專利名稱：具有改善的互調(diào)失真的電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及微波電路，特別是微波濾波器。
背景技術(shù)：
電力濾波器一直用于電信號的處理。尤其是，這種電力濾波器 用于通過使需要的信號頻率通過并阻止或衰減其他不需要的電信號 頻率來從輸入信號中選擇需要的電信號頻率。濾波器可以劃分為若 干通常的種類，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻 濾波器，其表示由濾波器選擇性通過的頻率的類型。進(jìn)一步，濾波 器可以按照類型分類，例如巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、逆
切比雪夫?yàn)V波器以及橢圓(Elliptic)濾波器，其表示濾波器4是供的 相對于理想頻率響應(yīng)的"i普帶形頻率響應(yīng)(頻率截止特性)的類型。
通常使用兩種電路組建塊建立^f鼓波濾波器多個諧振器，用于 在一個頻率fo上非常有效地存儲能量；以及耦合器，用于耦合諧振 器之間的電》茲能量，/人而形成多個》及或才及。例如，四才及濾波器可以 包括四個諧振器。給定的耦合器的強(qiáng)度由它的電抗(即，感抗和/
或容抗)決定。耦合器的相對強(qiáng)度決定了濾波器的形狀，耦合器的 拓樸結(jié)構(gòu)決定了濾波器執(zhí)行帶通功能還是執(zhí)行帶阻功能。諧振頻率 f0主要耳又決于各個免4展器的感抗和容抗。對于傳統(tǒng)的濾波器i殳計(jì)， 濾波器起作用的頻率是由組成濾波器的諧振器的諧振頻率決定的。 由于上述討論的原因，每一個諧振器必須具有非常低的內(nèi)部阻抗，
6從而使濾波器的響應(yīng)變靈敏并具有高度選擇性。這種對低阻抗的需 求對于給定技術(shù)易于驅(qū)動諧振器的尺寸和成本。
所4吏用的濾波器的類型常常耳又決于預(yù)期的用途。在通信應(yīng)用中， 帶通濾波器通常在蜂窩式基站和其他電信設(shè)備中使用，以濾除或者
阻止近似的一個或多個預(yù)定義的頻帶的RF信號。例如，這種濾波 器典型地在接收器前端使用，以濾除噪音和損害基站或電信設(shè)備內(nèi) 的接收器的元件的其他不需要的信號。直接在接收器天線輸入端放 置邊界清楚的(sharply defined )帶通濾波器通常會消除由在靠近需 要的信號頻率的頻率處的強(qiáng)干擾信號導(dǎo)致的各種不良影響。由于濾 波器在接收器天線輸入端的位置，插入損耗(insertion loss )必須很 低以便不降級噪聲系數(shù)。在大多數(shù)濾波器沖支術(shù)中，實(shí)現(xiàn)低插入損尋毛 需要在濾波器陡度或選"^性上進(jìn)行相應(yīng)的折中。
在商業(yè)電信應(yīng)用中，常常需要使用窄帶濾波器過濾出盡可能最 小的通帶，以使固定頻鐠能夠纟皮分成盡可能最大數(shù)量的頻帶，從而 增加能夠適合該固定頻譜的用戶的實(shí)際數(shù)量。最重要的是用于模擬 蜂窩通信的800至900 MHz范圍的頻率范圍和用于個人通信月良務(wù) (PCS)的1,800至2,200 MHz范圍的頻率范圍。伴隨著無線通信 的顯著上升，這種過濾應(yīng)該在日益不適宜的頻譜中才是供高度的選擇 性(在按照小頻率差分開的信號之間區(qū)分的能力)和靈敏度(接收 弱的信號的能力)。
歷史上， 一直以來使用常規(guī)導(dǎo)體(normal)制造濾波器；也就 是說，非超導(dǎo)導(dǎo)體。這些導(dǎo)體具有固有損耗，因此，由它們形成的 電路具有各種程度的損耗。對于諧振電^^,損耗是特別嚴(yán)重的。裝 置的品質(zhì)因數(shù)(Q)是其功率耗散或損耗的一種度量方式。例如， 具有較高Q的諧振器具有較低的損耗。在微波傳輸帶或帶狀線配置 中，由常規(guī)金屬制造的諧振器電路典型地具有四百量級的最好的Q。 隨著1986年高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，人們進(jìn)行了用高溫超導(dǎo)(HTS)材
7料來制造電子器件的嘗試。由于該發(fā)現(xiàn)，HTS的微波特性得到了充
分的改善?，F(xiàn)在常^見地形成了外延(epitaxial)超導(dǎo)薄膜并且已經(jīng)商用。
當(dāng)前，存在很多的應(yīng)用，其中需要微波傳輸帶窄帶濾波器盡可能的小。這對于無線應(yīng)用是特別地確切的，其中使用HTS技術(shù)，以便獲得具有非常高Q的諧振器的小尺寸濾波器。所需要的濾波器通常是十分復(fù)雜的，可能具有十二個或者更多個的諧振器以及一些交叉耦合器。然而，所用的基板的可用尺寸通常是有限的。例如，可用于HTS濾波器的襯底通常具有僅為二或三英寸的最大尺寸。因此，非常需要一種用于實(shí)現(xiàn)盡可能小的濾波器的同時保持高品質(zhì)性能的裝置。在窄帶微波傳輸帶濾波器(例如百分之2量級的帶寬，而尤其是百分之l或更小)的情況下，這種尺寸問題會變得十分嚴(yán)重。
除了尺寸和損耗的考慮之外，本發(fā)明尤其感興趣的是，使互調(diào)失真(IMD)最小化，在微波和RF放大器i殳計(jì)中，互調(diào)失真變得曰益重要。IMD是當(dāng)兩個或者更多的不同頻率的信號存在于非線性裝置的輸入端時發(fā)生的不良現(xiàn)象，從而在不同于濾波器的需要的諧波頻率處產(chǎn)生,L真發(fā)射(spurious emissions )?；フ{(diào)產(chǎn)物的頻率lt學(xué)上與初始輸入信號的頻率有關(guān)，并且可以通過等式計(jì)算得到m&士nf2,其中f,是第一信號的頻率，f2是第二信號的頻率，以及m,n^0，
1,2,3,____。在各階產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，其中失真產(chǎn)物的階由m+n的
和纟會出。
如圖1所示，f,和f2處的兩個基礎(chǔ)信號的二階互調(diào)產(chǎn)物將在fi+f2、 f2-f,、 26以及&處發(fā)生，f，和f2處的兩個信號的三階互調(diào)產(chǎn)物卄夸在2f,+f2、 2f—f2、 f]+2f2、 f廠2fz (或2f± f2以及2f2 ± f, )、 3f,
以及3f2處發(fā)生，其中2f,是f,的二次諧波，2f2是&的二次諧波，
