CN1160976C - 微波类发夹形滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微波窄带滤波器的技术领域。包括多个相同结构的带状线谐振器组成谐振器阵，每个谐振器类似希腊字母η，有一个开口端和一个封闭端，开口端的两段长度不同，谐振器两两对称排列，短边在内形成多个类发夹形谐振器组。本发明具有插入损耗小，带外抑制大，过渡带陡峭，实现有限频率陷波点的同时且结构简捷，整体尺寸小的优点。
Description
技术领域 本发明属于微波窄带滤波器的技术领域。
背景技术 滤波器是一种十分重要的微波元件，它的主要功能是用来分隔频率，即通过一定的频率的信号而阻断另一些频率的信号。理想的滤波器特性应当是通带无衰减而在截止区域内衰减无穷大，通带与截止区域的跳变要尽可能的陡峭。要达到带边陡峭的特性，一般可以通过增加滤波器的级数来加以改善。级数的增加将显著的引人损耗，使通带衰减变大，滤波器性能恶化。这使得普通微带线滤波器的损耗一般较大，对要求较高的领域，例如卫星应用，就达不到所要求的指标，一般这时就只能用波导器件来实现。
近几年来，随着高温超导材料的制备工艺，包括单晶样品和薄膜等的发展，使得超导滤波器的实用化成为可能。超导微带线滤波器损耗小，抗邻频干扰能力强，谐振器Q值高(在几千MHz范围内，其Q值可达40000-100000)。利用超导微带线的这一特点，可以用超导微带线滤波器来代替波导滤波器。从已有的实验结果来看，超导微带线滤波器可以有陡峭的带边，极低的插入损耗平坦通带特性，在性能上更接近于理想滤波器。因此超导微带线滤波器不仅具有可与波导器件比拟的性能，而又同时兼具微带线体积小，重量轻的优点。
滤波器的结构对滤波器的特性起了决定性作用。目前，设计的目标是在使滤波器整体尽可能小的前提下，使滤波器的带内插入损耗更低，带边更陡。
图1显示了英国于2000年发表的一个8节Open-loop形超导滤波器，基片尺寸为39*23.5mm。其谐振器为8个以轴对称分布的有一缺口的环带状(图中分别以数字1-8标出)，缺口的宽度为Wg。分析其电磁场可知，电场主要分布在环的开口出，因此此处相当于一个电容；磁场主要分布于环的另一侧，所以环状的微带线接近于电感。馈线宽度W0仍然对应着50欧姆输入输出阻抗，而8个谐振器形状尺寸相近或相同，由滤波器中心频率决定。S12至S78为各谐振器间距离，它们也决定了滤波器的性能。图2为此滤波器的频率响应图。在55K与低噪声放大器组合条件下，其通带增益约为15.5dB，低端在1.75MHz，高端在2.5MHz衰减到36.5dB。虽然此种滤波器的谐振器Q值很高，有很好的带内和陡峭度，但因为其谐振器尺寸过于庞大，并且不能非常有效的利用基片空间，所以限制了它不能将节数增加得很高，而增加滤波器节数能够从根本上提高其陡峭度，所以此种结构也并不十分理想。
发明内容 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种新型结构的谐振器，其谐振器采用类发夹形结构，使其具有插入损耗小，带外抑制大，过渡带陡峭，实现有限频率陷波的同时且结构简捷，整体尺寸小等优点。
本发明提出一种微波类发夹形滤波器，包括依次平行排列的多个相同结构的带状线谐振器组成谐振器阵列，其特征在于，每个谐振器类似希腊字母η，有一个开口端和一个封闭端，开口端的两段长度不同，谐振器两两对称排列，短边在内形成多个类发夹形谐振器组；每组耦合谐振器之间是开口端的短边相耦合，而耦合谐振器组与组之间是开口端的长边相耦合；输入输出馈线输入输出耦合线相连，且输入输出耦合线与所述的谐振器阵中最靠近它的一个谐振器组相耦合。
本发明的效果：
本发明设计的滤波器可以做到20节，并且其尺寸只有40*25mm，带内插入损耗小于0.14dB，两边陡峭度都达到了约15dB/MHz，带外衰减大于80dB。本发明在同等节数的情况下，在带内插入损耗，带外衰减，带边陡峭度等性能上达到国外同类超导滤波器的性能指标，而且尺寸小于Open-loop形超导滤波器。本发明可用超导材料制作，也可以用其它材料制作。
附图说明
图1为已有的另一种8节Open-loop超导滤波器的结构布局示意图。
图2为已有的8节Open-loop超导滤波器的响应曲线图。
图3为本发明的一种超导滤波器实施例的结构布局示意图。
图4为本实施例的超导滤波器实施例的响应曲线图。
具体实施方式 本发明设计的一种移动通讯用高温超导滤波器实施例结构附图详细说明如下：
本实施例的结构布局如图3所示。图中画斜线部分为超导微带线，白色部分为MgO基片，尺寸为13.9*26mm。本实施例由6个η形谐振器组成3个类发夹形谐振器组，其中，馈线宽度W0对应着50欧姆输入输出阻抗，d为50欧姆馈线长度，W1为输入输出耦合线宽度，此耦合线长度为L0，与馈线相连且与最靠近它的谐振器耦合。W2代表谐振器微带线的宽度，微带线的总长度L＝L1+12+L3，约为滤波器中心频率对应波长的1/2。S12至S56代表各谐振器之间的距离。各参数值如下(单位mm)：
W0＝0.48，W1＝0.2，W2＝0.2，L0＝19.08，L1＝20.56，L2＝0.4，L3＝15.92，d＝3，S01到S67为：0.26，0.26，0.64，0.38，0.64，0.26，，0.26。
本发明组成的滤波器的节数根据需要设定，各谐振器平行但上下不一定对齐。因此只要采用类发夹形谐振器组均属本发明的保护范围。
Claims (1)
1、一种滤波器，包括依次平行排列的多个相同结构的带状线谐振器组成谐振器阵，其特征在于，每个谐振器类似希腊字母η，有一个开口端和一个封闭端，开口端的两段长度不同，谐振器两两对称排列，短边在内形成多个类发夹形谐振器组；每组耦合谐振器之间是开口端的短边相耦合，而耦合谐振器组与组之间是开口端的长边相耦合。输入输出馈线与输入输出耦合线相连，且输入输出耦合线与所述的谐振器阵中最靠近它的一个谐振器组相耦合。
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