CN109449556A - 混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备 - Google Patents

混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备，所述混合谐振器包括介质基板，所述介质基板的两侧分别设有微带线和CPW共面波导；所述微带线的一端通过第一电阻与第一电容相连，所述第一电容的自由端用于输入信号；所述CPW的一端接地，所述CPW的另一端通过第二电容与所述微带线的另一端相连，所述CPW的另一端还通过第三电容接地。本申请实施例提供的单个谐振器结构中，产生两个陷波频率，缩小滤波器体积，且两个陷波点频率和衰减均可以控制，达到灵活抑制干扰的目的。

Description

混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备。
背景技术
陷波器是一种谐振电路，其可以用在电路上滤除不需要的频率信号。随着无线通信设备功能的增加，各种通信设备之间的干扰也越来越严重，因此需要引入陷波器对干扰进行抑制。
随着技术的进步，人们对陷波器的性能提出了更高的要求。例如，由于工作环境中可能有多种干扰频率，需要可调陷波器进行抑制；为减少对有用信号的损失，需要陷波器阻带衰减可调；为了实现多功能智能化通信设备小型化的需求，需要陷波器实现两个或多个陷波频率。
现有技术中的陷波器主要包括以下两种：
一种是采用π形滤波网络进行滤波，其可以利用变容二极管改变谐振频率，以达到改变陷波频率的效果。但是，该陷波器仅能实现单个陷波频率，在存在多个陷波频率的工作环境中需要级联多个陷波器，另外，其无法调节陷波阻带衰减量。
另一种是利用微带线嵌入的开路枝节线实现陷波特性，其可以利用PIN二极管控制枝节线开路端是否与微带线接通，达到关闭和开启陷波特性的效果。但是，该陷波器的陷波频率无法调节。另外，该陷波器的结构在微带线上，由于阻抗要求，微带线线宽不能灵活变化，使得结构线宽和间距过小，元件安装困难。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器、陷波器及电子设备，以解决现有技术中存在的技术问题。其具体方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器，包括：
介质基板，所述介质基板的两侧分别设有微带线和共面波导CPW；
所述微带线的一端通过第一电阻与第一电容相连，所述第一电容的自由端用于输入信号；
所述CPW的一端接地，所述CPW的另一端通过第二电容与所述微带线的另一端相连，所述CPW的另一端还通过第三电容接地。
可选地，所述微带线和CPW在垂直于所述介质基板方向的投影重合。
可选地，所述第一电阻为以下形式的一种或其组合：
PIN二极管和微机电开关。
可选地，当所述第一电阻为PIN二极管时，所述PIN二极管的阳极与所述第一电容相连。
可选地，所述第一电容、第二电容和第三电容为以下形式的一种或其组合：
固定电容，可调电容，变容二极管。
可选地，所述第一电容为可调电容，所述第二电容为变容二极管，所述第三电容为固定电容。
第二方面，本申请实施例提供了一种陷波器，包括主传输线、上述第一方任一项所述的双陷波谐振器和直流偏置电路；
所述双陷波谐振器中微带线通过第一电容与所述主传输线相连；
所述直流偏置电路包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端通过第一电阻与微带线的一端相连，所述第一电感的另一端接第一偏置电压；所述第二电感的一端与微带线的另一端相连，所述第二电感的另一端接第二偏置电压。
可选地，所述陷波器包括两组双陷波谐振器，其中，同一组内双陷波谐振器的偏置电压相同。
可选地，不同组间双陷波谐振器的偏置电压相同或不同。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包含上述第二方面任一项所述的陷波器。
采用本申请实施例提供的技术方案具有以下优点：
1、单个谐振器具有两个谐振点，当需要实现双陷波点时，相对于传统单陷波点谐振器能够实现较小尺寸；
2、通过改变电容的容量，实现频率可调；
3、通过调节第一电阻的电阻值和通断，能够实现改变陷波深度和按需开关；
4、谐振器形状多变，可弯曲适应不同需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器的三维结构图；
图3为本申请实施例提供的一种陷波器的结构示意图；
图4为图3中虚线区域的局部放大图；
