CN109088135A - 一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，包括MGO基片和设于MGO基片上的六个Y字型折叠可调谐振器，所述Y字型折叠可调谐振器包括左右结构对称的上端微带线和非对称结构的下端微带线，所述第一微带线与第二微带线串联组成全波长阶梯阻抗谐振器；所述六个Y字型折叠可调谐振器中任意两个相邻Y字型折叠可调谐振器成对称结构，第二Y字型折叠可调谐振器与第五Y字型折叠可调谐振器之间引入第一交叉耦合，第一Y字型折叠可调谐振器连接有第一输入微带线；第六Y字型折叠可调谐振器连接有第一并联微带线连接。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器领域，具体来说，涉及一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器。
背景技术
近几年来随着高温超导材料发展成熟、加工工艺的稳定，采用高温超导材料设计多阶微带滤波器的应用实例已经屡见不鲜，因为高温超导材料极小的表面电阻Rs以及外部品质因数Q，使得高温超导多阶多通道带通滤波器，同时具有极高的品质因数、优良的的带外抑制和极小插入损耗。高温超导材料在多通带滤波设计上也具有单通道滤波上述的独特的优势，可通过调整单个谐振器来实现双通道的中心频率可调，但组成双通道的两谐振器之间的间距是一起调整的，那么两谐振器之间实现双通道的耦合会杂糅在一起，并不能实现最有效的通带宽度的分别调整。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，具有可实现双通带滤波器成对的引入传输零点，并且独立可调的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，包括MGO基片和设于MGO基片上的六个Y字型折叠可调谐振器，分别是第一Y字型折叠可调谐振器、第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器、第五Y字型折叠可调谐振器和第六Y字型折叠可调谐振器，所述Y字型折叠可调谐振器包括左右结构对称的上端微带线和非对称结构的下端微带线，所述上端微带线与下端微带线串联组成全波长阶梯阻抗谐振器；所述六个Y字型折叠可调谐振器中相邻的Y字型折叠可调谐振器呈对称结构，所述第二Y字型折叠可调谐振器与第五Y字型折叠可调谐振器之间引入第一交叉耦合，所述第一Y字型折叠可调谐振器连接有第一输入微带线，所述第一输入微带线将第一Y字型折叠可调谐振器的第一上端微带线与第一下端微带线并联在一起；所述第六Y字型折叠可调谐振器连接有第一并联微带线连接，所述并联微带线将第六Y字型折叠可调谐振器的第六上端微带线与第六下端微带线并联在一起。
该结构的高温超导滤波器通过调整各个Y字型折叠可调谐振器之间的耦合间距可实现双通带中心频率和带宽的调整，可以产生传输零点抑制点在通带附近实现广义切比雪夫滤波器响应。
优选的，所述第六Y字型折叠可调谐振器的第六上端微带线与第六下端微带线通过第一并联微带线并联在一起形成直接耦合结构。
双通带滤波器中相对带宽不同的两个通带，对外部品质因数要求差别比较大，直接耦合结构可分别实现两个通带外部品质因数的灵活调整。
优选的，所述第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器和第五Y字型折叠可调谐振器并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器连接有第二输入微带线，所述第四Y字型折叠可调谐振器连接有第二输出微带线，该连接方式形成可控混合电磁耦合结构。
可以产生传输零点抑制点在通带附近实现广义切比雪夫滤波器响应；电磁耦合的抵消效应减小了窄带滤波器的耦合尺寸，使得电磁耦合滤波器非常适合高温超导滤波器的应用，因为高温超导介质基片对尺寸限制非常严格；由电磁耦合实现的传输零点的耦合系数与实现带宽的耦合系数杂糅到一起，相互干扰，设计可调的传输零点。
优选的，所述第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器和第五Y字型折叠可调谐振器并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器与第四Y字型折叠可调谐振器之间引入第二交叉耦合，所述第二Y字型折叠可调谐振器连接有第三输入微带线，所述第四Y字型折叠可调谐振器连接有第三输出微带线，该连接方式形成交叉耦合结构。
在滤波器的非相邻谐振器之间引入交叉耦合，那么信号通过滤波器时内部的不同谐振器之间就有多条传输路径，通过对不同路径之间的相位差的控制实现频率响应幅度上的相减，从而在频域上引入传输零点可明显的提高滤波器的选择性，明显的改善滤波器的带外抑制特性，一种类型的交叉耦合可以同时引入多对传输零点，交叉耦合强度独立可控，从而引入传输零点的频率位置独立可控。
优选的，所述第一Y字型折叠可调谐振器和第二Y字型折叠可调谐振器对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性不同的耦合结构。
在基膜通带处，该耦合结构之间的耦合方式为磁耦合；在偶模通带处，该耦合结构之间的耦合方式为电耦合。
