可调谐带通滤波器制造技术

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。

Tunable bandpass filter

A tunable bandpass filter (10) for filtering electromagnetic signals (10) has a system passband (18) between the first tunable cut-off frequency and the second tunable cut-off frequency, and has a first subfilter (12) and a second subfilter (14), the first subfilter (12) and second subfilter (14) are connected in series with each other. They are complementary to each other between the input port (11) and the output port (17) and in the tunable bandpass filter (10). At least one sub filter in the first sub filter (12) and the second sub filter (14) is connected to carry out the reflection operation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调谐带通滤波器相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月8日提交的题为“TunableBandpassFilter”的美国非临时专利申请第14/962,855号的优先权和权益，其通过引用并入本文中如同在此重现其全部内容。
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。根据一方面，提供了一种可调谐带通滤波器系统，其具有由第一可调谐截止频率和第二可调谐截止频率限定的系统通频带。该可调谐带通滤波器系统具有：第一子滤波器，其具有在第一可调谐截止频率处的第一可调谐截止；以及第二子滤波器，其具有在第二可调谐截止频率处的第二可调谐截止。第一子滤波器和第二子滤波器被连接在输入端口与输出端口之间。第一子滤波器和第二子滤波器中的至少一个子滤波器被连接以进行反射操作。可调谐系统通频带与被连接以进行反射操作的所述至少一个子滤波器的抑制频带的一部分对应。根据另一方面，提供了一种操作可调谐带通滤波器系统的方法。该可调谐带通滤波器系统具有由第一可调谐截止频率和第二可调谐截止频率限定的可调谐系统通频带。该可调谐带通滤波器系统还具有：第一子滤波器，其具有在第一可调谐截止频率处的第一可调谐截止；以及第二子滤波器，其具有在第二可调谐截止频率处的第二可调谐截止。第一子滤波器和第二子滤波器被连接在输入端口与输出端口之间。该方法包括：第一子滤波器和第二子滤波器中的至少一个根据其频率响应的抑制频带来朝向输出端口反射从输入端口进入的电磁信号。为了清楚起见，在本文中使用表述“子滤波器”来指代形成更大的系统(通常为“带通滤波器系统”)的一部分的滤波器，并且允许读者容易地区分整体与部分。在本文中通常使用表述“滤波器”来涵盖诸如有损滤波器和预优化滤波器的设备。除了特别说明的以外，表述“滤波器”并不旨在暗示性能水平。还通常使用表述“通频带”来指代下述滤波器的透射频带：带通滤波器(在两个截止之间)、低通滤波器(在截止之下)、高通滤波器(在截止之上)或带阻滤波器(在抑制频带之上和之下)。通常使用表述“抑制频带”来指代在通频带以外的频率响应的部分。通常使用表述“反射频带”来指代由滤波器反射的频率响应的部分，其通常与抑制频带对应。阅读本公开内容之后，将向本领域技术人员呈现关于本改进的许多其他特征及其组合。附图说明在附图中，图1A是根据实施方式的带通滤波器系统的示意图；图1B是图1A中的带通滤波器系统的示意性频率响应表示；图2A和图2B是带通滤波器的频率响应图；图2C和图2D是根据图1A中的示意图的带通滤波器系统实施方式的频率响应图；图3A、图3B和图3C是滤波器的不同的示意性表示；图3D是图3C中的滤波器的频率响应图；图4A和图4B是相同带通子滤波器的不同配置的频率响应图；图4C是另一子滤波器的频率响应图；图4D是根据实施方式的带通滤波器系统的频率响应图；图5是另一子滤波器的频率响应图；图6A是根据实施方式的带通滤波器系统的示意图；图6B和图6C是图6A中的带通滤波器系统的频率响应图；图7A和图7B是图1A中的带通滤波器系统的