專利名稱：微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于微波通訊用的帶通濾波器，特別是一種適用于微波通訊用的組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)的微帶濾波器。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)久以來(lái)，濾波器一直在電子信號(hào)的處理中起著極其重要的作用，它具有過(guò)濾使用頻率的信號(hào)和抑制干擾信號(hào)的功用。隨著微波無(wú)線通信的快速發(fā)展，對(duì)濾波器的電學(xué)性能提出了越來(lái)越高的要求。近年發(fā)展起來(lái)的高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)很好的適應(yīng)了這種需求，由于高溫超導(dǎo)薄膜有很高的品質(zhì)因子(Q值)，所以采用高溫超導(dǎo)薄膜制成的微帶型濾波器，具有極低的插入損耗及優(yōu)異的頻率選擇特性(高通帶邊緣陡峭度)，使其特別適用于移動(dòng)通訊基站的接收和發(fā)射系統(tǒng)上。移動(dòng)通訊基站使用高溫超導(dǎo)濾波器之后，可以增加基站的覆蓋面積、降低雜訊的干擾，提高通話質(zhì)量；并可降低手機(jī)的發(fā)射功率，大幅減少電磁波輻射對(duì)人腦的影響，達(dá)到綠色環(huán)保的要求。
使用高溫超導(dǎo)薄膜制作的微波濾波器多為微帶型的平面結(jié)構(gòu)，對(duì)于半波長(zhǎng)諧振器式耦合濾波器，其電路基本構(gòu)成一般為信號(hào)的輸入微帶、輸出微帶、多個(gè)產(chǎn)生諧振耦合的微帶諧振器，諧振器的有效長(zhǎng)度為中心頻率的半波長(zhǎng)，多極諧振器對(duì)相應(yīng)頻率電磁波的激勵(lì)和耦合傳輸作用而最終達(dá)到對(duì)微波信號(hào)的過(guò)濾處理。目前有多種成熟的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案以適應(yīng)不同的技術(shù)要求附圖1為典型的半波長(zhǎng)諧振器平行耦合型之帶通濾波器(parallel-coupled，half-wave resonator filter)。
附圖2為典型的發(fā)夾式半波長(zhǎng)諧振器(hairpin-resonator)之帶通濾波器，請(qǐng)參考E.G.Cristal and S.Frankel，“Hairpin-line andHybrid Hairpin-Line/Half-Wave Parallel-Coupled-Line Filters”，IEEE Trams.MTT，vol.MTT-20，pp.719-728，(November 1972)，這種結(jié)構(gòu)可以近似看作附圖1所示結(jié)構(gòu)的變形，其每個(gè)諧振器的有效長(zhǎng)度仍為半波長(zhǎng)。在此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，濾波器里的諧振器方向是上、下交替輪換，這種結(jié)構(gòu)使得諧振器間有很強(qiáng)的耦合效應(yīng)，適合制作寬帶的濾波器，若用于制作窄帶濾波器、則濾波器會(huì)需要相當(dāng)大的空間；附圖3為另一種發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)，請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)于M.Sagawa，K.Takahashi，and M.Makimoto，“Miniaturized Hairpin ResonatorFilters and their Application to Receiver Front-End MIC’s”，IEEETrams.MTTvol.37，pp.1991-1997(December 1998)，此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，諧振器開(kāi)口的前端被縮短、且產(chǎn)生很強(qiáng)的電容效應(yīng)，諧振器顯示出半塊狀(semi-lumped)性質(zhì)、即上端(開(kāi)口端)顯出電容性效應(yīng)，下端顯出電感性效應(yīng)。這種濾波器結(jié)構(gòu)的諧振器方向都是同向，為了縮短整個(gè)諧振器長(zhǎng)度，可以將諧振器的電容部分增大、而將電感部分縮小，但它的品質(zhì)因子(Q值)就會(huì)隨著這樣的調(diào)整而降低；附圖4為一種發(fā)夾梳型(Hairpin-Comb)半波長(zhǎng)諧振器之濾波器，此種濾波器所包含諧振器之方向皆相同，每個(gè)諧振器有效總長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)，此種結(jié)構(gòu)之濾波器適合制作窄帶(narrow-band)濾波器，即相對(duì)帶寬(濾波器通帶寬度/濾波器中心頻率)小于1％的濾波器，請(qǐng)參考George L.Matthaei，US Patent Number 5,888,942(Mar.30，1999)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，它是一種微波帶通濾波器，它具有體積小，極高的通帶選擇性，極高的雜訊抑制能力的特點(diǎn)，適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作，尤其適合于使用高溫超導(dǎo)薄膜制成移動(dòng)通訊基站接收和發(fā)射系統(tǒng)中的濾波器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入輸出微帶和接受直接激勵(lì)的第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出端為微帶且與濾波器中的第一個(gè)諧振器和最后一個(gè)諧振器直接相連接。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群中的各個(gè)諧振器的形狀可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群中的各個(gè)諧振器間的距離可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式多組諧振器組群間的間距可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的濾波器之各諧振器組群中諧振器的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
上述所說(shuō)的濾波器中之諧振器組群應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
上述所說(shuō)的與濾波器之輸入、輸出微帶直接相連接的第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
上述所說(shuō)的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計(jì)成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
上述所說(shuō)的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于1、微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器較傳統(tǒng)典型的發(fā)夾式諧振器之濾波器有更好的頻率選擇性，即具有更高的通帶邊緣陡峭度，提高濾波器的靈敏性，2、組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器同一組群中的諧振器方向相同，耦合較弱，相鄰的組群的諧振器方向相反，耦合較強(qiáng)，因此可以通過(guò)靈活調(diào)整同一組群中諧振器的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)設(shè)計(jì)不同通帶寬度的濾波器；3、本實(shí)用新型不僅可以用于傳統(tǒng)的平面型普通金屬微帶濾波器，更適用于制造具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器，應(yīng)用在各種不同的微波通訊系統(tǒng)中。


附圖1為現(xiàn)有典型的諧振器平行耦合型濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為現(xiàn)有典型的發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，其中發(fā)夾式諧振器的方向交替呈現(xiàn)相反方向。
附圖3為現(xiàn)有半塊狀(semi-lumped)發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為現(xiàn)有發(fā)夾式梳型濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，其發(fā)夾式諧振器之方向皆同向。
