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CN201307634Y - 梳状结构微带谐振器及其滤波器 - Google Patents

梳状结构微带谐振器及其滤波器 Download PDF

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CN201307634Y
CN201307634Y CNU2008201427803U CN200820142780U CN201307634Y CN 201307634 Y CN201307634 Y CN 201307634Y CN U2008201427803 U CNU2008201427803 U CN U2008201427803U CN 200820142780 U CN200820142780 U CN 200820142780U CN 201307634 Y CN201307634 Y CN 201307634Y
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China
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filter
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resonator
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孙钧
王金明
刘伟
冯继东
王朗
李演奇
许开维
季来运
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Hi-Tech Superconducting Communication Technologies (Tianjin) Co., Ltd.
Original Assignee
HI-TECH SUPERCONDUCTING COMMUNICATION TECHNOLOGIES (TIANJIN) Co Ltd
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Abstract

本实用新型提出的一种梳状结构微带谐振器及其构成的滤波器，其特征在于本梳状结构微带谐振器由一条折叠排列的微带线组成，微带线折叠排列成整体的梳状结构形式；滤波器是由输入微带、输出微带和多个梳状结构微带谐振器组成；本实用新型的优越性在于梳状结构可以缩小谐振器的尺寸，结构更加紧凑，减弱了非相邻谐振器间的寄生耦合，使电路设计和调整更简单，同时构成的滤波器具有很好的频率选择性和阻带抑制特性，本实用新型不仅可以用来制作高性能的高温超导滤波器，也适用于制作传统的平面型金属微带滤波器。

