CN101159350A

CN101159350A - 适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组

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Publication number: CN101159350A
Application number: CNA2007101501144A
Authority: CN
Inventors: 方兰; 左涛; 阎少林; 赵新杰; 冯鸿辉
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2008-04-09

Abstract

一种适用于制作高指标线性相位超导滤波器的谐振器组，解决寄生耦合影响较大且不易消除，以及仿真设计较为困难的问题。本发明由四个谐振器级联组成，单个谐振器是整体呈“”形状的微带谐振器，四个微带谐振器于上下左右四角处缺口向内呈口字形布置。构成谐振器组的每个微带谐振器的有效长度为1/2波长，两臂等长或不等长。谐振器组的衬底材料为LaAlO₃、MgO或者蓝宝石。本发明谐振器组的结构使得非相邻谐振器的间距增大，从而很好消除它们之间寄生耦合的影响；此外其结构内不需附加跨线，兼有易于仿真设计的特点。因此此种谐振器组更适用于制作高性能指标的线性相位超导滤波器。

Description

适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组

【技术领域】：本发明属于电子技术领域，特别涉及于通讯用的具有线性相位特性的高温超导带通滤波器，该滤波器制作于超导薄膜上。

【背景技术】：现代高速系统不仅要求超导滤波器具有很好的频率选择性，而且应该具有很好的线性相位特性。线性相位超导滤波器多采用自均衡结构，由四个谐振器级联组成的谐振器组(Cascaded Quadruplet形式的谐振器组，此文简称为CQ形式谐振器组)是构成此类滤波器的基本单元，此类滤波器的结构里包含一到若干个这样的谐振器组。每个CQ形式谐振器组有四个谐振器组成，如图1所示，M_1，2、M_2，3和M_3，4是代表主耦合通道的耦合系数，M_1，4是交叉耦合(Cross-coupling)的耦合系数。当M_1，4与M_1，2、M_2，3以及M_3，4的极性相同时，此CQ形式谐振器组便产生一对位于实轴的传输零点以优化滤波器的相位特性，因而它是构成线性相位超导滤波器的基本单元。

CQ形式谐振器组结构内较小的寄生耦合便会使所制作的线性相位超导滤波器的线性相位特性产生明显的恶化。因此，适用于制作高性能指标线性相位超导滤波器的CQ形式谐振器组，其结构本身应该能够很好的消除其内部寄生耦合的影响，此外还应该容易仿真设计。

到目前为止，关于线性相位超导滤波器研制方面的文献很少。用于制作线性相位超导滤波器的CQ形式谐振器组主要有以下两种实现方式：一种是采用附加跨线的方式，如图2所示，此类CQ形式谐振器组中的四个谐振器成直线排列(In-line)，谐振器1和谐振器4之间通过一条附加的跨线21产生交叉耦合，详细内容请参考以下两篇文献(a)T.Zuo，L.Fang，at el，”A self-equalizedHTS filter for future mobile communication applications”，Physica C，Vol.459(2007)pp.1-4；(b)Fei Li，Xueqiang Zhang，at el，“Superconducting filter with a linear phase for third-generation mobilecommunications”，Supercond.Sci.Technol.，vol.20，pp.611-615.由于附加跨线引入的交叉耦合在仿真时不易控制，且附加跨线会改变谐振器1和4的谐振频率，因此此种结构具有仿真设计较为困难的缺陷，仿真设计时需要反复的调谐，费时费力，此外此种结构中附加跨线所产生的寄生耦合的影响不易消除。另一种实现方式是采用如图3所示的结构，它由四个半开环微带谐振器叠加而成，此种结构在仿真设计时实现起来相对比较简单，但是由于非相邻谐振器(如谐振器1和3及谐振器2和4)之间的间距很小，此种结构存在的较大技术缺陷是，其结构内的寄生耦合的影响很大。

【发明内容】：

本发明的目的是解决现有技术存在的寄生耦合影响较大且不易消除，以及仿真设计较为困难的问题，开发一种适用于制作高指标线性相位超导滤波器的CQ形式谐振器组，它既很好的消除了其内部寄生耦合的影响又便于仿真设计，该CQ形式谐振器组采用微带结构，制作在超导薄膜上。

本发明提供的适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组，是由四个谐振器级联组成的谐振器组，所述的单个谐振器是整体呈“”形状的微带谐振器，四个微带谐振器于上下左右四角处缺口向内呈口字形布置。如图4所示，此种结构使得非相邻谐振器即谐振器1和3以及谐振器2和4之间的间距增大，因此很好的消除了它们之间的寄生耦合。

所说的构成谐振器组的微带谐振器的有效长度为1/2波长，微带谐振器的两臂等长或不等长。

所说的微带谐振器是由一组“”形微带段由大到小、由外向内首尾交替连接构成的整体呈“”形状的微带谐振器。所说的“”形微带谐振器的拐角处可以局部凹进52一小部分(相对内侧呈凸出状51)。

所说的微带谐振器也可以是由微带段经过反复多次折叠形成的整体呈“”形状的微带谐振器。

所说的“”形微带谐振器的拐角处根据需要设计为直角状、梯形状、阶梯状、半圆状或半椭圆状。

构成谐振器组中的四个“”形微带谐振器的内部结构是相同的或者是不同的。

所说的谐振器组的衬底材料为LaAlO3、MgO或者蓝宝石。

本发明的优点和积极效果：

本发明开发了一种具有全新结构的CQ形式谐振器组，它由四个具有呈“”形状的谐振器组成口字形布置。此种结构使得非相邻谐振器的间距增大，从而很好消除了它们之间寄生耦合的影响；此外其结构内不需要附加跨线，兼有易于仿真设计的特点。因此此种CQ形式谐振器组更适用于制作高性能指标的线性相位超导滤波器。

