專利名稱：具有偽橢圓響應(yīng)的帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有偽橢圓響應(yīng)的波導(dǎo)型帶通濾波器。特別地，這樣的濾波器用于高頻傳輸系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
寬帶雙向傳輸設(shè)備的大規(guī)模市場(chǎng)發(fā)展需要使用在靈敏度、帶寬、體積和成本上表現(xiàn)出相當(dāng)大的限制的濾波設(shè)備。這些限制在天線側(cè)上所實(shí)現(xiàn)的濾波級(jí)處相當(dāng)大，以隔離傳送和接收，其中必須將位于兩個(gè)非常近的頻帶中的信號(hào)彼此隔離。
在用于毫米頻率的濾波技術(shù)中，波導(dǎo)型技術(shù)表現(xiàn)出高到足以滿足這些需要的質(zhì)量因素。如今，最通常使用的波導(dǎo)濾波器是具有介電插件的E平面濾波器和具有電感性膜片的H平面濾波器。
超過(guò)40GHz，并且對(duì)于高選擇性濾波器，優(yōu)選地，使用具有電感性膜片的H平面濾波器。圖1示出了擁有切比雪夫型響應(yīng)的、具有四個(gè)電感性膜片的3階帶通濾波器。為了具有高選擇性，這樣的濾波器必須具有較高的階N，引起了等于N+1的膜片數(shù)的增加。然而，膜片數(shù)的增加引起了濾波器尺寸的增加。
為了增加膜片濾波器的靈敏度，已知的是，例如參見(jiàn)由W.MENZEL等人于1997年9月發(fā)表的“Planar integrated waveguide diplexerfor low cost millimeter-wave application”EUMC，第676-680頁(yè)，在通帶附近引入傳輸零點(diǎn)。引入傳輸零點(diǎn)產(chǎn)生了準(zhǔn)橢圓響應(yīng)，提高了濾波器的靈敏度。另一方面，通過(guò)添加與濾波器的主軸垂直設(shè)置的波導(dǎo)(或諧振腔)部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸零點(diǎn)的引入，因此使濾波器變得不緊湊。此外，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法來(lái)限制傳輸零點(diǎn)的數(shù)量和頻率定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有電感性膜片的H平面濾波器，在保持與具有切比雪夫響應(yīng)的濾波器相同緊湊性的同時(shí)，表現(xiàn)出準(zhǔn)橢圓響應(yīng)。本發(fā)明的第二目的是能夠使用大量傳輸零點(diǎn)。為此，提出了一種具有在膜片中設(shè)置了至少一個(gè)浮置插件的電感性膜片的波導(dǎo)濾波器。
本發(fā)明是一種包括由至少兩個(gè)電感性膜片界定的至少一個(gè)腔的波導(dǎo)濾波器。所述濾波器還包括至少一個(gè)浮置插件，設(shè)置在電感性膜片之一中。
應(yīng)該理解，表達(dá)浮置插件表示金屬插件，其并未與波導(dǎo)電連接，從而其電位作為在波導(dǎo)中循環(huán)的電磁場(chǎng)的函數(shù)而浮置。
根據(jù)各種優(yōu)選實(shí)施例，將浮置插件設(shè)置為離膜片的邊緣比離膜片的中心更近。所述濾波器包括波導(dǎo)內(nèi)部的至少一個(gè)介電泡沫塊。在所述泡沫塊上印刷所述浮置插件。所述泡沫具有接近于1的相對(duì)介電常數(shù)。
本發(fā)明還是一種制造波導(dǎo)濾波器的方法，其中波導(dǎo)以兩個(gè)部分制成，所述波導(dǎo)包括由兩個(gè)膜片界定的至少一個(gè)腔。在組裝波導(dǎo)的兩個(gè)部分之前，將至少一個(gè)介電泡沫塊設(shè)置在波導(dǎo)內(nèi)部。所述塊支撐形成至少一個(gè)浮置插件的至少一個(gè)金屬化(metallization)。
優(yōu)選地，所述插件由在泡沫上進(jìn)行印刷的技術(shù)來(lái)制成。


通過(guò)閱讀以下參考附圖所給出的描述，本發(fā)明將得到更好的理解，并且其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的膜片波導(dǎo)濾波器；圖2示出了膜片中的浮置插件的實(shí)施例的各種可能方案；圖3示出了配備有浮置插件的波導(dǎo)濾波器的典型實(shí)施例；圖4示出了圖3的濾波器的典型頻率響應(yīng)；圖5和6示出了根據(jù)本發(fā)明、具有兩個(gè)插件的波導(dǎo)濾波器的兩個(gè)典型實(shí)施例；圖7和8示出了圖5和6中的濾波器的兩個(gè)典型頻率響應(yīng)；
圖9示出了制造根據(jù)本發(fā)明的濾波器的模式。
具體實(shí)施例方式
