In this article, for the first time, a novel four-port coupler with reconfigurable multifunctions of filtering rat-race coupler (FRC), filtering branch-line coupler (FBC), and conventional single-ended two-port multipole bandpass filter (BPF) is proposed. It simply consists of four varactor-loaded stepped-impedance resonators that are arranged symmetrically. Through appropriate coupling-type (electrical coupling or magnetic coupling) conversion, 90° or −90° phase shift between the adjacent resonators can easily be obtained and works as a key factor in the transformation between different filtering coupler modes. With this simple configuration, the proposed coupler achieves reconfigurable FRC and FBC with not only operating frequency tuning over a wide tuning range but also bandwidth and power division ratios (PDRs) control for each filtering mode. In addition, by imposing open circuit at any two ports, the four-port coupler can be converted to the conventional single-ended two-port BPFs with reconfigurable filter orders of second, third, and fourth. The measured results show that the FRC and FBC can continuously cover the frequency ranges of 1.21–1.67 and 1.2–1.61 GHz with −1-dB bandwidth tuning of 60–120 and 55–110 MHz, respectively. The 3- and 6-dB PDRs have been demonstrated for both filtering coupler modes. In single-ended two-port BPF mode, the frequency tuning ranges are measured of 1.12–1.6, 1.16–1.6, and 1.2–1.61 GHz, respectively, for the proposed two-port second-, third-, and fourth-order BPFs. Measured and simulated results are in good agreement, validating the proposed design method.

中文翻译：

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具有频率、带宽和功率分配比控制的新型可重构滤波快速耦合器、支线耦合器和多阶带通滤波器

在本文中，首次提出了一种新型四端口耦合器，其具有滤波快速耦合器 (FRC)、滤波支线耦合器 (FBC) 和传统单端二端口多极带通滤波器 (BPF) 的可重构多功能) 提出。它只是由四个对称布置的变容二极管阶梯阻抗谐振器组成。通过适当的耦合类型（电耦合或磁耦合）转换，可以很容易地获得相邻谐振器之间的 90° 或 -90° 相移，并作为不同滤波耦合器模式之间转换的关键因素。通过这种简单的配置，所提出的耦合器实现了可重新配置的 FRC 和 FBC，不仅可以在很宽的调谐范围内进行工作频率调谐，还可以对每种滤波模式进行带宽和功率分配比 (PDR) 控制。此外，通过在任意两个端口处施加开路，四端口耦合器可以转换为具有二、三和四级可重构滤波器阶数的传统单端双端口 BPF。测量结果表明，FRC 和 FBC 可以连续覆盖 1.21-1.67 和 1.2-1.61 GHz 的频率范围，-1-dB 带宽调谐分别为 60-120 和 55-110 MHz。3-dB 和 6-dB PDR 已针对两种滤波耦合器模式进行了演示。在单端双端口 BPF 模式下，对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，测得的频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz . 实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。四端口耦合器可以转换为传统的单端双端口 BPF，具有可重新配置的二、三和四级滤波器。测量结果表明，FRC 和 FBC 可以连续覆盖 1.21-1.67 和 1.2-1.61 GHz 的频率范围，-1-dB 带宽调谐分别为 60-120 和 55-110 MHz。3-dB 和 6-dB PDR 已针对两种滤波耦合器模式进行了演示。在单端双端口 BPF 模式下，对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，测得的频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz . 实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。四端口耦合器可以转换为传统的单端双端口 BPF，具有可重新配置的二、三和四级滤波器。测量结果表明，FRC 和 FBC 可以连续覆盖 1.21-1.67 和 1.2-1.61 GHz 的频率范围，-1-dB 带宽调谐分别为 60-120 和 55-110 MHz。3-dB 和 6-dB PDR 已针对两种滤波耦合器模式进行了演示。在单端双端口 BPF 模式下，对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，测得的频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz . 实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。测量结果表明，FRC 和 FBC 可以连续覆盖 1.21-1.67 和 1.2-1.61 GHz 的频率范围，-1-dB 带宽调谐分别为 60-120 和 55-110 MHz。3-dB 和 6-dB PDR 已针对两种滤波耦合器模式进行了演示。在单端双端口 BPF 模式下，对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，测得的频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz . 实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。测量结果表明，FRC 和 FBC 可以连续覆盖 1.21-1.67 和 1.2-1.61 GHz 的频率范围，-1-dB 带宽调谐分别为 60-120 和 55-110 MHz。3-dB 和 6-dB PDR 已针对两种滤波耦合器模式进行了演示。在单端双端口 BPF 模式下，对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，测得的频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz . 实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz。实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。对于建议的双端口二阶、三阶和四阶 BPF，频率调谐范围分别为 1.12–1.6、1.16–1.6 和 1.2–1.61 GHz。实测和仿真结果吻合良好，验证了所提出的设计方法。