图5为采用图3所示陷波器工作在不同状态时的幅频曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
针对现有技术中存在的问题，本申请实施例的目的在于设计一种谐振器、基于该谐振器的陷波器以及应用该陷波器的电子设备，其可以满足以下要求：
1、在单个谐振器结构中，产生两个陷波频率，缩小陷波器体积；
2、两个陷波点频率和衰减均可以控制，达到灵活抑制干扰的目的。
图1为本申请实施例提供的一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器的三维结构图，如图1并结合图2所示，本申请实施例提供的一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器为二层PCB(印刷电路板)结构，中间为介质基板103，两面为铜箔线路。具体来说，所述介质基板103的两侧分别设有微带线101和共面波导CPW 102；所述微带线101的一端通过第一电阻R1与第一电容C1相连，所述第一电容C1的左侧端口为谐振器的输入端口，该端口连接到外部传输线上组成滤波器。所述CPW 102的一端接地，所述CPW 102的另一端通过第二电容C2与所述微带线101的另一端相连，所述CPW 102的另一端还通过第三电容C3接地。
图1和图2所示的谐振器具有两个谐振点，位于正面的微带线谐振器产生低频谐振点；背面的CPW 102位于正面微带线101的正下方，一端接地，一端通过第二电容C2与正面连接，组成谐振器产生高频谐振点。第一电容C1同时影响两个谐振频率，第二电容C2影响较低频谐振点频率，第三电容C3能够使高频谐振点在低频谐振点频率改变时保持不变。当第一电容C1变大时，两个谐振频率降低；当第二电容C2变大时，低频的谐振点频率降低。第一电阻R1用于控制谐振器谐振时的最小阻抗，控制谐振强度，第一电阻R1越小陷波谐振越强。
在一种可选实施例中，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3为以下形式的一种或其组合：固定电容，可调电容，变容二极管。
在一种可选实施例中，所述第一电阻R1为以下形式的一种或其组合：PIN 二极管和微机电开关。其中，当所述第一电阻R1为PIN二极管时，所述PIN 二极管的阳极与所述第一电容C1相连。
本申请实施例提供的谐振器具有以下优点：
1、单个谐振器具有两个谐振点，当需要实现双陷波点时，相对于传统单陷波点谐振器能够实现较小尺寸；
2、通过改变电容的容量，实现频率可调；
3、通过调节第一电阻，能够实现谐振强度可控；
4、谐振器形状多变，可弯曲适应不同需求。
基于上述谐振器，本申请实施例还提供了一种陷波器，图3为本申请实施例提供的一种陷波器的结构示意图，图4为图3中虚线区域的局部放大图，其中，图4的左侧为虚线区域220的正面示意图，图4的右侧为虚线区域220 的反面示意图。
如图3并结合图4所示，本申请实施例提供的一种陷波器由4个图1所示谐振器100、主传输线210以及直流偏置电路220组成。
在本申请实施例中，所述谐振器的第一电容C1使用可调电容、第二电容 C2使用变容二极管D2的结电容、第三电容C3使用0.5pF固定电容，使用PIN 二极管D1的串联等效电阻控制第一电阻R1。谐振器的具体结构及其工作原理可以参见前文，在此不再赘述。
主传输线210两端的端口1和端口2分别为输入和输出端口，谐振器100 的第一电容C1的一端与所述主传输线210相连。
所述直流偏置电路220包括第一电感L1和第二电感L2，其中第一电感L1和第二电感L2为100nH隔交流电感，第一电感L1两端分别接第一偏置电压和PIN二极管D1，第二电感L2两端分别接第二偏置电压和变容二极管D2，达到提供PIN二极管D1和变容二极管D2偏置的效果。其中，PIN二极管D1阳极接第一电容C1，变容二极管D2阳极接过孔到背面传输线。
本申请实施例提供的陷波器中谐振器100分为两组，共有两对偏置电压 V1/V2、V3/V4。可通过调节V1、V3调节变容二极管D2的偏压，电压增加时变容二极管D2电容减小，进而提高低频谐振点的频率，反之亦然。可通过调节V2–V1、V4–V3的大小改变PIN二极管D1两端的电压，控制陷波深度以及是否启用陷波。前述电压差增加时，PIN二极管D1正偏流过的电流增大，等效阻抗越低，陷波越深。反偏或无偏压时没有电流经过，阻抗最大，使谐振器与主传输线近似断开，陷波特性关闭。将谐振器并联在主传输线上组成陷波器，当谐振器处于谐振点时，阻抗最小，信号经谐振器短路到地，此时频率为陷波频率。其他频率时谐振器阻抗较高，信号正常通过陷波器。
在本申请实施例中，可以通过调节偏置电压使两组谐振器的陷波点频率相同，得到两个较深的陷波点；也可错开频率得到四个陷波点。
