一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器，本发明专利技术滤波器在二阶SIR滤波器的短路端末尾加载PIN二极管结构，整个滤波器结构左右对称，尺寸相等。整体结构可分为上中下三层，滤波器的上层为微带线电路，微带线电路包括馈线(11)、SIR谐振器一(21)、SIR谐振器二(22)、开关(31)。滤波器的中层为介质基板(1)，介质基板包含多个金属化过孔(111)。滤波器的下层由金属铜(3)覆盖。所述滤波器具频率响应可切换、结构紧凑易于加工、多传输零点、高选择性等特点。

A frequency response switchable filter based on SIR loaded PIN diode structure

The invention discloses a SIR loaded PIN diode structure switching filter based on frequency response, the invention filters in the short circuit two order SIR filter end load PIN diode structure, the filter structure is symmetrical, the same size. The whole structure can be divided into 31 layers: the upper and the lower three layers, and the upper layer of the filter is a microstrip line circuit, the microstrip line circuit includes feeder (11), SIR resonator one (21), SIR resonator two (22) and switch (2). The middle layer of the filter is a dielectric substrate (1), and the dielectric substrate contains a plurality of metallized vias (111). The lower layer of the filter is covered by metal copper (3). The filter has the advantages of switchable frequency response, compact structure, easy processing, multiple transmission zeros and high selectivity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器
本专利技术涉及可调谐滤波器领域，具体涉及一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器。
技术介绍
滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统必不可少的组成部分，同时也是最为重要、技术含量最高的微波无源器件。目前对于电可调谐滤波器的研究方向主要集中在中心频率和带宽的调谐上，对于频率响应可切换的研究有所忽略。然而在实际生活应用中，各种通信设备都在朝着小型化发展，在一个通信系统中绝大多数会用到多种频率响应的滤波器结构，也就是多个独立的滤波器结构，这样就导致了通信系统结构复杂、体积较大、难以加工的状况。所以如果要解决这个问题，那么频率响应可切换滤波器的研究将是不可或缺的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述
技术介绍
的不足，满足通信设备中对频率响应可切换滤波器的现实需求，提出了一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器，包括介质基板(1)，所述介质基板(1)上层印刷有微带线电路(2)，且所述介质基板(1)下层设有铜片(3)；所述微带线电路(2)包括相同的SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)，所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)在介质基板(1)上相互对称，在介质基板(1)上取一点作为坐标原点，取SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的对称轴作为Y轴，将平行于介质基板(1)且垂直于Y轴的方向作为X轴；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)均分为第一部分(211)和第二部分(212)，第一部分(211)的一端设为开路端，第二部分(212)的一端设为短路端，所述第一部分(211)远离开路端的端口与第二部分(212)远离短路端的端口相连，且所述第一部分(211)和第二部分(212)沿Y轴方向排布；所述第一部分(211)沿Y轴方向的长度小于第二部分(212)沿Y轴方向的长度，所述第一部分(211)沿X轴方向的宽度大于第二部分(212)沿X轴方向的宽度；所述第二部分(212)上设有馈线(11)，所述馈线(11)包括信号馈线(41)和开路枝节(51)，所述信号馈线(41)与第二部分(212)垂直连接，所述信号馈线(41)与X轴平行，且SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器二(22)的一侧，SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器一(21)的一侧；所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)与SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于同一条水平线上；所述开路枝节(51)垂直设置在信号馈线(41)上；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的第二部分(212)的短路端均包括开关结构(31)，所述开关结构(31)包括PIN二极管(71)、隔直电容(81)、扼流电感(91)、焊盘一(101)、焊盘二(102)和焊盘三(103)，所述焊盘三(103)上开设有金属化过孔(111)，所述PIN二极管(71)加载于焊盘二(102)和焊盘三(103)之间，所述扼流电感(91)加载于焊盘一(101)和焊盘二(102)之间，所述隔直电容(81)加载于短路端的底端和焊盘一(101)之间，且所述焊盘一(101)和焊盘二(102)在X轴方向上相互平行，所述焊盘一(101)和焊盘三(103)在Y轴方向上相互平行；所述SIR谐振器一(21)上的焊盘二(102)与信号馈线(41)处于同一侧，所述SIR谐振器二(22)上的焊盘二(102)与信号馈线(41)处于同一侧。进一步的，所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的第二部分之间安装有高阻线(61)，所述高阻线(61)与SIR谐振器一(21)连接的端口垂直于SIR谐振器一(21)，所述高阻线(61)与SIR谐振器二(22)连接的端口垂直于SIR谐振器二(22)。进一步的，所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)作为输入端口，所述SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)作为输出端口；或者所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)作为输出端口，所述SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)作为输入端口。进一步的，所述信号馈线(41)的特性阻抗为50欧姆。进一步的，所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)与SIR谐振器一(21)相连接的端部设置为倒角，所述SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)SIR谐振器二(22)相连接的端部设置为倒角。