一种基于PIN二极管特性的多频带滤波器的制作方法

一种基于pin二极管特性的多频带滤波器
技术领域
1.本实用新型涉及微波滤波领域，具体涉及一种基于pin二极管特性的多频带滤波器。


背景技术：

2.多频带滤波器作为滤波器领域的一个重要分支，由于现代社会信息量的剧增，导致多通道信号的传输，使多频滤波器的发展更为迅猛。多频滤波器通常由工作在不同频率的滤波器级联而成，或者在一个宽带滤波器上级联工作在该宽带滤波器的通带上的带阻滤波器，这类设计方法思路简单、清晰，各个通带可以轻松实现独立调节，但是存在带内插入损耗过大，物理尺寸较大等缺陷，难以满足现代社会无线通信的需求。
3.多频带滤波器作为多频带收发机的核心部件，不仅能够有效的滤除无用信号和干扰信号，保证通信系统的正常工作，而且多频带滤波器本身的体积在一定程度上决定了多频带收发机的物理尺寸。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是插入损耗过大，目的在于提供一种基于pin二极管特性的多频带滤波器，解决滤波器的高插入损耗的问题，从而实现滤波器的小型化。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种基于pin二极管特性的多频带滤波器，包括通过多组滤波器相连接的两个t型分支线；
7.上述t型分支线包括主干线路和分支线路，上述主干线路的一端用于与电压控制器连接，上述主干线路的另一端与上述分支线路的一端连接，上述分支线路的另一端与滤波器连接；
8.上述滤波器包括依次连接的第一低阻抗矩形微带线、第一pin二极管、第二低阻抗矩形微带线、第三低阻抗矩形微带线、第二pin二极管和第四低阻抗矩形微带线；
9.上述第一低阻抗矩形微带线和第四低阻抗矩形微带线分别连接上述两个t型分支线的一个t型分支线的分支线路。
10.上述电路的布局：第一低阻抗矩形微带线、第一pin二极管、第二低阻抗矩形微带线、第三低阻抗矩形微带线、第二pin二极管和第四低阻抗矩形微带线依次连接构成滤波器，第一低阻抗矩形微带线和第四低阻抗矩形微带线分别连接两个不同的t型分支线，布局简单，有效的降低了滤波器的插入损耗；根据上述结构，当电压控制器对t型分支线加入偏置电压时，根据pin二极管被导通或截止的差异，改变低阻抗矩形微带线的长度，进而改变谐振频率，实现多频带滤波。
11.根据滤波器的工作原理，可知：当电压控制器同时对2个t型分支线加偏置电压时，若所加偏置电压均为高电压时，工作频率为f
min1
，此时滤波器的有效物理尺寸最大；若其中一个t型分支线的偏置电压为高电压，另一个t型分支线的偏置电压为低电压时，接收端的
工作频率相同，且工作频率为f
min2
，此时滤波器的有效物理尺寸居中；若所加偏置电压均为低电压时，工作频率为f
min4
，此时滤波器有效物理尺寸最小，以此来实现滤波器的小型化。
12.进一步的，上述滤波器还包括低通滤波器，上述第一低阻抗矩形微带线或第二低阻抗矩形微带线与低通滤波器连接，上述低通滤波器由电容和电感构成，电容和电感形成低通滤波器，用于滤除偏置电压的高次谐波，减少该多频带滤波器的附加损耗。
13.进一步的，上述滤波器还包括高阻抗矩形微带线，上述第二低阻抗矩形微带线和第三低阻抗矩形微带线的连接点连接有高阻抗矩形微带线。防止该多频带滤波器中的相邻滤波器发生干扰。
14.进一步的，该多频带滤波器还包括介质基板，上述高阻抗矩形微带线与介质基板之间布置金属化过孔，上述金属化过孔用于接地，防止外来设备干扰该多频带滤波器，同时也能防止该多频带滤波器干扰外来设备。
15.进一步的，布置的上述金属化过孔设于同一直线上。
16.进一步的，上述低通滤波器与介质基板之间布置接地孔，上述接地孔用于接地，防止外来设备干扰该多频带滤波器，同时也能防止该多频带滤波器干扰外来设备。
17.进一步的，该多频带滤波器还包括匹配端，上述t型分支线的分支线路包括初始端支路和末尾端支路，上述匹配端与初始端支路或末尾端支路连接。
18.进一步的，相邻上述滤波器等间距布置，防止该多频带滤波器中的相邻滤波器发生干扰。
19.进一步的，相邻上述滤波器之间设有耦合线，使相邻支路的传输线产生功率耦合。
20.进一步的，上述耦合线到相邻滤波器间距相等。
21.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