【附图说明】：

图1为现有技术中CQ形式谐振器组的原理图。

图2为现有技术中由附加跨线构成的CQ形式谐振器组的结构示意图。

其中，20为附加跨线。

图3为现有技术中由半开环微带谐振器构成的CQ形式谐振器组的结构示意图。

图4为本发明所涉的一种“”形状谐振器(a)和由之组成的CQ形式谐振器组(b)。

其中40为“”形状谐振器，41为由“”形状谐振器构成的CQ形式谐振器组。

图5(b)至(e)为本发明所涉的“”形状谐振器的几种典型结构，(a)为线宽示意图。

其中51为谐振器在“”形状的基础上，线条突出的一部分，52为谐振器在“”形状的基础上，线条凹进的一部分，53为谐振器的线宽，54为“”形状谐振器的臂长，55为“”形状谐振器的拐角。

图6(a)至(c)为本发明所涉的CQ形式谐振器组的几种组成方式。

其中60为由相同结构的“”形状谐振器组成的谐振器组，61为由不同结构的“”形状谐振器所组成的谐振器组。

图7为由本发明所涉的“”形状谐振器组所构成的线性相位超导滤波器的结构图。

其中70为由“”形状谐振器组成的CQ形式谐振器组，71为输入微带，72为输出微带，73为CQ形式谐振器组以外的谐振器。

图8为由本发明所涉的“L”形状谐振器组所构成的线性相位超导滤波器的频率响应图。

其中80为传输特性曲线，81为反射特性曲线。

图9为由本发明所涉的“L”形状谐振器组所构成的线性相位超导滤波器的群时延响应图。

【具体实施方式】：

实施例1：谐振器组

如图4所示，本发明提供的适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组，是由四个整体呈“”形状的微带谐振器41级联组成的谐振器组，四个微带谐振器于上下左右四角处缺口向内呈口字形布置40。此种结构使得非相邻谐振器即谐振器1和3以及谐振器2和4之间的间距增大，因此很好的消除了它们之间的寄生耦合。

其中，微带谐振器是由一组“”形微带段由大到小、由外向内首尾连接构成的整体呈“”形状的微带谐振器，如图4(a)及图5(b)(c)(d)所示。所说的“”形微带谐振器的拐角处可以局部凹进52一小部分(相对内侧呈凸出状51)，如图5(c)所示。

所说的微带谐振器也可以是由微带经过反复多次进行折叠形成的整体呈“”形状的微带谐振器，如图5(e)所示。

所说的“”形微带谐振器的拐角处55根据需要设计为如图5(b)所示直角状、梯形状、如图5(c)所示阶梯状、半圆状或者半椭圆状。

所说的构成谐振器组的微带谐振器的有效长度为1/2波长，微带谐振器的两臂54等长或不等长，线条的宽度53是等宽的或是不等宽的，如图5(a)所示。

实施例2：

如图6所示，本发明提供的适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组，可以是由相同结构的“”形状谐振器组成的谐振器组60，也可以是由不同结构的“”形状谐振器所组成的谐振器组61。

实施例3：微波通讯用高温超导微带带通滤波器

如图7所示由本发明提供的谐振器组构成的、具有线性相位特性的微波通讯用高温超导微带带通滤波器，其结构内包含一个由“”形谐振器组成的CQ形式谐振器组70、输入微带71、输出微带72、及六个“”形微带谐振器73。该滤波器的级数为十阶，为左右对称结构。在此结构中，各个谐振器的尺寸相同。

上述所说的滤波器中由“”形谐振器组成的CQ形式谐振器组的个数以及滤波器的级数可根据实际的需要而确定，各谐振器的有效长度为半波长。

上述所说的滤波器中CQ形式谐振器组以外的六个谐振器为相同结构的“”形谐振器，它们也可以采用其他不同的结构形式。

上述所说的滤波器之输入微带、输出微带与其相邻谐振器之间采用了耦合方式，也可以采用抽头连接方式。

上述所说的滤波器制作于以LaAlO₃为衬底的超导薄膜上，它也可以制作于以MgO或蓝宝石为衬底的超导薄膜上。

图8是上述所说的滤波器幅频响应中传输特性80和反射特性81的全波电磁场仿真曲线，仿真软件为Sonnet；图9是上述所说的滤波器群时延的全波电磁场仿真曲线，由图观察到所说的滤波器具有很好的性能指标。

Claims

1.一种适用于制作线性相位超导滤波器的谐振器组，其特征在于该谐振器组是由四个谐振器级联组成的谐振器组，所述的单个谐振器是整体呈“”形状的微带谐振器，四个微带谐振器于上下左右四角处缺口向内呈口字形布置。

2.根据权利要求1所述的谐振器组，其特征在于所说的构成谐振器组的每个微带谐振器的有效长度为1/2波长，微带谐振器的两臂等长或不等长。

3.根据权利要求1或2所述的谐振器组，其特征在于所说的微带谐振器是由一组“”形微带段由大到小、由外向内首尾交替连接构成的整体呈“”形状的微带谐振器。

4.根据权利要求1或2所述的谐振器组，其特征在于所说的微带谐振器是由微带段经过反复折叠形成的整体呈“”形状的微带谐振器。

5.根据权利要求1或2所述的谐振器组，其特征在于所说的“”形微带谐振器的拐角处根据需要设计为直角状、梯形状、阶梯状、半圆状或者半椭圆状。

6.根据权利要求1或2所述的谐振器组，其特征在于构成谐振器组中的四个“”形微带谐振器的内部结构相同、或不同。

7.根据权利要求1或2所述的谐振器组，其特征在于所说的谐振器组的衬底材料为LaAlO3、MgO或者蓝宝石。