CN116706481B - 吸收式滤波器 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种吸收式滤波器，能够工作于1mK至4K温度区间，该吸收式滤波器包括：腔体，其内部沿腔体长轴方向设置有中间传输件；输入接头，设置于腔体的一端且与所述中间传输件的一端相连；输出接头，设置于腔体的另一端且与所述中间传输件的另一端相连；吸波材料，填充于所述腔体内部并包裹所述中间传输件；以及绝缘介质片，分别设置于腔体的两端且套设于所述中间传输件外，以支撑固定所述中间传输件。
Description
技术领域
本公开涉及微波射频、通讯技术领域，尤其涉及一种小型化低温吸收式滤波器。
背景技术
量子计算机中的超导量子比特芯片工作于极低温mK温区，极低环境温度一方面可以让量子芯片进入超导状态，另外一方面可以降低环境中的热噪声对量子比特的影响。因此，将周围环境和线路中的干扰与量子比特隔离开来以保持量子态的稳定显得非常重要。通过在信号线路上加入滤波器可以把干扰信号滤除从而达到保护量子比特的目的。
市面上的常用滤波器由于自身谐波效应在高频远端的滤波效果不佳，或者只有较窄的阻带带宽，而量子比特需要极宽的高频远端阻带保护带宽。目前常用的解决方案是级联高频滤波器或者红外滤波器来解决。在制冷机空间局促的情况下，使得该方案的使用受限。
公开号为CN113410597A的中国专利公开了一种低温红外滤波器，通过在滤波器腔体内填充可浇筑式环氧树脂吸波材料实现红外滤波，操作较为复杂，且需要在腔体上开孔注入，在某些高隔离度场景下存在隔离度风险。同时，该方案滤波器带外抑制滚降缓慢，在某些场景下带外抑制难以满足需求。
发明内容
基于上述问题，本公开提供了一种吸收式滤波器，以滤除微波射频通信系统中产生的不良干扰，对量子比特起到保护作用，从而缓解现有技术中的上述技术问题。
（一）技术方案
本公开提供一种吸收式滤波器，包括：腔体，中间传输件，输入接头，输出接头，吸波材料，绝缘介质片。
腔体内部沿腔体长轴方向设置有中间传输件；输入接头设置于腔体的一端且与所述中间传输件的一端相连；输出接头设置于腔体的另一端且与所述中间传输件的另一端相连；吸波材料填充于所述腔体内部并包裹所述中间传输件；绝缘介质片，分别设置于腔体的两端且套设于所述中间传输件外，以支撑固定所述中间传输件。
根据本公开实施例，所述中间传输件的类型包括金属传输线或PCB传输线。
根据本公开实施例，吸收式滤波器还包括滤波器芯片，所述滤波器芯片焊接于PCB传输线上。
根据本公开实施例，中间传输件的类型为糖葫芦串低通传输线。
根据本公开实施例，糖葫芦串低通传输线包括同轴交替级联设置的高阻抗段和低阻抗段。
根据本公开实施例，吸收式滤波器还包括绝缘介质套管，所述绝缘介质套管套设于所述糖葫芦串低通传输线外和腔体内壁之间。
根据本公开实施例，吸波材料为片状高弹体硅橡胶吸波材料。
根据本公开实施例，腔体和/或中间传输件的制备材料选自黄铜、磷青铜。
根据本公开实施例，输入接头和输出接头的制备材料选自SMPS、MPS或SMA。
根据本公开实施例，绝缘介质片和绝缘介质套管的制备材料选自特氟龙或聚酰亚胺。
（二）有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开吸收式滤波器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
（1）采用片状高弹体硅橡胶吸波材料，比浇筑式吸波材料和金属微粉类吸波材料操作更为简单、环保，可以与不同形式的中间传输件和滤波器结合，填充在任意空间和缝隙处，同时实现近端强抑制和极宽的高频远端阻带带宽特性。
（2）该吸收式滤波器体积小、组装简单，低温下性能稳定，可工作于液氦温区以下。
（3）滤波器腔体完全封闭，无需设置输入孔和通气孔，具有高隔离度特性。
附图说明
图1为本公开实施例的金属传输线与吸波材料组合的吸收式滤波器的结构示意图。
图2 为本公开实施例的自带滤波功能的PCB传输线与吸波材料组合的吸收式滤波器的结构示意图。
