CN101425615A - 阶跃阻抗型发夹结构谐振器及其滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器及其构成的滤波器，其特征在于本整体为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成，微带宽度由开路端向谐振器转折端逐阶变宽；滤波器是由输入微带、输出微带和由不少于两个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器组成。本发明的优越性在于阶跃阻抗型发夹结构谐振器可以提高功率负载能力，降低相邻谐振器间的耦合，构成的滤波器结构紧凑、体积小；本发明不仅可以用于普通金属微带滤波器，也可以用于具有高品质因子的高温超导滤波器。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种微带谐振器及其构成的滤波器，特别是一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器及其构成的滤波器，本滤波器可以用高温超导薄膜制作而成。
(二)背景技术：
滤波器作为电子信号处理系统中的关键器件，具有过滤有用信号和抑制干扰信号的作用。随着移动通信的快速发展，对滤波器的频率特性提出了越来越高的要求，较理想的滤波器频率特性应当是通带内信号的衰减尽量小，阻带内信号的衰减尽量大，通带与阻带间的过渡带则应尽可能陡峭。近年发展起来的高温超导滤波器技术很好的适应了这种需求，由于高温超导薄膜的表面电阻极低，采用高温超导薄膜制成的微带滤波器，具有极低的插入损耗及优异的频率选择特性，同时微带滤波器具有体积小，重量轻的特点。
以往设计的高温超导滤波器，由于功率承载能力有限，一般用于接收系统，滤波器的结构一般采用半波长谐振器耦合式结构，其电路基本构成为：信号的输入微带、输出微带、多个产生谐振耦合的微带谐振器，谐振器的有效长度为中心频率的半波长，目前已经有多种成熟的谐振器及滤波器设计结构方案。为扩大超导滤波器的应用范围，大家开始优化设计微带谐振器和滤波器的结构，以期提高滤波器的功率承载能力，同时，受限于超导薄膜基片的面积和实际的应用，又要尽量减小滤波器的尺寸。
附图1为典型的直线形谐振器构成的平行耦合带通滤波器结构(parallel-coupled，half-wave resonator filter)。
附图2为典型的发夹式谐振器(hairpin-resonator)构成的带通滤波器，请参考E.G.Cristal and S.Frankel，“Hairpin-line andHybrid Hairpin-Line/Half-Wave Parallel-Coupled-Line Filters”，IEEE Trams.MTT，vol.MTT-20，pp.719-728，(November 1972)，这种结构是附图1所示谐振器结构的变形，有效长度仍为半波长，通过在谐振器中心对折，谐振器的两个开路端平齐，可以有效减小谐振器的尺寸，在此滤波器结构中，谐振器方向是上下交替轮换。
附图3为半块状(semi-lumped)发夹式谐振器构成的滤波器结构，详见M.Sagawa，K.Takahashi，and M.Makimoto，“MiniaturizedHairpin Resonator Filters and their Application to ReceiverFront-End MIC’s”，IEEE Trams.MTTvol.37，pp.1991-1997(December1998)，此种设计结构中，谐振器的两个开路端被缩短，呈电容性效应，谐振器中心处呈电感性效应。为缩短谐振器长度，可将谐振器的电容部分增大、而将电感部分缩小，但它的品质因子(Q值)就会随着这样的调整而降低。
附图4为一种梭形谐振器构成的滤波器结构，此种谐振器是对附图1中直线型谐振器的改进，其开路端电流密度小，谐振器微带采用小线宽，谐振器中心处电流密度大，微带采用大带宽，可以提高谐振器的功率负载能力。
(三)发明内容：
本发明的目的在于设计一种新型结构的谐振器及其构成的滤波器。谐振器采用阶跃阻抗型发夹结构，由其构成的滤波器具有较小的体积尺寸并可提高滤波器功率负载能力的特点，适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作高温超导微带滤波器。
本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于整体为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的微带宽度由开路端向谐振器转折端逐阶变宽，两开路端处微带宽度窄，阻抗值大，转折端微带宽度宽，阻抗值小。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器内侧边缘为直线，外侧边缘为阶跃型变化。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的各段不同宽度微带的长度可以相同，也可以不同。
本发明提出的一种基于上述阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由不少于两个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器组成。
上述所说的滤波器中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器依次平行排列，谐振器的方向可以上下交替，也可以为同一方向，可以排列成滤波器整体为旋转对称的方向，也可以排列成滤波器整体为线性对称的方向。
上述所说的滤波器中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器在平行排列时，谐振器的上下位置可以与相邻谐振器平齐，也可以不平齐。
上述所说的滤波器可用金属薄膜制作，也可以使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。
本发明的优越性在于：1、阶跃阻抗型发夹结构谐振器在电流密度大的谐振器转折端微带宽度较宽，可以提高功率负载能力，而在电流密度小的两开路端微带宽度较窄，可以降低相邻谐振器间的耦合，减小滤波器尺寸；2、阶跃阻抗型发夹结构谐振器构成的滤波器结构紧凑、体积小；3、本发明不仅可以用于普通金属微带滤波器，也可以用于具有高品质因子的高温超导滤波器。
(四)附图说明：
附图1为现有直线形谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图2为现有发夹式谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图3为现有半块状发夹式谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图4为现有梭形谐振器耦合滤波器结构示意图。
附图5为本发明所涉一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器的结构示意图。
附图6为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的交替方向排列6节滤波器结构示意图。
附图7为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的旋转对称6节滤波器结构示意图。
附图8为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成滤波器的频率特性图，滤波器的级数设计为6节，谐振器方向交替排列，输入输出采用直接激励模式。
