根據(jù)液晶材料在毫米波段良好的介電特性和調(diào)諧能力,設(shè)計(jì)了一款基于液晶材料的毫米波帶寬可重構(gòu)寬帶帶通濾波器。濾波器使用一個(gè)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)帶通效果;在低通部分加載液晶材料,通過調(diào)諧液晶材料的等效介電常數(shù)改變低通濾波器的響應(yīng)頻率,實(shí)現(xiàn)帶寬的可重構(gòu)。仿真結(jié)果表明,當(dāng)調(diào)諧液晶介電常數(shù)從2.4變化到3.8時(shí),濾波器的高頻截止頻率從52 GHz下降至48 GHz,相對帶寬從84.9%變?yōu)?8.3%。 

【文章來源】：太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2020,18(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

高通仿真結(jié)果

饋?本文通過高、低通濾波器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)毫米波帶通濾波器，使用液晶材料作為可調(diào)媒質(zhì)加載于低通濾波器中。通過在射頻端口添加偏置電壓改變高頻低通濾波器的響應(yīng)頻率，最終實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的相對帶寬的調(diào)諧，使射頻前端模塊設(shè)計(jì)更靈活。1毫米波濾波器帶寬可重構(gòu)設(shè)計(jì)原理帶通濾波器的一種實(shí)現(xiàn)方案是使用高通濾波器與低通濾波器級聯(lián)，通過級聯(lián)一個(gè)響應(yīng)頻率較低的高通濾波器和一個(gè)響應(yīng)頻率較高的低通濾波器，可實(shí)現(xiàn)級聯(lián)帶通效果[14]。當(dāng)其中一個(gè)濾波器具有頻率重構(gòu)特性時(shí)，可實(shí)現(xiàn)濾波器總體的帶寬可重構(gòu)，其帶寬重構(gòu)示意圖如圖1所示。然而，由于可重構(gòu)濾波器的級聯(lián)匹配難以設(shè)計(jì)，使得高低通級聯(lián)的帶通濾波器在帶寬重構(gòu)時(shí)級聯(lián)匹配變差，帶內(nèi)反射系數(shù)較差。高通濾波器的電路原型如圖2(a)所示，可以看到高通效果由串聯(lián)的電容和并聯(lián)的電感組成。由于并聯(lián)電感在微帶工藝中常通過短路通孔實(shí)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)液晶電路時(shí)，這種短路通孔會(huì)使偏置電路短路，無法調(diào)諧液晶，因此本文將低頻響應(yīng)的高通濾波器截止頻率設(shè)計(jì)為定值。另一方面，本文將高通濾波器的串聯(lián)電容設(shè)計(jì)為交指結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)低通部分與高通部分的直流開路，從而避免短路通孔對低通部分的影響。最終高通部分的設(shè)計(jì)版圖如圖2(b)所示。(a)schematic(b)layoutFig.2High-passfiltermodel圖2高通濾波器模型如圖3所示，通過全波仿真軟件仿真，頻率響應(yīng)具有較好的高通特性。本文為簡化設(shè)計(jì)采用一階高通濾波器實(shí)現(xiàn)，高通濾波器的選頻特性可隨著濾波器的級數(shù)的增加而提升。低頻截止頻率為21GHz(S21＜–3dB)。文獻(xiàn)[15]提出了一種微帶橢圓函數(shù)低通濾波器，該濾波器具有良好的低頻選擇特性，并且由于其低通原型的并聯(lián)電感與地間級聯(lián)了電容，如圖4(a)所示，所以結(jié)構(gòu)不存在直接的

高通濾


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