优选的，所述第二Y字型折叠可调谐振器和第三Y字型折叠可调谐振器对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性相同的耦合结构。
在基膜通带处和在偶模通带处，该耦合结构之间的耦合方式都为磁耦合。
本发明的有益效果是：
(1)可以分别通过调整各个Y字型谐振器之间的耦合间距实现双通带中心频率和带宽的调整；
(2)将可控混合电磁耦合和交叉耦合设计衰减极点的理论引入到双通带滤波器的设计中，实现双通带滤波器成对的引入传输零点，并且独立可调。
附图说明
图1是本发明实施例一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器的结构示意图；
图2是本发明实施例Y字型折叠可调谐振器的结构示意图；
图3是本发明实施例直接耦合结构的结构示意图；
图4是本发明实施例可控混合电磁耦合结构的结构示意图；
图5是本发明实施例交叉耦合结构的结构示意图；
图6是本发明实施例Y字型折叠可调谐振器的基膜、偶膜耦合特性不同的耦合结构示意图；
图7是本发明实施例Y字型折叠可调谐振器的基膜、偶膜耦合特性相同的耦合结构示意图。
附图标记说明：
1、Y字型折叠可调谐振器；2、第一Y字型折叠可调谐振器；3、第二Y字型折叠可调谐振器；4、第三Y字型折叠可调谐振器；5、第四Y字型折叠可调谐振器；6、第五Y字型折叠可调谐振器；7、第六Y字型折叠可调谐振器；8、上端微带线；9、下端微带线；10、第一交叉耦合；11、第一输入微带线；12、第一上端微带线；13、第一下端微带线；14、第一并联微带线；15、第六上端微带线；16、第六下端微带线；17、直接耦合结构；18、第二输入微带线；19、第二输出微带线；20、可控混合电磁耦合结构；21、第二交叉耦合；22、第三输入微带线；23、第三输出微带线；24、交叉耦合结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
如图1-2所示，一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，包括MGO基片和设于MGO基片上的六个Y字型折叠可调谐振器1，分别是第一Y字型折叠可调谐振器2、第二Y字型折叠可调谐振器3、第三Y字型折叠可调谐振器4、第四Y字型折叠可调谐振器5、第五Y字型折叠可调谐振器6和第六Y字型折叠可调谐振器7，所述Y字型折叠可调谐振器1包括左右结构对称的上端微带线8和非对称结构的下端微带线9，所述上端微带线8与下端微带线9串联组成全波长阶梯阻抗谐振器；所述六个Y字型折叠可调谐振器1中相邻Y字型折叠可调谐振器1成对称结构，所述第二Y字型折叠可调谐振器3与第五Y字型折叠可调谐振器6之间引入第一交叉耦合10，所述第一Y字型折叠可调谐振器2连接有第一输入微带线11，所述第一输入微带线11将第一Y字型折叠可调谐振器2的第一上端微带线12与第一下端微带线13并联在一起；所述第六Y字型折叠可调谐振器7连接有第一并联微带线14连接，所述第一并联微带线14将第六Y字型折叠可调谐振器7的第六上端微带线15与第六下端微带线16并联在一起。
该结构的高温超导滤波器通过调整各个Y字型折叠可调谐振器1之间的耦合间距可实现双通带中心频率和带宽的调整，可以产生传输零点抑制点在通带附近实现广义切比雪夫滤波器响应。
首先调整图2中上端微带线8的长度h1值获得所需基膜频率的值，然后保持h1不变，调整下端微带线9的长度h2的值获得需要的偶模频率的值，此时，因为h1的长度保持不变，所以基膜频率不受影响。最终可以通过微调h4实现对偶模频率的细微调整，这样即可实现两个通带频率可调的双通带。
实施例2：
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，所述第六Y字型折叠可调谐振器7的第六上端微带线15与第六下端微带线16通过第一并联微带线14并联在一起形成直接耦合结构17。
双通带滤波器中相对带宽不同的两个通带，对外部品质因数要求差别比较大，直接耦合结构17可分别实现两个通带外部品质因数的灵活调整。
实施例2其余结构及工作原理同实施例1。
实施例3：
如图4所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，所述第二Y字型折叠可调谐振器3、第三Y字型折叠可调谐振器4、第四Y字型折叠可调谐振器5和第五Y字型折叠可调谐振器6并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器1相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器3连接有第二输入微带线18，所述第四Y字型折叠可调谐振器5连接有第二输出微带线19，该连接方式形成可控混合电磁耦合结构20。
可以产生传输零点抑制点在通带附近实现广义切比雪夫滤波器响应；电磁耦合的抵消效应减小了窄带滤波器的耦合尺寸，使得电磁耦合滤波器非常适合高温超导滤波器的应用，因为高温超导介质基片对尺寸限制非常严格；由电磁耦合实现的传输零点的耦合系数与实现带宽的耦合系数杂糅到一起，相互干扰，设计可调的传输零点。
实施例3其余结构及工作原理同实施例1。
实施例4：
