本发明专利技术公开了一种可切换式的可重构双工器/带通滤波器，属于微波毫米波领域。本发明专利技术基于SIW可重构双模谐振器，采用多层结构实现了可重构双工器、不同端口输出的双频带可重构带通滤波器、不同端口输出的单频带可重构带通滤波器等多种工作模式的切换。本发明专利技术通过在基片集成波导谐振腔中加载可调电容来实现连续调节各个谐振腔的工作频率和带宽，在输入输出馈线上加载可调电容来实现外部品质因数的调节，并且采用在匹配网络设置PIN二极管作为可切换器件，实现独立地控制各种工作模式。本发明专利技术采用多层结构实现双工器和滤波器的设计不仅可以减小器件的平面面积，还可以提高集成化和便携性，应用场景极为广泛。
【技术实现步骤摘要】
一种可切换式的可重构双工器/带通滤波器
本专利技术属于微波毫米波领域，具体涉及一种可切换式的可重构双工器和带通滤波器。
技术介绍
双工器是射频前端收发系统中必不可少的组件，它作为隔离元器件连接收发系统并提供滤波功能。随着移动通讯系统的快速发展，双工器对于双频段甚至是多频段通讯系统的重要性日益凸显，而多功能通信也使得频带拥挤、电磁干扰等问题变得日益突出，给信号的分离工作带来了很大的难度。而可重构双工器，能够实现快速分离多频带信号、有效利用频谱和减小电路尺寸面积，大大促进了射频前端电路的小型化与集成化，具有广泛的发展前景。双工器一般由匹配网络和两个滤波器单元构成，因此，可重构双工器的实现也可以分为匹配网络的可重构设计和滤波器单元的可重构设计。对于可重构双工器的研究难点主要在于通道滤波单元的选择和公共连接端口的匹配设计。传统固定频率的双工器，一般由两个不同中心频率的滤波单元通过公共的匹配网络实现的，该匹配网络通常由T型枝节或共用谐振器来实现，但是，由于可重构双工器其在调谐过程中，每个信道到公共端口的输入阻抗会随着信道中心频率的变化而变化，会产生失配，进而恶化性能。所以，相对于可重构滤波器，可调双工器很难设计出这样一个匹配网络或者公共谐振器，使得在调谐过程中，其性能满足所有信道。而从特性而言，可重构双工器主要有频率可重构、带宽可重构或者两者之间的组合。实现频率可重构的主要方法有谐振器加载变容二极管、PIN二极管及MEMS器件调节等技术，而带宽可重构是指双工器的各个通道的带宽可实现一定范围的调节，主要是通过采用多模谐振器和变容二极管的方法来实现。到目前为止，国内外对可重构双工器的研究还不是很多，并且现有的可重构双工器设计其性能均有待改进。目前，大部分的可重构双工器都是能够在特定频率范围内对中心频率和带宽进行调节，而随着无线通信技术的发展，一些可切换技术已经被应用于对双工器的工作状态进行切换，如2016年在IEEEMicrowaveWirelessComponentLetter期刊(vol.26，no.1，pp:13-15，.vol.26，no.2，pp:101-103)上发表的“Compactswitchablebandpassfilteranditsapplicationtoswitchablediplexerdesign”和“Amicrostripswitchablefilterwithfouroperatingmodes”等论文都对可切换双工器和滤波器进行了研究。但相比于可重构双工器，可切换式可重构双工器和滤波器的相关研究则更加匮乏。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题和不足，本专利技术提出一种可切换式的可重构双工器和滤波器，基于SIW(基片集成波导)可重构双模谐振器，采用多层结构实现了可重构双工器、不同端口输出的双频带可重构带通滤波器、不同端口输出的单频带可重构带通滤波器等多种工作模式的切换。本专利技术通过在基片集成波导谐振腔中加载可调电容来实现连续调节各个谐振腔的工作频率和带宽，在输入输出馈线上加载可调电容来实现外部品质因数的调节，并且采用在匹配网络设置PIN二极管作为可切换器件，实现独立地控制各种工作模式。本专利技术具体采用如下技术方案：一种多工作模式可切换的可重构双工器/滤波器，包括从下至上层叠设置的第一金属层(1)、第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)、第三金属层(5)；所述第一介质基板(2)上设置有一级金属化通孔阵列(11)，第一金属层(1)与第二金属层(3)之间通过一级金属化通孔阵列(11)相连，并且与一级金属化通孔阵列(11)共同构成第一双模谐振腔；所述第二介质基板(4)上设置有二级金属化通孔阵列(20)，第二金属层(3)与第三金属层(5)之间通过二级金属化通孔阵列(20)相连，并且与金属化通孔阵列(20)共同构成第二双模谐振腔。所述一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)均为矩形阵列，矩形阵列的两侧均设置有开口。所述第一金属层(1)中部设置有四个第一环形槽(6)，在每一个第一环形槽(6)上均设置有一个第一可变电容(7)；所述第一可变电容(7)的两端分别连接第一环形槽(6)内、外的第一金属层(1)，并且第一环形槽(6)内部的第一金属层(1)通过一个贯穿第一介质基板(2)的第一金属化通孔(12)连接到第二金属层(3)。