图3 为本公开实施例的糖葫芦串低通传输线与吸波材料组合的吸收式滤波器的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-输入接头；2-输出接头；3-滤波器腔体；4-吸波材料；5-绝缘介质片；6-中间传输件；61-滤波器芯片；62-高阻抗段；63-低阻抗段；7-绝缘介质套管。
具体实施方式
本公开提供了一种吸收式滤波器，不但能够工作于正常温度下，也能工作于极低温mK温区，例如1mK至4K之间，其包括输入端、滤波器腔体、吸波材料、输出端，以及连接输入和输出端的中间组件。中间组件的两端通过绝缘介质固定在滤波器腔体内。所述吸波材料填充在滤波器腔体空腔内。所述的中间组件可以是铜合金材质或者PCB制成的传输线，也可以是自身带有滤波功能的PCB或者糖葫芦串低通。传输线与吸波材料的组合，滤波功能由吸波材料的特性实现，带外抑制滚降缓慢。自身带滤波功能的PCB或者糖葫芦串与吸波材料的组合，则可以实现双重滤波，自身滤波器实现近端强抑制，吸波材料滤除高频远端谐波，获得极宽的高频远端阻带带宽。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，提供一种吸收式滤波器，结合图1-图3所示，所述吸收式滤波器，包括：
腔体3，其内部沿腔体3长轴方向设置有中间传输件6；
输入接头1，设置于腔体3的一端且与所述中间传输件6的一端相连；
输出接头2，设置于腔体3的另一端且与所述中间传输件6的另一端相连；
吸波材料4，填充于所述腔体3内部并包裹所述中间传输件6；以及
绝缘介质片5，分别设置于腔体3的两端且套设于所述中间传输件6外，以支撑固定所述中间传输件6。
根据本公开实施例，所述中间传输件6的类型包括金属传输线、PCB传输线、或糖葫芦串低通传输线。
根据本公开实施例，如图1所示，为一种金属传输线与吸波材料组合的小型化吸收式滤波器，包括滤波器腔体3，安装在滤波器腔体3两端开口处的输入接头1和输出接头2。输入接头1和输出接头2通过中间传输件6（金属传输线或PCB传输线）连接。中间传输件6两端通过绝缘介质片5固定在滤波器腔体3内。绝缘介质片5中间有开孔，以使得中间传输件6从开孔穿过固定。吸波材料4填充在滤波器腔体3的空腔内，并包裹住中间的中间传输件6；吸波材料4和中间传输件6呈现三明治夹层结构。
根据本公开实施例，如图2所示，自带滤波功能的中间传输件与吸波材料组合的小型化吸收式滤波器，包括滤波器腔体3，安装在滤波器腔体3两端开口处的输入接头1和输出接头2。图2中的中间传输件6为PCB传输线（或称为PCB传输板），输入接头1和输出接头2通过中间的PCB传输线连接。PCB传输线上焊接有滤波器芯片61，滤波器芯片61可以是LTCC或者HTCC芯片。PCB传输线两端通过绝缘介质片5固定在滤波器腔体3内。绝缘介质片5中间有开孔，以使得PCB传输线从开孔穿过固定。吸波材料4填充在滤波器腔体3的空腔内。
根据本公开实施例，如图3所示，为糖葫芦串低通传输线与吸波材料组合的小型化吸收式滤波器，包括滤波器腔体3，安装在滤波器腔体3两端开口处的输入接头1和输出接头2。图3中的中间传输件6为糖葫芦串低通传输线形式，所述糖葫芦串低通传输线包括同轴交替级联设置的高阻抗段62和低阻抗段63，其中细的未高阻抗段，粗的为低阻抗段，位于中间区域的低阻抗段63的宽度大，然后中心向两侧的低阻抗段的宽度逐渐减小，输入接头1和输出接头2通过中间的糖葫芦串低通传输线连接。糖葫芦串低通传输线和滤波器腔体3之间装配有绝缘介质套管7。糖葫芦串低通传输线两端通过绝缘介质片5固定在滤波器腔体3内。绝缘介质片5中间有开孔，以使得糖葫芦串低通从开孔穿过固定。吸波材料4填充在糖葫芦串低通的高阻抗段62周围。
根据本公开实施例，滤波器腔体3、金属传输线、糖葫芦串低通传输线的材质可以是黄铜、磷青铜等铜合金。
根据本公开实施例，吸波材料4可以采用片状高弹体硅橡胶吸波材料，比如ECCOSORB GDS、BSR、MCS、JCS等系列片状吸波材料。
根据本公开实施例，所述的输入接头1、输出接头2的制备材料可以是SMPS、MPS或SMA接头中的任意一种。优选的，为实现小型化，所述输入和输出接头采用SMPS接头。
