技术摘要：
本发明公开了一种小型化基片集成波导全可调滤波器，包括从上至下依次层叠的上介质层、上金属层、中间介质层、中间金属层、下介质层和下金属层，金属通孔阵列从上至下贯通中间金属层的边缘形成级联谐振腔，级联谐振腔由两个双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔通过中 全部
背景技术：
无论是军事通信还是民用通信系统，都要求通信设备小型化和通用化。为了提高 频谱资源的利用率，扩频、跳频和动态频率分配等技术得到广泛的应用，这些技术的广泛应 用满足了滤波器快速可调或可重构的需要，因此可调滤波器的研究越来越受到重视。 全可调滤波器能够融合多种可调功能，灵活地改变其参数，更好地适应复杂变换 的通信环境。在如今频谱资源高度紧张，现有通信设备标准参差不齐的情况下，全可调滤波 器无疑具有极高的研究意义和应用价值。国内外学者对多波段通信系统中的全可调滤波器 进行了大量研究，并在实现滤波器的中心频率、带宽、传输零点、阶数、Q值、群时延等参数可 调中取得了良好效果，其意义在于能够在复杂多变的频谱环境中实时地选择所需要的信 号，灵活抑制各种干扰，实现系统的自适应调控，降低滤波器成本，并且有效适应未来通信 系统中宽带技术的发展需求。 然而，全可调作为理想可调滤波器的发展目标，至今还未能真正实现多种可调功 能的同时融合，仍存在着可调参数较少、调节范围窄、腔体模式单一、调节不稳定等不足。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种小型化基 片集成波导全可调滤波器，其通过控制PIN二极管的外置加载电压的大小实现了中心频率 的可调；通过调节第一变容二极管的外置加载电压改变交叉耦合控制宽带滤波器传输零点 的调节；通过调节第二变容二极管的外置加载电压改变级间耦合控制宽带滤波器带宽的调 节；从而将多种参数调节融合在一起，且参数调节互不影响互不干扰，而且在调节频率和传 输零点时，保持了带宽的稳定，且采用双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔，其面积比 全模谐振腔减少了93.5％，实现了小型化。 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种小型化基片集成波导全可 调滤波器，其特征在于：包括从上至下依次层叠的上介质层、上金属层、中间介质层、中间金 属层、下介质层和下金属层，金属通孔阵列从上至下贯通中间金属层的边缘形成级联谐振 腔，级联谐振腔由两个双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔通过中间金属层的耦合窗 口耦合；所述上介质层上设置有多对PIN二极管和多个变容二极管，PIN二极管的阴极与上 金属层相接，PIN二极管的阳极与中间金属层相接，多对PIN二极管分别沿中间金属层的耦 合窗口对称布设；所述变容二极管的阴极与上金属层相接，变容二极管的阳极与中间金属 层相接，多个所述变容二极管包括布设在耦合窗口顶部在上介质层对应位置的第一变容二 极管和布设在耦合窗口中段在上介质层对应位置的第二变容二极管。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述双重折叠四分 之一模基片集成波导谐振腔是将全模谐振腔沿等效磁壁进行两次平分后，再沿长度和宽度 3 CN 111600102 A 说 明 书 2/6 页 方向进行两次折叠得到。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述中间金属层的 耦合窗口上方开设有缝隙。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述缝隙的尺寸可 调。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述缝隙呈倒U型。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述PIN二极管和变 容二极管的两端分别通过细微带线引出到上介质层的边缘，所述细微带线接有导线。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述PIN二极管通过 第一金属化调谐柱与中间金属层相接，所述PIN二极管通过第二金属化调谐柱与中间金属 层相接，所述上介质层上开设有供所述第一金属化调谐柱和第二金属化调谐柱穿过的通 孔，上金属层上开设有供所述第一金属化调谐柱穿过的空隙。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述PIN二极管布设 在金属通孔阵列与耦合窗口在上介质层对应位置所围设的区域内。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述第二变容二极 管的数量为多个。 上述的一种小型化基片集成波导全可调滤波器，其特征在于：所述第一变容二极 管的数量为至少一个。 本发明与现有技术相比具有以下优点： 1、本发明的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。 2、本发明采用两个双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔DFQMSIW级联，双重 折叠四分之一模基片集成波导谐振腔DFQMSIW将面积减小到6.25％，极大地减小了原有全 模谐振腔SIW的尺寸，且可以等效实现原有全模谐振腔SIW的功能，满足全可调滤波器更高 功率和更高品质因数。 3、本发明中，PIN二极管的两端分别与中间金属层和上金属层相接，当PIN二极管 连通时，中间金属层和上金属层通过相互连通，造成该位置电磁场扰动，从而达到调节频率 的作用；同时本发明设置有多对PIN二极管，通过控制不同对PIN二极管的通断组合实现了 中心频率的多种变化。 4、本发明通过调节第一变容二极管的外置加载电压改变交叉耦合以实现传输零 点变化，其中第一变容二极管的外置加载电压越小，传输零点越靠近通带；第一变容二极管 的外置加载电压越大，传输零点越远离通带。 5、本发明通过调节第二变容二极管的外置加载电压改变级间耦合以实现带宽调 节，第二变容二极管的外置加载电压越小，带宽越窄；第二变容二极管的外置加载电压越 大，带宽越宽。 6、本发明在调节频率和传输零点时，通过调节第二变容二极管的外置加载电压来 动态改变耦合系数，保持了带宽的稳定，使用效果好。 7、本发明中PIN二极管和变容二极管数量可调，避免了过多元件造成的庞大的体 积和较大插入损耗，使用效果好。 综上所述，本发明通过控制PIN二极管的外置加载电压的大小实现了中心频率的 4 CN 111600102 A 说 明 书 3/6 页 可调；通过调节第一变容二极管的外置加载电压改变交叉耦合控制宽带滤波器传输零点的 调节；通过调节第二变容二极管的外置加载电压改变级间耦合控制宽带滤波器带宽的调 节；从而将多种参数调节融合在一起，且参数调节互不影响互不干扰，而且在调节频率和传 输零点时，保持了带宽的稳定，且采用双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔，其面积比 全模谐振腔减少了93.5％，实现了小型化。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图1为本发明的结构示意图。 图2为图1的俯视图。 图3为本发明中间金属层的结构示意图。 图4为图1的侧视图。 图5为本发明缝隙长度的变化对与级间耦合效果影响的仿真图。 图6为本发明变容二极管外置加载电压的变化对传输零点影响的仿真图。 图7为本发明第二变容二极管外置加载电压的变化对带宽影响的仿真图。 图8为本发明PIN二极管外置加载电压的变化对中心频率影响的仿真图。 附图标记说明: 1—上介质层； 2—上金属层； 3—中间介质层； 4—中间金属层； 41—耦合窗口； 5—下介质层； 6—下金属层； 7—金属通孔阵列； 8—通孔； 91—第一变容二极管； 92—第二变容二极管； 10—PIN二极管； 11—缝隙； 12—细微带线； 13—第一金属化调谐柱； 14—第二金属化调谐柱。