附圖5為本實(shí)用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6-1為本實(shí)用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器(如附圖5所示)的頻率響應(yīng)圖，濾波器的極數(shù)設(shè)計(jì)為14極，每組群設(shè)計(jì)為2個(gè)諧振器；附圖6-2為本實(shí)用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)14極微帶濾波器(如附圖5所示)與傳統(tǒng)的14極發(fā)夾式結(jié)構(gòu)(如附圖2所示)的濾波器的低端頻率響應(yīng)比較圖；附圖6-3為本實(shí)用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)14極微帶濾波器(如附圖5所示)與傳統(tǒng)的14極發(fā)夾式結(jié)構(gòu)(如附圖2所示)的濾波器的高端頻率響應(yīng)比較圖。
其中10為諧振器平行耦合型濾波器，11為耦合諧振器，12為信號(hào)輸入微帶，13為信號(hào)輸出微帶 20為發(fā)夾式諧振器之濾波器，21為發(fā)夾式諧振器，22為信號(hào)輸入微帶，23為信號(hào)輸出微帶，24為發(fā)夾式諧振器的開(kāi)口端，25為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處；30為半塊狀(semi-lumped)式諧振器之濾波器，31為半塊狀諧振器，32為信號(hào)輸入微帶，33為信號(hào)輸出微帶，34為半塊狀諧振器的開(kāi)口端(電容效應(yīng)端)，35為半塊狀諧振器的轉(zhuǎn)折處(電感效應(yīng)端)；40為發(fā)夾式梳型濾波器，41為發(fā)夾式諧振器，42為信號(hào)輸入微帶，43為信號(hào)輸出微帶，44為發(fā)夾式諧振器的開(kāi)口端，45為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處；50為組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，51為一個(gè)諧振器組群，51a、51b為諧振器組群中的兩個(gè)諧振器，52為信號(hào)輸入微帶，53為信號(hào)輸出微帶，54為發(fā)夾式諧振器的開(kāi)口端，55為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處，56為第一個(gè)諧振器，57為最后一個(gè)諧振器，58為與諧振器組群51相鄰的另一個(gè)諧振器組群，58a、58b為諧振器組群中的兩個(gè)諧振器，L1為同一諧振器組群中諧振器間的間隙，L2為相鄰兩個(gè)諧振器組群間的間隙；60為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的頻率響應(yīng)曲線(S21)，61為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的頻率響應(yīng)曲線(S11)，62為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的低端頻率響應(yīng)曲線，63位采用傳統(tǒng)發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)的低端頻率響應(yīng)曲線，64為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的高端頻率響應(yīng)曲線，65位采用傳統(tǒng)發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)的高端頻率響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶52、輸出微帶53和接受直接激勵(lì)的第一個(gè)諧振器56和最后一個(gè)諧振器57以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群51所構(gòu)成，濾波器的輸入52、輸出端53為微帶且與濾波器中的第一個(gè)諧振器56和最后一個(gè)諧振器57直接相連接。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群51中的各個(gè)諧振器51a、51b的形狀可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群51中的各個(gè)諧振器51a、51b間的距離L1可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式多組諧振器組群51、58的間距L2與其它相鄰組群間的間距可相同亦可有不同。
上述所說(shuō)的濾波器之各諧振器組群51、58中諧振器51a、51b的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
上述所說(shuō)的濾波器中之諧振器組群51、58應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
上述所說(shuō)的與濾波器之輸入微帶52、輸出微帶53直接相連接的第一個(gè)諧振器56和最后一個(gè)諧振器57的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
上述所說(shuō)的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處55可依需要設(shè)計(jì)成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
上述所說(shuō)的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
權(quán)利要求1.一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入輸出微帶和接受直接激勵(lì)的第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出端為微帶且與濾波器中的第一個(gè)諧振器和最后一個(gè)諧振器直接相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群中的各個(gè)諧振器的形狀可相同亦可有不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群中的各個(gè)諧振器間的距離可相同亦可有不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式多組諧振器組群間的間距可相同亦可有不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器之各諧振器組群中諧振器的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器中之諧振器組群應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的與濾波器之輸入、輸出微帶直接相連接的第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計(jì)成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
專利摘要一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入、輸出微帶和接受直接激勵(lì)的第一個(gè)和最后一個(gè)諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出微帶與濾波器中的第一個(gè)諧振器和最后一個(gè)諧振器直接相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于其較傳統(tǒng)的發(fā)夾式濾波器有更好的頻率選擇性；其同一組群中的諧振器方向相同，耦合較弱，相鄰的組群的諧振器方向相反，耦合較強(qiáng)，因此可以通過(guò)靈活調(diào)整同一組群中諧振器的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)設(shè)計(jì)不同通帶寬度的濾波器；本實(shí)用新型不僅可以用于傳統(tǒng)的平面型普通金屬微帶濾波器，更適用于制造具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。
文檔編號(hào)H01P1/203GK2653708SQ03258499
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
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