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过合理设计整个滤波器的结构和尺寸，调节PIN二极管两端加载的偏压的正负，控制PIN二极管的开启与断开，达到了对电路性能在不同偏压下的改变，从而实现了不同的滤波器频率响应之间的切换。当加载正偏电压时，PIN二极管导通，介质基板上层的微带结构等效为终端短路的四分之一波长SIR谐振器，滤波器响应表现为带通，此时通过混合电磁耦合和开路枝节产生了多个传输零点，从而提高了频率选择性。当加载反偏电压时，PIN二极管关断，介质板上层的微带结构等效为加载开路枝节的低通滤波器，此时通过多个枝节产生传输零点，从而提高了频率选择性和带外抑制。进而整体上实现了滤波器频率响应可切换的目的，并且通过对整体结构的巧妙设计，实现了多传输零点，达到了高频率选择性、结构小型化、易于加工的目的。附图说明图1是本专利技术所采用的印刷电路板的结构示意图；图2是本专利技术中微带线电路的俯视示意图；图3是本专利技术滤波器的带通仿真与实测示意图，仿真采用的是HFSS软件，测试采用的是安捷伦N5230C矢量网络分析仪；图4是本专利技术滤波器的低通仿真与实测示意图，仿真采用的是HFSS软件，测试采用的是安捷伦N5230C矢量网络分析仪。附图标记说明：1-介质基板、2-微带线电路、3-铜片、11-馈线、21-SIR谐振器一、211-第一部分、212-第二部分、22-SIR谐振器二、31-开关结构、41-信号馈线、51-开路枝节、61-高阻线、71-PIN二极管、81-隔直电容、91-扼流电感、101-焊盘一、102-焊盘二、103-焊盘三、111-金属化过孔。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。本领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。如图1所示，一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器，包括介质基板1，本专利技术采用相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm的PCB板作为介质基板，也可以采用其他规格的PCB板作为基板。介质基板1上层印刷有微带线电路2，微带线电路2采用导电性能好的材料，微带线电路2可采用铜材料，且微带线电路2偶尔镀金防止氧化。介质基板1下层设有铜片3作为整个滤波器的地。如图2所示，微带线电路2包括相同的SIR谐振器一21和SIR谐振器二22，SI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器，其特征在于：包括介质基板(1)，所述介质基板(1)上层印刷有微带线电路(2)，且所述介质基板(1)下层设有铜片(3)；所述微带线电路(2)包括相同的SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)，所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)在介质基板(1)上相互对称，在介质基板(1)上取一点作为坐标原点，取SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的对称轴作为Y轴，将平行于介质基板(1)且垂直于Y轴的方向作为X轴；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)均分为第一部分(211)和第二部分(212)，第一部分(211)的一端设为开路端，第二部分(212)的一端设为短路端，所述第一部分(211)远离开路端的端口与第二部分(212)远离短路端的端口相连，且所述第一部分(211)和第二部分(212)沿Y轴方向排布；所述第一部分(211)沿Y轴方向的长度小于第二部分(212)沿Y轴方向的长度，所述第一部分(211)沿X轴方向的宽度大于第二部分(212)沿X轴方向的宽度；所述第二部分(212)上设有馈线(11)，所述馈线(11)包括信号馈线(41)和开路枝节(51)，所述信号馈线(41)与第二部分(212)垂直连接，所述信号馈线(41)与X轴平行，且SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器二(22)的一侧，SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器一(21)的一侧；所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)与SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于同一条水平线上；所述开路枝节(51)垂直设置在信号馈线(41)上；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的第二部分(212)的短路端均包括开关结构(31)，所述开关结构(31)包括PIN二极管(71)、隔直电容(81)、扼流电感(91)、焊盘一(101)、焊盘二(102)和焊盘三(103)，所述焊盘三(103)上开设有金属化过孔(111)，所述PIN二极管(71)加载于焊盘二(102)和焊盘三(103)之间，所述扼流电感(91)加载于焊盘一(101)和焊盘二(102)之间，所述隔直电容(81)加载于短路端的底端和焊盘一(101)之间，且所述焊盘一(101)和焊盘二(102)在X轴方向上相互平行，所述焊盘一(101)和焊盘三(103)在Y轴方向上相互平行；所述SIR谐振器一(21)上的焊盘二(102)与信号馈线(41)处于同一侧，所述SIR谐振器二(22)上的焊盘二(102)与信号馈线(41)处于同一侧。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SIR加载PIN二极管结构的频率响应可切换滤波器，其特征在于：包括介质基板(1)，所述介质基板(1)上层印刷有微带线电路(2)，且所述介质基板(1)下层设有铜片(3)；所述微带线电路(2)包括相同的SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)，所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)在介质基板(1)上相互对称，在介质基板(1)上取一点作为坐标原点，取SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的对称轴作为Y轴，将平行于介质基板(1)且垂直于Y轴的方向作为X轴；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)均分为第一部分(211)和第二部分(212)，第一部分(211)的一端设为开路端，第二部分(212)的一端设为短路端，所述第一部分(211)远离开路端的端口与第二部分(212)远离短路端的端口相连，且所述第一部分(211)和第二部分(212)沿Y轴方向排布；所述第一部分(211)沿Y轴方向的长度小于第二部分(212)沿Y轴方向的长度，所述第一部分(211)沿X轴方向的宽度大于第二部分(212)沿X轴方向的宽度；所述第二部分(212)上设有馈线(11)，所述馈线(11)包括信号馈线(41)和开路枝节(51)，所述信号馈线(41)与第二部分(212)垂直连接，所述信号馈线(41)与X轴平行，且SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器二(22)的一侧，SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于远离SIR谐振器一(21)的一侧；所述SIR谐振器一(21)上的信号馈线(41)与SIR谐振器二(22)上的信号馈线(41)处于同一条水平线上；所述开路枝节(51)垂直设置在信号馈线(41)上；所述SIR谐振器一(21)和SIR谐振器二(22)的第二部分(212)的短路端均包括开关结构(31)，所述开关结构(31)包括PIN二极管(71)、隔直电容(81)、扼流电感(91)、焊盘一(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永刚，戴宗昆，黄晓栋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32