專利名稱：階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器及其濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微帶諧振器及其構(gòu)成的濾波器，特別是一種階躍 阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器及其構(gòu)成的濾波器，本濾波器可以用高溫超導(dǎo) 薄膜制作而成。
(二)
背景技術(shù)：
濾波器作為電子信號(hào)處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，具有過(guò)濾有用信號(hào) 和抑制干擾信號(hào)的作用。隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，對(duì)濾波器的頻率 特性提出了越來(lái)越高的要求，較理想的濾波器頻率特性應(yīng)當(dāng)是通帶內(nèi) 信號(hào)的衰減盡量小，阻帶內(nèi)信號(hào)的衰減盡量大，通帶與阻帶間的過(guò)渡 帶則應(yīng)盡可能陡峭。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)薄膜的表面電阻極低，采用高溫超導(dǎo)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，同 時(shí)微帶濾波器具有體積小，重量輕的特點(diǎn)。
以往設(shè)計(jì)的高溫超導(dǎo)濾波器，由于功率承載能力有限， 一般用于 接收系統(tǒng)，濾波器的結(jié)構(gòu)一般采用半波長(zhǎng)諧振器耦合式結(jié)構(gòu)，其電路 基本構(gòu)成為信號(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)，目前已經(jīng)有多種成 熟的諧振器及濾波器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案。為擴(kuò)大超導(dǎo)濾波器的應(yīng)用范圍， 大家開(kāi)始優(yōu)化設(shè)計(jì)微帶諧振器和濾波器的結(jié)構(gòu)，以期提高濾波器的功 率承載能力，同時(shí)，受限于超導(dǎo)薄膜基片的面積和實(shí)際的應(yīng)用，又要 盡量減小濾波器的尺寸。
附圖1為典型的直線形諧振器構(gòu)成的平行耦合帶通濾波器結(jié)構(gòu)
(parallel-coupled, half-wave resonator filter)。
附圖2為典型的發(fā)夾式諧振器(hairpin-resonator)構(gòu)成的帶通 濾波器，請(qǐng)參考E. G. Cristal and S. Frankel， "Hairpin-line and Hybrid 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)是附圖1所示諧振器結(jié)構(gòu)的變形，有效長(zhǎng)度仍為半波長(zhǎng)，通 過(guò)在諧振器中心對(duì)折，諧振器的兩個(gè)開(kāi)路端平齊，可以有效減小諧振器的尺寸，在此濾波器結(jié)構(gòu)中，諧振器方向是上下交替輪換。
附圖3為半塊狀(semi-lumped)發(fā)夾式諧振器構(gòu)成的濾波器結(jié)構(gòu)， 詳見(jiàn)M. Sagawa， K. Takahashi， and M. Makimoto, "Miniaturized Hairpin Resonator Filters and their Application to Receiver Front-End MIC，s"， IEEE Trams. MTTvol. 37， pp. 1991—1997 (December 1998)，此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，諧振器的兩個(gè)開(kāi)路端被縮短，呈電容性效應(yīng)， 諧振器中心處呈電感性效應(yīng)。為縮短諧振器長(zhǎng)度，可將諧振器的電容 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為一種梭形諧振器構(gòu)成的濾波器結(jié)構(gòu)，此種諧振器是對(duì)附 圖1中直線型諧振器的改進(jìn)，其開(kāi)路端電流密度小，諧振器微帶采用 小線寬，諧振器中心處電流密度大，微帶采用大帶寬，可以提高諧振 器的功率負(fù)載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的諧振器及其構(gòu)成的濾波 器。諧振器采用階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)，由其構(gòu)成的濾波器具有較小的 體積尺寸并可提高濾波器功率負(fù)載能力的特點(diǎn)，適合使用具有高品質(zhì) 因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作高溫超導(dǎo)微帶濾波器。
本發(fā)明提出的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，其特征在于整體 為發(fā)夾結(jié)構(gòu)的諧振器是由不少于三段的不同寬度微帶組成。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器的微帶寬度由開(kāi)路端向諧 振器轉(zhuǎn)折端逐階變寬，兩開(kāi)路端處微帶寬度窄，阻抗值大，轉(zhuǎn)折端微 帶寬度寬，阻抗值小。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器內(nèi)側(cè)邊緣為直線，外側(cè)邊 緣為階躍型變化。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器的各段不同寬度微帶的長(zhǎng) 度可以相同，也可以不同。
本發(fā)明提出的一種基于上述階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成的 濾波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和由不少于兩個(gè)的階 躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器組成。
上述所說(shuō)的濾波器中之階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器依次平行排 列，諧振器的方向可以上下交替，也可以為同一方向，可以排列成濾 波器整體為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方向，也可以排列成濾波器整體為線性對(duì)稱的方向。
上述所說(shuō)的濾波器中之階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器在平行排列 時(shí)，諧振器的上下位置可以與相鄰諧振器平齊，也可以不平齊。
上述所說(shuō)的濾波器可用金屬薄膜制作，也可以使用具有高品質(zhì)因 子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器在電流密度 大的諧振器轉(zhuǎn)折端微帶寬度較寬，可以提高功率負(fù)載能力，而在電流 密度小的兩開(kāi)路端微帶寬度較窄，可以降低相鄰諧振器間的耦合，減 小濾波器尺寸；2、階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器構(gòu)成的濾波器結(jié)構(gòu)緊湊、 體積小；3、本發(fā)明不僅可以用于普通金屬微帶濾波器，也可以用于具 有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。


附圖1為現(xiàn)有直線形諧振器平行耦合濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為現(xiàn)有發(fā)夾式諧振器平行耦合濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為現(xiàn)有半塊狀發(fā)夾式諧振器平行耦合濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為現(xiàn)有梭形諧振器耦合濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本發(fā)明所涉一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為本發(fā)明所涉一種基于階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成 的交替方向排列6節(jié)濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖7為本發(fā)明所涉一種基于階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成 的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱6節(jié)濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖8為本發(fā)明所涉一種基于階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成 濾波器的頻率特性圖，濾波器的級(jí)數(shù)設(shè)計(jì)為6節(jié)，諧振器方向交替排 列，輸入輸出采用直接激勵(lì)模式。