3f,是f的三次諧波，以及3&是6的三次諧波。當(dāng)帶通濾波是可以
8消除大多H不需要的互調(diào)產(chǎn)物而不影響帶內(nèi)性能的有效方法時，如圖1所示，三階互調(diào)產(chǎn)物2f廣f2、 2f2-f!通常距基礎(chǔ)信號f,、 f2太近，以至于不能被濾除。如果互調(diào)產(chǎn)物是在通帶內(nèi)，則濾波變得不可能。
作為一個實(shí)際的實(shí)例，當(dāng)來自多于一個發(fā)射器的強(qiáng)信號存在于
4妄收器的輸入端時，如電話系統(tǒng)中常見的情況，將產(chǎn)生IMD產(chǎn)物。這些不需要的IMD產(chǎn)物的電平是所接收的功率和接收器/線性前置放大器的函數(shù)。作為通用原則，二階互調(diào)產(chǎn)物將以輸入信號的平方的速率增加，三階互調(diào)產(chǎn)物將以輸入信號的立方的速率增加。因此，二階互調(diào)產(chǎn)物具有與輸入信號的平方成比例的幅度，而三階互調(diào)產(chǎn)物具有與*命入4言號的立方成比例的幅度。
因此，如果兩個輸入信號，幅度相等，均上升ldB,那么二階互調(diào)產(chǎn)物將上升2dB,三階互調(diào)產(chǎn)物將上升3dB。因此，盡管最初三階互調(diào)產(chǎn)物的電平與4交^f氐階互調(diào)產(chǎn)物(通常占優(yōu)勢)的電平相比很小，但是三階互調(diào)產(chǎn)物以較高的速率增長。因此當(dāng)試圖提高非線性裝置(如方t大器)的功率管理(power handling )時，與感興趣的通帶(即2f廣f2、 2f廠f,)最接近的三階互調(diào)產(chǎn)物是最主要的關(guān)注點(diǎn)。
只要裝置處于線性區(qū)，互調(diào)產(chǎn)物的指凄t作用就是正確的。如圖2所示。在裝置的輸出關(guān)于其輸入變得非線性的點(diǎn)處，裝置變得進(jìn)入壓縮狀態(tài)(compression )。如果相對于1#入電平來對基礎(chǔ)信號、二階互調(diào)產(chǎn)物以及三階互調(diào)產(chǎn)物的輸出電平進(jìn)行繪圖，則理論上存在二階和三階互調(diào)產(chǎn)物的電平截取基礎(chǔ)信號的點(diǎn)。這些點(diǎn)分別被稱為二階截點(diǎn)(SOI)和三階截點(diǎn)(TOI;還被稱為IP3)。值得注意的是，實(shí)際中，這是不切實(shí)際的條件，因?yàn)檫h(yuǎn)在到達(dá)截點(diǎn)之前，裝置;t尤會々包和。在截點(diǎn)發(fā)生的llr入功率電平稱為IP <直。如果IMD產(chǎn)物的功率的相關(guān)性指數(shù)是n,則IP值由IPn表示。例如，對于二階IMD產(chǎn)物，IP^直是IP2，對于三階IMD產(chǎn)物，IP^f直是IP3。已經(jīng)發(fā)展出了IMD截點(diǎn)的概念，以幫助量化裝置的IMD性能，其中隨著IP值的提高，IMD性能會得到改善。當(dāng)許多超導(dǎo)濾波器中僅發(fā)生很小的損耗時，這樣的濾波器是固有地非線性的，其可以將例如基站接收器的IP值限制在對于某些需
求的應(yīng)用來說太小的值。例如，對于具有其他蜂窩/PCS的服務(wù)提供
者，有時傳統(tǒng)的超導(dǎo)濾波器不能有效地用于其中的基站與強(qiáng)專用移
動無線電(SMR)發(fā)射器協(xié)同定位的無線通信網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)閬碜赃@些其他系統(tǒng)的帶外(out-of-band )信號的功率電平可能過高并產(chǎn)生降低接收器靈敏度的IMD。因此，超導(dǎo)濾波器不能充分地濾除不需
要的帶外信號。
濾波器的性能還隨著諧振器和濾波器的制造過程的變化而改變。盡管可以制造一些濾波器以實(shí)現(xiàn)所需要的濾波能力，以濾除竟?fàn)幭到y(tǒng)的帶外信號，但是它們中的許多將在這樣的應(yīng)用中變得不可行，并且因此在測試中將其選出，從而導(dǎo)致濾波器的制造產(chǎn)量較低。關(guān)于HTS技術(shù)，RF濾波器的非線性(因而IMD可以通過濾波器呈現(xiàn))可以通過增加濾波器的尺寸而^皮最小^S。然而，如上所述，需要將HTS濾波器的尺寸盡可能地最小話。因此，在基本上不增加濾波器尺寸的前提下仍存在對濾波器的IMD最小化的需要(從而將IP值最大化)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種構(gòu)建射頻(RF)帶阻濾波器的方法。在 一 個實(shí)施例中，帶阻濾波器包括薄膜準(zhǔn)集總(quasi-lumped )元件結(jié)構(gòu)(例如，由高溫超導(dǎo)(HTS )材料制成的)，盡管其他類型的濾波器也可以用于帶阻濾波器。
該方法包括，設(shè)計(jì)帶阻濾波器，該帶阻濾波器包括具有輸入端和輸出端的信號傳輸^各徑；沿著信號傳^^各徑i殳置在輸入端和輸出端之間的多個諧振元件；以及將諧振元件連接在一起以形成具有對應(yīng)于諧振元件的各個頻率的多個傳輸零點(diǎn)的阻帶的多個非諧振元
10件。在一個實(shí)施例中，〗吏用了四個^射展器，盡管可以-使用任意多個
諧振器，例如2， 8, 16等等。
該方法還包括，改變沿著信號傳輸路徑設(shè)置諧振元件的順序，以產(chǎn)生多個濾波方案(filter solution),計(jì)算每個濾波方案的性能參數(shù)，以及對性能參數(shù)進(jìn)行相互比較。在一個示例性方法中，性能參凄t是互調(diào)失真性能參lt (例如，三階IMD或者三階截點(diǎn))。該方法還包括，基于對計(jì)算的性能參數(shù)進(jìn)行的比較，選擇一個濾波方案，并使用所選擇的濾波方案構(gòu)建帶阻濾波器。