Description

梳状结构微带谐振器及其滤波器
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种适用于微波通讯的微带谐振器以及由其构成的滤波器，特别是一种梳状结构微带谐振器及其滤波器，本谐振器及滤波器可以用高温超导薄膜制作而成。
(二)背景技术：
长久以来，滤波器一直在电子信号的处理中起着极其重要的作用，它具有过滤使用信号和抑制干扰信号的功用。较理想的滤波器频率特性应当是通带内能量的损耗尽量小，而在阻带内的能量衰减为尽可能大，通带与阻带间的过渡带则应尽可能的陡峭。随着微波无线通信的快速发展，对滤波器的频率特性提出了越来越高的要求。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，用高温超导薄膜制作的微带谐振器具有很高的品质因子(Q值可达40000-100000)，所以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。
对于半波长谐振器式耦合微带滤波器，其电路基本构成一般为：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，多极谐振器对相应频率电磁波的激励和耦合传输作用而最终达到对微波信号的过滤处理。目前有多种成熟的设计结构方案以适应不同的技术要求：
附图1为典型的半波长谐振器平行耦合型之带通滤波器(parallel-coupled，half-wave resonator filter)。
附图2为典型的发夹式半波长谐振器(hairpin-resonator)之带通滤波器，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)，这种结构可以近似看作附图1所示结构的变形，其每个谐振器的有效长度仍为半波长。在此设计结构中，滤波器里的谐振器方向是上、下交替轮换，这种结构使得谐振器间有很强的耦合效应，适合制作宽带的滤波器，若用于制作窄带滤波器、则滤波器会需要相当大的空间；
附图3为另一种发夹式谐振器之滤波器结构，请详见于M.Sagawa，K.Takahashi，and M.Makimoto，“Miniaturized Hairpin ResonatorFilters and their Application to Receiver Front-End MIC’s”，IEEETrams.MTTvol.37，pp.1991-1997(December 1998)，此种设计结构中，谐振器开口的前端被缩短、且产生很强的电容效应，谐振器显示出半块状(semi-lumped)性质、即上端(开口端)显出电容性效应，下端显出电感性效应。这种滤波器结构的谐振器方向都是同向，为了缩短整个谐振器长度，可以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；
(三)发明内容：
本实用新型的目的在于设计一种新型结构的微带谐振器及由其构成的滤波器。谐振器采用微带梳状结构，由其构成的滤波器具有较小的体积，极高的频率选择性，极高的带外抑制能力等特点，适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作高温超导滤波器。
本实用新型提出的一种梳状结构微带谐振器，由一条折叠排列的微带线组成，其特征在于微带线折叠排列成整体的梳状结构形式。
上述所说的梳状结构微带谐振器的微带线中间部分构成梳状结构的梳体，两个端口部分折叠排列成梳齿。
上述所说的梳状结构微带谐振器的微带线两个端口位于梳状结构的中间或中间偏侧。
上述所说的梳状结构微带谐振器的微带线两个端口方向可以相同，可以相反，也可以相对。
上述所说的梳状结构微带谐振器的微带线梳齿的齿数不少于2个。
本实用新型提出的一种基于上述梳状结构微带谐振器所构成的滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和多个梳状结构微带谐振器组成。
上述所说的滤波器中之梳状结构微带谐振器依次平行排列，其谐振器的方向可以上下交替，可以为同一方向，可以排列成整体为旋转对称结构，也可以排列成整体为线性对称结构。
上述所说的滤波器中之输入微带、输出微带各自与最邻近的梳状结构微带谐振器可以为直接激励关系，也可以为耦合激励关系。
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。
本实用新型的优越性在于：1、梳状结构微带谐振器构成的滤波器具有很好的频率选择性和阻带抑制特性；2、可以缩小谐振器的尺寸，使滤波器结构更加紧凑；3、减弱了非相邻谐振器间的寄生耦合，使电路设计和调整更简单；4、本实用新型不仅可以用于传统的平面型普通金属微带滤波器，也适用于制造具有高品质因子的高温超导滤波器。
(四)附图说明：
附图1为现有典型的半波长谐振器平行耦合型滤波器结构示意图。
附图2为现有典型的发夹式半波长谐振器之滤波器结构示意图，其中发夹式谐振器的方向交替呈现相反方向。
附图3为现有半块状(semi-lumped)发夹式谐振器之滤波器结构示意图。
附图4为本实用新型所涉不同端口位置的梳状结构微带谐振器的结构示意图。
附图5为本实用新型所涉不同端口方向的梳状结构微带谐振器的结构示意图。
附图6为本实用新型所涉一种基于梳状结构微带谐振器所构成的输入输出采用直接激励的6阶滤波器结构示意图。
附图7为本实用新型所涉一种基于梳状结构微带谐振器所构成的输入输出采用耦合激励的6阶滤波器结构示意图。
附图8为本实用新型所涉一种基于梳状结构微带谐振器所构成的输入输出采用直接激励的6阶滤波器的频率特性图。
其中：10为谐振器平行耦合型滤波器，11为耦合谐振器，12为信号输入微带，13为信号输出微带；20为发夹式谐振器之滤波器，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口端，25为发夹式谐振器的转折端；30为半块状(semi-lumped)式谐振器之滤波器，31为半块状谐振器，32为信号输入微带，33为信号输出微带，34为半块状谐振器的开口端(电容效应端)，35为半块状谐振器的转折端(电感效应端)；40为微带线两端位于中间的梳状结构微带谐振器，41为微带线中间构成的梳体，42为微带线两端折叠成的梳齿，43a、43b为微带线的两个端头，44为微带线两端位于中间偏侧的梳状结构谐振器；51为两端口向上的梳状结构谐振器，52为两端口向下的梳状结构谐振器，53为两端口相反的梳状结构谐振器，54为两端口相对的梳状结构谐振器；60为直接激励型6阶滤波器，61为信号输入微带，62为信号输出微带，63为相邻谐振器间的间隙；70为耦合激励型6阶滤波器，71为信号输入微带，72为信号输出微带，73为相邻谐振器间的间隙；80为直接激励型6阶梳状结构滤波器的频率特性，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：本实用新型提出的一种梳状结构微带谐振器40，由一条折叠排列的微带线组成，其特征在于微带线折叠排列成整体的梳状结构形式。
上述所说的梳状结构微带谐振器40的微带线中间构成梳状结构的梳体41，两个端口部分折叠排列成梳齿42。
上述所说的梳状结构微带谐振器40的微带线两个端口43a、43b位于梳状结构的中间。
上述所说的梳状结构微带谐振器40的微带线两个端口43a、43b方向相同。
上述所说的梳状结构微带谐振器40的微带线梳齿42的齿数不少于2个。
本实用新型提出的一种基于上述梳状结构微带谐振器40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和多个梳状结构微带谐振器40组成。
上述所说的滤波器60中之梳状结构微带谐振器40依次平行排列，其谐振器40的方向为同一方向，排列成整体为线性对称结构。
上述所说的滤波器60中之输入微带61、输出微带62各自与最邻近的梳状结构微带谐振器40为直接激励关系。
上述所说的滤波器60使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70之输入微带71、输出微带72各自与最邻近的梳状结构微带谐振器40为耦合激励关系。

Claims (9)

1、一种梳状结构微带谐振器，由一条折叠排列的微带线组成，其特征在于微带线折叠排列成整体的梳状结构形式。
2、根据权利要求1所说的一种梳状结构微带谐振器，其特征在于所说的微带线中间部分构成梳状结构的梳体，两个端口部分折叠排列成梳齿。
3、根据权利要求1所说的一种梳状结构微带谐振器，其特征在于所说的微带线两个端口位于梳状结构的中间或中间偏侧。
4、根据权利要求1所说的一种梳状结构微带谐振器，其特征在于所说的微带线两个端口方向可以相同，可以相反，也可以相对。
5、根据权利要求1所说的一种梳状结构微带谐振器，其特征在于所说的微带线梳齿的齿数不少于2个。
6、一种基于如权利要求1所说的梳状结构微带谐振器所构成的滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和多个梳状结构微带谐振器组成。
7、根据权利要求6所说的一种基于如权利要求1所说的梳状结构微带谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之梳状结构微带谐振器依次平行排列，其谐振器的方向可以上下交替，可以为同一方向，可以排列成整体为旋转对称结构，也可以排列成整体为线性对称结构。
8、根据权利要求6所说的一种基于如权利要求1所说的梳状结构微带谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之输入微带、输出微带各自与最邻近的梳状结构微带谐振器可以为直接激励关系，也可以为耦合激励关系。
9、根据权利要求6所说的一种基于如权利要求1所说的梳状结构微带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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