圖2a示出了設(shè)置在由兩個(gè)墊片2和3所界定的膜片中的金屬插件1。所述金屬插件1按浮置方式設(shè)置，即，其并未接觸波導(dǎo)的邊緣，從而能夠以取決于其長(zhǎng)度和與電場(chǎng)的耦合的頻率諧振。與電場(chǎng)的耦合尤其取決于該插件相對(duì)于波導(dǎo)的中心的位置、以及該插件相對(duì)于波導(dǎo)的軸的傾斜。當(dāng)前，不存在用于確定設(shè)置在膜片中的插件的諧振頻率的計(jì)算模型。
用于確定插件的尺寸的方法在于從等于λr/2的插件長(zhǎng)度開(kāi)始，其中λr為與所需諧振頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。然后，借助于電磁仿真器，評(píng)估諧振頻率，然后，作為所執(zhí)行的仿真結(jié)果的函數(shù)，修改插件的尺寸，可能地，例如，其在膜片中的傾斜和位置。在幾次仿真之后獲得插件的長(zhǎng)度，并且可以進(jìn)一步借助于原型對(duì)其進(jìn)行細(xì)化。如果插件的長(zhǎng)度太大，則總是能夠彎曲插件以獲得C插件(圖2b)、S插件(圖2c)或L插件(圖2d)。
波導(dǎo)中插件的存在具有創(chuàng)建針對(duì)其諧振頻率的傳輸零點(diǎn)的效果。該插件將簡(jiǎn)單的波導(dǎo)變換為高選擇性帶阻濾波器。缺陷在于該插件與波導(dǎo)相互作用，并且產(chǎn)生了附加的干擾。設(shè)置在濾波器中，該濾波器的特性會(huì)由于該插件的存在而受到修改。
圖3透視地示出了通過(guò)四個(gè)膜片7彼此相連的三個(gè)腔4和兩個(gè)訪問(wèn)路徑6。圖3所示的濾波器包括設(shè)置在膜片中的浮置插件1。圖3所示的濾波器是圖1所示的類型的濾波器，從而具有相同的通帶。按照將諧振頻率設(shè)置在通帶之外的方式來(lái)確定該浮置插件，從而加強(qiáng)了濾波器在頻帶邊界處的帶阻。將傳輸零點(diǎn)設(shè)置在必須極大地增加濾波器的斜率的位置處。
為了不過(guò)度干擾濾波器內(nèi)的場(chǎng)并因而干擾無(wú)插件濾波器的特性，優(yōu)選地，接近于墊片2來(lái)設(shè)置該插件?？赡艿?，將插件設(shè)置在波導(dǎo)的中心處，即，剛好在與場(chǎng)進(jìn)行耦合的系數(shù)最大的位置上，但是必須相應(yīng)地重新確定濾波器的尺寸以保持相同的通帶，這是由于耦合具有極其大地修改濾波器特性(特別是其通帶)的效果。
圖4示出了與圖1的濾波器相比的圖3的濾波器的可能典型響應(yīng)。曲線10對(duì)應(yīng)于圖1的濾波器，其具有切比雪夫型頻率響應(yīng)。在插件在頻率12處諧振的情況下，曲線11對(duì)應(yīng)于圖3的濾波器的響應(yīng)。曲線11對(duì)應(yīng)于偽橢圓型響應(yīng)，與切比雪夫型響應(yīng)相比，在通帶的上邊界處表現(xiàn)出更高程度的帶阻。濾波器的通帶保持相同。
當(dāng)然，添加一個(gè)插件可能并不充分。優(yōu)選地，添加多個(gè)插件。圖5示出了具有在兩個(gè)不同膜片中設(shè)置的兩個(gè)插件50和51的濾波器。圖6示出了具有設(shè)置在相同膜片中的兩個(gè)插件52和53的濾波器。完全可以在每一個(gè)膜片中設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)插件，在具有四個(gè)膜片的濾波器的情況下，可以設(shè)置多達(dá)8個(gè)插件，由此，能夠添加8個(gè)傳輸零點(diǎn)，因此，顯著地加強(qiáng)了在濾波器的響應(yīng)的邊緣級(jí)處所產(chǎn)生的效果。
當(dāng)使用多個(gè)插件時(shí)，應(yīng)該分別確定每一個(gè)插件的尺寸。然后，執(zhí)行濾波器的仿真，包括所有的插件，從而細(xì)化插件的尺寸，可能地，重新確定膜片的墊片的尺寸。
圖7示出了與圖5或6相對(duì)應(yīng)的或者針對(duì)其將插件的諧振頻率設(shè)置在相同的通帶側(cè)的濾波器的響應(yīng)曲線14。相對(duì)于曲線11，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)注意，由曲線14上的兩個(gè)插件所產(chǎn)生的效果對(duì)應(yīng)于放大效果。
圖8示出了與圖5或6相對(duì)應(yīng)的或者針對(duì)其將插件的諧振頻率設(shè)置在通帶的每一側(cè)的濾波器的響應(yīng)曲線15。明顯地，如果想要增加頻帶的每一側(cè)上的帶阻邊緣，可以采取相當(dāng)多數(shù)量的插件。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)注意，根據(jù)本發(fā)明的濾波器的體積相對(duì)于沒(méi)有傳輸零點(diǎn)的濾波器保持不變。此外，傳輸零點(diǎn)的數(shù)量可能等于M*(N+1)，其中M是每一膜片的插件數(shù)，而N是膜片濾波器的階數(shù)，由此，不會(huì)改變?yōu)V波器的體積。
至于如何制造這樣的濾波器，可能存在許多技術(shù)。以下借助于圖9描述的技術(shù)使這樣的濾波器能夠花費(fèi)更少的成本。
對(duì)導(dǎo)體塊90進(jìn)行模制和/或機(jī)械加工，以便與安裝有形成膜片的墊片91的波導(dǎo)相對(duì)應(yīng)。導(dǎo)體蓋92用于封閉塊90，從而形成波導(dǎo)濾波器。在封閉蓋92之前，將第一、第二和第三泡沫塊93到95設(shè)置在波導(dǎo)中。例如，所述泡沫塊93到95由如聚甲基丙烯酸酯泡沫(商標(biāo)ROHACELL HF)等制成，例如，通過(guò)熱壓縮模制。按照一般的方式，所使用的泡沫應(yīng)該具有接近于1的相對(duì)介電常數(shù)εr、低損耗，例如10-4的數(shù)量級(jí)，并且在其上能夠進(jìn)行金屬化。第一和第三泡沫塊93到95還充當(dāng)金屬插件96和97的襯底。所述插件96和97借助于與所選泡沫兼容的技術(shù)制成。例如，金屬化是將通過(guò)在其上已經(jīng)預(yù)先刻上了要插入的圖案的掩模進(jìn)行的對(duì)導(dǎo)電涂料的沉積。例如，該涂料是銀型的，并且應(yīng)該表現(xiàn)出充分的機(jī)械抓力以保持在泡沫上。
優(yōu)選地，整個(gè)波導(dǎo)填充有泡沫，從而獲得均質(zhì)傳播介質(zhì)。然而，如果泡沫的行為非常類似于空氣，則不能夠用泡沫來(lái)填充整個(gè)波導(dǎo)。例如，能夠使用單一的泡沫塊來(lái)支撐插件，所述塊粘在波導(dǎo)的一側(cè)或中間。
明顯地，本發(fā)明的多種變體也是可能的。濾波器的腔數(shù)可以作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員的需要的函數(shù)而變化?？梢允褂迷S多類型的泡沫。導(dǎo)體涂料的選擇相對(duì)較寬?？梢愿鶕?jù)除了涂覆之外的印刷技術(shù)來(lái)制成該插件，例如通過(guò)對(duì)與泡沫形成整體的金屬層的光刻技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種包括由至少兩個(gè)電感性膜片(7)界定的至少一個(gè)腔(4)的波導(dǎo)濾波器，其特征在于所述濾波器還包括至少一個(gè)浮置插件(1)，設(shè)置在電感性膜片之一中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于將浮置插件(1)設(shè)置為離膜片(7)的邊緣比離膜片(7)的中心更近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濾波器，其特征在于所述濾波器包括波導(dǎo)內(nèi)部的至少一個(gè)介電泡沫塊(93到95)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濾波器，其特征在于將所述浮置插件(96，97)印刷在所述泡沫塊(93，95)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的濾波器，其特征在于所述泡沫具有接近于1的相對(duì)介電常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濾波器，其特征在于所述泡沫是聚甲基丙烯酸酯泡沫。
7.一種制造波導(dǎo)濾波器的方法，其中波導(dǎo)以兩個(gè)部分(90，92)制成，所述波導(dǎo)包括由兩個(gè)膜片(7，91)界定的至少一個(gè)腔(4)，其特征在于在組裝波導(dǎo)的兩個(gè)部分(90，92)之前，將至少一個(gè)介電泡沫塊(93到95)設(shè)置在波導(dǎo)內(nèi)部，并且所述塊(93，95)支撐形成了至少一個(gè)浮置插件(96，97)的至少一個(gè)金屬化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于插件(96，97)由在泡沫上進(jìn)行印刷的技術(shù)來(lái)制成。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有電感性膜片的H平面濾波器，在保持與具有切比雪夫響應(yīng)的濾波器相同緊湊性的同時(shí)，表現(xiàn)出準(zhǔn)橢圓響應(yīng)。本發(fā)明還能夠使用大量的傳輸零點(diǎn)。為此，提出了一種包括由至少兩個(gè)電感性膜片7界定的至少一個(gè)腔4的波導(dǎo)濾波器。所述濾波器還包括至少一個(gè)浮置插件1，設(shè)置在電感性膜片7之一中。本發(fā)明還是一種制造包括至少一個(gè)插件的波導(dǎo)濾波器的方法。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1735994SQ200380105347
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者多米尼克·洛海因東, 沙利納·古根, 瓦利德·卡魯伊 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司