在一種方法中，非諧振元件采取并聯(lián)和串聯(lián)地連接至諧振元件的導(dǎo)納變換器的形式。在這種情況下，產(chǎn)生了對每個濾波方案的耦合矩陣表示，以及從各耦合矩陣表示計(jì)算每個濾波方案的性能參數(shù)。濾波器的設(shè)計(jì)可以包括分別在并耳關(guān)連接至諧振元件的非諧振元件之間的節(jié)點(diǎn)；分別在串3f關(guān)連接至諧才展元件的非諧沖展元件和諧振元件之間的節(jié)點(diǎn)；以及在輸入端和輸出端處的節(jié)點(diǎn)，其中，耦合矩陣的每個維度均包括節(jié)點(diǎn)。在這種情況下，該方法還可以包括，將每個耦合矩陣簡化至其最簡形式，并確定簡化的耦合矩陣是否4皮此相對不同。這樣，可以確i人濾波方案是p眷一的。在另一種方法中，兩個帶阻濾波器可以以創(chuàng)建各阻帶之間的通帶的方式連4妄在一起。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種射頻(RF)帶阻濾波器。在一個實(shí)施例中，帶阻濾波器包括薄膜準(zhǔn)集總元件結(jié)構(gòu)(例如，由高溫超導(dǎo)(HTS)材料制成)，盡管對于帶阻濾波器可以使用其他類
型的濾波器。
帶阻濾波器包括多個連接在一起以形成阻帶的諧振元件。至少兩個"i皆寺展元件具有4皮此不同的三階互調(diào)失真(IMD)分量(例如，三階IMD產(chǎn)物2f2-f和2f,-f2 )， 4吏得濾波器的三階IMD分量關(guān)于阻帶是非對稱的。諧振元件可以(例如)具有至少相差一個波長的
彼此不同的傳輸線，使得IMD分量是非對稱的。
才艮據(jù)本發(fā)明的又一方面，才是供了一種射頻(RF)網(wǎng)絡(luò)。射頻網(wǎng)絡(luò)包括配置用于創(chuàng)建通帶的帶通濾波器以及含有連4妾在一起以形成阻帶的多個諧振元件的帶阻濾波器。在一個實(shí)施例中，帶阻濾波器包括薄膜準(zhǔn)集總元件結(jié)構(gòu)(例如，由高溫超導(dǎo)(HTS )材料制成)，盡管對于帶阻濾波器可以使用其他類型的濾波器。
至少兩個諧振元件具有〗皮此不同的三階互調(diào)失真(IMD)分量(三階IMD產(chǎn)物2f廠f,和2f,-f2 )，使得三階IMD分量關(guān)于阻帶是非對稱的。在一個實(shí)施例中，降低了最接近通帶的三階IMD分量(例如，至少10dB)。 i皆沖展元4?？梢?例如)具有至少相差一個波長的彼此不同的傳輸線，使得IMD分量是非對稱的。在另 一個實(shí)施例中，濾波網(wǎng)絡(luò)還包括包含連接在一起以形成另 一個阻帶的另外多個帶阻濾波器。至少兩個另外的諧振元件具有彼此不同的另外的三階互調(diào)失真(IMD)分量，使得另外的三階IMD分量關(guān)于另一阻帶是非對稱的。在這種情況下，帶通濾波器和另一個帶阻濾波器可以以《兌化通帶的另 一 個邊緣的方式連4妄在一起。


附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例的i殳計(jì)和應(yīng)用，其中，用共同的參考標(biāo)號指代相似的元件，其中
圖1是由現(xiàn)有才支術(shù)的濾波器產(chǎn)生的互調(diào)失真(IMD)產(chǎn)物的示
圖2是示出了現(xiàn)有技術(shù)的濾波器的IMD分量與基礎(chǔ)信號之間的截點(diǎn)的示12圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)建的通信系統(tǒng)的框
圖4是示出了在圖3的通信系統(tǒng)中使用的帶阻濾波器的一種表 示的沖匡圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的圖4的帶阻濾波器的另一種表 示的框圖6是圖5的帶阻濾波器的耦合矩陣表示；
圖7是填寫了示例性耦合值的圖6的耦合矩陣；
圖8是示出了從根據(jù)圖7的耦合矩陣構(gòu)建的圖5的帶通濾波器 輸出的基礎(chǔ)信號的頻率響應(yīng)的曲線圖9a-9h均示出了諧振器矩陣塊(上圖)，電接點(diǎn)電流的頻率響 應(yīng)(中圖)，以及簡化的耦合矩陣(下圖)，其中在圖5的帶阻濾波 器中使用了不同的諧振器順序；
圖10a-10h均示出了簡化的耦合矩陣(上圖)，諧振器內(nèi)電流的 頻率響應(yīng)(左圖)，以及基礎(chǔ)信號和三階IMD的頻率響應(yīng)，其中在 圖5的帶阻濾波器中使用了指定的諧振器順序；
圖11是設(shè)計(jì)在860MHz和2MHz帶寬的圖5的帶阻濾波器的 算4尋的頻率響應(yīng)；
圖12是在圖11的帶阻內(nèi)的諧振器電流的算得的頻率響應(yīng)，其 中諧振器是相同的；
圖13是在圖11的帶阻內(nèi)的諧振器功率的算得的頻率響應(yīng)，其 中諧振器是相同的；
13圖14是在圖11的帶阻內(nèi)的諧振器功率的算得的頻率響應(yīng)，其
中對第二諧振器進(jìn)行了修改；
圖15是基礎(chǔ)信號、使用相同的諧振器的IMD以及使用修改過 的第二諧振器的IMD的所算得的頻率響應(yīng)；
圖16是使用圖5中的兩個帶阻濾波器構(gòu)建的帶阻濾波器的電路 圖；以及
圖17是在圖16的帶通濾波器中使用的帶阻濾波器的IMD的測
4尋的頻率響應(yīng)。
具體實(shí)施例方式
參考圖3,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的射頻(RF)通信系統(tǒng) 200的 一個實(shí)施例。通信系統(tǒng)200可以用在(例如)基站中。通信 系統(tǒng)200主要包括前置接收器系統(tǒng)202、發(fā)射系統(tǒng)204以及由4妾收 器202和發(fā)射系統(tǒng)204共享的天線206。
接收器系統(tǒng)202包括用于對通過天線206接收的RF信號210 進(jìn)行濾波的濾波網(wǎng)絡(luò)208，以及用于從濾波網(wǎng)絡(luò)208接收經(jīng)濾波的 RF信號210的接收器212。濾波網(wǎng)絡(luò)208用于將在設(shè)計(jì)的通帶內(nèi)的 所接收的RF信號210選纟奪性地傳遞至一妄收器212,并將接收器212 的工作頻率外的千擾信號(典型地包括由其他通信系統(tǒng)發(fā)射的RF 信號和由發(fā)射系統(tǒng)204產(chǎn)生的協(xié)同定位(co-located)的發(fā)射信號) 濾除。
發(fā)射系統(tǒng)204包括用于產(chǎn)生RF信號216的發(fā)射器214以及用 于對由發(fā)射器214產(chǎn)生的RF信號進(jìn)行濾波并將這些經(jīng)濾波的RF信 號發(fā)射至天線206的濾波網(wǎng)絡(luò)218。濾波網(wǎng)絡(luò)218用于將在設(shè)計(jì)的 通帶內(nèi)的發(fā)射信號216通過天線206選4奪性地發(fā)射至另 一接收器(未
