具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器及其设计方法

本发明属于无线通信系统中的滤波器设计，更具体地说，涉及一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器及其设计方法。

背景技术：

1、近年来，随着通信领域需求和挑战的持续增长，可重构器件受到了越来越多的关注，主要得益于它们能够带来的显著优势：支持多频段操作、显著降低设备尺寸、减少成本和复杂性，提高频谱使用效率，并展现出卓越的适应性和灵活性，其中，频率可调滤波器作为可重构滤波器的重要组成部分受到了广泛的关注。

2、为了提高二极管加载的可调滤波器的频率选择性，最近的研究提出了一种具有谐波抑制性能的可调滤波器。实际上，在可调滤波器的设计中都会面临谐波抑制不足的挑战。谐波在设计中应被尽可能地避免，因为它们会对其他频段造成干扰并引起额外的能量消耗。特别是在可调滤波器中，与非可调装置相比，谐波会随着基波的调整而移动，并且，其谐波的频率调节范围可能是基波频率可调范围的数倍。这种宽广的谐波调节范围正是谐波在可调带通滤波器中难以被抑制的主要原因。并且，谐波随着基波变化的特性会影响滤波器的上阻带抑制性能，影响滤波器的频率选择性。有一些研究也对并联加载变容二极管的可调滤波器的谐波抑制进行了研究，但由于滤波器拓扑结构的限制，实现滤波器上阻带稳定的谐波抑制性能，并且同时具备宽带频率可调范围的滤波器仍然是一大挑战。

3、因此，亟需一种新的具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器及其设计方法。

技术实现思路

1、本发明提出了一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器及其设计方法，不仅能够实现基波通带的频率可调范围的拓宽，其三次谐波能够一直维持恒定并且被抑制，实现了滤波器上阻带的稳定的谐波抑制和频率选择性。

2、为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种谐波恒定不变的宽带可调带通滤波器，所述滤波器包括：

3、两个相同并且镜像对称的可调谐振器，且两个所述可调谐振器相互耦合，并选取特定的耦合区间，实现所述滤波器通带的绝对带宽的恒定。

4、所述可调谐振器有三个可调整的特性参数：长度比(u)、阻抗比(rz)以及变容二极管在谐振器上的加载位置：

5、所述长度比，为不同阻抗传输线的长度占整体传输线长度的比例；

6、所述阻抗比，为不同阻抗传输线特性阻抗的比。

7、所述可调谐振器由两种不同特性阻抗的微带线串联构成的阶越阻抗传输线为主体，一端串联一个电阻并接地，另一端短路，再于所述阶越阻抗传输线的三次谐波电流零点处串联一个变容二极管构成谐振器。

8、所述滤波器的输入/输出端口由一段50ω的微带线串联一个变容二极管构成，并且并联在所述可调谐振器的三次谐波电压零点处。

9、根据本发明的另一方面，一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器设计方法，所述方法包括如下步骤：

10、设置两个相同并且镜像对称的可调谐振器，且两个所述可调谐振器相互耦合，并选取特定的耦合区间，实现所述滤波器通带的绝对带宽的恒定；

11、其中，所述可调谐振器由两种不同特性阻抗的微带线串联构成的阶越阻抗传输线为主体，一端串联一个电阻并接地，另一端短路，再于所述阶越阻抗传输线的三次谐波电流零点处串联一个变容二极管构成谐振器；

12、所述滤波器的输入/输出端口由一段50ω的微带线串联一个变容二极管构成，并且并联在所述可调谐振器的三次谐波电压零点处；

13、所述可调谐振器有三个可调整的特性参数：长度比(u)、阻抗比(rz)以及变容二极管在谐振器上的加载位置：

14、所述长度比，为不同阻抗传输线的长度占整体传输线长度的比例；

15、所述阻抗比，为不同阻抗传输线特性阻抗的比。

16、与现有的技术相比较，本发明的上述方法的有益效果为：本发明同时具有基波通带的频率可调范围拓宽、通带的绝对带宽恒定以及三次谐波的恒定抑制能力实现的稳定的上阻带。在给定设计参数和指标的情况下，总是能够找到实现该滤波器基波频率可调范围最大的谐振器的特性参数，同时，三次谐波在设计中和基波频率调协时能够一直保持恒定，其优势在于：三次谐波的频率的不变，使得在三次谐波电压零点的并联馈电方案能够实现在基波通带频率调协时三次谐波的恒定的抑制效果，从而实现滤波器的上阻带的稳定的谐波抑制和频率选择性。

技术特征：

1.一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：

2.根据权利要求1所述的具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器，其特征在于，所述可调谐振器有三个可调整的特性参数：长度比、阻抗比以及变容二极管在谐振器上的加载位置：

3.根据权利要求2所述的具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器，其特征在于，所述可调谐振器由两种不同特性阻抗的微带线串联构成的阶越阻抗传输线为主体，一端串联一个电阻并接地，另一端短路，再于所述阶越阻抗传输线的三次谐波电流零点处串联一个变容二极管构成谐振器。

4.根据权利要求3所述的具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器，其特征在于，所述滤波器的输入/输出端口由一段50ω的微带线串联一个变容二极管构成，并且并联在所述可调谐振器的三次谐波电压零点处。

5.一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种具有稳定上阻带的宽带可调带通滤波器及其设计方法。所述滤波器，包括：两个相同并且镜像对称的可调谐振器，且两个所述可调谐振器相互耦合。所述方法，包括如下步骤：设置两个相同并且镜像对称的可调谐振器，且两个所述可调谐振器相互耦合，实现所述滤波器通带的绝对带宽的恒定。本发明实现了基波通带的频率可调范围的拓宽和恒定的绝对带宽，其三次谐波能够一直维持恒定并且被抑制，实现滤波器的上阻带的稳定的谐波抑制和频率选择性。

技术研发人员：陈建新,蔡璟,秦伟
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/15