專利名稱：可轉(zhuǎn)換低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微波集成電路的微波濾波器，具體涉及帶阻濾波器或低通濾波器。
背景技術(shù)：
和技術(shù)狀態(tài)像其它電子領(lǐng)域一樣，微波集成電路中的傳輸路徑中當(dāng)然也需要濾波元件。尤其是需要其性能可變的濾波器，如只對控制信號(hào)的特定狀態(tài)有濾波作用的濾波器。用采用例如平面帶線結(jié)構(gòu)的高溫銅酸鹽超導(dǎo)體能構(gòu)成極密的微波濾波器。這種濾波器用于高性能無線電通信系統(tǒng)中，例如，用作無線電基站用的微波接收濾波器，其中，有極其明顯的轉(zhuǎn)換(sharp shirts)和插入損耗有及小尺寸、輕重量的濾波器是很重要的。
日本專利申請JP2/101801中公開了一種微波帶阻濾波器，它有設(shè)計(jì)成線性微帶的傳輸線，放在超導(dǎo)材料層區(qū)域頂上的金屬元件。除在某些超導(dǎo)區(qū)域的寬度大于金屬導(dǎo)體的寬度的區(qū)域之外，超導(dǎo)材料區(qū)域的圖案與金屬導(dǎo)體的圖案基本上一致。當(dāng)超導(dǎo)材料進(jìn)入非超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，大部分電流通過金屬導(dǎo)體的共用金屬材料，而在超導(dǎo)狀態(tài)下，電流只通過下層的超導(dǎo)材料。由此，可使元件獲得可變的濾波作用。但是，這種設(shè)計(jì)造成的缺點(diǎn)是，由于該區(qū)域引起傳輸線中的損耗，所以形成了具有位于正常導(dǎo)體下的淺的導(dǎo)電率區(qū)域。適用于微波集成電路的低溫超導(dǎo)材料在正常狀態(tài)下的導(dǎo)電率與始終是正常金屬導(dǎo)體的材料的10-3至10-2的導(dǎo)電率相當(dāng)。
概述本發(fā)明的目的是提供一種以微帶傳輸線為基礎(chǔ)的用于微波的可轉(zhuǎn)換濾波器，該濾波器具有低損耗。
因此，用于微波頻率的低通或帶阻濾波器設(shè)計(jì)成基本上是平面結(jié)構(gòu)，并由設(shè)計(jì)成線性微帶元件的傳輸線構(gòu)成，其寬度通過使線性元件側(cè)邊處的區(qū)域超導(dǎo)來改變。隨著傳輸線寬度的變化，其電感也相應(yīng)變化。在微帶元件側(cè)邊的區(qū)域包括正好位于中心的正常金屬導(dǎo)體處的相當(dāng)窄的區(qū)域，這樣，沿中心微帶元件的側(cè)邊或至少部分邊緣與它電連接。這些窄的區(qū)域具有在非超導(dǎo)狀態(tài)下的某些小的、但又就金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電率而言并非微不足道的導(dǎo)電率。但是，由于它們只在極其淺或極薄邊緣處、而不是在大的表面處與總是正常的金屬導(dǎo)體的中心接觸，因此，對能構(gòu)成超導(dǎo)的那些區(qū)域的正常狀態(tài)下的傳輸路徑的傳輸特性沒有明顯的影響。傳輸線還包括構(gòu)成其電容用的電容區(qū)域。電容區(qū)域是從傳輸線的中心柱元件橫向伸出的區(qū)域，是中心正常金屬導(dǎo)體的一部分，并且是用在所需溫度下不構(gòu)成超導(dǎo)的正常導(dǎo)電材料制成。
附圖的簡要說明本發(fā)明將參見附圖用非限定的實(shí)施例進(jìn)行說明。其中，

圖1是平面可轉(zhuǎn)換微波濾波器結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是圖1的剖視圖；和圖3是按圖1和圖2的濾波器結(jié)構(gòu)的插入損耗作為微波頻率的函數(shù)的曲線圖。
詳細(xì)說明圖1和2所示的平面式微帶線元件中使用介電襯底1，介電襯底1有在其底表面上形成的例如Cu、Ag或Au的金屬層的導(dǎo)電接地層3，該接地層基本上覆蓋了作為鄰近層的全部底表面。頂表面上有與底層相同的金屬，即銅、銀或金適當(dāng)構(gòu)成的有圖案的導(dǎo)電層5。在圖案的導(dǎo)電層5形成使微波按箭頭7所示方向移動(dòng)用的傳輸或傳播路徑。有圖案的導(dǎo)電層5的外形包括具有確定傳播方向的均勻的、相當(dāng)窄的形狀的寬度Wo的中心柱路徑9，它還進(jìn)一步具有均具有相同矩形形狀的長度為b的、從中心柱橫向伸出的橫向延伸部分11，位于與一個(gè)相同延伸部分相對的一個(gè)延伸部分以構(gòu)成寬度為的Wc的更大矩形。橫向延伸部分對稱于中心柱的軸設(shè)置，而且，它們沿中心柱按均勻間隔設(shè)置，所以，延伸部分11之間的間隔長度為1，該間隔長度是延伸部分之間的柱部分10的長度。
該結(jié)構(gòu)確定沿濾波器傳播的微波的截止頻率。從說明作為穿過微帶結(jié)構(gòu)的微波頻率的函數(shù)的圖1和圖2的微帶元件的插入損耗的圖3中顯示出截止頻率。該結(jié)構(gòu)的各個(gè)不同部分主要構(gòu)成它的電感L或電容C，由此確定截止頻率fcn，因?yàn)樗ǔＥc(LC)-1/2成正比。因此，橫向延伸部分11的尺寸主要確定濾波元件的電空，延伸部分11之間的中心柱9的窄住部分10，尤其是其寬度，主要決定電感L。
