根據(jù)液晶材料在毫米波段良好的介電特性和調諧能力,設計了一款基于液晶材料的毫米波帶寬可重構寬帶帶通濾波器。濾波器使用一個高通濾波器和一個低通濾波器級聯(lián)實現(xiàn)帶通效果;在低通部分加載液晶材料,通過調諧液晶材料的等效介電常數(shù)改變低通濾波器的響應頻率,實現(xiàn)帶寬的可重構。仿真結果表明,當調諧液晶介電常數(shù)從2.4變化到3.8時,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】：太赫茲科學與電子信息學報. 2020,18(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

高通仿真結果

饋?本文通過高、低通濾波器級聯(lián)實現(xiàn)毫米波帶通濾波器，使用液晶材料作為可調媒質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頻率，最終實現(xiàn)帶通濾波器的相對帶寬的調諧，使射頻前端模塊設計更靈活。1毫米波濾波器帶寬可重構設計原理帶通濾波器的一種實現(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)一個響應頻率較低的高通濾波器和一個響應頻率較高的低通濾波器，可實現(xiàn)級聯(lián)帶通效果[14]。當其中一個濾波器具有頻率重構特性時，可實現(xiàn)濾波器總體的帶寬可重構，其帶寬重構示意圖如圖1所示。然而，由于可重構濾波器的級聯(lián)匹配難以設計，使得高低通級聯(lián)的帶通濾波器在帶寬重構時級聯(lián)匹配變差，帶內反射系數(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現(xiàn)，當設計液晶電路時，這種短路通孔會使偏置電路短路，無法調諧液晶，因此本文將低頻響應的高通濾波器截止頻率設計為定值。另一方面，本文將高通濾波器的串聯(lián)電容設計為交指結構，可實現(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。最終高通部分的設計版圖如圖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，頻率響應具有較好的高通特性。本文為簡化設計采用一階高通濾波器實現(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[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，所以結構不存在直接的

高通濾


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