22.1.滤波器包括依次连接的第一低阻抗矩形微带线、第一pin二极管、第二低阻抗矩形微带线、第三低阻抗矩形微带线、第二pin二极管和第四低阻抗矩形微带线，第一低阻抗矩形微带线和第四低阻抗矩形微带线分别连接上述两个t型分支线的一个t型分支线的分支线路，布局简单，有效的降低了滤波器的插入损耗；
23.2.上述主干线路的一端用于与电压控制器连接，上述主干线路的另一端与上述分支线路的一端连接，上述分支线路的另一端与滤波器连接；当电压控制器对两个t型分支线加入偏置电压时，根据加入的偏置电压不同，pin二极管被导通或截止会产生差异，改变低阻抗矩形微带线的长度，进而改变谐振频率，实现多频带滤波。
24.3.根据电压控制器同时对2个t型分支线加偏置电压时，偏置电压均为高电压时，滤波器的有效物理尺寸最大；偏置电压均为低电压时，滤波器有效物理尺寸最小，以此来实现滤波器的小型化。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
26.图1为实施例1提供的整体结构示意图；
27.图2为滤波器的结构示意图；
28.图3为t型分支线的结构示意图；
29.图4为图1中a-a
′
的剖视图。
30.附图中标记及对应的零部件名称：
31.10-滤波器，11-第一t型分支线，12-第二t型分支线，2-低通滤波器，21-第一电感，22-第二电感，31-第一低阻抗矩形微带线，32-第四低阻抗矩形微带线，41-第一pin二极管，42-第二pin二极管，51-第二低阻抗矩形微带线，52-第三低阻抗矩形微带线，6-高阻抗矩形微带线，61-第一高阻抗矩形微带线，62-第二高阻抗矩形微带线，71-第一电容，72-第二电容，8-接地孔，9-金属化过孔，100-介质基板,111-匹配端，112-耦合线，211-主干线路，221-分支线路。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
33.实施例1
34.据调查得知，目前以及未来一段时间内绝大多数通信标准都位于0-6ghz频段内，例如：gsm-0.8/0.9/1.8/1.9ghz，wlan-2.4、5.2ghz，bluetooth-2.4ghz,wcdma-2.1ghz，wi-fi-2.4/5.2ghz，wimax-3.5ghz，此频段正好位于微带滤波器的工作频段内(0-7ghz)。
35.如图1至图3所示，本实施例1提供一种基于pin二极管特性的多频带滤波器，包括2个通过滤波器相连接的t型分支线；上述t型分支线包括主干线路211和分支线路221，上述t型分支线的主干线路211用于与电压控制器连接，上述t型分支线的分支线路221包括四个支路，每个支路连接有一个滤波器10；上述滤波器10包括pin二极管、低阻抗矩形微带线和高阻抗矩形微带线6，上述pin二极管包括第一pin二极管41和第二pin二极管42，上述低阻抗矩形微带线包括第一低阻抗矩形微带线31、第二低阻抗矩形微带线51、第三低阻抗矩形微带线52和第四低阻抗矩形微带线32，上述连接关系如下：
36.第一t型分支线11的分支线路221与第一低阻抗矩形微带线31的一端连接，第一低阻抗矩形微带线31的另一端与第一pin二极管41的p端连接，第一pin二极管41的n端与第二低阻抗矩形微带线51的一端连接，第二低阻抗矩形微带线51的另一端与第三低阻抗矩形微带线52的一端连接，第三低阻抗矩形微带线52的另一端与第二pin二极管42的n端连接，第二pin二极管42的p端与第四低阻抗矩形微带线32的一端连接，第四低阻抗矩形微带线32的另一端与第二t型分支线11的分支线路221连接，上述第二低阻抗矩形微带线51和第三低阻抗矩形微带线52的连接点连接有高阻抗矩形微带线6。
37.上述电路布局简单，有效的降低了滤波器10的插入损耗；
38.当电压控制器对第一t型分支线11和第二t型分支线加入偏置电压时，电路中产生偏置电流，上述偏置电流经第一t型分支线11或第二t型分支线流入pin二极管，使pin二极管的i层产生总电荷，使pin二极管的阻值随偏置电压变化，当pin二极管的阻值发生变化时，pin二极管被导通或截止的频率会产生差异，改变低阻抗矩形微带线的长度，进而改变谐振频率，实现多频带滤波。
