專利名稱：梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器及其濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器及其濾波器
(一) 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種適用于微波通訊的微帶諧振器以及由其構(gòu)成 的濾波器，特別是一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器及其濾波器，本諧振器及濾 波器可以用高溫超導(dǎo)薄膜制作而成。
(二) 背景技術(shù)
長久以來，濾波器一直在電子信號(hào)的處理中起著極其重要的作用， 它具有過濾使用信號(hào)和抑制干擾信號(hào)的功用。較理想的濾波器頻率特 性應(yīng)當(dāng)是通帶內(nèi)能量的損耗盡量小，而在阻帶內(nèi)的能量衰減為盡可能 大，通帶與阻帶間的過渡帶則應(yīng)盡可能的陡峭。隨著微波無線通信的 快速發(fā)展，對(duì)濾波器的頻率特性提出了越來越高的要求。近年發(fā)展起 來的高溫超導(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，用高溫超導(dǎo)薄膜制作的微帶諧振器具有很高的品質(zhì) 因子(Q值可達(dá)40000 - 100000)，所以采用高溫超導(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)。
對(duì)于半波長諧振器式耦合微帶濾波器，其電路基本構(gòu)成一般為 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 器的有效長度為中心頻率的半波長，多極諧振器對(duì)相應(yīng)頻率電磁波的 激勵(lì)和耦合傳輸作用而最終達(dá)到對(duì)微波信號(hào)的過濾處理。目前有多種 成熟的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案以適應(yīng)不同的技術(shù)要求
附圖1為典型的半波長諧振器平行耦合型之帶通濾波器 (parallel-coupled, half-wave resonator filter)。
附圖2為典型的發(fā)夾式半波長諧振器(hairpin-resonator)之帶 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)可以近似看作附圖1所示結(jié)構(gòu)的變形，其每個(gè)諧振器的有效 長度仍為半波長。在此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，濾波器里的諧振器方向是上、下 交替輪換，這種結(jié)構(gòu)使得諧振器間有很強(qiáng)的耦合效應(yīng)，適合制作寬帶的濾波器，若用于制作窄帶濾波器、則濾波器會(huì)需要相當(dāng)大的空間；
附圖3為另一種發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)，請(qǐng)?jiān)斠娪贛. 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，諧振器開口的前端被縮短、且產(chǎn)生很強(qiáng)的電容效應(yīng)，諧振器顯示 出半塊狀(semi-lumped)性質(zhì)、即上端(開口端)顯出電容性效應(yīng)， 下端顯出電感性效應(yīng)。這種濾波器結(jié)構(gòu)的諧振器方向都是同向，為了 縮短整個(gè)諧振器長度，可以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；
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的微帶諧振器及由其構(gòu) 成的濾波器。諧振器采用微帶梳狀結(jié)構(gòu)，由其構(gòu)成的濾波器具有較小 的體積，極高的頻率選擇性，極高的帶外抑制能力等特點(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)濾波器。
本實(shí)用新型提出的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，由一條折疊排列的 微帶線組成，其特征在于微帶線折疊排列成整體的梳狀結(jié)構(gòu)形式。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的微帶線中間部分構(gòu)成梳狀結(jié)構(gòu) 的梳體，兩個(gè)端口部分折疊排列成梳齒。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的微帶線兩個(gè)端口位于梳狀結(jié)構(gòu) 的中間或中間偏側(cè)。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的微帶線兩個(gè)端口方向可以相 同，可以相反，也可以相對(duì)。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的微帶線梳齒的齒數(shù)不少于2個(gè)。
本實(shí)用新型提出的一種基于上述梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器所構(gòu)成的濾 波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和多個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧 振器組成。
上述所說的濾波器中之梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器依次平行排列，其諧 振器的方向可以上下交替，可以為同一方向，可以排列成整體為旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱結(jié)構(gòu)，也可以排列成整體為線性對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
上述所說的濾波器中之輸入微帶、輸出微帶各自與最鄰近的梳狀 結(jié)構(gòu)微帶諧振器可以為直接激勵(lì)關(guān)系，也可以為耦合激勵(lì)關(guān)系。上述所說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。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于1、梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器構(gòu)成的濾波器 具有很好的頻率選擇性和阻帶抑制特性；2、可以縮小諧振器的尺寸， 使濾波器結(jié)構(gòu)更加緊湊；3、減弱了非相鄰諧振器間的寄生耦合，使電 路設(shè)計(jì)和調(diào)整更簡單；4、本實(shí)用新型不僅可以用于傳統(tǒng)的平面型普 通金屬微帶濾波器，也適用于制造具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。

附圖1為現(xiàn)有典型的半波長諧振器平行耦合型濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為現(xiàn)有典型的發(fā)夾式半波長諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)示意圖， 其中發(fā)夾式諧振器的方向交替呈現(xiàn)相反方向。
附圖3為現(xiàn)有半塊狀(semi-lu即ed)發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu) 示意圖。
附圖4為本實(shí)用新型所涉不同端口位置的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的 結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本實(shí)用新型所涉不同端口方向的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器的 結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為本實(shí)用新型所涉一種基于梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器所構(gòu)成的 輸入輸出采用直接激勵(lì)的6階濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖7為本實(shí)用新型所涉一種基于梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器所構(gòu)成的 輸入輸出采用耦合激勵(lì)的6階濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖8為本實(shí)用新型所涉一種基于梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器所構(gòu)成的 輸入輸出采用直接激勵(lì)的6階濾波器的頻率特性圖。