如图5所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，所述第二Y字型折叠可调谐振器3、第三Y字型折叠可调谐振器4、第四Y字型折叠可调谐振器5和第五Y字型折叠可调谐振器6并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器1相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器3与第四Y字型折叠可调谐振器5之间引入第二交叉耦合21，所述第二Y字型折叠可调谐振器3连接有第三输入微带线22，所述第四Y字型折叠可调谐振器5连接有第三输出微带线23，该连接方式形成交叉耦合结构24。
在滤波器的非相邻谐振器之间引入交叉耦合，那么信号通过滤波器时内部的不同谐振器之间就有多条传输路径，通过对不同路径之间的相位差的控制实现频率响应幅度上的相减，从而在频域上引入传输零点可明显的提高滤波器的选择性；基模(半波长)时，并排的谐振器之间全部为磁场耦合特性，在基模曲线的两端会引入一对传输零点；偶模时，谐振器从左到右分别为磁耦合、电耦合、电耦合和磁耦合，交叉耦合可明显的改善滤波器的带外抑制特性，一种类型的交叉耦合可以同时引入多对传输零点，交叉耦合强度独立可控，从而引入传输零点的频率位置独立可控。
实施例4其余结构及工作原理同实施例1。
实施例5：
如图6-7所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，所述第一Y字型折叠可调谐振器2和第二Y字型折叠可调谐振器3对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性不同的耦合结构。在基膜通带处，该耦合结构之间的耦合方式为磁耦合；在偶模通带处，该耦合结构之间的耦合方式为电耦合。
所述第二Y字型折叠可调谐振器3和第三Y字型折叠可调谐振器4对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性相同的耦合结构。在基膜通带处和在偶模通带处，该耦合结构之间的耦合方式都为磁耦合。
基膜曲线的耦合系数随所述上端微带线8间距增大而减小，反之增大，与所述下端微带线9间距无关；偶模曲线的耦合系数同时受整个谐振器的耦合间距影响。
实施例5其余结构及工作原理同实施例1。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，包括MGO基片和设于MGO基片上的六个Y字型折叠可调谐振器，分别是第一Y字型折叠可调谐振器、第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器、第五Y字型折叠可调谐振器和第六Y字型折叠可调谐振器，所述Y字型折叠可调谐振器包括左右结构对称的上端微带线和非对称结构的下端微带线，所述上端微带线与下端微带线串联组成全波长阶梯阻抗谐振器；所述六个Y字型折叠可调谐振器中相邻的Y字型折叠可调谐振器呈对称结构，所述第二Y字型折叠可调谐振器与第五Y字型折叠可调谐振器之间引入第一交叉耦合，所述第一Y字型折叠可调谐振器连接有第一输入微带线，所述第一输入微带线将第一Y字型折叠可调谐振器的第一上端微带线与第一下端微带线并联在一起；所述第六Y字型折叠可调谐振器连接有第一并联微带线连接，所述并联微带线将第六Y字型折叠可调谐振器的第六上端微带线与第六下端微带线并联在一起。
2.根据权利要求1所述的一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，所述第六Y字型折叠可调谐振器的第六上端微带线与第六下端微带线通过第一并联微带线并联在一起形成直接耦合结构。
3.根据权利要求1所述的一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，所述第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器和第五Y字型折叠可调谐振器并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器连接有第二输入微带线，所述第四Y字型折叠可调谐振器连接有第二输出微带线，该连接方式形成可控混合电磁耦合结构。
4.根据权利要求1所述的一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，所述第二Y字型折叠可调谐振器、第三Y字型折叠可调谐振器、第四Y字型折叠可调谐振器和第五Y字型折叠可调谐振器并排设置，且其中任意相邻的Y字型折叠可调谐振器相互对称设置，所述第二Y字型折叠可调谐振器与第四Y字型折叠可调谐振器之间引入第二交叉耦合，所述第二Y字型折叠可调谐振器连接有第三输入微带线，所述第四Y字型折叠可调谐振器连接有第三输出微带线，该连接方式形成交叉耦合结构。
5.根据权利要求1所述的一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，所述第一Y字型折叠可调谐振器和第二Y字型折叠可调谐振器对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性不同的耦合结构。
6.根据权利要求1所述的一种具有多个传输零点的多阶双通带高温超导滤波器，其特征在于，所述第二Y字型折叠可调谐振器和第三Y字型折叠可调谐振器对称设置可形成基膜、偶膜耦合特性相同的耦合结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |