專利名稱：濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶通濾波器，并且更具體地說涉及其中在通帶中的群延遲時間偏差較小的延遲時間補(bǔ)償帶通濾波器。
背景技術(shù)：
進(jìn)行無線或有線通信的通信設(shè)備由各種高頻部件例如放大器、混合器和濾波器構(gòu)成。在這些部件中，帶通濾波器通過布置多個諧振器形成，用來發(fā)揮只允許特定頻帶的信號通過該濾波器的功能。
在通信系統(tǒng)中，要求帶通濾波器具有不會在相鄰頻帶之間引起干擾的邊緣特性(skirt characteristic)。邊緣特性指的是在從通帶結(jié)束到阻帶的范圍中的衰減程度。因此當(dāng)采用具有陡峭邊緣特性的帶通濾波器時，可以有效地利用該頻率。
另一方面，要求通信系統(tǒng)中的帶通濾波器具有在通帶中平緩的群延遲特性。通常，通過與復(fù)頻率s相關(guān)的傳遞函數(shù)的實數(shù)零(real zero)和復(fù)數(shù)(complex zero)零來進(jìn)行群延遲補(bǔ)償。
為了使群延遲特性平緩，有時采用其中將均衡器連接在過濾器的后一級上的方法。但是，該方法的問題在于，由于均衡器的損耗導(dǎo)致插入損耗增加。
作為其中濾波器電路自身執(zhí)行群延遲補(bǔ)償而沒有使用均衡器的濾波器，在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，第18卷(1970)，第290頁中報道了一種正則濾波器(canonical filter)。在該濾波器中，第一至第N個諧振器順序主耦合，并且第一和第N個諧振器、第二和第(N-1)個諧振器等副耦合，從而總共存在有(N/2-1)個副耦合。
在具有六級或更多級的正則濾波器中，通過提供實數(shù)零和復(fù)數(shù)零來實現(xiàn)靈活的群延遲補(bǔ)償。一般來說，這已經(jīng)應(yīng)用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器上。但是，在正則濾波器中，傳遞函數(shù)的零取決于所有副耦合的復(fù)雜相互作用，由此造成了這樣一個問題，即難以調(diào)節(jié)濾波器特性。當(dāng)通過采用平面電路例如微帶線、帶狀線或共面線將大量諧振器布置成正則濾波器形式時，非常難以抑制不想要的寄生耦合，由此產(chǎn)生出難以獲得所要求的特性的問題。
作為正則濾波器的一變型，在IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques，第30卷(1982)，第1300頁中報道了一種波導(dǎo)濾波器。但是，在該濾波器中，諧振器按照比一般的正則濾波器更復(fù)雜的方式耦合，因此難以調(diào)節(jié)濾波器特性。目前存在的問題在于，非常難以通過采用平面電路例如微帶線或帶狀線或共面線來實現(xiàn)這種濾波器。
作為其中采用平面電路同時實現(xiàn)了陡峭邊緣特性和平緩群延遲特性的濾波器，已知有在IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques，第43卷(1995)，第2940頁中所報道的級聯(lián)四級過濾器。該級聯(lián)四級過濾器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中四個諧振器形成為一組以形成一個副耦合。由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零，所以可以通過設(shè)置衰減極點(attenuation pole)來實現(xiàn)陡峭邊緣特性，并且可以通過實數(shù)零來實現(xiàn)群延遲補(bǔ)償。由于傳遞函數(shù)的零以一對一的關(guān)系對應(yīng)于副耦合，所以該濾波器的優(yōu)點在于，能夠有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中可以很容易調(diào)節(jié)濾波器特性并且在平面電路中抑制不想要的寄生耦合。但是在這種級聯(lián)四級濾波器中，不可能實現(xiàn)傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零，因此存在這樣的問題，即不能進(jìn)行靈活的群延遲補(bǔ)償。
級聯(lián)四級濾波器的一個示例為在IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques，第29卷(1981)，第51頁中所報道的8級波導(dǎo)濾波器。通過將其中使在8級正則濾波器的第一和第八級之間的耦合為零的電路的耦合系數(shù)矩陣旋轉(zhuǎn)變換來設(shè)計出該濾波器。通過設(shè)置一個實數(shù)零來進(jìn)行延遲補(bǔ)償。但是由于沒有提供復(fù)數(shù)零，所以不能進(jìn)行充分的延遲補(bǔ)償。
在JP2001-60803A中還披露了一種實現(xiàn)這樣一種濾波器電路的方法，在該濾波器電路中由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零，所以通過設(shè)置衰減極點來實現(xiàn)陡峭邊緣特性，并且通過實數(shù)零來進(jìn)行群延遲補(bǔ)償。但是，在該方法中，不可能使用傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零，并且因此存在這樣一個問題，即不能進(jìn)行靈活的群延遲補(bǔ)償。
發(fā)明內(nèi)容
如上所述，目前不存在具有這樣一種結(jié)構(gòu)的濾波器，其中可以實現(xiàn)用于群延遲補(bǔ)償?shù)膫鬟f函數(shù)的實數(shù)零和復(fù)數(shù)零，容易調(diào)節(jié)濾波器特性并且在平面電路例如微帶線、帶線或共面線中抑制了不想要的寄生耦合。
本發(fā)明可以提供一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，該模塊實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零；實數(shù)/純虛數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零和傳遞函數(shù)的虛數(shù)零；以及一單通路電路，它通過單通路使復(fù)數(shù)模塊與實數(shù)/純虛數(shù)模塊耦合。
本發(fā)明還可以提供一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；一實數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零；以及一單通路電路，它使所述復(fù)數(shù)模塊通過單通路與所述實數(shù)模塊耦合。
本發(fā)明還可以提供一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；一純虛數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零；以及單通路電路，它使所述復(fù)數(shù)模塊通過單通路與所述純虛數(shù)模塊耦合。
本發(fā)明還可以提供一種濾波器電路，它包括一第一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；一第二復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；以及單通路電路，它使所述第一復(fù)數(shù)模塊通過單通路與所述第二復(fù)數(shù)模塊耦合。
另外，本發(fā)明提供了一種在預(yù)定通帶情況下具有一通過幅度特性的濾波器電路，它包括第一電路，它在通過幅度特性中在預(yù)定通帶的兩側(cè)上實現(xiàn)衰減極點；以及第二電路，它在通帶中實現(xiàn)平緩的群延遲特性；其中所述第一電路和第二電路與單通路耦合；所述第二電路包括第一端部諧振器；與所述第一端部諧振器耦合的第一諧振器；與所述第一諧振器耦合的第二諧振器；與所述第二諧振器耦合的第三諧振器；與所述第三諧振器耦合的第四諧振器；以及與所述第四諧振器耦合的第二端部諧振器；并且在所述第一端部諧振器和第二端部諧振器之間的耦合、在第一諧振器和第四諧振器之間的耦合以及在所述第二諧振器和第三諧振器之間的耦合同相。
下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明圖1為濾波器電路的圖形示意圖，顯示出本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)；圖2為該濾波器電路的通過幅度特性曲線圖，顯示出本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)；圖3為該濾波器電路的群延遲特性曲線圖，顯示出本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)；圖4為其中采用了曲折開環(huán)諧振器的實施例的示意圖；圖5為其中采用了發(fā)夾式諧振器的實施例的示意圖；圖6顯示出其中采用了共軸空腔諧振器的示意圖；圖7為該濾波器電路的變型的示意圖，顯示出本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)；圖8為本發(fā)明第一實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；
圖13為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖16為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖20為根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖21為根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖22為根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖23為根據(jù)本發(fā)明第六實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖24為根據(jù)本發(fā)明第六實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖25為根據(jù)本發(fā)明第六實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；圖26為根據(jù)本發(fā)明第七實施方案的濾波器電路的圖形圖；圖27為根據(jù)本發(fā)明第七實施方案的濾波器電路的通過幅度特性曲線圖；圖28為根據(jù)本發(fā)明第七實施方案的濾波器電路的群延遲特性曲線圖；并且圖29為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的濾波器電路的圖形圖的另一個示例。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行說明。
首先，將對本發(fā)明濾波器的基本結(jié)構(gòu)的實施例進(jìn)行說明。
圖1為本發(fā)明濾波器的基本結(jié)構(gòu)的圖形圖。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚度約為0.43mm并且比介電常數(shù)(specific dielectric constant)約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚度約為500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線的超導(dǎo)體，并且條形導(dǎo)體其線寬約為0.4mm。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法和共沉積方法等形成。
諧振器11至18為開環(huán)半波諧振器。
這些諧振器11和18與外部連接以分別構(gòu)成激勵部分1和2。
諧振器12至17按照這個順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。這些諧振器12至17用作復(fù)數(shù)模塊3的端部諧振器。這些諧振器12和17、諧振器13和16以及諧振器14和15相互磁耦合。即，在諧振器12和17、諧振器13和16以及諧振器14和15之間的所有耦合都同相。
在該說明書中，這些耦合都同相的意思表示磁耦合的組合或電耦合的組合。相反，磁耦合和電耦合的組合被稱為反相。
參照圖1，在復(fù)數(shù)模塊3中，在諧振器12和17、諧振器13和16以及諧振器14和15之間的所有耦合由磁耦合構(gòu)成。可選的是，這些耦合可以通過電耦合構(gòu)成。當(dāng)這些耦合同相時，可以再生出復(fù)數(shù)零?；蛘?，該濾波器可以設(shè)計成實現(xiàn)兩個實數(shù)零來代替一個復(fù)數(shù)零。復(fù)數(shù)零或?qū)崝?shù)零在一個復(fù)合面中形成的位置可以通過選擇構(gòu)成復(fù)數(shù)模塊的諧振器的布置來確定。例如，可以通過改變這些諧振器之間的距離來調(diào)節(jié)該位置。
在該說明書中，為了方便起見，可以由復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)的一個復(fù)數(shù)零和兩個實數(shù)零這兩者都可以被稱為復(fù)數(shù)零。
復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。當(dāng)實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零時，可以相對于中心頻率非對稱地實現(xiàn)群延遲補(bǔ)償。
諧振器12和17構(gòu)成用來處理進(jìn)出復(fù)數(shù)模塊3的輸入和輸出的復(fù)數(shù)模塊3的端部，并且分別與諧振器11和18耦合。因此，激勵部分1和2通過復(fù)數(shù)模塊3相互耦合。激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3只是通過諧振器11和12之間的耦合而相互耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊3只是通過諧振器17和18之間的耦合而相互耦合。雖然在上面只對諧振器11和12之間的耦合進(jìn)行了說明，但是當(dāng)然會存在可忽略不計的耦合。激勵部分1和2之間通過空間的直接耦合可以忽略不計這是因為這些部分之間的間距較大。激勵部分1和2之間通過空間的耦合可以忽略不計這個實事可以通過一電路模擬來確定，其中在考慮該耦合的情況中的濾波器特性與沒有考慮該耦合的情況中相比沒有變化。當(dāng)激勵部分1和2之間的耦合不是通過復(fù)數(shù)模塊3來進(jìn)行的時，應(yīng)該注意這樣的現(xiàn)象，即如在傳統(tǒng)的正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
圖1顯示出這樣一個實施例，其中激勵部分1和2分別包括諧振器11和18。當(dāng)激勵部分以這種方式包括一諧振器時，可以進(jìn)一步提高由于濾波器級數(shù)增加而引起的邊緣特性的陡峭化和群延遲特性的平坦化。但是，這不會影響形成傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零的功能。因此，可以將外部信號線直接連接在復(fù)數(shù)模塊3的端部上。另外，多個諧振器當(dāng)然可以單通路耦合以形成一信號傳送通路并且用作激勵部分。
在該說明書中，諧振器或模塊是單通路耦合(single-path-coupled)意味著連續(xù)布置的諧振器是如此耦合的，從而形成單條信號傳送通路。為了方便起見，該耦合還包括其中將一個諧振器設(shè)置在模塊之間以獲得一耦合的情況以及沒有設(shè)置諧振器并且直接獲得耦合的情況。該信號傳送通路必須是單一的，并且不限于在幾何上線性布置的通路。
圖2顯示出在圖1中所示的濾波器的通帶幅度特性。橫坐標(biāo)表示頻率(GHz)，而縱坐標(biāo)表示通過強(qiáng)度。在該設(shè)計中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.4j)處為零，j為虛數(shù)單位。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。通過強(qiáng)度在通帶中基本上是恒定的，并且在大約1.99GHz和2.01GHz的頻率下開始衰減?？梢钥闯觯S著該頻率進(jìn)一步偏離中心頻率，通過強(qiáng)度更加陡峭地衰減，從而實現(xiàn)了優(yōu)良的邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖3顯示出濾波器的群延遲特性的實施例。橫坐標(biāo)表示頻率(GHz)，并且縱坐標(biāo)表示延遲時間(ns)。
延遲時間在寬度為20MHz且中心頻率為2GHz的通帶中令人滿意地被平整。即，通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零實現(xiàn)了平坦的群延遲特性。
