諧振器、諧振器用于濾波器、濾波器及諧振器設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明的諧振器是包括由高溫超導(dǎo)基片上的超導(dǎo)薄膜形成的微帶電路圖案的高溫超導(dǎo)諧振器，微帶電路圖案由矩形微帶主線以及從矩形微帶主線四頂角向外延伸的四條矩形微帶支線組成，矩形微帶支線寬度窄于矩形微帶主線。上述諧振器可用于組成單通帶濾波器或三通帶濾波器。改變四條微帶支線中任意兩條支線的長度可以改變諧振器通帶頻點的距離。有益效果在于電路Q值較高，通過調(diào)節(jié)四條微帶支線的寬度改變?nèi)齻€通帶頻點之間的距離，當頻點之間的距離較窄時用于制作單通帶濾波器可大大減少諧振器使用數(shù)量；當頻點距離較大時用于制作三通帶濾波器，相對于采用三路濾波器搭建的多通帶濾波器而言電路結(jié)構(gòu)大大簡化。
【專利說明】諧振器、諧振器用于濾波器、濾波器及諧振器設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及該領(lǐng)域中高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用，具體涉及一種具有三個微波頻帶諧振頻率的高溫超導(dǎo)諧振器、所述諧振器的仿真設(shè)計方法、該諧振器應(yīng)用于濾波器設(shè)計的用途，并提出了一種應(yīng)用該諧振器設(shè)計的濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是微波工程領(lǐng)域中十分重要的元器件，其主要是由多個獨立的諧振器結(jié)構(gòu)通過不同的排列組合而得到不同的耦合系數(shù)而搭建起來的。目前的諧振器結(jié)構(gòu)主要有兩種:一種是WR結(jié)構(gòu)和基于WR結(jié)構(gòu)的多折疊結(jié)構(gòu)的諧振器；另一種是SIR諧振器結(jié)構(gòu)和SIR結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)。SIR諧振器結(jié)構(gòu)相對于WR結(jié)構(gòu)的諧振器具有設(shè)計更加靈活，可以更好的控制雜散響應(yīng)的特點。然而，這兩種結(jié)構(gòu)的諧振器在設(shè)計多頻帶濾波器或是多工器時都遇到同樣的技術(shù)瓶頸:設(shè)計出來的多頻率的濾波器通常體積大，或是匹配困難。
[0003]隨著近年來高溫超導(dǎo)材料應(yīng)用于微波濾波器領(lǐng)域的技術(shù)突破，使得采用高溫超導(dǎo)材料設(shè)計的濾波器備受關(guān)注。然而受高溫超導(dǎo)材料基板制造工藝的限制，目前很難把所述材料基板做得很大。加上工程應(yīng)用中的成本限制等問題，工程師多轉(zhuǎn)向研究如何讓電路的體積/規(guī)模更小。
[0004]針對上述問題，很多工程師提出了基于多模結(jié)構(gòu)的諧振器設(shè)計濾波器的方案，所述方案中的諧振器主要是在UIR諧振器上加擾動枝節(jié)來達到一個諧振器產(chǎn)生多個諧振頻率的目的。然而，利用這種結(jié)構(gòu)的諧振器來搭建濾波器時通常會遇到綜合設(shè)計困難的問題。目前，利用這種添加了擾動枝節(jié)的諧振器很難設(shè)計出級數(shù)多于5的濾波器。因為多模諧振器的通帶頻率受制于包括擾動枝節(jié)長度、寬度以及諧振器本體各尺寸參數(shù)，并且無明確的對應(yīng)規(guī)律，因此用于設(shè)計濾波器時由于優(yōu)化參數(shù)較多，運算量巨大，進而導(dǎo)致了上述問題。該問題進一步影響設(shè)計出的濾波器的諸如陡峭度不達標等一系列問題。并且，此類型的諧振器通常由于諧振頻率點相離較遠，不能夠同時用于設(shè)計單頻帶的濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)材料制作的多模諧振器電路規(guī)模大并且各諧振頻率點調(diào)制時運算量大等問題，提出了一種諧振器、所述諧振器用于濾波器設(shè)計的用途、應(yīng)用所述諧振器設(shè)計的濾波器及所述諧振器設(shè)計方法。