14示出)，例如，蜂窩電話。當(dāng)接收和發(fā)射信號不共享一個天線時，對 各信號可以使用單獨(dú)的天線(未示出)。
接收器系統(tǒng)202的濾波網(wǎng)絡(luò)208包括非超導(dǎo)濾波器220和超導(dǎo) 濾波器222，優(yōu)選地，高溫超導(dǎo)(HTS)濾波器。非超導(dǎo)濾波器220 的輸入端從天線206 4妾收RF信號210。非超導(dǎo)濾波器220的輸出端 連4妄至超導(dǎo)濾波器222的輸入端，并且超導(dǎo)濾波器222的輸出端連 接至接收器212。從而，在通過超導(dǎo)濾波器222對其所接收的RF 信號210進(jìn)行濾波之前，非超導(dǎo)濾波器220對其進(jìn)行預(yù)濾波。
非超導(dǎo)濾波器220是被調(diào)諧為使所接收的RF信號210在通信 系統(tǒng)200的整個一妾收頻率范圍中(例如，4吏用高-及移動電i舌月l務(wù) (AMPS)標(biāo)準(zhǔn)，^接收頻率范圍約為824MHz至849MHz)的通帶 中通過的帶通濾波器。超導(dǎo)濾波器222也是帶通濾波器，但是其被 調(diào)諧為使來自非超導(dǎo)濾波器220所預(yù)濾波的位于非超導(dǎo)濾波器220 的通帶內(nèi)的通帶中的信號可以通過。這樣，在干擾信號輸入至超導(dǎo) 濾波器222之前，非超導(dǎo)濾波器220將其濾除，而超導(dǎo)濾波器220 為接收器212提供尖銳的頻率選擇性。
發(fā)射系統(tǒng)204的濾波網(wǎng)絡(luò)218包括非超導(dǎo)濾波器224和超導(dǎo)濾 波器226,優(yōu)選地，高溫超導(dǎo)(HTS)濾波器。超導(dǎo)濾波器226接 收由發(fā)射器214產(chǎn)生的RF信號。超導(dǎo)濾波器226的輸出端連接至 非超導(dǎo)濾波器224的輸入端，非超導(dǎo)濾波器224的輸出端連4妻至天 線206。因此，在通過非超導(dǎo)濾波器224對發(fā)射RF信號進(jìn)4亍濾波之 前，超導(dǎo)濾波器226其進(jìn)行預(yù)濾波。
非超導(dǎo)濾波器224是被調(diào)諧為使所接收的RF信號210在通信 系統(tǒng)200的整個發(fā)射頻率范圍中(例如，^吏用高》及移動電i舌月良務(wù) (AMPS)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射頻率范圍約為824MHz至849MHz)的通帶 中通過的帶通濾波器。超導(dǎo)濾波器226是陷波(notch)或者帶阻濾波器，調(diào)諧為修剪(clip)或抑制正好在所需要的發(fā)射頻率之外的發(fā)
射信號，然后將剩下的信號傳輸至非超導(dǎo)濾波器224。超導(dǎo)濾波器 226可以修剪接近較低發(fā)射通帶邊緣的和/或較高發(fā)射通帶邊緣的發(fā) 射信號。如果在較低發(fā)射通帶邊緣和較高發(fā)射通帶邊緣都有要#"剪 的發(fā)射信號，則使用兩個超導(dǎo)濾波器。通過調(diào)諧超導(dǎo)濾波器226(或 者濾波器)以修剪或抑制正好在通帶之外的頻率的信號，超導(dǎo)濾波 器226不必具有與蜂窩電話基站發(fā)射器中使用的典型帶通濾波器相 同的高功率特性。因此，在至少一個通帶邊^(qū)^內(nèi)，濾波網(wǎng)絡(luò)218可 以呈現(xiàn)出改善的損耗性能。
在美國專利申請出版物第2005-0164888號中記載了討i侖通信 系統(tǒng)中的非超導(dǎo)體和超導(dǎo)體的組合^f吏用的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。以下的i兌明 主要集中在提供一種在不顯著增加濾波器的物理尺寸的基礎(chǔ)上用于 改善互調(diào)失真(IMD)的方法，/人而改善了帶阻濾波器或者陷波濾 波器(notch filter)(如關(guān)于圖3描述的上述超導(dǎo)濾波器226 )的三 階截點(diǎn)(IP3)。
參考圖4或者圖5,現(xiàn)在將描述設(shè)計(jì)具有這些特性的帶阻濾波 器10的一個示例性方法。在該方法中，為了設(shè)計(jì)帶阻濾波器IO， 可以首先創(chuàng)建帶阻濾波器IO的耦合矩陣表示。值得注意的是，在非 常復(fù)雜的帶通濾波器設(shè)計(jì)中，耦合矩陣表示已成為非常有力的工具， 如S. Amari的"使用解析的基于梯度的優(yōu)化技術(shù)的交叉耦合諧振器 濾-;皮器的合成，，("Synthesis of Cross-Coupled Resonator Filters Using an Analytical Gradient-Based Optimization Technique," IEEE Trans. Microwave Theory & Tech., Vol. 48， No. 9, pp. 1559-1564, September 2000.)所示。耦合矩陣表示還已經(jīng)非常成功的應(yīng)用于低通和高通濾 波器，但沒有廣泛應(yīng)用于陷波或帶阻濾波器。
傳統(tǒng)地，使用阻抗變換器(K)以及分流電抗諧振器(X)來設(shè) 計(jì)陷波或者帶阻濾波器。特別地，如圖4所示，帶阻濾波器10的一信號傳輸路徑12,具有輸入端14 (標(biāo)記為S ) 和輸出端16 (標(biāo)記為L); (2)多個節(jié)點(diǎn)18 (在該示例中，分別標(biāo) 記為1-4四個節(jié)點(diǎn))，沿著信號傳輸^各徑12串聯(lián)設(shè)置；(3)多個諧 振元件20(在該示例中，分別標(biāo)記為Xp X2, X3， X4四個分流阻 抗諧振器)，連接在各自的節(jié)點(diǎn)18與地之間；以及(4)多個非諧振 元件22 (在該示例中，分別標(biāo)記為K( , K12, K23, K34，以及K45 五個電抗變換器)，串聯(lián)地連接在輸入端14和輸出端16之間，4吏得 多個節(jié)點(diǎn)18分別在多個非諧振元件22之間。