在上面已經(jīng)對其中使用了矩形諧振器的實施例進(jìn)行說明。可選的是，可以使用各種各樣的諧振器，例如所謂的開環(huán)諧振器，包括具有更多彎曲的曲折開環(huán)諧振器(例如，圖4)以及發(fā)夾式諧振器(例如，圖5)。
已經(jīng)對其中電路由微帶線構(gòu)成的實施例進(jìn)行了說明?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，該濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。圖6顯示出其中采用了波導(dǎo)濾波器的實施例。該波導(dǎo)濾波器包括位于輸入/輸出終端之間的模塊空腔52和激勵空腔53。導(dǎo)體54設(shè)置在模塊空腔52和激勵空腔53的每一個的中央處。在模塊空腔52和激勵空腔53之間的耦合可以按照與上述微帶線的情況相同的方式設(shè)計。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與在普通正則濾波器中相比，可以更加容易調(diào)節(jié)濾波器特性。
可以采用超導(dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
將激勵部分1和2之間的間距設(shè)定得較大以便防止激勵部分1和2直接或者不通過復(fù)數(shù)模塊3相互耦合。如圖7所示，例如可以采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合。在圖1的結(jié)構(gòu)中，將金屬板4插入在激勵部分1和2之間，并且使該金屬板接地以防止出現(xiàn)直接耦合。
在這些諧振器之間的所有耦合由這些諧振器之間的位置關(guān)系決定?；蛘?，可以在諧振器之間設(shè)置耦合線以便在它們之間獲得耦合。
(實施方案1)圖8顯示出該實施方案的濾波器的圖形。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器41至412為開環(huán)半波諧振器。
諧振器41至46按照這樣的順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。這些諧振器41和46用作復(fù)數(shù)模塊3的端部諧振器。在圖8中，在諧振器41和46、諧振器42和45以及諧振器43和44之間的所有耦合都是以電的方式實現(xiàn)的。因此，在諧振器41和46、諧振器42和45以及諧振器43和44之間的所有耦合都同相，以實現(xiàn)傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。還有在該實施方案中，所有耦合都可以以磁的方式實現(xiàn)以便同相。
這些諧振器47至412按照這樣的順序耦合，從而實數(shù)/純虛數(shù)模塊5由這六個諧振器構(gòu)成。這些諧振器47和412用作實數(shù)/純虛數(shù)模塊5的端部諧振器。在該實施例中，諧振器47和412相互電耦合，而諧振器48和411以及諧振器49和410相互磁耦合。在這些諧振器47和412以及諧振器48和411之間的耦合相互成反相關(guān)系。在諧振器48和411以及諧振器49和410之間的耦合相互成同相關(guān)系。
反相關(guān)系實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零，而同相關(guān)系實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零。當(dāng)反相和同相關(guān)系共存時，該實數(shù)/純虛數(shù)模塊5實現(xiàn)了該傳遞函數(shù)的實數(shù)零和純虛數(shù)零。當(dāng)只存在反相關(guān)系時，實數(shù)/純虛數(shù)模塊實現(xiàn)了該傳遞函數(shù)的兩個純虛數(shù)零。但是，由于實數(shù)/純虛數(shù)模塊5實現(xiàn)的零只能形成在復(fù)數(shù)平面的實軸和虛軸上，并且不在實軸或虛軸上的復(fù)數(shù)不能形成為零。
在圖8的情況中，實數(shù)/純虛數(shù)模塊5既具有純虛數(shù)零也具有實數(shù)零。
諧振器41和412直接與外部連接。在圖8中，顯示出其中諧振器41和412直接與外部連接的實施例?？蛇x的是，單通路耦合的多個諧振器連續(xù)連接以形成一激勵部分。
優(yōu)選的是，在復(fù)數(shù)模塊3中在諧振器41和42之間的耦合設(shè)定成大于諧振器45和46之間的耦合。
當(dāng)這些耦合與在普通正則濾波器一樣彼此相等時，可以獲得在通帶中具有較大波動的分布特性。相反，在該實施方案中，通過一般化Chebyshev函數(shù)來描述該傳遞函數(shù)，并且優(yōu)選將在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合設(shè)定成大于在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合。
諧振器46和47相互耦合。因此，復(fù)數(shù)模塊3與實數(shù)/純虛數(shù)模塊5連接。在諧振器46和47之間的耦合之外的耦合例如在諧振器45和47之間的耦合以及在諧振器46和48之間的耦合弱得可以忽略不計。圖8顯示出其中諧振器46和47相互耦合的實施例。這些諧振器46和47彼此單通路耦合。在復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)/純虛數(shù)模塊5之間的耦合中，可以布置一個或多個諧振器以便獲得單通路耦合。
除了在諧振器46和47之間的耦合之外的耦合可以忽略不計這個實事可以通過一電路模擬來確定，其中在考慮了這些耦合的情況中的濾波器特性與在沒有考慮這些耦合的情況中相比沒有變化。相反，當(dāng)進(jìn)行其中沒有考慮在諧振器46和47之間的耦合的電路模擬時，已知濾波器特性受到非常大的干擾。因此，證明了諧振器46和47構(gòu)成主耦合。
當(dāng)復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)/純虛數(shù)模塊5通過兩個或多個部分耦合或者在空間上耦合時，如在普通正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
圖9顯示出在圖8中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.4j)、±1.2j以及±0.6處具有零，j為虛數(shù)單位。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。通過強(qiáng)度在通帶中基本上恒定，并且在大約為1.99GHz和2.01GHz的頻率下開始衰減。
在該實施例中，由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零而導(dǎo)致的衰減極點81位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。
在圖8的結(jié)構(gòu)中，衰減極點81與在實數(shù)/純虛數(shù)模塊5中所包含的反相數(shù)量相對應(yīng)。即，這些衰減極點與這種結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，其中在諧振器47和412以及諧振器48和411之間的耦合反相，并且在諧振器48和411以及諧振器49和410之間的耦合同相。
圖10顯示出該濾波器的群延遲特性。
通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零實現(xiàn)了在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，諧振器為開環(huán)類型?？蛇x的是，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
還有在該實施方案中，可以采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合。
在該實施方案中，在這些諧振器之間的所有耦合由在這些諧振器之間的位置關(guān)系確定?？蛇x的是，可以將耦合線設(shè)置在諧振器之間以便在它們之間獲得耦合。
(實施方案2)圖11顯示出該實施方案的濾波器的圖形。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器71至720為開環(huán)半波諧振器。