[0006]一種諧振器，其特征在于，包括由高溫超導(dǎo)基片上的超導(dǎo)薄膜形成的微帶電路圖案，所述微帶電路圖案包括矩形微帶主線以及自矩形微帶主線四頂角向外延伸的四條矩形微帶支線，所述矩形微帶支線寬度窄于矩形微帶主線。
[0007]進一步的，上述矩形微帶支線關(guān)于矩形微帶主線的對稱軸對稱分布。
[0008]優(yōu)選的，矩形微帶支線呈利于減小自身平面尺寸的折疊形狀。
[0009]上述諧振器用于組成單通帶濾波器。
[0010]上述諧振器用于組成三通帶濾波器。[0011]一種濾波器，其特征在于，使用上述諧振器搭建組成。
[0012]上述諧振器的設(shè)計方法，其特征在于，改變四條矩形微帶支線中的兩條支線的長度以改變諧振器通帶頻點的距離。
[0013]進一步的，改變四條矩形微帶支線的寬度以改變諧振器通帶頻點的距離。
[0014]進一步的，以矩形微帶主線的寬度和矩形微帶支線的長度為變量調(diào)節(jié)諧振器帶外抑制度。
[0015]本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的諧振器使用高溫超導(dǎo)材料作為諧振器電路的基片，具有Q值高的優(yōu)點。特別的，采用一條較寬的微帶主線上生長四條較窄的微帶支線的結(jié)構(gòu)，使該諧振器具有三個通帶的頻點，并且三個通帶頻點中的一個頻點可以通過調(diào)節(jié)任意兩條微帶支線的長度快速改變而不影響另外兩個頻點的位置。該諧振器還有一個特點是可以通過調(diào)節(jié)四條微帶支線的寬度改變?nèi)齻€通帶頻點之間的距離，當頻點之間的距離較窄時用于制作單通帶濾波器可大大減少諧振器使用數(shù)量，減小設(shè)計出的濾波器規(guī)模；當頻點距離較大時用于制作三通帶濾波器，相對于采用三路濾波器搭建的多通帶濾波器而言電路結(jié)構(gòu)大大簡化，成本也更低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】：
[0016]圖I為本發(fā)明的諧振器的一實施例的微帶電路圖案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的諧振器的另一實施例的微帶電路圖案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的諧振器的插入損耗及回波損耗仿真圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明的實施例是依據(jù)本發(fā)明的原理而設(shè)計，下面結(jié)合附圖和以下具體實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0020]如圖I所示，本實施例的諧振器，包括由高溫超導(dǎo)基片上的超導(dǎo)薄膜形成的微帶電路圖案，所述微帶電路圖案包括矩形微帶主線I以及自矩形微帶主線四頂角向外延伸的四條矩形微帶支線2 (3，4，5)，所述矩形微帶支線寬度W2 (W3，W4，W5)窄于矩形微帶主線W1。本實施例進一步進行仿真設(shè)計，采用的基片是介電常數(shù)為23. 8的鋁酸鑭，基片厚度為0. 5_。該諧振器的具體參數(shù)如下圖所不：wl=0. 79mm, w2=0. 05mm, w3=0. 05mm, w4=0. 05mm,w5=0. 05mm, Ll=L 4mm, L2=2. 05mm, L3=2. 05mm, L4=2. 123mm, L5=2. 123mm。米用上述尺寸的諧振器仿真圖如圖3所示。
[0021]優(yōu)選的，上述矩形微帶支線關(guān)于矩形微帶主線的對稱軸對稱分布。需要說明的是本發(fā)明所指的諧振器的微帶支線并非一定是在微帶主線的頂角處向外延伸，也可以在微帶主線的其他地方向外延伸。由于微帶支線影響電路性能如諧振頻點等的參數(shù)主要是其寬度和長度，與其布置形狀沒有必然關(guān)系。所以，矩形微帶支線優(yōu)選為呈利于減小自身平面尺寸的折疊形狀，參見圖2。