為了實(shí)現(xiàn)濾波器10，圖4中示出的表示可以擴(kuò)大至圖5中示出 的概括表示，其中串聯(lián)元件是導(dǎo)納轉(zhuǎn)換器(J)，并且諧振器由分流 電納(B)表示。特別地，帶阻濾波器10的該表示主要包括(1) 信號傳輸路徑52，具有輸入端54 (標(biāo)記為S)和輸出端56 (標(biāo)記 為L); (2)多個非諧振節(jié)點(diǎn)58 (在該示例中，分別標(biāo)記為1-4四 個節(jié)點(diǎn))，沿著信號傳輸^各徑52串聯(lián)設(shè)置；(3 )多個諧振節(jié)點(diǎn)60(在 該示例中，分別標(biāo)記為5-8四個節(jié)點(diǎn))，設(shè)置在各自的非諧振節(jié)點(diǎn) 58與地之間；以及(4 )多個諧沖展元件62 (在該示例中，分別標(biāo)記 為B,， B2R, B3R,以及B/四個分流電抗諧振器)，連接在各自的 非諧振節(jié)點(diǎn)58與地之間；(5 )多個第一非諧振元件64 (1 )(在該 示例中，五個導(dǎo)納變換器(J01, J12， J23， J34以及J45)串聯(lián)地連接 在輸入端54和輸出端56之間，使得多個非諧振節(jié)點(diǎn)58分別在多個 非諧振元件64之間；(6 )多個第二非諧振元件64 ( 2 )(在該示例 中，四個導(dǎo)納變換器(J:, J2, J3以及JU)串聯(lián)地連接至各自的非諧 振節(jié)點(diǎn)58與各諧振節(jié)點(diǎn)60之間的諧振元件62;以及(7 )多個第 三非諧振元件64 (3)(在該示例中，六個電納(BSN， B,N, B2n, 以及B3N以及BLN)，并聯(lián)地連接至各自的輸入端54、非諧振節(jié)點(diǎn) 58 、輸出端56與地之間的各諧沖展元件62 。
在圖示的方法中，信號傳輸路徑52采用傳輸線的形式，諧振元 件60是準(zhǔn)集總(quasi-lumped )基本電氣元件，比如電感器和電容
17器，特別地，是薄膜準(zhǔn)集總結(jié)構(gòu)，比如平面螺旋結(jié)構(gòu)、之字形蛇形 結(jié)構(gòu)、單盤繞結(jié)構(gòu)以及雙盤繞結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可能包括將其圖樣 化以在低損耗基板上形成電容器和電感器的薄膜外延的高溫超導(dǎo)體
(HTS)。在第5,616,539號的美國專利中記載了討論高溫超導(dǎo)體準(zhǔn) 集總元件濾波器的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
圖6示出了如圖5所示的濾波器10的耦合矩陣表示。如圖所示， 節(jié)點(diǎn)S、 1-8以及L在矩陣表示的左側(cè)以及頂部，其中各節(jié)點(diǎn)之間 的耦合值(電納值(B)以及導(dǎo)納變換值(J))形成耦合矩陣表示的 主體。由于耦合矩陣表示是互逆的，所以矩陣表示的對角線下面的
值設(shè)為"零"。
圖6中示出的耦合矩陣表示可以分為四個矩陣塊，表示為
<formula>formula see original document page 18</formula>
,其中m^是包含用于非諧振元件B,， B2N, B:
以及B4N的電納值和用于非諧振元件J12、 J23、 J34以及J45的導(dǎo)納轉(zhuǎn) 換器值的非諧振矩陣塊；m⑨是包含用于非諧振元件J!、 J2、 h以及 J4的導(dǎo)納轉(zhuǎn)換器值的非諧振矩陣塊；以及m^是包含用于非諧振元 件B,R、 B2R、 B3R以及B/的電納值的諧振矩陣塊。習(xí)慣上，將矩陣 代表值標(biāo)準(zhǔn)化(normalized)為-1至1的頻率范圍。
使用圖7的耦合矩陣表示中才是供的示例性值產(chǎn)生圖8所示的濾 波器響應(yīng)，其示出了頻率響應(yīng)的輸入反射系數(shù)Su,以及頻率響應(yīng)的 正向傳輸系數(shù)S2。4艮據(jù)以下的等式來才莫擬該濾波器響應(yīng)<formula>formula see original document page 18</formula>其中S"是濾波器的輸入反射
系數(shù)，S21是正向傳輸系數(shù)，s是標(biāo)準(zhǔn)化頻率，F(xiàn)和P是廣義復(fù)頻率 s的N (其中N是諧4展元件的凄t量)階多項(xiàng)式，￡是限定等波紋回波 損誶毛(叫ual ripple return loss )的常凄t。由于分子具有N階，所以每個系數(shù)Su和S21能夠具有高達(dá)N個的零點(diǎn)。當(dāng)系數(shù)Su和S^都具
有N個零點(diǎn)時，濾波器響應(yīng)一皮^人為完全是橢圓的。在"用于RF/樣丈 波應(yīng)用的孩吏帶濾波器，，("Microstrip Filters for RF/Microwave Application," Jia-Shen G. Hong and MJ. Lancaster, Wiley-Interscience 2001.)中記載了討i侖濾波器才莫型的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)化頻率，s=iw
可以根據(jù)等式vi^丄fZ —A)映射至實(shí)頻率，其中f是實(shí)頻率，fc是
中心頻率，BW是濾波器的帶寬。在"微波濾波器，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)， 以及^禺合纟吉片勾，，("Microwave Filters, Impedance—Matching Networks, and Coupling Structures," G. Matthaei, L. Young and E.M.T. Jones, McGraw-Hill (1964))中記載了討i侖標(biāo)準(zhǔn)化頻率到實(shí)頻率的變換的進(jìn) 一步細(xì)節(jié)。
乂人圖8可以理解的是，非諧纟展元件64以形成具有與諧纟展元件 62的各頻率對應(yīng)的多個傳lt零點(diǎn)68 (在該示例，四個^專l命零點(diǎn)68 分別與四個諧振元件62的頻率相對應(yīng))的阻帶66的方式與諧振元 件62連接。在該具體的實(shí)例中，傳輸零點(diǎn)68位于標(biāo)準(zhǔn)化頻率范圍 內(nèi)的0.9286、 0.3944、 一0.3944以及一0.9286, 乂人而倉J建具有一1至1 的標(biāo)準(zhǔn)化頻率范圍的阻帶66。如圖8所示，濾波器響應(yīng)還包括在-5 和5的標(biāo)準(zhǔn)化頻率范圍上的可見的一對反射零點(diǎn)70。
