專利名稱：微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明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的叉狀類發(fā)夾式(Forked-Hairpin)結構的微帶濾波器，本濾波器可以用高溫超導薄膜制作而成。
背景技術：
長久以來，濾波器一直在電子信號的處理中起著極其重要的作用，它具有過濾使用頻率的信號和抑制干擾信號的功用。隨著微波無線通信的快速發(fā)展，對濾波器的電學性能提出了越來越高的要求。近年發(fā)展起來的高溫超導濾波器技術很好的適應了這種需求，由于高溫超導薄膜有很高的品質因子(Q值)，所以采用高溫超導薄膜制成的微帶濾波器，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通訊基站的接收和發(fā)射系統(tǒng)上。移動通訊基站使用高溫超導濾波器之后，可以增加基站的覆蓋面積、降低雜訊的干擾，提高通話質量；并可降低手機的發(fā)射功率，大幅減少電磁波輻射對人腦的影響，達到綠色環(huán)保的要求。
使用高溫超導薄膜制作的微波濾波器多為微帶型的平面結構，對于半波長諧振器式耦合濾波器，其電路基本構成一般為信號的輸入微帶、輸出微帶、多個產生諧振耦合的微帶諧振器，諧振器的有效長度為中心頻率的半波長，多極諧振器對相應頻率電磁波的激勵和耦合傳輸作用而最終達到對微波信號的過濾處理。目前有多種成熟的設計結構方案以適應不同的技術要求附圖1為典型的發(fā)夾式半波長諧振器(hairpin-resonator)之帶通濾波器，請參考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)。在此設計結構中，每個諧振器的有效長度為半波長，濾波器里的諧振器方向是上、下交替輪換，這種結構使得諧振器間有很強的耦合效應，適合制作寬帶的濾波器，若用于制作窄帶濾波器、則濾波器會需要相當大的空間；附圖2為另一種發(fā)夾式諧振器之濾波器結構，請詳見于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)，此種設計結構中，諧振器開口的前端被縮短、且產生很強的電容效應，諧振器顯示出半塊狀(semi-lumped)性質、即上端(開口端)顯出電容性效應，下端顯出電感性效應。這種濾波器結構的諧振器方向都是同向，為了縮短整個諧振器長度，可以將諧振器的電容部分增大、而將電感部分縮小，但它的品質因子(Q值)就會隨著這樣的調整而降低；
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，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，適合使用具有高品質因子的高溫超導薄膜制作高溫超導微波濾波器。
本發(fā)明的技術方案一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和由多個叉狀類發(fā)夾式結構的諧振器組成的諧振器陣組成。該微帶諧振器為一叉狀類發(fā)夾式結構，在此結構中，諧振器的開口端和轉折端的兩邊微帶線間的間距不同，其中耦合作用較強的轉折端的間距小于耦合作用較弱的開口端的間距，形成呈階梯狀連接的兩部分，且兩部分的長度可以相同也可以不同。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器的節(jié)數(shù)可以根據實際的需要而確定，諧振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效長度為半波長。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器在平行排列時，諧振器的開口端位置可以與相鄰諧振器的開口端和轉折端的連接處平齊，也可以不平齊。
上述所說的濾波器之輸入微帶、輸出微帶各自與諧振器陣中最鄰近的諧振器直接相連接。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器的轉折端可依需要設計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀或半圓狀。
上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質因子的高溫超導薄膜制作。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器具有很好的頻率選擇性和阻帶抑制特性，2、叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器削弱了濾波器結構中耦合作用較強的轉折處的耦合作用，從而降低了濾波器頻率響應特性對該區(qū)域電路結構的敏感性，3、由于耦合作用的減弱，可以縮小濾波器工作電路的整體尺寸；4、本發(fā)明不僅可以用于傳統(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因子的高溫超導濾波器，應用在各種不同的微波通訊系統(tǒng)中。


附圖1為現(xiàn)有典型的發(fā)夾式諧振器之濾波器結構示意圖，其中發(fā)夾式諧振器交替呈現(xiàn)相反方向。
附圖2為現(xiàn)有半塊狀(semi-lumped)發(fā)夾式諧振器之濾波器結構示意圖。
附圖3為本發(fā)明所涉一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式諧振器的結構示意圖。
附圖4為本發(fā)明所涉一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器結構示意圖。
附圖5為本發(fā)明所涉一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器的頻率響應圖，濾波器的極數(shù)設計為12極。