所述第一金属层(1)上还设置有第一共面波导(8)，第一共面波导(8)为L型共面波导，其横向枝节穿过一级金属化通孔阵列(11)的左侧开口伸入其内部，横向枝节的末端为T形结构，T形结构纵向枝节上设置有两个第一槽线(9)，将T形结构纵向枝节分为三段，两端的T形结构纵向枝节分别通过第二可变电容(10)与中间段T形结构纵向枝节相连，两端的T形结构纵向枝节还分别通过贯穿第一介质基板(2)的第二金属化通孔(14)与第二金属层(3)相连接；第一共面波导(8)的纵向枝节末端通过贯穿第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)的第三金属化通孔(13)与第五共面波导(28)相连接。进一步地，所述第一共面波导(8)的纵向枝节左侧外围设置有贯穿第一介质基板(2)、连通第一金属层(1)和第二金属层(3)的第一金属化通孔阵列(15)。所述第二金属层(3)上设置有第二共面波导(18)、开槽(17)；所述第二共面波导(18)的左侧穿过一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)的右侧开口伸入其内部，第二共面波导(18)的右侧平滑连接带状线(19)；所述带状线(19)的另一端通过贯穿第二介质基板(4)的第四金属化通孔(24)连接第三共面波导(27)；所述开槽(17)用于使第三金属化通孔(13)穿过并不与第二金属层(3)接触。所述第三金属层(5)中部设置有四个第二环形槽(25)，在每一个第二环形槽(25)上均设置有一个第三可变电容(26)；所述第三可变电容(26)的两端分别连接第二环形槽(25)内、外的第三金属层(5)，并且第二环形槽(25)内部的第三金属层(5)通过一个贯穿第二介质基板(4)的第五金属化通孔(21)连接到第二金属层(3)。所述第三金属层(5)上还设置有第三共面波导(27)、第四共面波导(31)、第五共面波导(28)、第六共面波导(36)；所述第三共面波导(27)的右端设置有输入输出端口P1，左端通过第四金属化通孔(24)连接带状线(19)。进一步地，所述第三共面波导(27)的上下两侧还设置有第二金属化通孔阵列(16)，所述第二金属化通孔阵列(16)贯穿第一介质基板(2)和第二介质基板(4)，连接第一金属层(1)和第三金属层(5)。所述第四共面波导(31)为T形结构，其横向枝节左端设置有输入输出端口P3，设置有纵向枝节的右侧穿过二级金属化通孔阵列(20)的开口伸入其内部；第四共面波导(31)的纵向枝节上设置有两个第二槽线(32)，将第四共面波导(31)的纵向枝节分为三段，两端的纵向枝节分别通过第四可变电容(33)与中间段纵向枝节相连；第四共面波导(31)的左侧设置有将其分为两段的第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多工作模式可切换的可重构双工器/滤波器，包括从下至上层叠设置的第一金属层(1)、第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)、第三金属层(5)；所述第一介质基板(2)上设置有一级金属化通孔阵列(11)，第一金属层(1)与第二金属层(3)之间通过一级金属化通孔阵列(11)相连，并且与一级金属化通孔阵列(11)共同构成第一双模谐振腔；所述第二介质基板(4)上设置有二级金属化通孔阵列(20)，第二金属层(3)与第三金属层(5)之间通过二级金属化通孔阵列(20)相连，并且与金属化通孔阵列(20)共同构成第二双模谐振腔；/n所述一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)均为矩形阵列，矩形阵列的两侧均设置有开口；/n所述第一金属层(1)中部设置有四个第一环形槽(6)，在每一个第一环形槽(6)上均设置有一个第一可变电容(7)；所述第一可变电容(7)的两端分别连接第一环形槽(6)内、外的第一金属层(1)，并且第一环形槽(6)内部的第一金属层(1)通过一个贯穿第一介质基板(2)的第一金属化通孔(12)连接到第二金属层(3)；/n所述第一金属层(1)上还设置有第一共面波导(8)，第一共面波导(8)为L型共面波导，其横向枝节穿过一级金属化通孔阵列(11)的左侧开口伸入其内部，横向枝节的末端为T形结构，T形结构纵向枝节上设置有两个第一槽线(9)，将T形结构纵向枝节分为三段，两端的T形结构纵向枝节分别通过第二可变电容(10)与中间段T形结构纵向枝节相连，两端的T形结构纵向枝节还分别通过贯穿第一介质基板(2)的第二金属化通孔(14)与第二金属层(3)相连接；第一共面波导(8)的纵向枝节末端通过贯穿第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)的第三金属化通孔(13)与第五共面波导(28)相连接；/n所述第二金属层(3)上设置有第二共面波导(18)、开槽(17)；所述第二共面波导(18)的左侧穿过一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