Design and Measurement of a 2 – 4.4 GHz Tunable Bandstop Filter for Interference Rejection
(2026) In Series of Master's theses EITM01 20252Department of Electrical and Information Technology
- Abstract
- Strong narrowband interference can significantly degrade the sensitivity of wideband receivers by driving front-end circuitry into nonlinear operation. This thesis presents the design, fabrication, and measurement of a 2 – 4.4 GHz electrically tunable varactor-based bandstop filter that can follow and block such narrowband interference before it causes problems in the receiver. It was developed using circuit and electromagnetic co-simulation with parametric optimization before fabrication on a PCB. The measured notch depth is at least 24 dB across the tuning range and exceeds 60 dB at some frequencies. Anti-series varactor placement was used to reduce even-order nonlinearities, achieving harmonic distortion IIP2 > 41 dBm. Cross-modulation... (More)
- Strong narrowband interference can significantly degrade the sensitivity of wideband receivers by driving front-end circuitry into nonlinear operation. This thesis presents the design, fabrication, and measurement of a 2 – 4.4 GHz electrically tunable varactor-based bandstop filter that can follow and block such narrowband interference before it causes problems in the receiver. It was developed using circuit and electromagnetic co-simulation with parametric optimization before fabrication on a PCB. The measured notch depth is at least 24 dB across the tuning range and exceeds 60 dB at some frequencies. Anti-series varactor placement was used to reduce even-order nonlinearities, achieving harmonic distortion IIP2 > 41 dBm. Cross-modulation is −70 dBc for a desired signal at 3500 MHz with a 0 dBm in-notch interferer at 2800 MHz. For the same notch, IMD3 IIP3 = 47.3 dBm at 2600 MHz, and IIP3 = 23.3 dBm at 3000 MHz. Measured results suggest that the presented tunable bandstop filter can preserve receiver sensitivity in the presence of strong narrowband interference. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Föreställ dig att någon viskar till dig mitt under en rockkoncert. Det är omöjligt att förstå vad de säger, eftersom örat blir överbelastat av den starka musiken och dämpar sin känslighet för att försöka undvika skada. Trots att du lätt hade förstått vad de säger i en lugnare miljö, förlorar du den förmågan på rockkoncerten.
Radiomottagare upplever ett mycket liknande problem, där de förlorar förmågan att lyssna på svaga signaler samtidigt som det finns starka störningar.
På grund av begränsningar i elektroniken i en radiomottagare kan den bara förstärka signaler proportionellt upp till en viss nivå. Om en signal är starkare än vad mottagaren klarar av börjar topparna av signalen plattas till. Detta leder till en rad problem som... (More) - Föreställ dig att någon viskar till dig mitt under en rockkoncert. Det är omöjligt att förstå vad de säger, eftersom örat blir överbelastat av den starka musiken och dämpar sin känslighet för att försöka undvika skada. Trots att du lätt hade förstått vad de säger i en lugnare miljö, förlorar du den förmågan på rockkoncerten.
Radiomottagare upplever ett mycket liknande problem, där de förlorar förmågan att lyssna på svaga signaler samtidigt som det finns starka störningar.
På grund av begränsningar i elektroniken i en radiomottagare kan den bara förstärka signaler proportionellt upp till en viss nivå. Om en signal är starkare än vad mottagaren klarar av börjar topparna av signalen plattas till. Detta leder till en rad problem som slutligen resulterar i att informationen i signalen går förlorad. Det är dessutom inte bara den starka signalen på en frekvens som uppfattas sämre, utan många andra signaler på andra frekvenser påverkas också.
För att undvika att detta sker behöver mottagaren dämpa sin känslighet så att ingen signal plattas till och orsakar problem. Nackdelen med detta är att redan svaga signaler på alla frekvenser går förlorade under mottagarens brusnivå när känsligheten sjunker. Det blir sällan lättare att förstå viskningen på rockkoncerten bara för att du stoppar i öronproppar.
En stark störning på bara en frekvens har alltså förmågan att försämra känsligheten för alla andra frekvenser som radiomottagaren annars hade kunnat ta emot. Detta är ett nuvarande problem som dessutom kommer att förvärras i framtiden då radiomottagare blir allt mer bredbandiga, och störningar blir allt mer vanliga.
För att lösa detta har jag byggt ett bandstoppfilter. Det är en typ av filter som blockerar ett litet intervall av frekvenser samtidigt som det släpper igenom alla andra. Syftet med detta är att dämpa styrkan på den starka störningen så att mottagaren kan undvika att behöva sänka sin förstärkning. Då kan mottagaren bevara sin känslighet för svaga men önskade signaler på alla andra frekvenser.
Mitt filter är också stämbart vilket innebär att det är möjligt att elektroniskt styra vilken frekvens som blockeras. Detta är mycket användbart i t.ex. militära sammanhang, där fienden absolut inte meddelar i förväg vilken frekvens de kommer att använda för att störa ut dina radiomottagare.
För samhällskritiska funktioner, såsom räddningstjänst och försvar, är tillförlitlig radiokommunikation avgörande. Uppmätta resultat från detta arbetet tyder på att denna typ av stämbara bandstoppfilter kan bidra till mer robusta radiosystem till störningsfyllda miljöer. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
https://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9224642
- author
- Förare, Harald LU
- supervisor
- organization
- course
- EITM01 20252
- year
- 2026
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Varactor, Tunable bandstop filter, BSF, Interference rejection, Receiver, Anti-series, Nonlinear distortion, Even-order nonlinear distortion, S-band, Cross-modulation, RF, Prototype, PCB, HFSS, QUCS-S, SciKit-RF, Pareto, IMD3, IIP2, IIP3
- publication/series
- Series of Master's theses
- report number
- LU/LTH-EIT 2026-1110
- language
- English
- id
- 9224642
- date added to LUP
- 2026-04-02 10:32:05
- date last changed
- 2026-04-02 10:32:05
@misc{9224642,
abstract = {{Strong narrowband interference can significantly degrade the sensitivity of wideband receivers by driving front-end circuitry into nonlinear operation. This thesis presents the design, fabrication, and measurement of a 2 – 4.4 GHz electrically tunable varactor-based bandstop filter that can follow and block such narrowband interference before it causes problems in the receiver. It was developed using circuit and electromagnetic co-simulation with parametric optimization before fabrication on a PCB. The measured notch depth is at least 24 dB across the tuning range and exceeds 60 dB at some frequencies. Anti-series varactor placement was used to reduce even-order nonlinearities, achieving harmonic distortion IIP2 > 41 dBm. Cross-modulation is −70 dBc for a desired signal at 3500 MHz with a 0 dBm in-notch interferer at 2800 MHz. For the same notch, IMD3 IIP3 = 47.3 dBm at 2600 MHz, and IIP3 = 23.3 dBm at 3000 MHz. Measured results suggest that the presented tunable bandstop filter can preserve receiver sensitivity in the presence of strong narrowband interference.}},
author = {{Förare, Harald}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{Series of Master's theses}},
title = {{Design and Measurement of a 2 – 4.4 GHz Tunable Bandstop Filter for Interference Rejection}},
year = {{2026}},
}