示意性频率响应表示；图8A是根据实施方式的带通滤波器系统的示意图；图8B和图8C是图8A中的带通滤波器系统的示意性频率响应表示；图9A是根据实施方式的带通滤波器系统的示意图；图9B是图9A中的带通滤波器系统的示意性频率响应表示；图10A和图10B是不同的带阻子滤波器的频率响应图；图10C和图10D是具有图10A和图10B中的子滤波器的图9A中的带通滤波器系统的频率响应图；图11是示出使用如图1A和图1B所示的两个带通滤波器系统的示例性双通道多路复用器或双工器的示意图；图12是示出图11中的双工器的示例性频率响应的图；图13是示出使用如图1A和图1B所示的两个带通滤波器系统的双工器的示例的示意图；图14是示出具有另外成对的子滤波器和环行器的双工器的另一示例的示意图；图15是示出图13中的双工器的示例性频率响应的图。具体实施方式在图1A中示出了可调谐带通滤波器系统10的示例。该可调谐带通滤波器系统具有第一子滤波器12和第二子滤波器14，二者均为可调谐带通滤波器。图1B示出了子滤波器12的频率响应12'和子滤波器14的频率响应14'。第一子滤波器12和第二子滤波器14具有比系统通频带18宽的通频带，并且其在本文中将被称为“宽频带子滤波器”。与具有与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调谐带通滤波器系统，具有由第一可调谐截止频率和第二可调谐截止频率限定的系统通频带，所述可调谐带通滤波器系统包括：第一子滤波器，具有在所述第一可调谐截止频率处的第一可调谐截止；第二子滤波器，具有在所述第二可调谐截止频率处的第二可调谐截止；所述第一子滤波器和所述第二子滤波器被连接在输入端口与输出端口之间，所述第一子滤波器和所述第二子滤波器中的至少一个子滤波器被连接以进行反射操作，使得所述可调谐系统通频带与被连接以进行反射操作的所述至少一个子滤波器的抑制频带的一部分对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 US 14/962,8551.一种可调谐带通滤波器系统，具有由第一可调谐截止频率和第二可调谐截止频率限定的系统通频带，所述可调谐带通滤波器系统包括：第一子滤波器，具有在所述第一可调谐截止频率处的第一可调谐截止；第二子滤波器，具有在所述第二可调谐截止频率处的第二可调谐截止；所述第一子滤波器和所述第二子滤波器被连接在输入端口与输出端口之间，所述第一子滤波器和所述第二子滤波器中的至少一个子滤波器被连接以进行反射操作，使得所述可调谐系统通频带与被连接以进行反射操作的所述至少一个子滤波器的抑制频带的一部分对应。2.根据权利要求1所述的可调谐带通滤波器系统，其中，被连接以进行反射操作的所述至少一个子滤波器被连接到环行器，使得所述至少一个子滤波器接收来自所述环行器的信号并且将反射信号返回到所述环行器。3.根据权利要求1所述的可调谐带通滤波器系统，其中，被连接以进行反射操作的所述至少一个子滤波器是有损滤波器。4.根据权利要求1所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述第一子滤波器和所述第二子滤波器二者均被连接以进行反射操作。5.根据权利要求4所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述第一子滤波器是低通子滤波器并且所述第二子滤波器是高通子滤波器。6.根据权利要求1所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述第一子滤波器和所述第二子滤波器中的至少一个子滤波器是宽频带滤波器。7.根据权利要求6所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述至少一个宽频带滤波器是下述之一：具有比所述系统通频带宽的子滤波器通频带的带通子滤波器和具有比所述系统通频带宽的子滤波器抑制频带的带阻子滤波器。8.根据权利要求7所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述子滤波器通频带和所述子滤波器抑制频带是所述系统通频带的至少两倍宽。9.根据权利要求7所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述子滤波器通频带和所述子滤波器抑制频带是所述系统通频带的至少四倍宽。10.根据权利要求7所述的可调谐带通滤波器系统，其中，所述第一子滤波器和所述第二子滤波器二者均为宽频带滤波器。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉法特·R·曼斯，凯文·杨，瓦希德·米拉夫泰，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44