CN103367844A

CN103367844A - 基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器

Info

Publication number: CN103367844A
Application number: CN2013102158621A
Authority: CN
Inventors: 刘海文; 雷久淮; 占昕; 官雪辉; 张晓燕
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: CN103367844B

Abstract

一种基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器，其特征是在均匀阻抗谐振器上，加载四个开路枝节和一个短路枝节；其中，短路枝节加载在均匀阻抗谐振器的中间位置点；第一开路枝节和第三开路枝节对称于短路枝节加载在均匀阻抗谐振器上；第二开路枝节和第四开路枝节对称于短路枝节加载在均匀阻抗谐振器上，与开路枝节和第三开路枝节加载在均匀阻抗谐振器上的方向相反或者相同；输入馈线、与输出馈线与枝节加载的均匀阻抗谐振器采用缝隙耦合，输入馈线与输出馈线采用交指耦合。本发明实现对滤波器通带位置及滤波器带宽的控制，有效的减少了谐振器个数；有效地改善滤波器的阻带特性；且具有线性相位、带外陡峭特性等良好特性，并实现滤波器小型化。

Description

基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器

技术领域

本发明属于微波通信设备技术领域，涉及一种微波滤波器。

背景技术

随着通信产业的急速发展，各种通信标准同时存在，频率资源越来越紧张，使得每一种通信标准所使用的频段经常被分割成不相邻的几部分。因此，实现多频段共用是现代微波通信系统设计的一个重要课题。作为通信系统中的一个关键器件，微波滤波器的多频化设计成为其中的关键技术。通常，可以通过一个宽带带通滤波器与多个窄带带阻滤波器串联实现；或者是通过多个不同的带通滤波器并联的方法实现，为了实现输入输出端的阻抗匹配，通常需要在端口与滤波器之间插入阻抗匹配网络。但是上述应用都是基于单频段滤波器的设计方法，同时外接阻抗匹配网络将导致占用较大的电路面积和更大的出入损耗，以及设计的难度。多模谐振器由于其电路简单利于小型化，谐振器谐振频率易控制等特性被广泛应用在带通滤波器的设计中。

同时，高温超导技术是在近几年快速发展起来的一项高科技技术，由于高温超导薄膜具有近乎为零的表面电阻，具有极低的通带损耗和极高的邻频干扰抑制能力，因此在射频微波领域具有非常广阔的应用前景，超导滤波器的设计技术也已经非常成熟，并且在移动通信领域已经实现小批量规模应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种多传输零点特性的三频带通，在传统的均匀阻抗谐振器（101）基础上，提出一种枝节加载的六模谐振器结构，实现了三通带，所得到的滤波器低损耗、小型化。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器，其特征是在传统的均匀阻抗谐振器（101）基础上，通过加载第一开路枝节（102）、第二开路枝节（103）、第三开路枝节（104）、第四开路枝节（105）和短路枝节（106）得到一个枝节加载的均匀阻抗谐振器（100），并产生六模实现三通带；其中，短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）的中间位置点；第一开路枝节（102）和第三开路枝节（104）对称于短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）上；第二开路枝节（103）和第四开路枝节（105）对称于短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）上，与开路枝节（102）和第三开路枝节（104）加载在均匀阻抗谐振器（101）上的方向相反或者相同；输入馈线（607）、与输出馈线（608）与枝节加载的均匀阻抗谐振器（100）采用缝隙耦合，输入馈线（607）与输出馈线（608）采用交指耦合。

所述的短路枝节（106）的宽度为均匀阻抗谐振器（101）的宽度的两倍。

本发明的优选方案是：所述的第一开路枝节（102）和第二开路枝节（103）方向相反地加载在均匀阻抗谐振器（101）的同一加载位置点；第三开路枝节（104）和第四开路枝节（105）方向相反地加载在均匀阻抗谐振器（101）的同一加载位置点。即第一开路枝节（102）和第二开路枝节（103）在同一加载位置点对称于均匀阻抗谐振器（101）；第三开路枝节（104）和第四开路枝节（105）在同一加载位置点对称于均匀阻抗谐振器（101）。