39.上述滤波器10的工作原理：若偏置电压u v为高电压，-u v为低电压；当第一t型分支线11和第二t型分支线12同时加偏置电压，且所加偏置电压均为高电压时，工作频率为fmin1
，此时滤波器10的有效物理尺寸最大；当第一t型分支线11的偏置电压为高电压，第二t型分支线12的偏置电压为低电压时，接收端的工作频率相同，且频率为f
min2
，此时滤波器10的有效物理尺寸居中；当第二t型分支线12的偏置电压为高电压，第一t型分支线11的偏置电压为低电压时，接收端的工作频率相同，且频率为f
min3
，此时滤波器10的有效物理尺寸居中；当第一t型分支线11和第二t型分支线12同时均加偏置电压，且所加偏置电压均为低电压时，工作频率为f
min4
，此时滤波器10有效物理尺寸最小，以此来实现滤波器10的小型化。
40.具体的实施例，上述第一低阻抗矩形微带线31与第一电容71和第一电感21连接，上述第一电容71与第一电感21串联；上述第四低阻抗矩形微带线32与第二电容72和第二电感22连接，上述第二电容72与第二电感22串联。
41.上述第一电容71和第一电感21，第二电容72和第二电感22形成低通滤波器2，用于滤除偏置电压的高次谐波，减少该多频带滤波器的附加损耗。
42.具体的实施例，上述第二低阻抗矩形微带线51和第三低阻抗矩形微带线52的连接点设有高阻抗矩形微带线6，防止该多频带滤波器中的相邻滤波器10发生干扰。
43.如图4所示，具体的实施例，还包括介质基板100，上述高阻抗矩形微带线6与介质基板100之间设有金属化过孔9，上述金属化过孔设于同一直线上，且贯穿介质基板100与高阻抗矩形微带线6，上述金属化过孔9用于接地，防止外来设备干扰该多频带滤波器，同时也能防止该多频带滤波器干扰外来设备。
44.具体的实施例，上述介质基板100采用介电常数较低且介质损耗较小的板材，减少该多频带滤波器的附加损耗，上述介质基板100的上下表面为金属层。
45.具体的实施例，上述第一电容71与介质基板100之间设有接地孔8，上述接地孔8包括两个孔。
46.具体的实施例，上述第二电容72与介质基板100之间设有接地孔8，上述接地孔8包括两个孔。
47.上述接地孔8用于接地，防止外来设备干扰该多频带滤波器，同时也能防止该多频带滤波器干扰外来设备。
48.具体的实施例，该多频带滤波器还包括匹配端111，上述匹配端111与第一支路的高阻抗矩形微带线6连接；上述匹配端111与第四支路的高阻抗矩形微带线6连接。
49.具体的实施例，相邻上述支路等间距，防止该多频带滤波器中的相邻滤波器10发生干扰。
50.具体的实施例，相邻上述支路的滤波器10之间设有耦合线112，上述耦合线112设于相邻支路的高阻抗矩形微带线6之间，使相邻支路的传输线产生功率耦合。
51.具体的实施例，上述耦合线112到相邻支路的间距相等。
52.具体的实施例，上述支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，上述高阻抗矩形微带线6包括第一高阻抗矩形微带线61和第二高阻抗矩形微带线62，上述第一支路的第一高阻抗矩形微带线61与匹配端111连接，第二高阻抗矩形微带线62通过耦合线112与第二支路的第一高阻抗矩形微带线61连接；上述第二支路的第二高阻抗矩形微带线62通过耦合线112与第三支路的第一高阻抗矩形微带线61连接；上述第三支路的第二高阻抗矩形微带线62通过耦合线112与第四支路的第一高阻抗矩形微带线61连接；上述第四支路的第二高阻抗矩形微带线62与匹配端111连接。
53.具体的实施例，在环境温度为25℃的条件下，该多频带滤波器的测试结果为：频率范围在26.5ghz到40ghz时，插入损耗约为1.6db、回波损耗约为12db—28db，因此单个转换装置的插入损耗约为0.8db、回波损耗约为12db—28db，实现了低插入损耗。
54.具体的实施例，上述第一pin二极管41与第二pin二极管42相同。
55.具体的实施例，上述第一电感21和第二电感22相同，第一电容71和第二电容72相同。
56.具体的实施例，上述的金属化过孔9与接地孔8属于同一种金属材质的部件，且直径相同。
57.在应用时，在改变滤波器10的工作频率时，所有的滤波器10同时做相同的改变，从而使得多频滤波器更好的改变工作频率。
58.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。