專利名稱：微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于微波通訊用的帶通濾波器，特別是一種適用于微波通訊用的組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)的微帶濾波器。
背景技術(shù)：
長久以來，濾波器一直在電子信號的處理中起著極其重要的作用，它具有過濾使用頻率的信號和抑制干擾信號的功用。隨著微波無線通信的快速發(fā)展，對濾波器的電學(xué)性能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)薄膜有很高的品質(zhì)因子(Q值)，所以采用高溫超導(dǎo)薄膜制成的微帶型濾波器，具有極低的插入損耗及優(yōu)異的頻率選擇特性(高通帶邊緣陡峭度)，使其特別適用于移動通訊基站的接收和發(fā)射系統(tǒng)上。移動通訊基站使用高溫超導(dǎo)濾波器之后，可以增加基站的覆蓋面積、降低雜訊的干擾，提高通話質(zhì)量；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)薄膜制作的微波濾波器多為微帶型的平面結(jié)構(gòu)，對于半波長諧振器式耦合濾波器，其電路基本構(gòu)成一般為信號的輸入微帶、輸出微帶、多個產(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，多極諧振器對相應(yīng)頻率電磁波的激勵和耦合傳輸作用而最終達到對微波信號的過濾處理。目前有多種成熟的設(shè)計結(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，請參考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)，這種結(jié)構(gòu)可以近似看作附圖1所示結(jié)構(gòu)的變形，其每個諧振器的有效長度仍為半波長。在此設(shè)計結(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(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)，請詳見于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)，此種設(shè)計結(jié)構(gòu)中，諧振器開口的前端被縮短、且產(chǎn)生很強的電容效應(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)就會隨著這樣的調(diào)整而降低；附圖4為一種發(fā)夾梳型(Hairpin-Comb)半波長諧振器之濾波器，此種濾波器所包含諧振器之方向皆相同，每個諧振器有效總長度為半波長，此種結(jié)構(gòu)之濾波器適合制作窄帶(narrow-band)濾波器，即相對帶寬(濾波器通帶寬度/濾波器中心頻率)小于1％的濾波器，請參考George L.Matthaei，US Patent Number 5,888,942(Mar.30，1999)。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于設(shè)計一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，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的特點，適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作，尤其適合于使用高溫超導(dǎo)薄膜制成移動通訊基站接收和發(fā)射系統(tǒng)中的濾波器。
本實用新型的技術(shù)方案一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入輸出微帶和接受直接激勵的第一個和最后一個諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出端為微帶且與濾波器中的第一個諧振器和最后一個諧振器直接相連接。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群中的各個諧振器的形狀可相同亦可有不同。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群中的各個諧振器間的距離可相同亦可有不同。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式多組諧振器組群間的間距可相同亦可有不同。
上述所說的濾波器之各諧振器組群中諧振器的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
上述所說的濾波器中之諧振器組群應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
上述所說的與濾波器之輸入、輸出微帶直接相連接的第一個和最后一個諧振器的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
上述所說的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
本實用新型的優(yōu)越性在于1、微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器較傳統(tǒng)典型的發(fā)夾式諧振器之濾波器有更好的頻率選擇性，即具有更高的通帶邊緣陡峭度，提高濾波器的靈敏性，2、組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器同一組群中的諧振器方向相同，耦合較弱，相鄰的組群的諧振器方向相反，耦合較強，因此可以通過靈活調(diào)整同一組群中諧振器的個數(shù)，以適應(yīng)設(shè)計不同通帶寬度的濾波器；3、本實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，更適用于制造具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器，應(yīng)用在各種不同的微波通訊系統(tǒng)中。


附圖1為現(xiàn)有典型的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-lumped)發(fā)夾式諧振器之濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為現(xiàn)有發(fā)夾式梳型濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，其發(fā)夾式諧振器之方向皆同向。
附圖5為本實用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6-1為本實用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器(如附圖5所示)的頻率響應(yīng)圖，濾波器的極數(shù)設(shè)計為14極，每組群設(shè)計為2個諧振器；附圖6-2為本實用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)14極微帶濾波器(如附圖5所示)與傳統(tǒng)的14極發(fā)夾式結(jié)構(gòu)(如附圖2所示)的濾波器的低端頻率響應(yīng)比較圖；附圖6-3為本實用新型所涉一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)14極微帶濾波器(如附圖5所示)與傳統(tǒng)的14極發(fā)夾式結(jié)構(gòu)(如附圖2所示)的濾波器的高端頻率響應(yīng)比較圖。