諧振器72至77以及濾波器714至719順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3和6的每一個由六個相應(yīng)的諧振器構(gòu)成。在該圖中，復(fù)數(shù)模塊3和6都包括只基于磁性耦合的同相耦合。復(fù)數(shù)模塊3和6都實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。還有在該情況中，可以采用只基于電耦合的同相耦合。
諧振器78至713順序耦合。在該實施方案中，諧振器78和713相互磁耦合，而諧振器79和712相互電耦合，并且諧振器710和711相互磁耦合。因此，這些諧振器78至713構(gòu)成包括兩個反相的實數(shù)/純虛數(shù)模塊7。通過兩個反相的耦合來實現(xiàn)兩個傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零。
諧振器77和78以及諧振器713和714相互耦合，由此復(fù)數(shù)模塊3和6通過實數(shù)/純虛數(shù)模塊7耦合。即，復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)/純虛數(shù)模塊7單通路耦合，并且復(fù)數(shù)模塊6和實數(shù)/純虛數(shù)模塊7也單通路耦合。
優(yōu)選的是，將在該復(fù)數(shù)模塊3中在諧振器72和73之間的耦合設(shè)定成比在諧振器76和77之間的耦合更大。
當(dāng)這些耦合如在傳統(tǒng)正則濾波器中一樣彼此相等時，獲得干擾特性，該特性在通帶中具有較大的波動。相反，在該實施方案中，通過一般化的Chebyshev函數(shù)來描述傳遞函數(shù)，并且優(yōu)選將在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合設(shè)定成大于在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合。
激勵部分1包括諧振器71，而激勵部分2包括諧振器720。諧振器71和720與外部連接。諧振器71與諧振器72耦合，而諧振器720與諧振器719耦合，由此激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3相互耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6相互耦合。這樣，激勵部分1和2相互耦合。還有在該實施方案中，激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3可以單通路耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6可以單通路耦合。
沒有通過諧振器78至713的諧振器組來進(jìn)行的在復(fù)數(shù)模塊3和6之間的空間耦合是可能的(例如，在諧振器75和716之間的耦合)。但是因為這些諧振器間的距離較大，所以這種耦合可以忽略不計。這可以通過電路模擬來確定，其中在考慮該耦合的情況中的濾波器特性與沒有考慮該耦合的情況中相比沒有變化。
當(dāng)采用了其中必須考慮沒有通過諧振器78至713的諧振器組來進(jìn)行的在復(fù)數(shù)模塊3和6之間的空間耦合的布置時，如在普通正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
在該實施方案中，為了降低在復(fù)數(shù)模塊3和6之間的空間耦合，應(yīng)該加大在這些諧振器之間的間距?？蛇x的是，可以通過采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合來降低空間耦合。在這些諧振器之間的所有耦合都由這些諧振器之間的位置關(guān)系確定?？蛇x的是，可以將耦合線設(shè)置在諧振器之間以便在它們之間獲得耦合。
圖12顯示出在圖11中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.4j)、±1.1j、±1.2j、±0.5j以及±0.6處具有零，j為虛數(shù)單位。即，該圖顯示出這樣一種情況，其中通過復(fù)數(shù)模塊來實現(xiàn)一個復(fù)數(shù)零，實數(shù)/純虛數(shù)模塊7再生了兩個純虛數(shù)零并且復(fù)數(shù)模塊6再生了兩個實數(shù)零。復(fù)數(shù)模塊3中諧振器72和73之間的耦合被設(shè)置得大于諧振器76和77之間的耦合。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。由于傳遞函數(shù)的兩個純虛數(shù)零而導(dǎo)致的兩個衰減極點82、83位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖13顯示出該濾波器的群延遲特性。
通過該傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零實現(xiàn)了在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，這些諧振器為開環(huán)類型?？蛇x的是，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器和介質(zhì)濾波器的情況中，可以按照類似的方式構(gòu)成該濾波器。與在傳統(tǒng)的正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器和介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
在該實施方案中，已經(jīng)對其中采用了兩個復(fù)數(shù)模塊和一個實數(shù)/純虛數(shù)模塊的實施例進(jìn)行了說明?？蛇x的是，根據(jù)傳遞函數(shù)的零的必要性，可以設(shè)置其它復(fù)數(shù)模塊，或者可以加入實數(shù)/純虛數(shù)模塊。
(實施方案3)圖14顯示出該實施方案的濾波器的圖案。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器231至2322為開環(huán)半波諧振器。
諧振器232至237順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。
諧振器2316至2321順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊6由六個諧振器構(gòu)成。
在該圖中，復(fù)數(shù)模塊3和6都包括只基于磁耦合的同相耦合。還有在該實施方案中，可以采用只基于電耦合的同相耦合。
復(fù)數(shù)模塊3和6在結(jié)構(gòu)上彼此相同。根據(jù)該設(shè)計方案，在這些模塊的每一個中，可以實現(xiàn)傳遞函數(shù)的一個復(fù)數(shù)零，或者可以實現(xiàn)一個傳遞函數(shù)的兩個實數(shù)零。
諧振器239至2314順序耦合，從而實數(shù)/純虛數(shù)模塊8由六個諧振器構(gòu)成。在該實施方案中，諧振器239和2314相互電耦合，而諧振器2310和2313相互磁耦合，并且諧振器2311和2312彼此電耦合。因此，該實數(shù)/純虛數(shù)模塊8用作包括兩個反相的諧振器組。通過兩個反相的耦合實現(xiàn)了兩個傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零。
諧振器237和239通過諧振器238彼此耦合，而諧振器2314和2316通過諧振器2315相互耦合。因此，復(fù)數(shù)模塊3和6通過實數(shù)/純虛數(shù)模塊8單通路耦合。即，復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)/純虛數(shù)模塊8單通路耦合，并且復(fù)數(shù)模塊6和實數(shù)/純虛數(shù)模塊8也單通路耦合。在該實施方案中，顯示出其中復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)/純虛數(shù)模塊8通過單個諧振器238耦合的實施例。可選的是，這些模塊可以通過其它諧振器單通路耦合。這同樣也可以適用于在復(fù)數(shù)模塊6和實數(shù)/純虛數(shù)模塊8之間的耦合。
還有在該實施方案中，優(yōu)選的是，將在復(fù)數(shù)模塊3中在這些諧振器232和233之間的耦合設(shè)定為大于在諧振器236和237之間的耦合。