根据本公开实施例，绝缘介质片5和绝缘介质套管7的制备材料可以是特氟龙或者聚酰亚胺（PI）。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开吸收式滤波器有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种吸收式滤波器，包括滤波器腔体、吸波材料、输入接头、输出接头，以及连接输入和输出端的中间组件。中间组件的两端通过绝缘介质固定在滤波器腔体内。所述吸波材料填充在滤波器腔体空腔内。所述的中间组件可以是铜合金材质或者PCB制成的传输线，也可以是自身带有滤波功能的PCB或者糖葫芦串低通传输线。金属传输线与吸波材料的组合，滤波功能由吸波材料的特性实现，带外抑制滚降缓慢。自身带滤波功能的PCB传输线或者糖葫芦串低通传输线与吸波材料的组合，则可以实现双重滤波，自身滤波器实现近端强抑制，吸波材料滤除高频远端谐波，获得极宽的高频远端阻带带宽。
还需要说明的是，以上为本公开提供的不同实施例。这些实施例是用于说明本公开的技术内容，而非用于限制本公开的权利保护范围。一实施例的一特征可通过合适的修饰、置换、组合、分离以应用于其他实施例。
应注意的是，在本文中，除了特别指明的之外，具备“一”元件不限于具备单一的该元件，而可具备一或更多的该元件。
此外，在本文中，除了特别指明的之外，“第一”、“第二”等序数，只是用于区别具有相同名称的多个元件，并不表示它们之间存在位阶、层级、执行顺序、或制程顺序。一“第一”元件与一“第二”元件可能一起出现在同一构件中，或分别出现在不同构件中。序数较大的一元件的存在不必然表示序数较小的另一元件的存在。
在本文中，除了特别指明的之外，所谓的特征甲“或”（or）或“及/或”（and/or）特征乙，是指甲单独存在、乙单独存在、或甲与乙同时存在；所谓的特征甲“及”（and）或“与”（and）或“且”（and）特征乙，是指甲与乙同时存在；所谓的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”，是指包括但不限于此。
此外，在本文中，所谓的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、或“之间”等用语，只是用于描述多个元件之间的相对位置，并在解释上可推广成包括平移、旋转、或镜像的情形。此外，在本文中，除了特别指明的之外，“一元件在另一元件上”或类似叙述不必然表示该元件接触该另一元件。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种吸收式滤波器，能够工作于1mK至4K温度区间，其特征在于，所述吸收式滤波器包括：
腔体，其内部沿腔体长轴方向设置有中间传输件；
输入接头，设置于腔体的一端且与所述中间传输件的一端相连；
输出接头，设置于腔体的另一端且与所述中间传输件的另一端相连；
吸波材料，填充于所述腔体内部并包裹所述中间传输件，所述吸波材料为片状高弹体硅橡胶吸波材料；以及
绝缘介质片，分别设置于腔体的两端且套设于所述中间传输件外，以支撑固定所述中间传输件；
所述中间传输件为焊接有滤波芯片的PCB传输线或糖葫芦串低通传输线。
2.根据权利要求1所述的吸收式滤波器，其特征在于，所述中间传输件的类型包括金属传输线。
3.根据权利要求1所述的吸收式滤波器，其特征在于，所述糖葫芦串低通传输线包括同轴交替级联设置的高阻抗段和低阻抗段。
4.根据权利要求1所述的吸收式滤波器，其特征在于，还包括绝缘介质套管，所述绝缘介质套管套设于所述糖葫芦串低通传输线外和腔体内壁之间。
5.根据权利要求1-2任一项所述的吸收式滤波器，其特征在于，腔体和/或中间传输件的制备材料选自黄铜、磷青铜。
6.根据权利要求1-2任一项所述的吸收式滤波器，其特征在于，输入接头和输出接头的制备材料选自SMPS、MPS或SMA。
7.根据权利要求1或4所述的吸收式滤波器，其特征在于，绝缘介质片和绝缘介质套管的制备材料选自特氟龙或聚酰亚胺。
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