[发明专利]微带滤波器及其微带谐振器的耦合方法

说明书

技术领域

本发明属于微波工程领域，具体的说，本发明涉及一种由高温超导薄膜制 作而成的微带带通滤波器、谐振器及其耦合方法。

背景技术

微波工程中，超导微带谐振器可以组成不同阶数的平面超导滤波器(一种 无源器件)，使用在各种微波装置(如雷达、移动电话基站、微波通讯装置、 射电天文望远镜等)中，用来选择一定频率的信号。在各种微波接收系统的前 端，常使用滤波器抑制不要的信号频率，使需要的信号频率顺利通过。高温超 导滤波器是用高温超导材料制成的一种平面器件，它是由若干个平面谐振器按 一定规则排列而成的。对于用普通金属制做的带通滤波器来说，通常相对带宽 在5％以下就叫窄带滤波器。高温超导滤波器的相对带宽可以比这个值小很多， 但相对带宽要小于0.5％也比较困难，原因在于寄生耦合的干扰。相关的理论 指出：谐振器之间的耦合系数应满足下列关系

Mij=FBWgigjJij]]>

式中M_ij是第i个谐振器和第j个谐振器之间的耦合系数；FBW是相对带 宽，定义它为通带宽度和中心频率的比值；g是归一化电容；J是特性导纳。 这一公式表明耦合系数M取决于相对带宽，也取决于谐振器自身的性质。显然， 无论是归一化电容g还是特性导纳J都应和平面谐振器自身的几何形状密切相 关。在滤波器中二个相邻谐振器产生的耦合叫做相邻耦合，这种耦合是必要的。 但是不相邻的二个谐振器之间也存在耦合，这类耦合对滤波器的设计有可能造 成有害影响，这种有害的非相邻耦合就是寄生耦合(parasitical coupling)。 在进行宽带平面超导滤波器的设计时，谐振单元之间的寄生耦合可以忽略。但 窄带平面超导滤波器的情况则完全不同，寄生耦合往往造成了破坏性的干扰， 当带宽在0.5％附近时这一矛盾尤为突出，至今末见理想的解决办法。

图1是微带线的截面图。图中上层是微带导体3，中间是介质2，下层是 地平面导体1。微带线的制作技术是一种现有技术。

图2所示为典型的传统的滤波器拓扑结构(参照H.Jia-Sheng，E.P. McErlean，and B.Karyamapudi，″High-order superconducting filter with group delay equalization，″2005，p.4pp.)，其拓扑结构是一维的，通过 在不相邻谐振器之间加入耦合线引入交叉耦合，这种耦合方式的缺点有两点： 1，滤波器整体长度大约为所有的谐振器的宽度，介质或者超导薄膜空间不能 得到充分的应用；2，需要加入交叉耦合的两个谐振器之间通过耦合线间接耦 合，后期调谐时交叉耦合的可调范围比较小。

发明内容

本发明的目的在于公开了一种滤波器，该滤波器由集总参数的谐振器通过 一种新型的耦合方法组成，利用这种耦合方式，可以将不同组谐振器之间的距 离拉开，大大减少寄生耦合，使各组谐振器之间互不影响，而且使滤波器插入 损耗小，带外抑制大，带边陡度高，群时延性能好。

本发明提供了一种谐振器之间的耦合方法，该谐振器包括由微带组成的一 组插指电容、一组双螺旋曲线电感和一组与地形成的块状电容，所述微带包括 上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的人造单晶介质，所述插指电容 与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指电容与所述双螺旋曲线电感与所 述块状电容串联；其特征在于，将第一个谐振器的插指电容中与第二个谐振器 插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条缩短或完全切除，将第二个谐 振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到第一个谐振器的插指电容中 被缩短或完全切除的线条处，并与第一个谐振器的插指电容中相邻的两个线条 耦合。

被缩短或者完全切除的线条为第一个谐振器的插指电容中自外面数第二 根线条；