激勵部分1包括諧振器231、而激勵部分2包括諧振器2322。諧振器231和2322與外部連接。諧振器231與諧振器232耦合，而諧振器2322與諧振器2321耦合，由此激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3相互耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6相互耦合。這樣，激勵部分1和2相互耦合。還有在該實施方案中，激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3可以單通路耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6可以單通路耦合。
圖15顯示出在圖14中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.4j)、±1.06j、±1.12j、±0.5以及±0.6處具有零，j為虛數(shù)單位。即，該圖顯示出這樣一種情況，其中通過復(fù)數(shù)模塊來實現(xiàn)一個復(fù)數(shù)零的情況，實數(shù)/純虛數(shù)模塊8再生了兩個純虛數(shù)零并且復(fù)數(shù)模塊6再生了兩個實數(shù)零。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。由于傳遞函數(shù)的兩個純虛數(shù)零而導(dǎo)致的兩個衰減極點位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖16顯示出該濾波器的群延遲特性。通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零來實現(xiàn)在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，諧振器為開環(huán)類型。可選的是，可以采用各種各樣諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
(實施方案4)圖17顯示出該實施方案的濾波器的圖案。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器101至1016為開環(huán)半波諧振器。
這些諧振器106至1011順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。在諧振器106和1011、諧振器107和1010以及諧振器108和109之間的所有耦合由磁耦合構(gòu)成。因此，這些耦合同相，并且復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。還有在該實施方案中，所有耦合都可以以電的方式實現(xiàn)以便同相。
諧振器102至105按照這樣的順序耦合，從而實數(shù)模塊9由四個諧振器構(gòu)成。在諧振器102和105之間以及在諧振器103和104之間的耦合以磁的方式實現(xiàn)，并且同相。實數(shù)模塊9實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一個實數(shù)零。在該實施方案中，顯示出其中這些耦合由同相磁耦合構(gòu)成的實數(shù)模塊9。在實數(shù)模塊9中，只要求這些耦合同相。因此，這些耦合可以包括同相的電耦合。
諧振器1012至1015按照這樣的順序耦合，從而純虛數(shù)模塊10由四個諧振器構(gòu)成。在諧振器1012和1015之間的耦合以磁的方式實現(xiàn)，而在諧振器1013和1014之間的耦合以電的方式實現(xiàn)。即，純虛數(shù)模塊10包括一反相。純虛數(shù)模塊10實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一個純虛數(shù)零。由于只要求該純虛數(shù)模塊10包括一個反相，所以可以以電的方式實現(xiàn)在諧振器1012和1015之間的耦合，并且在諧振器1013和1014之間的耦合可以以磁的方式實現(xiàn)，以便獲得一反相。
激勵部分1包括諧振器101，并且激勵部分2包括諧振器1016。諧振器101和1016與外部連接。激勵部分1和實數(shù)模塊9通過諧振器101和102之間的耦合彼此耦合。激勵部分2和純虛數(shù)模塊10通過諧振器1015和1016之間的耦合彼此耦合。還有在該實施方案中，要求在激勵部分1和實數(shù)模塊9以及激勵部分2和純虛數(shù)模塊10之間的每個耦合通過單通路進(jìn)行。
實數(shù)模塊9和復(fù)數(shù)模塊3通過在諧振器105和106之間的耦合相互耦合，而復(fù)數(shù)模塊3和純虛數(shù)模塊10通過在諧振器1011和諧振器1012之間的耦合相互耦合。
還有在該實施方案中，在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合優(yōu)選設(shè)定為比在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合更大。
沒有通過復(fù)數(shù)模塊3而是通過空間實現(xiàn)的在實數(shù)模塊9和純虛數(shù)模塊10之間的耦合可以是可能的(例如，在諧振器104和1013之間的耦合)。但是，因為在這些諧振器之間的間距較大所以這種耦合可以忽略不計。
在激勵部分1和2之間通過空間的耦合可以忽略不計的這個事實可以通過電路模擬來確定，其中在考慮了該耦合的情況中的濾波器特性與在沒有考慮該耦合的情況中相比沒有變化。
當(dāng)加入了不是通過復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)的耦合例如在激勵部分1和2之間的耦合或者在實數(shù)模塊9和純虛數(shù)模塊10之間的耦合時，與在普通的正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
在該實施方案中，在激勵部分1和2之間的距離設(shè)定為較大以便降低在不是通過復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)的在激勵部分1和2之間的耦合。例如，可以采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合。
在這些諧振器之間的所有耦合由在這些諧振器之間的位置關(guān)系所確定。可選的是，可以將耦合線設(shè)置在諧振器之間以便在它們之間獲得耦合。
圖18顯示出在圖17中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.4j)、±1.2j和±0.6處具有零，j為虛數(shù)單位。
在該實施方案中，為了說明傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零，采用復(fù)數(shù)模塊3，實數(shù)零由實數(shù)模塊9描述，而純虛數(shù)零由純虛數(shù)模塊10描述。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。
由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零所導(dǎo)致的一個衰減極點位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖19顯示出群延遲特性。
通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零來實現(xiàn)在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，這些諧振器為開環(huán)型?？蛇x的是，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
在該實施方案中，已經(jīng)對其中采用了復(fù)數(shù)模塊、實數(shù)模塊和純虛數(shù)模塊的實施例進(jìn)行說明?？蛇x的是，根據(jù)傳遞函數(shù)的零的必要性，可以采用只是由復(fù)數(shù)模塊和實數(shù)模塊構(gòu)成的濾波器或者只是由復(fù)數(shù)模塊和純虛數(shù)模塊構(gòu)成的濾波器。而且，可以采用由復(fù)數(shù)模塊和多個實數(shù)模塊或純虛數(shù)模塊構(gòu)成的濾波器或者由多個復(fù)數(shù)模塊和多個實數(shù)模塊或純虛數(shù)模塊構(gòu)成的濾波器。
在該實施方案中，如圖29中所示，第一單通路電路310和第二單通路電路320可以分別插入在實數(shù)模塊9和復(fù)數(shù)模塊3之間以及復(fù)數(shù)模塊3和實數(shù)復(fù)數(shù)模塊10之間。在該情況中，第一單通路電路310通過單通路使實數(shù)模塊9與復(fù)數(shù)模塊耦合。第二單通路電路320通過單通路使復(fù)數(shù)模塊3與實數(shù)復(fù)數(shù)模塊10耦合。
(實施方案5)圖20顯示出該實施方案的濾波器的圖案。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器171至1714為開環(huán)半波諧振器。
這些諧振器179至1714順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。在諧振器179和1714、諧振器1710和1713以及諧振器1711和1712之間的所有耦合由電耦合構(gòu)成。因此，這些耦合同相，并且復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。還有在該實施方案中，所有耦合都可以以磁的方式實現(xiàn)以便同相。
還有在該實施方案中，優(yōu)選將在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合設(shè)定成大于在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合。
諧振器171至174按照這樣的順序耦合，從而實數(shù)模塊9由四個諧振器構(gòu)成。在諧振器171和174之間以及在諧振器172和173之間的耦合以電的方式實現(xiàn)。即，這些耦合同相，并且實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零。
諧振器175至178按照這樣的順序耦合，從而純虛數(shù)模塊10由四個諧振器構(gòu)成。這些諧振器175和178電耦合，并且這些諧振器176和177磁耦合。即，這些耦合是反相的，并且實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零。
實數(shù)模塊9和純虛數(shù)模塊10通過在諧振器174和175之間的耦合相互耦合。純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3通過在諧振器178和179之間的耦合相互耦合。因此，實數(shù)模塊9和純虛數(shù)模塊10相互單通路耦合，并且純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3相互單通路耦合。
只要求這些模塊單通路耦合，并且可以隨意布置。
在圖20中，諧振器171和1714直接與外部連接。還有在該實施方案中，諧振器可以設(shè)置在外部和諧振器171之間，或者設(shè)在外部和諧振器1714之間以便獲得單通路耦合。
不是通過在諧振器178和179之間的耦合而是通過空間實現(xiàn)的在實數(shù)模塊9或純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3之間的耦合可以是可能的(例如，在諧振器173和1711之間的耦合)。但是，因為在這些諧振器之間的距離較大，所以這種耦合可以忽略不計。
通過空間在實數(shù)模塊9或純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3之間形成的耦合可以忽略不計的這個事實可以通過電路模擬來確定，其中在考慮了該耦合的情況中的濾波器特性與在沒有考慮該耦合的情況中相比沒有變化。
當(dāng)加入了通過空間在實數(shù)模塊9或純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3之間形成的耦合時，與在普通的正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
在該實施方案中，在實數(shù)模塊9或純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3之間的距離設(shè)定為較大以便降低通過空間在這些模塊之間形成的耦合。例如，可以采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合。
在這些諧振器之間的所有耦合由在這些諧振器之間的位置關(guān)系所確定?？蛇x的是，可以將耦合線設(shè)置在諧振器之間以便在它們之間獲得耦合。
圖21顯示出在圖20中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(0.7±0.7j)、±1.1j和±0.65處具有零，j為虛數(shù)單位。
在該實施方案中，為了說明傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零，采用復(fù)數(shù)模塊3，實數(shù)零由實數(shù)模塊9描述，而純虛數(shù)零由純虛數(shù)模塊10描述。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。
由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零所導(dǎo)致的一個衰減極點位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖22顯示出群延遲特性。
通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零來實現(xiàn)在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，這些諧振器為開環(huán)型?？蛇x的是，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
(實施方案6)圖23顯示出該實施方案的濾波器的圖案。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器201至2016為開環(huán)半波諧振器。
這些諧振器2011至2016順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。在諧振器2011和2016、諧振器2012和2015以及諧振器2013和2014之間的所有耦合由電耦合構(gòu)成。因此，這些耦合同相，并且復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零。還有在該實施方案中，所有耦合都可以以磁的方式實現(xiàn)以便同相。
還有在該實施方案中，優(yōu)選將在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合設(shè)定成大于在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合。
諧振器201至204按照順序耦合，從而實數(shù)模塊9由四個諧振器構(gòu)成。在諧振器201和204之間以及在諧振器202和203之間的耦合以電的方式實現(xiàn)。即，這些耦合同相，并且實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零。還有在該實施方案中，這些耦合以磁的方式實現(xiàn)以便同相。
諧振器206至209按照順序耦合，從而純虛數(shù)模塊10由四個諧振器構(gòu)成。這些諧振器206和209磁耦合，并且這些諧振器207和208電耦合。即，這些耦合是反相的，并且實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零。
諧振器201和2016直接與外部連接。還有在該實施方案中，可以將諧振器設(shè)置在外部和諧振器201之間，或者設(shè)置在外部和諧振器2016之間以便實現(xiàn)單通路耦合。
實數(shù)模塊9和純虛數(shù)模塊10通過諧振器206單通路耦合。在該實施方案中，示例性地顯示出通過單諧振器205形成的耦合?？蛇x的是，可以通過插入多個模塊來構(gòu)成單通路耦合。
同樣，純虛數(shù)模塊10和復(fù)數(shù)模塊3通過諧振器2010單通路耦合。還有在該情況中，可以構(gòu)成由于多個模塊而導(dǎo)致的單通路耦合。
不是通過在諧振器2010和2011之間的耦合而是通過空間實現(xiàn)的在這些模塊之間的耦合可以是可能的(例如，在諧振器204和2013之間的耦合)。但是，因為在這些諧振器之間的距離較大，所以這種耦合可以忽略不計。
通過空間在這些模塊之間形成的耦合可以忽略不計的這個事實可以通過電路模擬來確定，其中在考慮了該耦合的情況中的濾波器特性與在沒有考慮該耦合的情況中相比沒有變化。