其中：10为直线形谐振器平行耦合滤波器，11为直线形谐振器，12为信号输入微带，13为信号输出微带；20为发夹式谐振器耦合滤波器，21为发夹式谐振器，22为信号输入微带，23为信号输出微带，24为发夹式谐振器的开路端，25为发夹式谐振器的转折端；30为半块状发夹谐振器平行耦合滤波器，31为半块状发夹谐振器，32为信号输入微带，33为信号输出微带，34为谐振器的开路端，35为谐振器的转折端；40为梭形谐振器耦合滤波器，41为梭形谐振器，42为信号输入微带，43为信号输出微带，44为梭形谐振器的开路端，45为梭形谐振器的中心；51为阶跃阻抗型发夹结构谐振器，52a、52b分别为谐振器的两个开路端，53a、53b、54a、54b分别为谐振器的阶跃阻抗微带，55为谐振器的转折端，56为谐振器内侧边缘，57为谐振器外侧边缘；60为直接激励型谐振器交替方向排列的6节滤波器，61为信号输入微带，62为信号输出微带；70为旋转对称6节滤波器，71为信号输入微带，72为信号输出微带；80为直接激励型谐振器交替方向排列6节滤波器的频率特性图，81为滤波器的频率响应S21曲线，82为滤波器的频率响应S11曲线。
(五)具体实施方式：
实施例1：本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器51，其特征在于整体为发夹结构的谐振器51是由不少于三段的不同宽度微带组成。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51的微带宽度由开路端52a、52b向谐振器转折端55逐阶变宽，两开路端52a、52b处微带宽度窄，阻抗值大，转折端微带54a、54b宽度宽，阻抗值小。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51内侧边缘56为直线，外侧边缘57为阶跃型变化。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的各段不同宽度微带52a、52b、53a、53b、54a、54b的长度可以相同，也可以不同。
本发明提出的一种基于上述阶跃阻抗型发夹结构谐振器51所构成的滤波器60，其特征在于它是由输入微带61、输出微带62和由6个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51组成。
上述所说的滤波器60中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器51依次平行排列，谐振器51的方向上下交替，排列成滤波器60整体为旋转对称的方向。
上述所说的滤波器60中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器51在平行排列时，谐振器的上下位置与相邻谐振器平齐。
上述所说的滤波器60用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。
实施例2：上述所说的滤波器60用金属薄膜制作。
Claims (8)
1、一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于整体为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成。
2、根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于所说的微带宽度由开路端向谐振器转折端逐阶变宽，两开路端处微带宽度窄，阻抗值大，转折端微带宽度宽，阻抗值小。
3、根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于所说的谐振器内侧边缘为直线，外侧边缘为阶跃型变化。
4、根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于所说的谐振器各段不同宽度微带的长度可以相同，也可以不同。
5、一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由不少于两个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器组成。
6、根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之谐振器依次平行排列，谐振器的方向可以上下交替，也可以为同一方向，可以排列成滤波器整体为旋转对称的方向，也可以排列成滤波器整体为线性对称的方向。
7、根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之谐振器在平行排列时，谐振器的上下位置可以与相邻谐振器平齐，也可以不平齐。
8、根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器可用金属薄膜制作，也可以使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。
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Legal Events
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Owner name: TIANJIN HAITAI SUPERCONDUCTING ELECTRONICS CO., LT Free format text: FORMER OWNER: HAITAI SUPERCONDUCTING COMMUNICATIONS TECHNOLOGY (TIANJIN) CO., LTD. Effective date: 20090918 |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090918 Address after: Tianjin Huayuan Industrial Park, Wuhua Avenue No. 2 Haitai torch Pioneering Park A block, room 505 Applicant after: Tianjin Haitai Superconducting Electronics Co.,Ltd. Address before: Tianjin Huayuan Industrial Park, Wuhua Avenue No. 2 Haitai torch Pioneering Park A block 6 layer Applicant before: Hi-Tech Superconducting Communication Technologies (Tianjin) Co., Ltd. |
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Owner name: TIANJIN HI-TECH. SUPERCONDUCTING ELECTRONIC TECHNO Free format text: FORMER OWNER: TIANJIN HI-TECH SUPERCONDUCTING ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20110614 |
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Effective date of registration: 20110614 Address after: 300384 Tianjin Huayuan Industrial Park Wuhua Avenue No. 2 Haitai torch Pioneering Park A block 6 layer Applicant after: Hi-Tech Superconducting Communication Technologies (Tianjin) Co., Ltd. Address before: 300384 Tianjin Huayuan Industrial Park Wuhua Avenue No. 2 Haitai torch Pioneering Park A block, room 505 Applicant before: Tianjin Haitai Superconducting Electronics Co.,Ltd. |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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