[发明专利]可调谐带通滤波器

说明书

一种用于对电磁信号进行滤波的可调谐带通滤波器(10)，具有在第一可调谐截止频率与第二可调谐截止频率之间的系统通频带(18)，并且具有第一子滤波器(12)和第二子滤波器(14)，第一子滤波器(12)和第二子滤波器(14)彼此串联连接在输入端口(11)与输出端口(17)之间并且在可调谐带通滤波器(10)中彼此互补。第一子滤波器(12)和第二子滤波器(14)中的至少一个子滤波器被连接以进行反射操作。

技术领域

此改进总体上涉及光学滤波器领域，并且更具体地，涉及可调谐带通滤波器。

背景技术

电磁波滤波器被用于多种多样的应用中。滤波器用于从信号中消除一些频率(被称为抑制频带)。未被消除的频率被称为通频带。当滤波器所作用的频率在电磁频谱的微波部分中时，该滤波器可以被称为微波滤波器。抑制频带的一个或多个边缘通常被称为截止(cutoff)。选择滤波器时的考虑事项包括截止锐度(在本领域也称为边缘陡度(skirtsteepness)和滚降(roll-off))和Q因数。例如，截止锐度会影响通频带的窄度。在一些应用中，例如在可重配置的通信系统中，要求截止频率的可调谐性。已知利用诸如马达机制或其他机械结构的装置以机械方式提供这种滤波器的可调谐性。然而，这种技术具有诸如尺寸、成本、性能限制等缺点。

在无线和卫星系统二者中都需要高品质因数(高Q)可调谐滤波器。这些系统的可调谐性和可重配置性可以提供很大的灵活性和经济效益。例如，无线服务供应商所面临的挑战之一是在城市区域中进行基站安装期间的不动产成本。将集成多种功能的可调谐滤波器(例如多标准与多频带滤波器)包括在一个站点中为无线服务供应商将可调谐滤波器而非固定频率滤波器并入基站提供了经济激励。在卫星系统中，由于可调谐滤波器提供的多模式与多功能操作以及可重配置性，所以使用这种滤波器可以显著减小有效载荷的大小和质量。由于发射成本取决于卫星的重量，所以质量和大小的这种减小对卫星系统的成本具有经济影响。

可调谐滤波器呈现出高有载Q值通常是理想的。可调谐滤波器的有载Q值由滤波器结构本身的Q值和在使用中调谐元件的插入损耗来确定。目前可用的系统采用各种类型的调谐元件。例如，一些元件基于半导体、铁电材料、铁磁材料和/或机械系统。滤波器内调谐元件的集成可能会增加插入损耗并导致较低的有载Q值。

发明内容

电子可调谐性是相对新的研究领域。虽然从大小和成本的角度来看电子可调谐性是有吸引力的，但仍然有一些挑战需要解决以允许其适用于一些应用。

一种一般的解决方案可适用于基于子滤波器的组合的带通滤波器系统。在本公开内容中，术语“子滤波器”是指用作滤波器系统的组件的滤波器元件。滤波器系统的通频带和抑制频带在本文中将被称为系统通频带和系统抑制频带。系统通频带和系统抑制频带由多个子滤波器的组合行为来确定。子滤波器可以被选择并配置成产生期望的系统通频带而不是基于单独的性能考虑。因此，可以采用具有较低有载Q值的子滤波器来实现具有高有载Q值的带通滤波器系统。

在一个实施方式中，为了实现系统通频带中期望的性能特性，可以预优化子滤波器，而不是在整个频谱上优化其性能。类似地，可以以增加与带通滤波器系统的截止对应的一个截止的锐度的方式来优化具有两个截止的带通子滤波器。

在实施方式中，可以使用具有低插入损耗的宽频带子滤波器通过优化系统通频带上的滤波器耦合矩阵来实现符合要求的总体性能。

给定的子滤波器可以用于透射或反射，其取决于与系统通频带对应的是子滤波器的通频带还是抑制频带。