專利名稱：微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于微波通訊用的濾波器，特別是一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器。
背景技術(shù)：
長久以來，濾波器一直是微波通訊中的一個重要元件，它具有過濾雜訊、使通訊信號清晰的功用。濾波器依功能使用有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器及帶止濾波器等四種。其中帶通濾波器的作用是讓固定頻寬的訊號通過，而將較低頻及較高頻部分的信號隔除。帶通濾波器在目前行動通訊應(yīng)用上尤其顯得重要，特別適用于基站的接收和發(fā)射系統(tǒng)上。高溫超導(dǎo)薄膜有很高的品質(zhì)因子(Q值)，是用高溫超導(dǎo)薄膜制成的濾波器，具有低損耗及高選擇性(高通帶邊緣陡峭度)等特點，目前已開始被應(yīng)用在行動通訊基站之接收系統(tǒng)上。基站使用高溫超導(dǎo)濾波器之后，可增加基站的覆蓋面積、降低雜訊的干擾，提高通話品質(zhì)；并可降低手機的發(fā)射功率，大幅減少電磁波輻射對人腦的影響，達到綠色環(huán)保的要求。使用高溫超導(dǎo)薄膜制作的濾波器多為平面式結(jié)構(gòu)，可有不同形式的結(jié)構(gòu)圖1為典型的四級(四階)條帶(strip line)結(jié)構(gòu)梳線(comb-line)型濾波器，振蕩器(11)的一端接地(12)，另一端接一電容(13，14)后再接地(15)，左右之輸入、輸出端(16)為貼線(tapped-line)式、直接連結(jié)在第一個及第四個振蕩器上；圖2為一般形式的發(fā)夾式振蕩器(hairpin-resonator)之帶通濾波器，請參考E.G.Cristal and S.Frankel，“Hairpin-ling and Hybrid Hairpin-Line/Half-Wave Parallel-Coupled-Line Filters”，IEEEE Trams.MTT，vol.MTT-20，pp.719-728，(November 1972)，在此設(shè)計上，濾波器里的振蕩器(21)方向是上、下交替輪換，這結(jié)果使得振蕩器間有很強的耦合效應(yīng)，適合制作寬帶的濾波器，若用于制作窄帶濾波器、則濾波器會需要相當大的空間；圖3為另一種發(fā)夾式振蕩器之濾波器結(jié)構(gòu)，請詳見于M.Sagawa，K.Takahashi，andM.Makimoto，“Miniaturized Hairpin Resonator Filters and theirApplication to Receiver Front-End MIC’s”，IEEE Trams.MTT vol.37，pp.1991-1997(December 1998)，此種設(shè)計在振蕩器開口(31)的前端被縮短、且產(chǎn)生很強的電容效應(yīng)(32)，振蕩器顯示出半塊狀(semilumped)性質(zhì)(33)、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)的震蕩方向都是同向，為了縮短整個振蕩器長度，振蕩器的電容部分可以相當大、電感部分可以相當小，但這樣它的品質(zhì)因子(Q值)就會降低，同時在各個振蕩器(34)間無法耦合產(chǎn)生振蕩效應(yīng)、在通帶邊無法產(chǎn)生衰減的極(pole)來增加帶外的衰減效果；圖4為一種發(fā)夾梳型(Hairpin-Comb)濾波器，此種濾波器所含振蕩器(41)之方向皆相同，振蕩器總長度為1/2波長，曲折二邊之長度則小于1/4波長(42)，此種結(jié)構(gòu)之濾波器適合制作窄帶(narrow-band)濾波器，即頻寬小于1％之濾波器中心頻率，請參考George L.Matthaei，US Patent Number5,888,942(Mar.30，1999)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，它是一種微波帶通濾波器，它具有體積小，極高的通帶選擇性，極高的雜訊抑制能力，易于制成帶寬小于1％的濾波器中心頻率的窄帶濾波器及適合使用具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作，尤其適合使用高溫超導(dǎo)薄膜制成行動通訊基站接收系統(tǒng)中的濾波器。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于它是由二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器所構(gòu)成，濾波器之輸入、輸出端為貼線微帶，輸入端之貼線微帶通過連接輸入調(diào)整片再連接于濾波器中的第一個振蕩器，輸出端之貼線微帶通過連接輸出調(diào)整片與濾波器中的最后一個振蕩器相連接。
上述所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器的形狀可相同亦可有不同。
上述所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器間的距離可相同亦可有不同。
上述所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)中二組振蕩器的分隔間距與其組內(nèi)相鄰振蕩器的間距可相同亦可有不同。
上述所說的濾波器之振蕩器組中振蕩器的極數(shù)應(yīng)一組為n極，相反方向一組亦應(yīng)為n極，總數(shù)為2n極。
上述所說的濾波器中之各振蕩器組中的同向振蕩器的數(shù)目至少為2個。
上述所說的濾波器中之振蕩器組可大于2組，但相鄰2組振蕩器的方向必須相反。