本发明所用的介质基片为高温超导材料，可以对各枝节进行弯折，进一步实现谐振器的小型化。

本发明使谐振频率和带宽均可以通过各枝节加载的长度来控制；而通过交指耦合的方式可产生多个传输零点，从而提高通带的选择特性，并有效地改善滤波器的阻带特性。

本发明与现有技术相比所具有的优点：本发明采用枝节加载的多模谐振器，实现对滤波器通带位置及滤波器带宽的控制，有效的减少了谐振器个数，实现小型化；采用交指耦合方式可以实现传输零点的引入，从而有效地改善滤波器的阻带特性；且本发明采用了近几年迅速发展起来的高温超导技术，在其具有线性相位、带外陡峭特性等多种良好特性的同时，进一步实现滤波器小型化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

图1是本发明枝节加载的均匀阻抗谐振器的结构图。图1中101为均匀阻抗谐振器，102为第一开路枝节、103为第二开路枝节、104为第三开路枝节、105为第四开路枝节，106为短路枝节，100为枝节加载的均匀阻抗谐振器。L1为第一开路枝节102加载点与均匀阻抗谐振器101最近的端点的距离，L2为第一开路枝节102的长度，L3为第二开路枝节103的长度，L4为第一开路枝节102加载点与短路枝节106加载点的距离，L5为短路枝节106的长度。

图2是采用奇偶模法的偶模等效电路。

图3是采用奇偶模法的奇模等效电路。

图4是采用交指结构的源负载耦合方式。g1为交指缝隙，L7为交指长度。

图5是图1进行弯折小型化后的结构图。507为输入馈线，508为输出馈线，g1为交指缝隙，L7为交指长度。

图6是没有采用交指结构，直接进行源负载耦合的频率响应图。

图7是采用交指结构进行源负载耦合的频率响应图。

具体实施方式

本发明将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。

实施例。

本实施例，包括枝节加载的均匀阻抗谐振器100、输入馈线507、输出馈线508三部分构成，其特征在于通过在一个谐振器上加载多个枝节，实现多模多通带；采用交指耦合的结构，产生多个传输零点，提高了通带选择性。

在图1中，枝节加载的均匀阻抗谐振器100用4个半波长的开路枝节加载和一个1/4波长的短路枝节加载的方式构成。在传统的均匀阻抗谐振器101上，通过加载第一开路枝节102、第二开路枝节103、第三开路枝节104、第四开路枝节105和短路枝节106产生六个模形成三个通带。

在图2中，给出了奇模等效电路，调节L1，L2，L3，L4，L5的长度可以产生不同的频率。

在图3中，给出了偶模等效电路，调节L1，L2，L3，L4的长度可以产生不同的频率。

在图4中，给出了源负载交指耦合，可以产生7个传输零点见图7。

在图5中，高温超导三通带滤波器的输入馈线507与枝节加载的均匀阻抗谐振器100直接激励；高温超导三通带滤波器的输出馈线508与输入馈线507直接采用交指的结构，形成源负载耦合。

图6是没有采用交指结构，直接进行源负载耦合的频率响应图。图中，在1GHz到4GHz 范围内只产生一个零点。

图7是采用交指结构进行源负载耦合的频率响应图。图中，在1GHz到4GHz范围内产生了7个零点，大大的提高了通带的选择性，改善了阻带特性。

本实施例的高温超导三通带滤波器，采用如图5所示的三角形结构。信号从输入馈线507输入，通过直接耦合和交指耦合的方式分别对枝节加载的均匀阻抗谐振器100直接激励，与输出馈线508构成源负载耦合。频段的位置和频带的带宽都可以通过改变谐振器各枝节的长度来控制，从而实现频段可控、带宽可控。

Claims

1.一种基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器，其特征是在均匀阻抗谐振器（101）基础上，加载第一开路枝节（102）、第二开路枝节（103）、第三开路枝节（104）、第四开路枝节（105）和短路枝节（106）；其中，短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）的中间位置点；第一开路枝节（102）和第三开路枝节（104）对称于短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）上；第二开路枝节（103）和第四开路枝节（105）对称于短路枝节（106）加载在均匀阻抗谐振器（101）上，与开路枝节（102）和第三开路枝节（104）加载在均匀阻抗谐振器（101）上的方向相反或者相同；输入馈线（607）、与输出馈线（608）与枝节加载的均匀阻抗谐振器（100）采用缝隙耦合，输入馈线（607）与输出馈线（608）采用交指耦合；

2.权利要求1所述的基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器，其特征是所述的第一开路枝节（102）和第二开路枝节（103）方向相反地加载在均匀阻抗谐振器（101）的同一加载位置点；第三开路枝节（104）和第四开路枝节（105）方向相反地加载在均匀阻抗谐振器（101）的同一加载位置点。

3.权利要求1或2所述的基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器，其特征是对各枝节进行弯折。