。

背景技术

随着现代无线通信技术的不断发展，电可重构滤波器受到国内外学者的广泛关注。传统的电调谐滤波器无法自由调节带宽，不能很好地适应现代无线系统的要求。正因此，一种同时具有中心频率和带宽调节能力的滤波器被提出，其英文名为fully tunable filter，译作全可调滤波器。该种滤波器是电调滤波器研究的前沿和趋势之一，目前国际上只有少量文献报道。共模干扰对通信系统有严重的影响，可重构平衡滤波器由于具备良好的共模抑制特性，也得到人们越来越多的关注。此外，目前对可重构滤波器的研究基本上是在窄带滤波器上开展，多模、宽带可重构滤波器的研究仍存在许多空白，无法满足宽带可重构通信系统的需求。多模、宽带同样是电调滤波器的另一个重要的发展趋势。

根据当前已有的全可调带通滤波器研究成果，比较典型的有以下三种的设计方法：

1)2011年Yi-Chyun Chiou和Gabriel M.Rebeiz在IEEE Transaction on MTT上发表了“A Tunable Three-Pole 1.5-2.2-GHz Bandpass Filter With Bandwidth and Transmission Zero Control”，采用传统梳状线带通滤波器改进耦合结构实现频率和带宽的可重构，可调范围在1.5～2.2GHz之间，绝对带宽是50～170MHz(相对带宽2.2％～11.2％)。文章详细讨论了如何通过控制D1改变电长度调节中心频率，控制D2改变和W3，L3改变耦合强度调节带宽，为全可调滤波器的设计提供了另外一种有效的方法。

2)2013年Theunis S.Beukman和Riana H.Geschke在IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.上发表了“A Tune-All Wideband Filter Based on Perturbed Ring-Resonators”，文章采用引入微扰使得环形谐振器模式分离，并用变容管分别控制两个模式，得到频率和带宽全可调的特性，由奇偶模分析理论可以得知奇模由串联电容C1独立控制，偶模由并联电容C2独立控制，设计出的滤波器拥有9％的频率调节范围和25.3％的带宽调节范围。

3)当前已有的电调平衡滤波器研究成果也较少。2011年Yuan Chun Li和Quan Xue 在IEEE Transaction on MTT上发表了“Tunable balanced bandpass filter with constant bandwidth and high common-mode suppression”。通过加载不同的元件让共模谐振频率产生偏移，获得较好的共模抑制特性。此外在调谐过程中，差模通带的相对带宽或绝对带宽可以保持不变，从其差模和共模响应可知，其中心频率在1.17to 1.92GHz连续可调，相对带宽恒定为9.6±0.35％。

已发表的文章或专利多涉及频率可重构滤波器，带宽可重构的研究成果较少，现代无线通信系统的射频前端需要融合多种无线信道和通信标准，这些无线信道和通信标准不仅有不同的中心频率，还有不同的带宽要求，这就需要一种同时具有频率和带宽调节能力的可重构射频前端。已发表的可重构滤波器文章或专利绝大部分是基于窄带滤波器基础上设计的，无法满足宽带可重构通信系统的需求，对于宽带可重构滤波器，所提方法和结构以及所实现的性能有限。目前在全可调平衡滤波器方面的研究仍是空白的，国内外尚未有学者提出相关的设计。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种频率和带宽均可重构的宽带平衡带通滤波器，该滤波器的频率和带宽独立可重构，在通带两侧各有一个传输零点，提高了滤波器的矩形度和选择性，通带内共模抑制水平在23.4dB和25.6dB以上，总体性能良好，并且在开路枝节上引入变容二极管，实现了对开路结构的电控制，具备良好的共模抑制性能和电磁兼容性，能够满足实际中差分通信系统的需求。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：