上述所說的與濾波器之輸入、輸出端連接的輸入調(diào)整片及輸出調(diào)整片的調(diào)整片之幾何形狀及平面大小可隨不同濾波器的電氣規(guī)格而改變。
上述所說的濾波器中之發(fā)夾式振蕩器其轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計有具微調(diào)作用的不同的幾何形結(jié)構(gòu)，可為直角狀、階梯狀、抹角狀、圓角狀或頂端凸起狀。
上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器其共振器間的耦合量小，容易制成小體積的窄帶濾波器；2、具有很好的通帶選擇性，即具有很高的通帶邊緣陡峭度，提高濾波器的靈敏度，可將雜訊過濾的很干凈；3、此種濾波器不僅可用金屬薄膜制作，更適合使用具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作；4、本發(fā)明適合制作高溫超導(dǎo)濾波器，應(yīng)用在各種不同的微波通訊系統(tǒng)上，不僅可以用于平面型傳統(tǒng)金屬型濾波器，更適用于制造具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。


圖1為一個現(xiàn)有四極線性結(jié)構(gòu)之濾波器，輸出、輸入端為接觸式貼線結(jié)構(gòu)。
圖2為現(xiàn)有典型的發(fā)夾式振蕩器之濾波器結(jié)構(gòu)，其中發(fā)夾式振蕩器之方向交替呈現(xiàn)相反方向。
圖3為現(xiàn)有半塊狀(semilump)的發(fā)夾式振蕩器之濾波器結(jié)構(gòu)。
圖4為現(xiàn)有一個四極發(fā)夾梳型濾波器結(jié)構(gòu)，其發(fā)夾式振蕩器之方向皆同向。
圖5為本發(fā)明所涉一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明所涉一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的一個10極接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明所涉一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的電腦模擬仿真的濾波器頻率響應(yīng)圖；此圖是根據(jù)圖6結(jié)構(gòu)、使用Sonnet軟體所計算出來。
圖8為本發(fā)明所涉一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器的一個22極的接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器實施例的頻率響應(yīng)實測圖，此濾波器使用高溫超導(dǎo)薄膜制作，帶外抑制大于90dB；圖中顯示S11，S22和S21等圖形。
其中11為梳型振蕩器，12為接地，13為電容Cr，14為電容Cr1，15為接地，16為輸入、輸出端，21為發(fā)夾式振蕩器，31為振蕩器開口端，32為電容效應(yīng)結(jié)構(gòu)，33為振蕩器顯示出半塊狀(semilumped)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，34為各個半塊狀發(fā)夾式振蕩器，41為方向皆相同的濾波器所含之振蕩器，42為小于1/2振蕩器的長度，Cc為電容，51為開口向上的發(fā)夾式振蕩器組，52為開口向下的發(fā)夾式振蕩器組，53為開口向上的振蕩器間的距離，54為開口向下的振蕩器間的距離，55為二組振蕩器分隔的間距，56為接觸式輸入端，57為接觸式輸出端，58為階梯狀發(fā)夾式振蕩器之轉(zhuǎn)折處，59為小階梯狀發(fā)夾式振蕩器之轉(zhuǎn)折處，60為頂端凸起狀發(fā)夾式振蕩器之轉(zhuǎn)折處，61為調(diào)節(jié)片，71為10極(pole)的帶通濾波器之微帶輸入端，72為10極(pole)的帶通濾波器之微帶輸出端，73為10極(pole)的帶通濾波器之輸入端調(diào)節(jié)片，74為10極(pole)的帶通濾波器之輸出端調(diào)節(jié)片，75為10極(pole)的帶通濾波器之與輸入端連接的第一個發(fā)夾式振蕩器，75-76間為10極(pole)的帶通濾波器中之方向相同的五個發(fā)夾式振蕩器，77-78間為10極(pole)的帶通濾波器中之方向相反的五個發(fā)夾式振蕩器，78為10極(pole)的帶通濾波器之與輸出端連接的最后一個發(fā)夾式振蕩器，80、81、82、83、84、85、86、87、88、89為為使濾波器的頻率響應(yīng)達到需求的規(guī)格而對每一發(fā)夾式振蕩器之折回處所做的幾何結(jié)構(gòu)形狀調(diào)整(可包括直角狀、階梯狀、抹角狀、圓角狀或頂端凸起狀等)。
具體實施例方式實施例1一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器(見圖5)，所說的濾波器結(jié)構(gòu)由二組反平行發(fā)夾型振蕩器所構(gòu)成，第一組發(fā)夾型振蕩器組51的開口向上，第二組發(fā)夾型振蕩器組52的開口向下；此二組發(fā)夾型振蕩器的數(shù)目相同，均為n個，相對應(yīng)的振蕩器形狀一樣，振蕩器間的距離53和54相同，但方向相反，如圖5中振蕩器1和2n，2和2n-1，……，n-1和n+1；二組振蕩器分隔的間距55與其它相鄰組內(nèi)振蕩器的間距53和54不同。第一個振蕩器51-1外接一接觸式輸入端56，最后一個振蕩器52-2n外接另一相同結(jié)構(gòu)、但相反方向(上下顛倒)的接觸式輸出端57。發(fā)夾式振蕩器之轉(zhuǎn)折處有為使濾波器的頻率響應(yīng)達到需求的規(guī)格而對每一發(fā)夾式振蕩器之折回處所做的幾何結(jié)構(gòu)形狀的調(diào)整(可包括直角狀、階梯狀、抹角狀、圓角狀或頂端凸起狀等不同的幾何形結(jié)構(gòu))，本例可為小階梯狀59、階梯狀58或頂端凸起狀60。輸入端56連接于第一個振蕩器51-1間有具有調(diào)節(jié)濾波器頻率相應(yīng)功能的調(diào)節(jié)片61，輸出端57連接于最后一個振蕩器52-2n間亦有具有調(diào)節(jié)濾波器頻率相應(yīng)功能的調(diào)節(jié)片61，調(diào)節(jié)片61的形狀大小隨著不同濾波器的電氣規(guī)格而改變。