需要指出的是，本申请实施例采用4个陷波器分为两组进行说明，本领域的技术人员根据实际需求可以采用其它数目的陷波器，采用其它的分组方式，在不脱离本申请发明思想的前提下，其均应当处于本申请的保护范围之内。
图5为采用图3所示陷波器工作在不同状态时的幅频曲线示意图，其中，图5中(a)陷波特性关闭，此时V1＝20V，V2–V1＝0V，V3＝20V，V4–V3＝0V；图5中(b)高频陷波点固定，改变变容二极管D2偏压调节低频陷波点，其中电压(调节范围)为V1＝0.8到9.4V，V2–V1＝0.9V，V3＝0到6.0V，V4–V3＝0.9V；图5中(c)同时改变可调电容C1和变容二极管D2偏压，调节两个陷波点频率，其中电压(调节范围)为V1＝0.2到7.8V，V2–V1＝0.9V，V3＝0到7.5V， V4–V3＝0.9V；图5中(d)改变PIN二极管D1偏置改变陷波阻带的深度，其中电压 (调节范围)为V1＝4V，V2–V1＝0.85到0.64V，V3＝2.7V，V4–V3＝0.85到0.64V。其中，图5中的S11为回波损耗，表示从反射波和入射波的比值，数值大表示更多的能量被反射回信号源；S21为正向传输系数，表示输入端口的入射波和输出端口出射波的比值，数值大表示更多的信号传输到输出端口。
本申请实施例提供的陷波器在单个谐振器结构中，产生两个陷波频率，缩小滤波器体积，且两个陷波点频率和衰减均可以控制，达到灵活抑制干扰的目的。
基于上述陷波器，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包含图3 所示的陷波器。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的陷波器和电子设备中涉及谐振器的具体结构，可以参考前述谐振器实施例中的对应描述，在此不再赘述。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种混合微带线/共面波导双陷波谐振器，其特征在于，包括：
介质基板(103)，所述介质基板(103)的两侧分别设有微带线(101)和共面波导CPW(102)；
所述微带线(101)的一端通过第一电阻(R1)与第一电容(C1)相连，所述第一电容(C1)的自由端用于输入信号；
所述CPW(102)的一端接地，所述CPW(102)的另一端通过第二电容(C2)与所述微带线(101)的另一端相连，所述CPW(102)的另一端还通过第三电容(C3)接地。
2.根据权利要求1所述的双陷波谐振器，其特征在于，所述微带线(101)和CPW(102)在垂直于所述介质基板(103)方向的投影重合。
3.根据权利要求1所述的双陷波谐振器，其特征在于，所述第一电阻(R1)为以下形式的一种或其组合：
PIN二极管和微机电开关。
4.根据权利要求3所述的双陷波谐振器，其特征在于，当所述第一电阻(R1)为PIN二极管时，所述PIN二极管的阳极与所述第一电容(C1)相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双陷波谐振器，其特征在于，所述第一电容(C1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)为以下形式的一种或其组合：
固定电容，可调电容，变容二极管。
6.根据权利要求5所述的双陷波谐振器，其特征在于，所述第一电容(C1)为可调电容，所述第二电容(C2)为变容二极管，所述第三电容(C3)为固定电容。
7.一种陷波器，其特征在于，包括主传输线(210)、权利要求1-5任一项所述的双陷波谐振器(100)和直流偏置电路(220)；
所述双陷波谐振器(100)中微带线(101)通过第一电容(C1)与所述主传输线(210)相连；
所述直流偏置电路(220)包括第一电感(L1)和第二电感(L2)，所述第一电感(L1)的一端通过第一电阻(R1)与微带线(101)的一端相连，所述第一电感(L1)的另一端接第一偏置电压；所述第二电感(L2)的一端与微带线(101)的另一端相连，所述第二电感(L2)的另一端接第二偏置电压。
8.根据权利要求7所述的陷波器，其特征在于，所述陷波器包括两组双陷波谐振器(100)，其中，同一组内双陷波谐振器(100)的偏置电压相同。
9.根据权利要求8所述的陷波器，其特征在于，不同组间双陷波谐振器(100)的偏置电压相同或不同。
10.一种电子设备，其特征在于，包含权利要求7-9任一项所述的陷波器(200)。
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