带宽及频率可重构的Q增强型带通滤波器的设计

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目前的射频收发机系统中需要使用大量片外不可调的声表面波(SAW)和体声波(BAW)滤波器,体积成本都较大。为了将射频带通滤波器集成到芯片上,有学者提出了品质因数(Q)增强的方法。因此,本文即在板级电路上验证Q增强技术的可行性,并在改善Q增强型滤波器的频率选择性及可重构思路问题上开展研究。本文使用功分器、低Q值的微带谐振器、移相器和可调增益模块,来构建基于正反馈环路的有源谐振器。实际测试中通过控制反馈路径上的可调增益模块,在谐振点2.5 GHz处将微带谐振器的Q值从原始的21,最高稳定地增强到了2500。同时使用变容二极管粗调、移相器细调谐振频率,测得有源谐振器的调谐范围为2.290-2.964 GHz。且其归一化动态范围随着Q值地不断增强而变小:中心频率为2.5 GHz,Q值增强约12倍时,动态范围为153.8 d B;Q值增强约120倍时,动态范围为130.5 d B。为了提高频率选择性,将3个有源谐振器级联,且级间使用隔离器去耦,形成了六阶带通滤波器。通过控制各级的谐振频率及Q值,形成了较为平坦的通带且具有良好的矩形系数(BW30d B/BW3d B为2.5左右)。仿真和实测表明,滤波器的带宽及频率独立可重构。同时基于并联相减合成带通滤波器频率响应的理论,使用180°或90°混合网络将两路有源谐振器频率响应相减,以形成平坦的通带。测试表明此四阶带通滤波器结构的带宽及频率同样独立可重构;且可通过控制两个有源谐振器3 d B带宽的比例来产生可调的传输零点;另外,使用两个90°混合网络来实现相减结构的带通滤波器,可形成无反射的阻带。
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