其中10為典型的發(fā)夾式諧振器之濾波器，11為發(fā)夾式諧振器，12為信號輸入微帶，13為信號輸出微帶，14為發(fā)夾式諧振器的開口端，15為發(fā)夾式諧振器的轉折端；20為半塊狀(semi-lumped)式諧振器之濾波器，21為半塊狀諧振器，22為信號輸入微帶，23為信號輸出微帶，24為半塊狀諧振器的開口端(電容效應端)，25為半塊狀諧振器的轉折端(電感效應端)；30為叉狀類發(fā)夾式結構諧振器，31為叉狀類發(fā)夾式諧振器的開口端，32為叉狀類發(fā)夾式諧振器的轉折端，33a、33b為構成諧振器的兩邊的微帶，L1為叉狀類發(fā)夾式諧振器的開口端的長度，d1為開口端微帶線的間距，L2為叉狀類發(fā)夾式諧振器的轉折端的長度，d2為轉折端微帶線的間距，34為開口端和轉折端的連接處；40為叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，41為信號輸入微帶，42為信號輸出微帶，1、2、3、4、5......2n-4、2n-3、2n-2、2n-1、2n分別為第1、2、3、4、5、......第2n-4、2n-3、2n-2、2n-1、2n個諧振器。50為采用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器的頻率響應S21曲線，51為采用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器的頻率響應S11曲線。
具體實施例方式實施例一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶41、輸出微帶42和由多個叉狀類發(fā)夾式結構的諧振器30組成的諧振器陣組成。該微帶諧振器30為一叉狀類發(fā)夾式結構，在此結構中，諧振器30的開口端31和轉折端32的兩邊微帶線33a、33b間的間距不同，其中耦合作用較強的轉折端32的間距d2小于耦合作用較弱的開口端31的間距d1，形成呈階梯狀連接的兩部分，且兩部分的長度L1、L2可以相同也可以不同。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器30的節(jié)數(shù)可以根據實際的需要而確定，諧振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效長度為半波長。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器30在平行排列時，諧振器的開口端31位置可以與相鄰諧振器的開口端31和轉折端32的連接處34平齊，也可以不平齊。
上述所說的濾波器之輸入微帶41、輸出微帶42各自與諧振器陣中最鄰近的諧振器1、2n直接相連接。
上述所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器30的轉折端可依需要設計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀或半圓狀。
上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質因子的高溫超導薄膜制作。
權利要求
1.一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和由多個叉狀類發(fā)夾式結構的諧振器組成的諧振器陣組成。該微帶諧振器為一叉狀類發(fā)夾式結構，在此結構中，諧振器的開口端和轉折端的兩邊微帶線間的間距不同，其中耦合作用較強的轉折端的間距小于耦合作用較弱的開口端的間距，形成呈階梯狀連接的兩部分，且兩部分的長度可以相同也可以不同。
2.根據權利要求1所說的一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器的節(jié)數(shù)可以根據實際的需要而確定，諧振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效長度為半波長。
3.根據權利要求1所說的一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器在平行排列時，諧振器的開口端位置可以與相鄰諧振器的開口端和轉折端的連接處平齊，也可以不平齊。
4.根據權利要求1所說的一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器之輸入微帶、輸出微帶各自與諧振器陣中最鄰近的諧振器直接相連接。
5.根據權利要求1所說的一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器中之叉狀類發(fā)夾式諧振器的轉折端可依需要設計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀或半圓狀。
6.根據權利要求1所說的一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于所說的上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質因子的高溫超導薄膜制作。
全文摘要
一種微波通訊用叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和由多個叉狀類發(fā)夾式結構的諧振器組成的諧振器陣組成。該微帶諧振器為一叉狀類發(fā)夾式結構，諧振器的開口端和轉折端的兩邊微帶線間的間距不同，其中耦合作用較強的轉折端的間距小于耦合作用較弱的開口端的間距，形成呈階梯狀連接的兩部分。本發(fā)明的優(yōu)越性在于叉狀類發(fā)夾式結構微帶濾波器削弱了濾波器結構中耦合作用較強的轉折處的耦合作用，從而降低了濾波器頻率響應特性對該區(qū)域電路結構的敏感性，可以縮小濾波器工作電路的整體尺寸；本發(fā)明不僅可以用于傳統(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因子的高溫超導濾波器。
文檔編號H01P1/20GK1607695SQ200310106660
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權日2003年10月16日
發(fā)明者季來運, 陳勤文 申請人:海泰超導通訊科技(天津)有限公司