其中10為直線形諧振器平行耦合濾波器，ll為直線形諧振器， 12為信號(hào)輸入微帶，13為信號(hào)輸出微帶；20為發(fā)夾式諧振器耦合濾 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)路端，25為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折端；30為半 塊狀發(fā)夾諧振器平行耦合濾波器，31為半塊狀發(fā)夾諧振器，32為信號(hào) 輸入微帶，33為信號(hào)輸出微帶，34為諧振器的開(kāi)路端，35為諧振器 的轉(zhuǎn)折端；40為梭形諧振器耦合濾波器，41為梭形諧振器，42為信號(hào)輸入微帶，43為信號(hào)輸出微帶，44為梭形諧振器的開(kāi)路端，45為 梭形諧振器的中心；51為階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，52a、 52b分別 為諧振器的兩個(gè)開(kāi)路端，53a、 53b、 54a、 54b分別為諧振器的階躍阻 抗微帶，55為諧振器的轉(zhuǎn)折端，56為諧振器內(nèi)側(cè)邊緣，57為諧振器 外側(cè)邊緣；60為直接激勵(lì)型諧振器交替方向排列的6節(jié)濾波器，61為 信號(hào)輸入微帶，62為信號(hào)輸出微帶；70為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱6節(jié)濾波器，71 為信號(hào)輸入微帶，72為信號(hào)輸出微帶；80為直接激勵(lì)型諧振器交替方 向排列6節(jié)濾波器的頻率特性圖，81為濾波器的頻率響應(yīng)S21曲線，82 為濾波器的頻率響應(yīng)Sll曲線。 具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:本發(fā)明提出的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51，其 特征在于整體為發(fā)夾結(jié)構(gòu)的諧振器51是由不少于三段的不同寬度微 帶組成。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51的微帶寬度由開(kāi)路端 52a、 52b向諧振器轉(zhuǎn)折端55逐階變寬，兩開(kāi)路端52a、 52b處微帶寬 度窄，阻抗值大，轉(zhuǎn)折端微帶54a、 54b寬度寬，阻抗值小。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51內(nèi)側(cè)邊緣56為直線， 外側(cè)邊緣57為階躍型變化。
上述所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器的各段不同寬度微帶52a、 52b、 53a、 53b、 54a、 54b的長(zhǎng)度可以相同，也可以不同。
本發(fā)明提出的一種基于上述階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51所構(gòu) 成的濾波器60，其特征在于它是由輸入微帶61、輸出微帶62和由6 個(gè)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51組成。
上述所說(shuō)的濾波器60中之階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51依次平 行排列，諧振器51的方向上下交替，排列成濾波器60整體為旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱的方向。
上述所說(shuō)的濾波器60中之階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器51在平行 排列時(shí)，諧振器的上下位置與相鄰諧振器平齊。
上述所說(shuō)的濾波器60用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。 實(shí)施例2:上述所說(shuō)的濾波器60用金屬薄膜制作。
權(quán)利要求
1、一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，其特征在于整體為發(fā)夾結(jié)構(gòu)的諧振器是由不少于三段的不同寬度微帶組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，其特 征在于所說(shuō)的微帶寬度由開(kāi)路端向諧振器轉(zhuǎn)折端逐階變寬，兩開(kāi)路端 處微帶寬度窄，阻抗值大，轉(zhuǎn)折端微帶寬度寬，阻抗值小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，其特 征在于所說(shuō)的諧振器內(nèi)側(cè)邊緣為直線，外側(cè)邊緣為階躍型變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器，其特 征在于所說(shuō)的諧振器各段不同寬度微帶的長(zhǎng)度可以相同，也可以不同。
5、 一種基于如權(quán)利要求1所說(shuō)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu) 成的濾波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和由不少于兩個(gè) 的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的一種基于如權(quán)利要求1所說(shuō)的階躍阻抗 型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器中之諧 振器依次平行排列，諧振器的方向可以上下交替，也可以為同一方向， 可以排列成濾波器整體為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方向，也可以排列成濾波器整體 為線性對(duì)稱的方向。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的一種基于如權(quán)利要求1所說(shuō)的階躍阻抗 型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器中之諧 振器在平行排列時(shí)，諧振器的上下位置可以與相鄰諧振器平齊，也可 以不平齊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的一種基于如權(quán)利要求1所說(shuō)的階躍阻抗 型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說(shuō)的濾波器可用金 屬薄膜制作，也可以使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器及其構(gòu)成的濾波器，其特征在于本整體為發(fā)夾結(jié)構(gòu)的諧振器是由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由開(kāi)路端向諧振器轉(zhuǎn)折端逐階變寬；濾波器是由輸入微帶、輸出微帶和由不少于兩個(gè)的階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器組成。本發(fā)明的優(yōu)越性在于階躍阻抗型發(fā)夾結(jié)構(gòu)諧振器可以提高功率負(fù)載能力，降低相鄰諧振器間的耦合，構(gòu)成的濾波器結(jié)構(gòu)緊湊、體積?。槐景l(fā)明不僅可以用于普通金屬微帶濾波器，也可以用于具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。
文檔編號(hào)H01P1/20GK101425615SQ200710150058
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者鈞 孫, 季來(lái)運(yùn), 王金明, 許開(kāi)維 申請(qǐng)人:海泰超導(dǎo)通訊科技(天津)有限公司