重要的是，四個傳輸零點(diǎn)68的位置在擴(kuò)展的耦合矩陣的諧振矩 陣塊中得到精確地復(fù)制。沒有指定傳輸零點(diǎn)68的順序，因此通過只 在諧振矩陣塊中選4奪傳輸零點(diǎn)68的順序的一種簡化的方案 (solution)是可行的。也就是說，四個諧振元件62的頻率可以保 持相同，但可以沿著傳輸路徑52改變他們的順序。如下文將要描述 的，每個矩陣的方案可以計(jì)算至少一個性能參數(shù)(在該示例中，為 三階互調(diào)失真分量)，使得能夠選出達(dá)到最佳性能的方案(即諧振元 件62的順序)，并且用于物理i也構(gòu)建帶阻濾波器10?？梢証奮改擴(kuò)展
19的耦合矩陣中的剩余的耦合值，從而相應(yīng)地為諧振元件62的每個順
序生成坤目同幅度的濾:波響應(yīng)。
為了確保所使用的諧振元件62的不同順序?qū)a(chǎn)生唯一的方 案，可以將為不同的諧振元件順序所產(chǎn)生的相應(yīng)的耦合矩陣簡化至 其最簡形式。特別地，以圖6示出的方式產(chǎn)生的耦合矩陣表示將具 有(2N+2) x (2N+2)個矩陣元素，其中N是用于產(chǎn)生耦合矩陣的諧振 元件62的數(shù)量。在該示例中，矩陣元素的數(shù)量是((2)(4)+2) x ((2)(4)+2)=100。
如圖7所示，擴(kuò)展的耦合矩陣是相對稀疏的，因?yàn)樵S多矩陣元 素具有零值。使用標(biāo)準(zhǔn)矩陣運(yùn)算，擴(kuò)展的耦合矩陣可以簡化為具有 (N+2) x (N+2) = (4+2) x (4+2) = 36個矩陣元素的矩陣。盡管簡化的 耦合矩陣中的諧振頻率值不再與傳輸零點(diǎn)68的位置相關(guān)，并且因 此，在實(shí)現(xiàn)電路時不是很有用，但是其提供了明確的指示，兩個擴(kuò) 展的矩陣沒有完全簡化為相同的方案。
例如，圖9a-9h示出了具有不同傳輸零點(diǎn)的順序的7\個耦合矩 陣表示相對于標(biāo)準(zhǔn)化頻率繪制的流過非諧振元件J,-J4 (在諧振節(jié)點(diǎn) 5-8)的預(yù)期的電流電平。對于每個電流曲線，在其上面沖是供傳輸零 點(diǎn)的順序，以及在其下面示出簡4匕的矩陣。如圖所示，乂于于每個不 同的傳輸零點(diǎn)的順序，節(jié)點(diǎn)電流是不同的。值得注意的是，兩個矩 陣之間，如果他們具有不同的順序，則同一頻率的傳輸零點(diǎn)的節(jié)點(diǎn) 電流將會不同，而如果他們具有相同的順序，則同一頻率的傳輸零 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流將會相同。同樣地，傳輸零點(diǎn)可以作為獨(dú)立的i殳計(jì)參 數(shù)來處理。
例如，由于兩種布置的第一i皆才展器B,具有相同的頻率(即 0.928596 )，兩種布置的第四諧振器B/具有相同的頻率(即 -0.928596)，圖9a中示出的諧振器的順序的布置中Jl的電流頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)5 )和J4的電流頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)8 ),與圖9b中示出的 i皆4展器的順序的布置中Jl的電^fu頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)5 )和J4的電^^頻 率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)8)相同。相反地，由于兩種布置的第二諧振器B2R 具有不同的頻率(即0.394362和-0.394362 ),兩種布置的第三i皆寺展 器B/具有不同的頻率(即-0.394362和0.394362 )，圖9a中示出的 諧振器的順序的布置中的J2的電流頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)6)和J3的電流 頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)7)與圖9b中示出的諧振器的順序的布置中的J3 的電流頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)6 )和J3的電流頻率響應(yīng)(節(jié)點(diǎn)7 )不同。
使用Dahm T.等人在"在高溫超導(dǎo)孩i波濾波器"i殳計(jì)中的互調(diào)的 分析以及優(yōu)化'，("Analysis and Optimization of Intermodulation in High-Tc Superconducting Microwave Filter Design," IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 8， No. 4， Dec., 1998， pp. 149-157 )以及美國專利第6,633,208,號中記載的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，計(jì)算 節(jié)點(diǎn)電流可以用于預(yù)測4艮據(jù)耦合矩陣表示構(gòu)建的濾波器和原始功率 容量以及互調(diào)失真(IMD)。
參考圖10 (a)和10 (b)，示出了為具有不同的諧振器順序的 兩個擴(kuò)展的耦合矩陣計(jì)算的節(jié)點(diǎn)電流頻率響應(yīng)、基礎(chǔ)信號頻率響應(yīng) 和IMD (3階)頻率響應(yīng)，并示出了相應(yīng)的簡化矩陣?！﹊i殳帶阻濾 波器10用作陷波濾波器以形成帶通濾波器的低頻側(cè)，則在阻帶(并 且具體為2f2-&和2f廣f2處的IMD )以上的各諧振器頻率的三階IMD 分量將變得最顯著。可以看出，對于圖10(a)中的配置，這些IMD 分量的值分別是-119dBm以及-128dBm，對于圖10(b)中的諧振 器配置，這些IMD分量的值分別是-117.3 dBm以及-131 dBm。