當(dāng)加入了通過空間在這些模塊之間形成的耦合時，與在普通的正則濾波器中一樣難以調(diào)節(jié)濾波器特性。
在該實施方案中，在這些模塊之間的距離設(shè)定為較大以便降低通過空間在這些模塊之間形成的耦合。例如，可以采用金屬板例如銅板來抑制不想要的寄生耦合。
在這些諧振器之間的所有耦合由在這些諧振器之間的位置關(guān)系所確定。可選的是，可以將耦合線設(shè)置在諧振器之間以便在它們之間獲得耦合。
圖24顯示出在圖23中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(0.7±0.7j)、±1.1j和±0.65處具有零，j為虛數(shù)單位。
在該實施方案中，為了說明傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零，采用復(fù)數(shù)模塊3，實數(shù)零由實數(shù)模塊9描述，而純虛數(shù)零由純虛數(shù)模塊10描述。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。
由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零所導(dǎo)致的一個衰減極點位于通帶的每個側(cè)面上，并且實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。即，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖25顯示出群延遲特性。
通過傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零和實數(shù)零來實現(xiàn)在通帶中平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，這些諧振器為開環(huán)型。可選的是，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成?？蛇x的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性。可以采用超導(dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
(實施方案7)圖26顯示出該實施方案的濾波器的圖案。
超導(dǎo)微帶線濾波器形成在厚約0.43mm并且比介電常數(shù)大約為10的MgO基底(未示出)上。在該濾波器中，采用厚約500nm的Y基氧化銅高溫超導(dǎo)體薄膜作為微帶線超導(dǎo)體，并且?guī)顚?dǎo)體具有大約為0.4mm的線寬。該超導(dǎo)體薄膜可以通過激光沉積方法、濺射方法、共沉積方法等形成。
諧振器261至2622為開環(huán)半波諧振器。
這些諧振器262至267順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊3由六個諧振器構(gòu)成。
這些諧振器2616至2621順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊6由六個諧振器構(gòu)成。
這些諧振器269至2614順序耦合，從而復(fù)數(shù)模塊20由六個諧振器構(gòu)成。
在該圖中，復(fù)數(shù)模塊3和6都包括只基于磁耦合的同相耦合。還有在該情況中，可以采用只基于電耦合的同相耦合。
復(fù)數(shù)模塊20包括只基于電耦合的同相耦合。還有在該情形中，可以采用只基于磁耦合的同相耦合。
復(fù)數(shù)模塊3、6和20在結(jié)構(gòu)上彼此相同。根據(jù)該設(shè)計方案，在這些模塊的每一個中，可以實現(xiàn)傳遞函數(shù)的一個復(fù)數(shù)零，或者可以實現(xiàn)一個傳遞函數(shù)的兩個實數(shù)零?？蛇x的是，可以實現(xiàn)傳遞函數(shù)的一個復(fù)數(shù)零和一個實數(shù)零。
還有在該實施方案中，優(yōu)選將在靠近輸入/輸出端口的諧振器之間的相鄰耦合設(shè)定成大于在遠(yuǎn)離輸入/輸出端口的諧振器之間的耦合。
諧振器267和269通過諧振器268相互耦合，而諧振器2614和2616通過諧振器2615相互耦合。因此，復(fù)數(shù)模塊3和6通過復(fù)數(shù)模塊20單通路耦合。即，復(fù)數(shù)模塊3和20單通路耦合，并且復(fù)數(shù)模塊6和20也單通路耦合。在該實施方案，顯示出其中復(fù)數(shù)模塊3和20通過單個諧振器268耦合的實施例?？蛇x的是，這些模塊可以通過其它諧振器單通路耦合。這同樣還適用于在復(fù)數(shù)模塊6和20之間的耦合。
激勵部分1包括諧振器261，而激勵部分2包括諧振器2622。諧振器261和2622與外部連接。諧振器261與諧振器262耦合，諧振器2622與諧振器2621耦合，由此激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3相互耦合，并且激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6相互耦合。這樣，激勵部分1和2相互耦合。還有在該實施方案中，激勵部分1和復(fù)數(shù)模塊3可以為單通路耦合，而激勵部分2和復(fù)數(shù)模塊6可以為單通路耦合。
圖27顯示出在圖26中所示的濾波器的通過幅度特性的實施例。在該設(shè)計方案中，采用了一種歸一化的低通濾波器，其中傳遞函數(shù)在±(1±0.3j)、±(1.5±0.4j)和±(2±0.5j)處具有零，j為虛數(shù)單位。即，該圖顯示出這樣一種情況，其中通過復(fù)數(shù)模塊3實現(xiàn)了一個復(fù)數(shù)零，通過復(fù)數(shù)模塊6實現(xiàn)了一個復(fù)數(shù)零，并且通過復(fù)數(shù)模塊20實現(xiàn)了一個復(fù)數(shù)零。
中心頻率大約為2GHz，并且?guī)挻蠹s為20MHz。在該實施方案中，雖然由于傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零所導(dǎo)致的衰減極點確實存在，但是由于濾波器級數(shù)較大，所以實現(xiàn)了陡峭邊緣特性。因此，在沒有受到不想要的寄生耦合干擾的情況下實現(xiàn)了所要求的通過特性。
圖28顯示出該濾波器的群延遲特性。由于設(shè)置傳遞函數(shù)的三個復(fù)數(shù)零，所以實現(xiàn)在通帶中非常平緩的群延遲特性。
在該實施方案中，諧振器為開環(huán)類型?；蛘?，可以采用各種各樣的諧振器例如曲折開環(huán)諧振器和發(fā)夾式諧振器。
在該實施方案中，該電路由微帶線構(gòu)成。可選的是，該電路可以由帶狀線構(gòu)成。還有在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器的情況中，濾波器可以按照類似的方式構(gòu)成。與在傳統(tǒng)正則濾波器中相比可以更加容易地調(diào)節(jié)濾波器特性?？梢圆捎贸瑢?dǎo)體作為用在波導(dǎo)濾波器或介質(zhì)濾波器中的導(dǎo)體。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)用于群延遲補(bǔ)償?shù)膫鬟f函數(shù)的實數(shù)零和復(fù)數(shù)零。因此，可以實現(xiàn)具有這樣一種結(jié)構(gòu)的濾波器電路，其中可以實現(xiàn)利用衰減極點使邊緣特性更陡峭的純虛數(shù)零，可以很容易調(diào)節(jié)濾波器特性，并且在平面電路例如微帶線或帶狀線中抑制了不想要的寄生耦合。
權(quán)利要求
1.一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，該模塊實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零；一實數(shù)/純虛數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零和傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零；以及單通路電路，它通過單通路使復(fù)數(shù)模塊與實數(shù)/純虛數(shù)模塊耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的濾波器電路，其中所述復(fù)數(shù)模塊包括第一端部諧振器；與所述第一端部諧振器耦合的第一諧振器；與所述第一諧振器耦合的第二諧振器；與所述第二諧振器耦合的第三諧振器；與所述第三諧振器耦合的第四諧振器；以及與所述第四諧振器耦合的第二端部諧振器；并且在所述第一端部諧振器和所述第二端部諧振器之間的耦合、在所述第一諧振器和所述第四諧振器之間的耦合以及在所述第二諧振器和所述第三諧振器之間的耦合同相。