其中10為諧振器平行耦合型濾波器，11為耦合諧振器，12為 信號(hào)輸入微帶，13為信號(hào)輸出微帶；20為發(fā)夾式諧振器之濾波器， 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)夾式諧振器的開口端，25為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折端；30為半塊狀 (semi-lumped)式諧振器之濾波器，31為半塊狀諧振器，32為信號(hào) 輸入微帶，33為信號(hào)輸出微帶，34為半塊狀諧振器的開口端(電容效 應(yīng)端)，35為半塊狀諧振器的轉(zhuǎn)折端(電感效應(yīng)端)；40為微帶線兩端 位于中間的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，41為微帶線中間構(gòu)成的梳體，42為微帶線兩端折疊成的梳齒，43a、 43b為微帶線的兩個(gè)端頭，44為微帶 線兩端位于中間偏側(cè)的梳狀結(jié)構(gòu)諧振器；51為兩端口向上的梳狀結(jié)構(gòu) 諧振器，52為兩端口向下的梳狀結(jié)構(gòu)諧振器，53為兩端口相反的梳狀 結(jié)構(gòu)諧振器，54為兩端口相對(duì)的梳狀結(jié)構(gòu)諧振器；60為直接激勵(lì)型6 階濾波器，61為信號(hào)輸入微帶，62為信號(hào)輸出微帶，63為相鄰諧振 器間的間隙；70為耦合激勵(lì)型6階濾波器，71為信號(hào)輸入微帶，72 為信號(hào)輸出微帶，73為相鄰諧振器間的間隙；80為直接激勵(lì)型6階梳 狀結(jié)構(gòu)濾波器的頻率特性，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)施方式
實(shí)施例l:本實(shí)用新型提出的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40，由一 條折疊排列的微帶線組成，其特征在于微帶線折疊排列成整體的梳狀 結(jié)構(gòu)形式。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40的微帶線中間構(gòu)成梳狀結(jié)構(gòu) 的梳體41 ，兩個(gè)端口部分折疊排列成梳齒42 。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40的微帶線兩個(gè)端口 43a、 43b 位于梳狀結(jié)構(gòu)的中間。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40的微帶線兩個(gè)端口 43a、 43b 方向相同。
上述所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40的微帶線梳齒42的齒數(shù)不少 于2個(gè)。
本實(shí)用新型提出的一種基于上述梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40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和多個(gè)梳 狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40組成。
上述所說的濾波器60中之梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40依次平行排列， 其諧振器40的方向?yàn)橥环较?，排列成整體為線性對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
上述所說的濾波器60中之輸入微帶61、輸出微帶62各自與最鄰 近的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40為直接激勵(lì)關(guān)系。
上述所說的濾波器60使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
實(shí)施例2:上述所說的濾波器70之輸入微帶71、輸出微帶72各 自與最鄰近的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器40為耦合激勵(lì)關(guān)系。
權(quán)利要求1、一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，由一條折疊排列的微帶線組成，其特征在于微帶線折疊排列成整體的梳狀結(jié)構(gòu)形式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，其特征在于 所說的微帶線中間部分構(gòu)成梳狀結(jié)構(gòu)的梳體，兩個(gè)端口部分折疊排列 成梳齒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，其特征在于 所說的微帶線兩個(gè)端口位于梳狀結(jié)構(gòu)的中間或中間偏側(cè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，其特征在于 所說的微帶線兩個(gè)端口方向可以相同，可以相反，也可以相對(duì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器，其特征在于 所說的微帶線梳齒的齒數(shù)不少于2個(gè)。
6、 一種基于如權(quán)利要求1所說的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器所構(gòu)成的濾 波器，其特征在于它是由輸入微帶、輸出微帶和多個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧 振器組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所說的一種基于如權(quán)利要求1所說的梳狀結(jié)構(gòu) 微帶諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說的濾波器中之梳狀結(jié)構(gòu) 微帶諧振器依次平行排列，其諧振器的方向可以上下交替，可以為同 一方向，可以排列成整體為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，也可以排列成整體為線性 對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所說的一種基于如權(quán)利要求1所說的梳狀結(jié)構(gòu) 微帶諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說的濾波器中之輸入微帶、 輸出微帶各自與最鄰近的梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器可以為直接激勵(lì)關(guān)系， 也可以為耦合激勵(lì)關(guān)系。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所說的一種基于如權(quán)利要求1所說的梳狀結(jié)構(gòu) 微帶諧振器所構(gòu)成的濾波器，其特征在于所說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。
專利摘要本實(shí)用新型提出的一種梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器及其構(gòu)成的濾波器，其特征在于本梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器由一條折疊排列的微帶線組成，微帶線折疊排列成整體的梳狀結(jié)構(gòu)形式；濾波器是由輸入微帶、輸出微帶和多個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)微帶諧振器組成；本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于梳狀結(jié)構(gòu)可以縮小諧振器的尺寸，結(jié)構(gòu)更加緊湊，減弱了非相鄰諧振器間的寄生耦合，使電路設(shè)計(jì)和調(diào)整更簡單，同時(shí)構(gòu)成的濾波器具有很好的頻率選擇性和阻帶抑制特性，本實(shí)用新型不僅可以用來制作高性能的高溫超導(dǎo)濾波器，也適用于制作傳統(tǒng)的平面型金屬微帶濾波器。
文檔編號(hào)H01P7/08GK201307634SQ200820142780
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者馮繼東, 偉 劉, 鈞 孫, 季來運(yùn), 李演奇, 朗 王, 王金明, 許開維 申請(qǐng)人:海泰超導(dǎo)通訊科技(天津)有限公司