基于叠层和多模谐振器的电可调平衡滤波器研究

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随着现代无线通信技术的快速发展,平衡滤波器由于其具有良好的抗环境噪声能力和电磁干扰能力而被广泛的应用和研究。目前多种通信标准共存,频谱资源日趋紧张,为了提高频谱资源的利用率,可调滤波器具有可以根据实际的工作情况调谐到所需要的频段的优点,正在逐渐成为滤波器领域的一个热点。为了改善无线通信系统的抗环境噪声、提高抗电磁干扰能力和能够实现工作频段可重构的要求,研究和设计可调平衡滤波器是很有必要的。本文设计了两类可调平衡滤波器。第一类基于阶跃阻抗谐振器(Stepped-Impedance Resonator,SIR)和三角形贴片谐振器以及叠层结构,设计了一款第一通带可调、第二通带固定的小型化可调平衡滤波器。为了实现两通带都独立可调,又设计了第二类基于多模谐振器的可调平衡滤波器。第二类基于多模谐振器,设计了两款可调平衡滤波器。首先基于多模谐振器设计了一款双通带独立可调的平衡滤波器,鉴于该平衡滤波器无法实现全可调,又设计了一款中心频率和带宽均可调的平衡滤波器。由于当前可调平衡滤波器的成果较少,特别是双通带可调滤波器的成果更少,本文提出的三款滤波器对于可调平衡滤波器的研究具有一定的参考意义。1)设计了一款第一通带可调、第二通带固定的小型化双通带可调滤波器。基于叠层结构,将阶跃阻抗谐振器和等腰直角三角形贴片谐振器分别置于不同的介质基板上以实现独立可控的两个通带,并且由于基于叠层结构,使得平衡滤波器的尺寸大大减小。该滤波器的差模响应下第一通带中心频率可以在1.1GHz~1.32GHz范围内调节。第二通带的中心频率为3.85GHz。2)设计了一款双通带独立可调的平衡滤波器和一款中心频率和带宽均可调的平衡滤波器。首先基于多枝节加载的四模谐振器,在枝节中嵌入变容二极管以实现可调的功能,经过分析,可以利用谐振器的前两个模式构成第一通带,利用谐振器的后两个模式构成第二通带,且两个通带相互独立,可以单独控制,而且这种基于多模谐振器的可调平衡滤波器实现了小型化。结合缺陷地技术以抑制平衡滤波器的共模信号。这款平衡滤波器虽然可以实现双通带独立可调的功能,但是存在着不能实现全可调的不足。接着又设计了一款中心频率和带宽均可调的可调平衡滤波器。利用十字型多模谐振器的三种模式,在谐振器的适当位置加载变容二极管以实现对谐振器模式的控制,通过调节变容二极管容值的变化,可以实现平衡滤波器的中心频率和带宽均可调。由于加载变容二极管的多模谐振器在差模和共模信号激励下工作在不同的状态,平衡滤波器的差模和共模响应分离。这样不需要额外加载变容二极管或微带枝节就可以实现差模通带内良好的共模抑制。该平衡滤波器在差模响应下的中心频率调节范围为0.84GHz~1.46GHz,带宽调节范围为100~160MHz,在差模通带内共模抑制达到20d B。
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