由此可以理解的是，圖10 (a)的配置中使用的諧振器的順序 可以在物理地構(gòu)建濾波器中進(jìn)行選4奪，由于其最差情形的IMD小于 圖10 (b)的配置中所使用的諧振器的順序的最差情形的IMD。因 此，應(yīng)該理解的是，可以改變其中沿著信號傳輸^各徑52設(shè)置的諧振元件60的順序，以創(chuàng)建多個濾波方案，然后基于對濾波方案鄉(xiāng)合出的
IMD進(jìn)行比較來為帶阻濾波器10的構(gòu)建選4奪最佳的濾波方案(例 如提供最佳IMD (以及功率容量)的方案)，僅通過對濾波器進(jìn)行 適度的改變，就可以實(shí)現(xiàn)在IMD (以及功率容量)性能方面得到的
顯著改善。
以改善IMD性能并因而改善功率容量性能的另一種方式是以 才是供關(guān)于阻帶不^f稱的三階IMD頻率響應(yīng)的方式獨(dú)立地/沒計(jì)帶阻 濾波器10中的"i皆才展器60。如上關(guān)于圖3所描述的，當(dāng)^f吏用一個或 兩個帶阻濾波器10以銳化下部和上部的通帶邊纟彖時，這尤其地有 用。重要的是，阻帶的一側(cè)上所需要的IMD性能可能不像阻帶的另 一側(cè)上所需要的IMD性能那么關(guān)鍵。例如，接近通帶的阻帶的一側(cè) 上所需要的IMD性能比遠(yuǎn)離通帶的阻帶的一側(cè)上所需要的IMD性 能可能更加關(guān)鍵。另夕卜，通帶的一側(cè)上所需要的IMD性能可能不像 通帶的另一側(cè)上所需要的IMD性能一樣關(guān)鍵。例如，在通帶的高側(cè) 可能有更多需要將其從信號中濾除的干擾，而通帶的低側(cè)上的干擾 正好相反。
例如，當(dāng)將圖5中示出的帶阻濾波器IO設(shè)計(jì)為工作在具有2 MHz的帶寬的860MHz處時，如圖11所示，計(jì)算出濾波器的輸入 反射系數(shù)Su以及基礎(chǔ)信號的頻率響應(yīng)的正向傳輸系數(shù)S21。
在傳統(tǒng)方法中，首先將帶阻濾波器10中的諧振器60設(shè)計(jì)為相 同，每個均由諧振頻率處的半波長傳輸線形成。響應(yīng)于1W的輸入 信號Pin，計(jì)算傳統(tǒng)濾波器的各諧振器中的電流和功率。如圖12所 示，相對于頻率繪出各個諧振器中的算得的電流。類似地，如圖13 所示，相對于頻率繪出各諧振器中的算得的功率。如圖12和13所 示，電流和功率在第二諧振器B/中最高。
22值得注意的是，盡管傳統(tǒng)濾波器中的諧振器設(shè)計(jì)為每個諧振器
具有相同的性能(例如，損耗(Q)以及IMD性能)，但是在制造
過程中，各個諧振器可能經(jīng)歷某些變化，4旦這些變化并沒有考慮為
需要的。然而，在新技術(shù)中，使用兩個波長的傳輸線對濾波器10 中的一個諧振器60 (具體地為第二諧振器B2R)進(jìn)行修改。公知的 是，用于創(chuàng)建諧振器的傳輸線越長，則諧振器將具有越多的功率容 量?？蛇x地，美國專利第6,026,311號中4吏用的任何一個諧振器可以
用于改善濾波器的功率容量。響應(yīng)于1W的輸入信號Pin，為修改的
濾波器計(jì)算各諧振器中流過的電流以及輸出功率。如圖14所示，相 對于頻率繪出各諧振器中計(jì)算的功率。
通過對比圖14中的諧振器功率和圖13中的諧振器功率，可以 理解的是，修改的濾波器(圖14)中的第二諧振器B/中的功率與 傳統(tǒng)濾波器(圖13)中的第二諧振器B/中的功率相比，充分地降 低了 。因?yàn)樾薷牡臑V波器中的剩余諧振器與傳統(tǒng)濾波器中的剩余諧 振器相同，對于傳統(tǒng)濾波器和修改的濾波器，這些諧振器中的功率 基本上是相同的。如圖15所示，僅使用對第二諧振器B^改進(jìn)的諧 才展器可以大大改善阻帶的4交高頻率側(cè)的IMD，入人-15.46 dBm到 -31.03 dBm。因此，如果在通帶的較低頻率側(cè)使用該帶阻濾波器， 則通帶的較低頻率側(cè)中的IMD將充分地降低。
通過制造圖16中示出的使用平面高溫超導(dǎo)(HTS)結(jié)構(gòu)的一組 帶阻濾波器100,可以在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證圖15中所示的結(jié)果。 一組帶阻 濾波器100包括兩個帶阻濾波器傳統(tǒng)帶阻濾波器102 ( 1 )以及改 進(jìn)的帶阻濾波器102 (2),兩個濾波器都制造在同一HTS襯底上， 以消除任何襯底至襯底的變化。帶阻濾波器102 (1)、 102 (2)設(shè) 計(jì)為具有名義上相同的正向傳輸系數(shù)S21的頻率響應(yīng)。然而，改進(jìn) 的帶阻濾波器102 (1 )中的第二諧振器B2R由具有用于形成剩余諧 振器的傳輸線的寬度的2.5倍的寬度的傳輸線形成。在各帶阻濾波 器102 ( 1 )、 102 ( 2 )的flT出處測量整個三階IMD的頻率響應(yīng)，以及如圖17所示，在改進(jìn)的帶阻濾波器102(1 )的高頻側(cè)的三階IMD 基本上超過了傳統(tǒng)帶阻濾波器102 (2) IMD。
盡管上面已經(jīng)說明了使用平面HTS濾波器設(shè)計(jì)帶阻濾波器10 的方法，^f旦是應(yīng)當(dāng)注意的是，該方法通常可應(yīng)用于^f壬^T實(shí)^L RF濾 波器的方法，包括但不限于腔體濾波器、同軸濾波器、沖危狀濾波 器、4元空濾波器、電介質(zhì)圓片濾波器、樣l才幾電系統(tǒng)(MEMS)濾波 器、表面聲波(SAW)濾波器、薄膜體聲波(FBAR)濾波器、體 聲波濾波器以及準(zhǔn)集總元件濾波器。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建射頻(RF)帶阻濾波器的方法，包括設(shè)計(jì)帶阻濾波器，所述帶阻濾波器包括信號傳輸路徑，具有輸入端和輸出端；多個諧振元件，沿著所述信號傳輸路徑設(shè)置在所述輸入端與所述輸出端之間；以及多個非諧振元件，與所述諧振元件連接在一起以形成具有多個傳輸零點(diǎn)的阻帶，所述多個傳輸零點(diǎn)對應(yīng)于所述諧振元件的各自的頻率；改變沿著所述信號傳輸路徑設(shè)置所述諧振元件的順序，以產(chǎn)生多個濾波方案；計(jì)算所述濾波方案的每一個的性能參數(shù)；將所述性能參數(shù)進(jìn)行相互比較；基于所算得的性能參數(shù)的所述比較，選擇所述濾波方案中的一個；以及使用所選的濾波方案構(gòu)建所述帶阻濾波器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述帶阻濾波器中的諧振 