上述所說的濾波器可使用高溫超導(dǎo)薄膜制作出適合第三代(3G)行動通訊基站使用的超導(dǎo)濾波器。
實施例2本發(fā)明“接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器”是使用Sonnet電磁模擬仿真軟體所設(shè)計，Sonnet軟體是一種平面式全波形電磁模擬仿真軟體，由美國Sonnet軟體公司所出版。本例為一個10極(pole)的帶通濾波器(見圖6、7)，平面結(jié)構(gòu)如圖6所示。此濾波器之訊號由輸入端之微帶71進入，經(jīng)調(diào)節(jié)片73、接連到第一個振蕩器75，第一個振蕩器75至第五個振蕩器76的方向皆相同；第六個振蕩器77至第十個振蕩器78的方向相同、但與第一至第五個振蕩器的方向相反；第十個振蕩器78再向外連接一調(diào)節(jié)片74，最后再接輸出端72。每一發(fā)夾型振蕩器的折回區(qū)域(80，81，82，83，84及85，86，87，88，89)都可做適當?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)修正，使濾波器的頻率響應(yīng)(圖7)達到需求的規(guī)格。
實施例3本例為一個使用高溫超導(dǎo)薄膜制造適合3G基站使用的高溫超導(dǎo)濾波器，此濾波器為22極(由22個振蕩器所組成)，在77K(液態(tài)氮溫度)實際量測到的頻率響應(yīng)如圖八所示；此濾波器之波形(頻率響應(yīng))未經(jīng)微調(diào)，帶外抑制大于90dB。
權(quán)利要求
1.一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于它是由二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器所構(gòu)成，濾波器之輸入、輸出端為貼線微帶，輸入端之貼線微帶通過連接輸入調(diào)整片再連接于濾波器中的第一個振蕩器，輸出端之貼線微帶通過連接輸出調(diào)整片與濾波器中的最后一個振蕩器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器的形狀可相同亦可有不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器間的距離可相同亦可有不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)中二組振蕩器的分隔間距與其組內(nèi)相鄰振蕩器的間距可相同亦可有不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的濾波器之振蕩器組中振蕩器的極數(shù)應(yīng)一組為n極，相反方向一組亦應(yīng)為n極，總數(shù)為2n極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的濾波器中之各振蕩器組中的同向振蕩器的數(shù)目至少為2個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的濾波器中之振蕩器組可大于2組，但相鄰2組振蕩器的方向必須相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的與濾波器之輸入、輸出端連接的輸入調(diào)整片及輸出調(diào)整片的調(diào)整片之幾何形狀及平面大小可隨不同濾波器的電氣規(guī)格而改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的濾波器中之發(fā)夾式振蕩器其轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計有具微調(diào)作用的不同的幾何形結(jié)構(gòu)，可為直角狀、階梯狀、抹角狀、圓角狀或頂端凸起狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
全文摘要
一種微波通訊用之接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器，其特征在于它是由二組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目相同且長度為半波長的發(fā)夾式振蕩器所構(gòu)成，濾波器之輸入、輸出端為貼線微帶，輸入端之貼線微帶通過連接輸入調(diào)整片再連接于濾波器中的第一個振蕩器，輸出端之貼線微帶通過連接輸出調(diào)整片與濾波器中的最后一個振蕩器相連接。本發(fā)明的優(yōu)越性在于其共振器間的耦合量小，容易制成小體積的窄帶濾波器；可提高通帶邊緣的陡峭度，提高濾波器的靈敏度，接觸式反平行發(fā)夾梳型濾波器不僅可以用于平面型傳統(tǒng)金屬型濾波器，更適用于制造具高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。
文檔編號H01P1/20GK1549387SQ0312986
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者陳國鋕, 陳國 申請人:海泰超導(dǎo)通訊科技(天津)有限公司, 超導(dǎo)國際科技股份有限公司