[0022]作為上述諧振器的優(yōu)選用途，本實施例將所述諧振器用于組成單通帶濾波器或三通帶濾波器。該應(yīng)用的原理及優(yōu)點如下：該諧振器具有三個通帶的頻點，并且三個通帶頻點中的一個頻點可以通過調(diào)節(jié)任意兩條微帶支線的長度快速改變而不影響另外兩個頻點的位置。該諧振器還有一個特點是可以通過調(diào)節(jié)四條微帶支線的寬度改變?nèi)齻€通帶頻點之間的距離，當頻點之間的距離較窄時用于制作單通帶濾波器可大大減少諧振器使用數(shù)量，減小設(shè)計出的濾波器規(guī)模；當頻點距離較大時用于制作三通帶濾波器，相對于采用三路濾波器搭建的多通帶濾波器而言電路結(jié)構(gòu)大大簡化，成本也更低廉。
[0023]本實施例還提出一種濾波器，該濾波器使用上述諧振器搭建組成。這種濾波器可以是上述單通帶濾波器，也可以是三通帶濾波器。
[0024]本實施例進一步提出了一種上述諧振器的設(shè)計方法，其一是改變四條矩形微帶支線中的兩條支線的長度以改變諧振器通帶頻點的距離；第二，通過改變四條矩形微帶支線的寬度以改變諧振器通帶頻點的距離。第三，以矩形微帶主線的寬度和矩形微帶支線的長度為變量調(diào)節(jié)諧振器帶外抑制度。
[0025]為了提高該諧振器的Q值，本實施例的諧振器及濾波器均制作在高溫超導(dǎo)薄膜上。該諧振器有效的實現(xiàn)了一個諧振器具有三個諧振頻率的問題，可以用于多通帶濾波器的制作，也可以用于多工器和窄帶濾波器的設(shè)計制作。所述諧振器的矩形微帶支線長度和寬度可以不相同。本實施例設(shè)計的諧振器及濾波器具有體積小、設(shè)計靈活等優(yōu)點，不僅可以用于單通道濾波器的設(shè)計，也可以用于多通道濾波器的設(shè)計。
[0026]上述實施例的諧振器的調(diào)制關(guān)系如下所述:通過調(diào)節(jié)矩形微帶線的特征阻抗比(即調(diào)節(jié)線寬之比)，可以有效的調(diào)節(jié)多諧振點之間的間距，通過調(diào)節(jié)四個微帶支線的長度可以有效調(diào)節(jié)諧振頻率點。
[0027]如圖2所示的仿真結(jié)果圖，一個諧振器在一個通帶范圍內(nèi)產(chǎn)生了三個頻點，相當于由普通的三個諧振器搭建起來的濾波器，用這樣的諧振器搭建一個單通道的濾波器，可以大大節(jié)省濾波器的個數(shù)，減小濾波器的體積。當用這種諧振器搭建三通道的濾波器時，可以通過減小微帶主線和窄微帶支線的阻抗比來調(diào)整三個諧振頻率的間距。
[0028]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種諧振器，其特征在于，包括由高溫超導(dǎo)基片上的超導(dǎo)薄膜形成的微帶電路圖案，所述微帶電路圖案包括矩形微帶主線以及自矩形微帶主線四頂角向外延伸的四條矩形微帶支線，所述矩形微帶支線寬度窄于矩形微帶主線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振器，其特征在于，矩形微帶支線關(guān)于矩形微帶主線的對稱軸對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的諧振器，其特征在于，矩形微帶支線呈利于減小自身平面尺寸的折疊形狀。
4.權(quán)利要求3所述的諧振器，其特征在于，采用基片是介電常數(shù)為23.8的鋁酸鑭，基片厚度為0.5mm。
5.權(quán)利要求1所述的諧振器用于組成單通帶濾波器。
6.權(quán)利要求1所述的諧振器用于組成三通帶濾波器。
7.一種濾波器，其特征在于，使用權(quán)利要求1所述的諧振器搭建組成。
8.權(quán)利要求1所述的諧振器的設(shè)計方法，其特征在于，改變四條矩形微帶支線中的兩條支線的長度以改變諧振器通帶頻點的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，改變四條矩形微帶支線的寬度以改變諧振器通帶頻點的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，以矩形微帶主線的寬度和矩形微帶支線的長度為變量調(diào)節(jié)諧振器帶外抑制度。
【文檔編號】H01P7/08GK103700919SQ201410023755
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月18日
【發(fā)明者】羊愷, 任向陽, 舒紹敏, 陳浩健, 段東林, 孫陽丹 申請人:成都順為超導(dǎo)科技股份有限公司