通過在所選擇的位置處的正常導(dǎo)體圖案5的側(cè)邊或多個(gè)側(cè)邊處直接增加導(dǎo)電區(qū)域或?qū)щ妳^(qū)13來改變?yōu)V波元件的電感L。這些區(qū)13用超導(dǎo)材料，最好用高溫超導(dǎo)材料制成。區(qū)13最好位于中心柱部分10的兩側(cè)。當(dāng)這些橫向超導(dǎo)區(qū)13是處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，則全部電流將僅流入按邁斯納效應(yīng)而使濾波結(jié)構(gòu)中的傳輸路徑的電感減小的這些區(qū)域中。在橫向區(qū)域13的超導(dǎo)材料的正常狀態(tài)下，這些區(qū)域?qū)υ诳偸钦Ｖ行闹糠种械碾娏鞣植疾粫?huì)有太大的干擾，因?yàn)椋趨^(qū)域13的正常狀態(tài)下，對于典型的高溫超導(dǎo)材料，它們具有與金屬區(qū)域10、11的材料的約為108S/m導(dǎo)電率δc相比的約為5-105S/m的導(dǎo)電率δn。適當(dāng)?shù)剡x擇中心柱部分10和超導(dǎo)區(qū)13的生成寬度W，可顯著減小在更高的截止頻率fcs中產(chǎn)生的濾波元件的電感L，見圖3。
用任何正常的方法，例如按要求或按規(guī)定改變溫度、磁場或直流電流的電平，能實(shí)現(xiàn)區(qū)13的超導(dǎo)狀態(tài)和正常狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。用圖1所示的控制單元15表示該轉(zhuǎn)換。最好的方法是控制比超導(dǎo)材料的臨界電流大的電流，使該電流通過或不通過微帶線。通過總是使固定的偏置電流、即直流電流通過該線，使該固定的偏置電流具有比臨界電流緩慢的電流密度，并且通過將如電流脈沖的小的控制電流加或不加到其上，可在超導(dǎo)狀態(tài)和正常狀態(tài)之間進(jìn)行極快的雙向轉(zhuǎn)換。數(shù)字模擬表明，微帶線的電感L能很容易地降低到它的電感的一半，以用于超導(dǎo)值的適當(dāng)寬度。之后，相應(yīng)的截止頻率的相對漂移[(fcs-fcn)/fcn]具有約為40％的估計(jì)值。
權(quán)利要求
1．一種用于微波的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，由在規(guī)定溫度以上無超導(dǎo)性能的導(dǎo)電材料構(gòu)成中心微帶線，由在規(guī)定溫度以上有超導(dǎo)性能的材料構(gòu)成區(qū)，這些區(qū)位于中心微帶線的側(cè)邊，并與中心微帶線處于同一平面內(nèi)。
2．按權(quán)利要求1的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，該區(qū)是寬度均勻的帶形。
3．按權(quán)利要求2的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，所有的區(qū)有相同的寬度。
4．按權(quán)利要求1-2的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，中心微帶線有從中心柱延伸的橫向延伸部分。
5．按權(quán)利要求4的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，中心柱有基本上均勻的寬度。
6．按權(quán)利要求4-5的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，所有橫向延伸部分有基本相同的形狀。
7．按權(quán)利要求4-6的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，橫向延伸部分基本上是矩形形狀。
8．按權(quán)利要求4-7的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，橫向延伸部分沿中心柱均勻分布。
9．按權(quán)利要求4-8的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，該區(qū)位于橫向延伸部分之間的中心柱部分的側(cè)邊處。
10．按權(quán)利要求1-9的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，中心微帶線和區(qū)具有如下形狀，即濾波器結(jié)構(gòu)相對于中心微帶線的縱軸基本對稱。
11．按權(quán)利要求1-10的任一權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征是，使電流流過該區(qū)的控制手段，由此，當(dāng)濾波器結(jié)構(gòu)高于規(guī)定溫度，并且該區(qū)處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，使該區(qū)變成非超導(dǎo)狀態(tài)。
全文摘要
一種用于微波頻率的低通濾波器或帶阻濾波器,具有基本上是平面的結(jié)構(gòu),并由具有電感部分(10)和較寬的電容部分(11)的傳輸線構(gòu)成。電感部分被設(shè)計(jì)成線性微帶元件,其寬度通過使線性元件(10)的側(cè)邊處的區(qū)(13)超導(dǎo)來改變。傳輸線的寬度變化使其電感也相應(yīng)變化。微帶元件側(cè)邊處的區(qū)(13)包括正好位于中心正常金屬導(dǎo)體(9)處的相當(dāng)窄的區(qū)域。這些窄區(qū)域(13)具有在非超導(dǎo)狀態(tài)下的某個(gè)導(dǎo)電率,該導(dǎo)電率小,但就金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電率而言,并非完全微不足道。但是,由于它們只在極窄的邊緣處而不是在大的表面處與正常金屬導(dǎo)體(9)接觸,因此,它們在成為超導(dǎo)的區(qū)域的正常狀態(tài)下對傳輸線的傳輸特性無明顯影響。
文檔編號(hào)H01P1/30GK1309823SQ99808679
公開日2001年8月22日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
發(fā)明者S·A·周 申請人:艾利森電話股份有限公司