CN101740846A - 一种微带谐振器及微带滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微带谐振器及微带滤波器。该微带谐振器具有非对称结构；该微带谐振器由一微带线构成；该微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段同向设置。本发明在不需要对谐振器进行复杂设计的情况下，削弱非相邻谐振器间的寄生耦合，从而使滤波器的频率适用范围更广，对谐振器Q值影响小，保证了滤波器损耗不会增加。

Description

一种微带谐振器及微带滤波器

技术领域

本发明涉及微波工程领域，尤其涉及一种微带谐振器及微带滤波器。

背景技术

微波工程中，微带滤波器(一种无源器件)由多个微带谐振器组成，使用在各种微波装置(如雷达、移动电话基站、微波通讯装置、射电天文望远镜等)中，用来选择一定频率的信号，即使用滤波器使需要的信号频率顺利通过(即从滤波器通带通过)，抑制不要的信号频率(即通过滤波器带外抑制)。

现有的微带滤波器，主要采用对称形式的谐振器，其各相邻谐振器间的耦合方式为固定的电耦合或磁耦合，由于非相邻谐振器间同时存在较严重的寄生耦合，导致滤波器性能不佳，主要表现为带边陡度和带外抑制的非对称性(图1、图2)。

减小非相邻谐振器间的寄生耦合就能有效的提高微带滤波器的性能，目前通常的解决方法是使用特殊形状的谐振器以减小它们之间的寄生耦合。这种方法主要是将普通的半波长谐振器折叠成不同形状(图3a)，使谐振器上不同位置的电流在空间上流向相反，从而使电流产生的磁场相互抵消，以削弱谐振器的辐射场，从而减小谐振器间的寄生耦合，改善滤波器带外抑制的非对称性(图3b、图3c)。一般折叠的次数越多，这种抵消效果越好，谐振器寄生耦合也越小，但这导致了以下问题：1、滤波器的适用频率低，对于频率较低的滤波器，其半波长谐振器较长，可以实现不同程度的折叠，但对于更高频率的滤波器，其半波长谐振器短，很难折叠成理想的形状；2、对于谐振器的Q值影响很大，半波长谐振器经过折叠，其上谐振电流在弯折处的微波损耗增大，使得谐振器Q值降低，而折叠的越复杂，虽然谐振器寄生耦合越小，但弯折越多，损耗越大，谐振器Q值也就越低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，提供了一种微带谐振器及微带滤波器，其目的在于，有效削弱非相邻谐振器间寄生耦合影响，并克服传统方法带来的问题。

本发明提供了一种微带谐振器，该微带谐振器具有非对称结构；该微带谐振器由一微带线构成；该微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段同向设置。

微带线的起始段和微带线的末尾段相邻。

本发明提供了一种微带滤波器，该微带滤波器由微带谐振器组成，相邻谐振器之间的耦合方式按照电耦合、磁耦合搭配的方式进行排布。

相邻谐振器之间通过水平或垂直翻转改变相邻谐振器之间的位置关系，用于改变耦合方式。

该滤波器采用的微带谐振器具有非对称结构；该微带谐振器由一微带线构成。

该滤波器采用的微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段同向设置或异向设置。

该滤波器采用的微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段相邻。

本发明的优点在于，在不需要对谐振器进行复杂设计的情况下，削弱非相邻谐振器间的寄生耦合，从而使滤波器的频率适用范围更广，对谐振器Q值影响小，保证了滤波器损耗不会增加。

