微波终端短路半波长可调谐振器及其制成的微波可调滤波器

摘要

本发明公开了一种微波终端短路半波长可调谐振器及其制成的微波可调滤波器，微波终端短路半波长可调谐振器包括终端短路半波长传输线谐振器，半波长传输线谐振器的两端接地，在半波长传输线谐振器的中间部位接有变容二极管，接在半波长传输线谐振器的中间部位的变容管的另一端接地。微波可调滤波器由两个相同的微波终端短路半波长槽线谐振器相对耦合而成。本发明结构紧凑，具有尺寸小、重量轻、易于集成等优点；本发明设计的微波终端短路半波长可调谐振器可在不改变二次谐振频率的基础上调节基次谐振频率，便于抑制二次谐波提高系统性能。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种微波终端短路半波长可调谐振器及其制成的微波可调滤波器。

背景技术：

近年来，移动电话和无线通信服务发展迅速，多种技术标准相继出台，例如UMTS、IEEE802.11a，b，g，n、UWB、WIMAX和GPS等。可以想象在多个标准并存发展的今天，想要兼容各项技术就需要各自独立的发送/接收系统，这将大大增加设备的体积和成本。因此我们就需要一种多样化系统可以满足多种通信频带的需求，适应未来无线通信的发展。

频率可调滤波器和天线构成的可调系统满足了多频带通信的要求，是近年来研究的热点。谐振器作为滤波器和天线的基本组成部分，其调谐性能直接关系到频率可调天线和滤波器的设计指标。可调谐振器多采用加载可变电抗元件的形式，通过改变电抗元件值来改变谐振单元的电长度，以达到调节谐振频率的目的。可变电抗元件通常采用机械可变电容和电气可变电容。机械可变电容是通过内部机械滑动导体或者亚铁磁元件来控制谐振频率，这种形式不能满足小尺寸和快速频响的要求。为克服这些缺点，变容二极管被广泛的使用，它通过反向电压来控制电容值，具有结构紧凑，快速调节等优点。

现有文献报道的变容管加载形式有两种：第一种是传输线终端加载形式，例如Jeongpyo Kim and Jaehoon Choi发表的TunableMicrostrip Band Pass Filter with Simple Loss CompensationMethod(如图5)该种形式可以通过改变变容管的值来同时调节传输线谐振器的基次谐振频率和二次谐振频率。大多数系统为了减小交调失真希望能够抑制二次谐波，但该种形式的二次谐波始终伴随着基波，二次谐振频率总是基次谐振频率的两倍，难以减小系统的交调失真，影响电路性能；第二种是终端开路传输线中间加载形式，例如Xiu Yin Zhang发表的Novel Centrally Loaded Resonators and TheirApplications to Bandpass Filters(如图6)该种形式可以通过调节变容管的值来改变传输线谐振器的二次谐振频率而保持基次谐振频率不变；以上两种形式均无法实现在保持二次谐振频率不变的基础上只调节基次谐振频率的目的。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构紧凑，易于集成、只调节基次谐振频率的微波终端短路半波长可调谐振器及其制成的微波可调滤波器。本发明可在二次谐波频率不变的基础上调节基波频率，二次谐波频率不再始终是基波频率的两倍，可以有效的减小交调失真对电路的影响，提高系统性能。

本发明的技术解决方案是：

一种微波终端短路半波长可调谐振器，其特征是：包括半波长传输线谐振器，半波长传输线谐振器的两端接地，在半波长传输线谐振器的中间部位接有变容二极管，接在半波长传输线谐振器的中间部位的变容管的另一端接地。

所述传输线是微带线、槽线或共面波导。

一种微波终端短路半波长可调谐振器制成的微波可调滤波器，其特征是：由两个相同的微波终端短路半波长可调谐振器构成，其传输线是半波长槽线，槽线通过印刷电路板腐蚀方法在介质基片上的导体面开槽而成，在半波长槽线的中间部位加载变容管，且所有变容管的另一端均接地，半波长传输线谐振器弯折成方形环结构，两个方形环结构的半波长传输线谐振器相对耦合。

方形环结构一端由一段特性阻抗为50欧姆的共面波导作为谐振器的馈电网络，微波信号经该馈电网络输入和输出，该共面波导采用交指结构以增加电路耦合度和阻抗匹配度。

变容管的加载位置为方形环槽线和交指结构总电长度的一半近侧，且变容管偏向共面波导馈线一侧。

本发明结构紧凑，具有尺寸小、重量轻、易于集成等优点；本发明设计的终端短路半波长可调谐振器相较于传统的可调谐振器，可更好的抑制二次谐波，减少交调失真对电路的影响，提高系统性能。

附图说明：

图1是本发明微波终端短路半波长可调谐振器的结构示意图。

图2是微波可调滤波器结构示意图。

图3是槽线加载变容管结构示意图。

图4是微波可调滤波器频率响应曲线图。

图5是现有技术传输线终端加载形式图。

图6是现有技术终端开路传输线中间加载形式图。

图7是混和加载形式的插损示图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例的对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种微波终端短路半波长可调谐振器(如图1)，包括半波长传输线谐振器11，半波长传输线谐振器两端接地12实现短路。在半波长传输线谐振器的中间部位接有变容管13，且变容管的另一端均接地12。所述传输线是微带线、槽线或共面波导。

实施例2：

一种微波终端短路半波长可调谐振器制成的微波可调滤波器(如图2)，该滤波器由半波长槽线谐振器21、介质基片22和变容管C_v23构成，槽线通过印刷电路板腐蚀技术在介质基片上的导体面开槽。在半波长槽线的中间23加载变容管，所有变容管的另一端均接地，可以通过改变变容管的值只调节滤波器通带的基次中心频率。滤波器由两个相同的半波长槽线谐振器相对耦合而成，半波长槽线谐振器做成方形结构以减小器件尺寸，结构的变化不会影响电路性能，方形结构的一端由一段特性阻抗为50Ω的共面波导和槽线相连引出作为端口，共面波导与射频接口(SMA头)相连以便微波信号馈入和输出，共面波导采用交指结构24以增大耦合度和阻抗匹配程度，同时交指结构增加了槽线的电长度，所以中间加载的变容管23需要偏向共面波导一侧以取整个电路电长度的一半位置。本例采用的介质基片厚度0.82mm，介电常数为6.03。变容管加载方式如图3，该结构由导体面31、槽线32和变容管33构成，变容管加载在槽线中间。半波长槽线宽度为0.3mm。方形边长为12mm，两个槽线谐振器间距为2.5mm。

图4为本滤波器实施例的响应曲线图，图中纵坐标S21为传输损耗(dB)，横坐标为频率(GHz)。当偏置电压由10V减小到0V，中间加载变容管C_v由0.9pF增大到5.08pF。微波可调滤波器的通带基次中心频率41由1.35GHz向下调节到1.1GHz，而二次谐振频率42基本保持不变。达到了在不影响二次谐波频率的基础上调节基次频率的效果。