3.如權(quán)利要求1所述的濾波器電路，其中所述實數(shù)/純虛數(shù)模塊包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；與所述第六諧振器耦合的第七諧振器；與所述第七諧振器耦合的第八諧振器；以及與所述第八諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合、在所述第五諧振器和所述第八諧振器之間的耦合以及在所述第六諧振器和所述第七諧振器之間的耦合中，一組相鄰耦合同相。
4.如權(quán)利要求1所述的濾波器電路，其中所述實數(shù)/純虛數(shù)模塊包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；與所述第六諧振器耦合的第七諧振器；與所述第七諧振器耦合的第八諧振器；以及與所述第八諧振器耦合的第四端部諧振器；以及在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合、在所述第五諧振器和所述第八諧振器之間的耦合以及在所述第六諧振器和所述第七諧振器之間的耦合中，所有相鄰耦合組都反相。
5.如權(quán)利要求1所述的濾波器電路，還包括實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零的第二復(fù)數(shù)模塊。
6.如權(quán)利要求2所述的濾波器電路，其中在所述第一端部諧振器和所述第一諧振器之間的耦合大于在所述第四諧振器和所述第二端部諧振器之間的耦合。
7.一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零；一實數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零；以及一單通路電路，它使復(fù)數(shù)模塊與實數(shù)模塊通過單通路耦合。
8.如權(quán)利要求7所述的濾波器電路，其中所述實數(shù)模塊包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；以及與所述第六諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合以及在所述第五諧振器和所述第六諧振器之間的耦合同相。
9.如權(quán)利要求7所述的濾波器電路，還包括一純虛數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零。
10.如權(quán)利要求9所述的濾波器電路，還包括一第二單通路電路，它使所述復(fù)數(shù)模塊通過單通路與所述純虛數(shù)模塊耦合。
11.一種濾波器電路，它包括一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)零；一純虛數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的純虛數(shù)零；以及一單通路電路，它使復(fù)數(shù)模塊與純虛數(shù)模塊通過單通路耦合。
12.如權(quán)利要求11所述的濾波器電路，其中所述純虛數(shù)模塊包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；以及與所述第六諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合以及在所述第五諧振器和所述第六諧振器之間的耦合反相。
13.如權(quán)利要求11所述的濾波器電路，還包括一實數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的實數(shù)零。
14.如權(quán)利要求13所述的濾波器電路，還包括一第二單通路電路，它使所述實數(shù)模塊通過單通路與所述純虛數(shù)模塊耦合。
15.一種濾波器電路，它包括一第一復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；一第二復(fù)數(shù)模塊，它實現(xiàn)了傳遞函數(shù)的一復(fù)數(shù)零；以及一單通路電路，它使所述第一復(fù)數(shù)模塊通過單通路與所述第二復(fù)數(shù)模塊耦合。
16.如權(quán)利要求15所述的濾波器電路，其中所述第一復(fù)數(shù)模塊包括一第一端部諧振器；與所述第一端部諧振器耦合的第一諧振器；與所述第一諧振器耦合的第二諧振器；與所述第二諧振器耦合的第三諧振器；與所述第三諧振器耦合的第四諧振器；以及與所述第四諧振器耦合的第二端部諧振器；并且在所述第一端部諧振器和所述第二端部諧振器之間的耦合、在所述第一諧振器和所述第四諧振器之間的耦合以及在所述第二諧振器和所述第三諧振器之間的耦合同相。
17.如權(quán)利要求15所述的濾波器電路，其中所述第二復(fù)數(shù)模塊包括第五端部諧振器；與所述第五端部諧振器耦合的第七諧振器；與所述第七諧振器耦合的第八諧振器；與所述第八諧振器耦合的第九諧振器；與所述第九諧振器耦合的第十諧振器；以及與所述第十諧振器耦合的第六端部諧振器；并且在所述第五端部諧振器和所述第六端部諧振器之間的耦合、在所述第七諧振器和所述第十諧振器之間的耦合以及在所述第八諧振器和所述第九諧振器之間的耦合同相。
18.一種在預(yù)定通帶中具有一通過幅度特性的濾波器電路，它包括第一電路，它在通過幅度特性中在預(yù)定通帶的兩側(cè)上實現(xiàn)衰減極點；以及第二電路，它在通帶中實現(xiàn)平緩的群延遲特性；其中所述第一電路和第二電路與單通路耦合；所述第二電路包括第一端部諧振器；與所述第一端部諧振器耦合的第一諧振器；與所述第一諧振器耦合的第二諧振器；與所述第二諧振器耦合的第三諧振器；與所述第三諧振器耦合的第四諧振器；以及與所述第四諧振器耦合的第二端部諧振器；并且在所述第一端部諧振器和第二端部諧振器之間的耦合、在所述第一諧振器和第四諧振器之間的耦合以及在所述第二諧振器和第三諧振器之間的耦合同相。
19.如權(quán)利要求18所述的濾波器電路，其中所述第一電路包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；與所述第六諧振器耦合的第七諧振器；與所述第七諧振器耦合的第八諧振器；以及與所述第八諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合、所述第五諧振器和所述第八諧振器之間的耦合以及所述第六諧振器和所述第七諧振器之間的耦合中，一組相鄰耦合同相。
20.如權(quán)利要求18所述的濾波器電路，其中所述第一電路包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；以及與所述第六諧振器耦合的第七諧振器；與所述第七諧振器耦合的第八諧振器；以及與所述第八諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合、所述第五諧振器和所述第八諧振器之間的耦合以及所述第六諧振器和所述第七諧振器之間的耦合中，一組相鄰耦合反相。
21.如權(quán)利要求18所述的濾波器電路，其中所述第一電路包括第三端部諧振器；與所述第三端部諧振器耦合的第五諧振器；與所述第五諧振器耦合的第六諧振器；以及與所述第六諧振器耦合的第四端部諧振器；并且在所述第三端部諧振器和所述第四端部諧振器之間的耦合以及在所述第五諧振器和所述第六諧振器之間的耦合反相。
22.如權(quán)利要求18所述的濾波器電路，其中所述第一電路和所述第二電路包括多個諧振器；并且所述多個諧振器中的至少一個由超導(dǎo)體形成。
全文摘要
一種濾波器電路，它具有復(fù)數(shù)模塊和激勵部分。該復(fù)數(shù)模塊具有第一模塊端部諧振器；與所述第一模塊端部諧振器耦合的第一諧振器；與所述第一諧振器耦合的第二諧振器；與所述第二諧振器耦合的第三諧振器；與所述第三諧振器耦合的第四諧振器；以及與所述第四諧振器耦合的第二模塊端部諧振器。在所述第一模塊端部諧振器和所述第二模塊端部諧振器之間的耦合、在所述第一諧振器和所述第四諧振器之間的耦合以及在所述第二諧振器和所述第三諧振器之間的耦合同相。所述復(fù)數(shù)模塊和激勵部分為單通路耦合。
文檔編號H01P7/08GK1543009SQ200410006748
公開日2004年11月3日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者相賀史彥, 橋本龍典, 寺島喜昭, 山崎六月, 福家浩之, 加屋野博幸, 之, 典, 博幸, 昭, 月, 相賀史 申請人:株式會社東芝