附图说明

图1a是采用发卡型谐振器组成的微带滤波器版图；

图1b是上述微带滤波器仿真曲线；

图2a是另一种轴对称谐振器组成的微带滤波器版图；

图2b是上述微带滤波器仿真曲线；

图3a是一种减小寄生耦合的谐振器，箭头表示该谐振器上的谐振电流方向；

图3b是采用上述谐振器的微带滤波器版图；

图3c是上述微带滤波器仿真曲线；

图4是微带线截面示意图；

图5a是一种非对称结构微带谐振器；

图5b是上述谐振器相互间成电耦合摆放；

图5c是上述谐振器相互间成磁耦合摆放；

图5d是采用上述谐振器排列组成的滤波器版图；

图6是上述滤波器仿真曲线；

图7a是另一种非对称结构微带谐振器；

图7b是上述谐振器相互间成电耦合摆放；

图7c是上述谐振器相互间成磁耦合摆放；

图7d是采用上述谐振器排列组成的滤波器版图；

图8是上述滤波器仿真曲线。

具体实施方式

本发明中，采用非对称结构的微带谐振器，将相邻谐振器间的耦合方式按照电耦合、磁耦合搭配的方式进行排布。

所述的非对称结构微带谐振器，可通过水平或垂直翻转改变相互间的位置关系，从而改变耦合方式(电耦合、磁耦合)。

所述相邻谐振器间的耦合方式按照电耦合、磁耦合搭配的方式进行排布，其中电耦合与磁耦合的排列顺序、二者数量无统一要求。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

实施例1

滤波器中心频率8GHz，带宽100MHz。参照图4、5，利用微带线，该微带线为超导微带线，其上层微带导体3和下层地平面导体1均为YBCO高温超导薄膜，中间是介电常数为r的单晶介质片，形成微带滤波器。本实施例中选用的微带线采用晶体介质MgO，其介电常数r＝9.7。本实施例中采用了一种非对称结构微带谐振器(图5a)，该谐振器尺寸1.0mm×2.5mm，线条宽度0.2mm；通过水平翻转改变谐振器间的位置关系，可以使相邻谐振器间的耦合形式呈现电耦合(图5b)或磁耦合(图5c)；通过将这两种摆放方式搭配的排列在一起，形成了一个10阶滤波器(图5d)，该滤波器总长27mm。图6是上述滤波器仿真曲线，可以看出相对于图1b和图2b，本实施例滤波器带外抑制特性呈现出很好的对称性，这表明非相邻谐振器间的寄生耦合被很好的抑制。本实施例中，微带线的起始段51和末尾段52异向设置，并且相邻。

实施例2

滤波器中心频率2.450GHz，带宽10MHz。参照图5、7，利用微带线，该微带线为超导微带线，其上层微带导体3和下层地平面导体1均为YBCO高温超导薄膜，中间是介电常数为r的单晶介质片，形成微带滤波器。本实施例中选用的微带线采用晶体介质LaAlO3，其介电常数r＝23.65。本实施例中采用了另一种非对称结构微带谐振器(图7a)，该谐振器尺寸1.8mm×5.1mm，线条宽度0.3mm；通过翻转改变谐振器间的位置关系，可以使相邻谐振器间的耦合形式呈现电耦合(图7b)或磁耦合(图7c)；通过将这两种摆放方式搭配的排列在一起，形成了一个10阶滤波器(图7d)，该滤波器总长40mm。图8是上述滤波器仿真曲线，可以看出相对于图1b和图2b，本实施例滤波器带外抑制特性呈现出很好的对称性，这表明非相邻谐振器间的寄生耦合被很好的抑制。本实施例中，微带线的起始段71和末尾段72同向设置，并且相邻。

本发明中设计工作是利用微波仿真软件(如sonnet或ansoft)在计算机上进行的，具体操作和仿真按照软件说明进行。

本发明中的超导微带滤波器是按常用工艺制作的，即按光刻、干法刻蚀、切割、组装等工艺步骤制作，属于本领域技术人员的公知技术。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (7)

1.一种微带谐振器，其特征在于，该微带谐振器具有非对称结构；该微带谐振器由一微带线构成；该微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段同向设置。

2.如权利要求1所述的微带谐振器，其特征在于，微带线的起始段和微带线的末尾段相邻。

3.一种微带滤波器，其特征在于，该微带滤波器由微带谐振器组成，相邻谐振器之间的耦合方式按照电耦合、磁耦合搭配的方式进行排布。

4.如权利要求3所述的微带滤波器，其特征在于，相邻谐振器之间通过水平或垂直翻转改变相邻谐振器之间的位置关系，用于改变耦合方式。

5.如权利要求3所述的微带滤波器，其特征在于，该滤波器采用的微带谐振器具有非对称结构；该微带谐振器由一微带线构成。

6.如权利要求5所述的微带滤波器，其特征在于，该滤波器采用的微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段同向设置或异向设置。

7.如权利要求6所述的微带滤波器，其特征在于，该滤波器采用的微带谐振器的形状为折线形，微带线的起始段和微带线的末尾段相邻。

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