)的右侧开口伸入其内部，第二共面波导(18)的右侧平滑连接带状线(19)；所述带状线(19)的另一端通过贯穿第二介质基板(4)的第四金属化通孔(24)连接第三共面波导(27)；所述开槽(17)用于使第三金属化通孔(13)穿过并不与第二金属层(3)接触；/n所述第三金属层(5)中部设置有四个第二环形槽(25)，在每一个第二环形槽(25)上均设置有一个第三可变电容(26)；所述第三可变电容(26)的两端分别连接第二环形槽(25)内、外的第三金属层(5)，并且第二环形槽(25)内部的第三金属层(5)通过一个贯穿第二介质基板(4)的第五金属化通孔(21)连接到第二金属层(3)；/n所述第三金属层(5)上还设置有第三共面波导(27)、第四共面波导(31)、第五共面波导(28)、第六共面波导(36)；所述第三共面波导(27)的右端设置有输入输出端口P1，左端通过第四金属化通孔(24)连接带状线(19)；/n所述第四共面波导(31)为T形结构，其横向枝节左端设置有输入输出端口P3，设置有纵向枝节的右侧穿过二级金属化通孔阵列(20)的开口伸入其内部；第四共面波导(31)的纵向枝节上设置有两个第二槽线(32)，将第四共面波导(31)的纵向枝节分为三段，两端的纵向枝节分别通过第四可变电容(33)与中间段纵向枝节相连；第四共面波导(31)的左侧设置有将其分为两段的第三槽线(34)，两段之间通过第一可切换器件(35相连接；/n所述第五共面波导(28)平行设置于第四共面波导(31)的下方，其左端设置有输入输出端口P2，右侧设置有将其分为两段的第四槽线(29)，两段之间通过第二可切换器件(30)相连接；/n所述第六共面波导(36)用于连接第五共面波导(28)与第四共面波导(31)，第六共面波导(36)上设置有将其分为两段的第五槽线(37)，两段之间通过第三可切换器件(38)相连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种多工作模式可切换的可重构双工器/滤波器，包括从下至上层叠设置的第一金属层(1)、第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)、第三金属层(5)；所述第一介质基板(2)上设置有一级金属化通孔阵列(11)，第一金属层(1)与第二金属层(3)之间通过一级金属化通孔阵列(11)相连，并且与一级金属化通孔阵列(11)共同构成第一双模谐振腔；所述第二介质基板(4)上设置有二级金属化通孔阵列(20)，第二金属层(3)与第三金属层(5)之间通过二级金属化通孔阵列(20)相连，并且与金属化通孔阵列(20)共同构成第二双模谐振腔；
所述一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)均为矩形阵列，矩形阵列的两侧均设置有开口；
所述第一金属层(1)中部设置有四个第一环形槽(6)，在每一个第一环形槽(6)上均设置有一个第一可变电容(7)；所述第一可变电容(7)的两端分别连接第一环形槽(6)内、外的第一金属层(1)，并且第一环形槽(6)内部的第一金属层(1)通过一个贯穿第一介质基板(2)的第一金属化通孔(12)连接到第二金属层(3)；
所述第一金属层(1)上还设置有第一共面波导(8)，第一共面波导(8)为L型共面波导，其横向枝节穿过一级金属化通孔阵列(11)的左侧开口伸入其内部，横向枝节的末端为T形结构，T形结构纵向枝节上设置有两个第一槽线(9)，将T形结构纵向枝节分为三段，两端的T形结构纵向枝节分别通过第二可变电容(10)与中间段T形结构纵向枝节相连，两端的T形结构纵向枝节还分别通过贯穿第一介质基板(2)的第二金属化通孔(14)与第二金属层(3)相连接；第一共面波导(8)的纵向枝节末端通过贯穿第一介质基板(2)、第二金属层(3)、第二介质基板(4)的第三金属化通孔(13)与第五共面波导(28)相连接；
所述第二金属层(3)上设置有第二共面波导(18)、开槽(17)；所述第二共面波导(18)的左侧穿过一级金属化通孔阵列(11)和二级金属化通孔阵列(20)的右侧开口伸入其内部，第二共面波导(18)的右侧平滑连接带状线(19)；所述带状线(19)的另一端通过贯穿第二介质基板(4)的第四金属化通孔(24)连接第三共面波导(27)；所述开槽(17)用于使第三金属化通孔(13)穿过并不与第二金属层(3)接触；
所述第三金属层(5)中部设置有四个第二环形槽(25)，在每一个第二环形槽(25)上均设置有一个第三可变电容(26)；所述第三可变电容(26)的两端分别连接第二环形槽(25)内、外的第三金属层(5)，并且第二环形槽(25)内部的第三金属层(5)通过一个贯穿第二介质基板(4)的第五金属化通孔(21)连接到第二金属层(3)；
所述第三金属层(5)上还设置有第三共面波导(27)、第四共面波导(31)、第五共面波导(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：张巧利，王秉中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。