文 献 综 述
射频可调谐滤波器研究背景：
当今移动设备功能越来越强大，随着5G时代的到来，移动设备支持的网络频段越来越多。射频前端模块（FEM）是移动设备中不可缺少的一部分，它的器件仍无法用集成度最高的CMOS工艺制造，而必须使用特殊工艺以保证性能。在射频前端模块中，未来发展最快的也最关键的模块就是射频滤波器模块，在发射机中位于天线之前起到筛选有用信号频率，滤除信道外噪声的作用；在接收机中位于天线与混频器之间作为预选滤波器，作用是从天线所收到的大量频谱中选出有用的信号频率，抑制有害噪声和邻道干扰等干扰信号，从而提高接收机的信噪比[1]，因而一个频段通常需要两个相应的滤波器，以支持上下行双工。
可调滤波器因其在提高现有和未来通信系统性能方面的重要作用，在研究和开发中越来越受到重视。可调带通滤波器的常见应用包括多波段收发器、认知无线电(CR)系统、下一代手机、宽带雷达和卫星有效载荷，以及软件无线电(SDR)等灵活的无线电系统。
在民用方面，手持式设备慢慢普及，接收机逐渐趋向于小型化发展，而对接收机的要求却是能够处理更多不同频段的信号。传统的做法让多个接收机共用一副包含所有频段的超宽带天线，然后在不同接收机内设计不同频段的滤波器，再通过电子开关进行接收机之间的相互切换。这种做法使得器件数目增多，无论在设备成本方面还是设备小型化方面都无法满足要求。以手机设备为例，一款4G手机至少需要支持2G，3G，4G以及Wi-Fi，GPS等网络制式，需要用到的滤波器数量可达30余个，到了 5G 时代，手机需要支持的频段甚至会达到 90个以上，所以未来单部手机的滤波器使用量将超过百个。
在军用方面，雷达要实时地捕捉信息并需要实时跟踪，这就需要接收机系统能够覆盖很宽的频段并根据具体情况对信息进行分类。为了能够适应接收机对信息的实时分类，在接收机中需要使用可调谐滤波器。另一方面，为了使得己方的雷达系统不被敌方干扰，常常要求发射机和接收机能够做出迅速变化，若在接收机中采用可调谐滤波器，不仅中心频率带宽都会不固定，且响应时间也会缩短，可以有效躲避敌方的干扰[2]。
一般来说，从性能和规格需求的角度来看，这些应用需要更好的频谱利用率、更多的功能、更小的电路尺寸、更高效的功耗和更低的实现成本。此外，除了所有这些要求外，在单板结构中集成多波段、多标准操作和技术是当前RF前端系统的一个关键趋势。尽管封装技术取得了重大发展，但在不同射频元件和单元之间实现更高水平的集成以允许在同一平台或设备上运行多个波段方面仍存在一些问题。在宽带和多频带通信系统中，单个带通滤波器很难有效地满足对需要频带的滤波要求。因此，带交换网络的滤波组是一个更好的选择，但它也会导致相对较大的占用面积，导致更高的损耗和复杂度。较为理想的解决方案是用一个带可调或可重构频带的单个滤波器来替代滤波器组，并且在较小的范围内，滤波器性能不会有任何下降[3]。
宽频带接收机是另一个应用热点，将可调滤波器集成到宽频带接收机的结构中，可以显著提高接收机的整体性能。历史上，可调滤波器的发展主要是在第二次世界大战期间，随着雷达的发明，可调宽带滤波器涉及到ECM和ESM系统，通过将整个使用的频带分割成更小的子频带来提供良好的频率分辨率。窄带可调滤波器与宽带接收机一起使用，将整个有用频带分成更小的子频带，这导致了系统选择性的改进，此外LNA的线性度和相位噪声指标也得以放宽[4]。
通常，跟踪过滤器可通过调整谐振器的尺寸进行机械调谐，或采用铁磁YIG元件进行磁性调谐[5]。现在广泛应用可调谐滤波器的是 YIG 小球磁调滤波器，其无载 Q 值可达 10000，铁磁谐振频率可用电控偏置磁场的大小，可以在倍频程以上的频率范围内实现电调。而上述两种方法均无法实现无线通信产品的小型化和大批量生产，且滤波器必须经过定制加工、精心组装、严格调试和仔细校准。机械调谐的方法难以应对高速电调谐的情况，YIG小球电调谐速度受到磁滞效应的影响，且它对环境温度比较敏感，谐振频率随温度变化而变化。而性能良好的电调谐预选滤波器作为宽带接收机的关键部件，实现频率预选时，具有较宽的调谐范围，较高的电调谐速度、较低插损和较高Q值的滤波器，是本次实验设计的首选方案。
电调谐滤波器广泛地应用于捷变频雷达接收机系统中，当前多采用的方案是由开关选取中心频率，多窄带滤波器构成多路不同频率的单元同时进行工作,对各个分辨频段逐个搜索，这种方式截获概率大，但系统复杂性高，以增大截获时间以换取高频率分辨力，且滤波网络的各中心频率固定，系统的局限性较高[6]。本文将以此为基础设计中心频率在7GHz与9.4GHz的双频电调谐带通滤波器，同时采用变容管电调谐技术,将变容管的反向电压在一定范围内改变,从而使滤波器的中心频率在调谐范围不小于0.2GHz，初步实现对变频信号的选择,以克服固定频率滤波器网络不足。
同时，在实际设计中使用可调带通滤波器需要考虑以下几个方面:
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