[发明专利]一种具有可重构陷波带的小型化超宽带带通滤波器

说明书

本发明公开了一种具有可重构陷波带的小型化超宽带带通滤波器，包括50Ω微带线、微带线到半模基片集成波导过渡段、半模基片集成波导、三个半波长槽谐振器和三个可重构陷波单元。本发明的超宽带带通滤波器的最低通带频率由半模基片集成波导的宽度决定，而最高通带频率由三个半波长槽谐振器决定。利用三个可重构陷波单元与微带线到半模基片集成波导过渡段和半模基片集成波导相耦合，产生频率和带宽可重构的陷波带。通过改变直流偏置电压，可以调节变容二极管的电容值，从而调节陷波带的频率和带宽响应。

技术领域

本发明涉及微波器件技术，尤其涉及一种具有可重构陷波带的小型化超宽带带通滤波器。

背景技术

超宽带带通滤波器是构成超宽带系统的一种关键器件，对超宽带系统的频率选择特性、插入损耗等性能发挥重要作用。传统的超宽带的频率范围为3.1GHz-10.6GHz。由于超宽带的频率范围宽以及频谱资源的高度开发利用，导致超宽带系统中存在干扰信号。为了抑制干扰信号，需要在干扰信号的频率处引入陷波带。目前，现有的超宽带带通滤波器主要采用多模谐振器技术以及高通滤波器级联低通滤波器技术，其尺寸和插入损耗较大。同时，引入的陷波带存在频段固定或可调范围窄的问题。

根据“H.Zhu,and Q.X.Chu,Ultra-wideband bandpass filter with a notch-band using stub-loaded ring resonator,IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.,vol.23,no.7,pp.341-343,July 2013”提出的一种具有陷波带的超宽带带通滤波器，采用了枝节加载环谐振器。其通带插入损耗小于1.5dB，回波损耗大于10dB，尺寸为0.514λ₀×0.312λ₀，λ₀为6.85GHz电磁波在自由空间的波长。在中心频率5.5GHz处引入了一个固定陷波带，10dB抑制度的相对带宽为6.7％。这种方法设计的具有陷波带的超宽带带通滤波器的尺寸和插入损耗较大，同时陷波带的频段固定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有可重构陷波带的小型化超宽带带通滤波器，解决现有技术中存在的尺寸和通带的插入损耗较大，陷波带的频段固定或可调范围窄等问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有可重构陷波带的小型化超宽带带通滤波器，包括具有外凸微带线的半模基片集成波导；外凸微带线和半模基片集成波导之间具有斜边结构的微带线到半模基片集成波导过渡段；半模基片集成波导上含有三个半波长槽谐振器；微带线到半模基片集成波导过渡段和半模基片集成波导具有共同的一条直线型边沿；半模基片集成波导的相对位置间隙耦合有三个可重构陷波单元。

所采取的优化手段还包括：可重构陷波单元包括一段长为L₂、宽为W₂的耦合微带线段，该耦合微带线段的一端经一个变容二极管连接一段终端由过孔接地的微带线段，该耦合微带线段的另一端连接有一个电阻。

所述可重构陷波单元不少于两组，且以半模基片集成波导的对称轴为轴对称分布，优选为3-5组。

所述半波长槽谐振器不少于两组，且以半模基片集成波导的对称轴为轴对称分布，优选为3-5组。间隙耦合的耦合间距d₁为0.05mm至0.5mm。

本发明的技术方案的原理是：本发明的超宽带带通滤波器通过设计半模基片集成波导的截止频率，将通带的最低频率设计为3.1GHz。通过在半模基片集成波导中引入三个半波长的槽谐振器，产生高频阻带，从而将通带的最高频率设计为10.6GHz。利用三个可重构陷波单元与微带线到半模基片集成波导过渡段和半模基片集成波导相耦合，产生频率和带宽可重构的陷波带。通过改变直流偏置电压，可以调节变容二极管的电容值，从而调节陷波带的频率和带宽响应。

本发明的优点和有益效果：