元件的^t量為4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個非諧振元件包括 分別與所述諧4展元件并Jf關(guān)連4妄的非諧4展元件以及分別與所述 諧振元件串聯(lián)連接的非諧振元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述非諧振元件中的每一 個均是導(dǎo)納轉(zhuǎn)換器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括為所述濾波方案的 每一個產(chǎn)生耦合矩陣表示，其中，所述濾波方案的每一個的所 述性能參數(shù)是根據(jù)各自的所述耦合矩陣表示算得的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述的濾波器的設(shè)計(jì)包括 分別在并Jf關(guān)連4妾至所述諧振元件的非諧4展元件之間的節(jié)點(diǎn)；分 別在串聯(lián)連接至所述諧振元件的非諧振元件和所述諧振元件 之間的節(jié)點(diǎn)；以及在所述輸入端和所述輸出端處的節(jié)點(diǎn)，其中， 所述耦合矩陣的每個維度均包括所述節(jié)點(diǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括將每個所述耦合矩 陣簡化至其最簡形式，并確定經(jīng)簡化的耦合矩陣是否彼此相對不同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述帶阻濾波器包括薄膜 準(zhǔn)集總元件結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述薄膜準(zhǔn)集總元件結(jié)構(gòu) 包括高溫超導(dǎo)體(HTS)
10. 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述性能參數(shù)是互調(diào)失真 性能參數(shù)。
11. 一種用于改善帶通射頻(RF)濾波器性能的方法，包括以銳 化由帶通濾波器創(chuàng)建的通帶邊緣的方式，將權(quán)利要求1中所述 的帶阻濾波器連接至所述帶通濾波器。
12. —種射頻(RF)帶阻濾波器，包括多個諧振元件，連接在一起以形成阻帶，其中，所述諧振 元件中的至少兩個具有;f皮此不同的三階互調(diào)失真(IMD )分量， 使得所述濾波器的所述三階IMD分量關(guān)于所述阻帶是非對稱的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶阻濾波器，其中，所述三階IMD分 量是三階IMD產(chǎn)物2f2-f,和2f廣f2。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶阻濾波器，其中，所述至少兩個諧 振元件具有至少相差一個波長的4皮此不同的傳輸線。
15. —種射頻(RF)濾波網(wǎng)絡(luò)，包括帶通濾波器，用于產(chǎn)生通帶；帶阻濾波器，包括多個連接在一起以形成阻帶的諧振元 件，其中，所述i皆:振元件中的至少兩個具有;&此不同的三階互 調(diào)失真(IMD)分量，使得所述三階IMD分量關(guān)于所述阻帶 是非對稱的，其中，所述帶通濾波器和所述帶阻濾波器是以銳 4匕所述通帶的 一個邊纟彖的方式連4妄在一起的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的濾波網(wǎng)絡(luò)，其中，所述三階IMD分量 是三階IMD產(chǎn)物2f廠f)和2f廠&。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的濾波網(wǎng)絡(luò)，其中，所述至少兩個諧振 元件具有至少相差一個波長的彼此不同的傳輸線。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的濾波網(wǎng)絡(luò)，其中，所述帶阻濾波器在各自的所述阻帶的相對側(cè)上具有第一組第三互調(diào)分量和第二 組第三互調(diào)分量，所述第一纟且的互調(diào)分量比所述第二纟且的互調(diào) 分量更接近所述通帶，其中，所述第一組的互調(diào)分量低于所述 第二組的互調(diào)分量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的濾波網(wǎng)絡(luò)，其中，所述第一組的互調(diào) 分量比所述第二組的互調(diào)分量至少低10dB。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的濾波網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括另一個帶阻 濾波器，包括連接在一起以形成另 一 阻帶的另外多個諧振元 件，其中，所述另外多個諧振元件中的至少兩個具有彼此不同 的另外的三階互調(diào)失真(IMD )分量，^f吏;彈所述另外的三階IMD 分量關(guān)于所述另一阻帶是非對稱的，其中，所述帶通濾波器和 所述另 一個帶阻濾波器以銳化所述通帶的另 一邊緣的方式連 接在一起
全文摘要
本發(fā)明提供了一種構(gòu)建帶阻濾波器的方法，包括設(shè)計(jì)帶阻濾波器，該帶阻濾波器包括信號傳輸路徑、沿著信號傳輸路徑設(shè)置的多個諧振元件以及與諧振元件連接在一起以形成具有對應(yīng)于諧振元件的各頻率的多個傳輸零點(diǎn)的阻帶的多個非諧振元件。該方法還包括改變其中沿著信號傳輸路徑設(shè)置的諧振元件的順序以創(chuàng)建多個濾波方案；計(jì)算每個濾波方案的性能參數(shù)；將性能參數(shù)進(jìn)行互相比較；基于該比較選擇一個濾波方案；以及使用所選擇的濾波方案構(gòu)建帶阻濾波器。另一種RF帶阻濾波器，包括連接在一起以形成阻帶的多個諧振元件，其中至少兩個諧振元件具有彼此不同的三階IMD分量，使得三階IMD分量關(guān)于阻帶是非對稱的。
文檔編號H03H7/00GK101689843SQ200880022460
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者巴拉姆·A·威廉森, 格尼?！こ婊?申請人:超導(dǎo)技術(shù)公司