其中10為諧振器平行耦合型濾波器，11為耦合諧振器，12為信號輸入微帶，13為信號輸出微帶 20為發(fā)夾式諧振器之濾波器，21為發(fā)夾式諧振器，22為信號輸入微帶，23為信號輸出微帶，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)折處；30為半塊狀(semi-lumped)式諧振器之濾波器，31為半塊狀諧振器，32為信號輸入微帶，33為信號輸出微帶，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)折處(電感效應(yīng)端)；40為發(fā)夾式梳型濾波器，41為發(fā)夾式諧振器，42為信號輸入微帶，43為信號輸出微帶，44為發(fā)夾式諧振器的開口端，45為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處；50為組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，51為一個諧振器組群，51a、51b為諧振器組群中的兩個諧振器，52為信號輸入微帶，53為信號輸出微帶，54為發(fā)夾式諧振器的開口端，55為發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處，56為第一個諧振器，57為最后一個諧振器，58為與諧振器組群51相鄰的另一個諧振器組群，58a、58b為諧振器組群中的兩個諧振器，L1為同一諧振器組群中諧振器間的間隙，L2為相鄰兩個諧振器組群間的間隙；60為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的頻率響應(yīng)曲線(S21)，61為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的頻率響應(yīng)曲線(S11)，62為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的低端頻率響應(yīng)曲線，63位采用傳統(tǒng)發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)的低端頻率響應(yīng)曲線，64為采用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器的高端頻率響應(yīng)曲線，65位采用傳統(tǒng)發(fā)夾式濾波器結(jié)構(gòu)的高端頻率響應(yīng)曲線。
具體實施方式
實施例一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入微帶52、輸出微帶53和接受直接激勵的第一個諧振器56和最后一個諧振器57以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群51所構(gòu)成，濾波器的輸入52、輸出端53為微帶且與濾波器中的第一個諧振器56和最后一個諧振器57直接相連接。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群51中的各個諧振器51a、51b的形狀可相同亦可有不同。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群51中的各個諧振器51a、51b間的距離L1可相同亦可有不同。
上述所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式多組諧振器組群51、58的間距L2與其它相鄰組群間的間距可相同亦可有不同。
上述所說的濾波器之各諧振器組群51、58中諧振器51a、51b的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
上述所說的濾波器中之諧振器組群51、58應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
上述所說的與濾波器之輸入微帶52、輸出微帶53直接相連接的第一個諧振器56和最后一個諧振器57的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
上述所說的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處55可依需要設(shè)計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
上述所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
權(quán)利要求1.一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入輸出微帶和接受直接激勵的第一個和最后一個諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出端為微帶且與濾波器中的第一個諧振器和最后一個諧振器直接相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群中的各個諧振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組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群中的各個諧振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組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式多組諧振器組群間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組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器之各諧振器組群中諧振器的極數(shù)至少應(yīng)為2極，且方向相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器中之諧振器組群應(yīng)不小于1組，且相鄰組群的諧振器的方向必須相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的與濾波器之輸入、輸出微帶直接相連接的第一個和最后一個諧振器的方向可以同方向也可以反方向，但必須與其相鄰的諧振器組群反向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器中之發(fā)夾式諧振器的轉(zhuǎn)折處可依需要設(shè)計成不同的幾何形狀，可為直角狀、階梯狀、梯形狀、半圓狀等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于所說的濾波器可用金屬薄膜制作，更適合使用具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)薄膜制作。
專利摘要一種微波通訊用組群型發(fā)夾結(jié)構(gòu)微帶濾波器，其特征在于它是由輸入、輸出微帶和接受直接激勵的第一個和最后一個諧振器以及多組方向相反、各組內(nèi)數(shù)目、方向相同且有效長度為半波長的發(fā)夾式諧振器組群所構(gòu)成，濾波器的輸入、輸出微帶與濾波器中的第一個諧振器和最后一個諧振器直接相連接。本實用新型的優(yōu)越性在于其較傳統(tǒng)的發(fā)夾式濾波器有更好的頻率選擇性；其同一組群中的諧振器方向相同，耦合較弱，相鄰的組群的諧振器方向相反，耦合較強，因此可以通過靈活調(diào)整同一組群中諧振器的個數(shù)，以適應(yīng)設(shè)計不同通帶寬度的濾波器；本實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，更適用于制造具有高品質(zhì)因子的高溫超導(dǎo)濾波器。
文檔編號H01P1/203GK2653708SQ03258499
公開日2004年11月3日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者季來運, 陳勤文 申請人:海泰超導(dǎo)通訊科技(天津)有限公司