[发明专利]一种含有抽头结构的高温超导微带滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波通讯设备技术领域，特别涉及微波滤波器的设计。

背景技术

微波滤波器是十分重要的微波元件，理想的滤波器特性应当是通带无衰减而在截止区域内衰减无穷大，通带与截止区域的跳变尽可能的陡峭。目前，滤波器设计的目标是在滤波器整体尺寸尽可能小的前提下，使滤波器的带内插入损耗更低，通带边缘更陡峭，从而实现良好的选择性。

对于带内插入损耗的降低，高温超导材料的使用具有关键作用。随着高温超导薄膜材料制备工艺的发展，推动了超导微带线滤波器的实用化进程。超导微带线具有很低的微波表面电阻，使得超导微带线滤波器带内插入损耗很小。已有的实验结果表明，超导微带线滤波器可以有极低的插入损耗和通带平坦特性，在性能上更接近于理想滤波器。

对于带边陡峭度的提高，则依赖于设计方法。在传统的滤波器设计方法中，通常采用增加节数的方法来提高带边陡峭度。但是，节数的增加将显著的增大滤波器的整体尺寸，并导致通带衰减变大，使得滤波器性能恶化。近年来，在滤波器的设计方法研究中，应用在通带边缘引入传输零点的方式来改善带边陡峭度备受青睐。在过去的研究中，许多方法都被用来产生传输零点。英国伯明翰大学的Jiasheng Hong等人通过错落的谐振器布局方式引入交叉耦合，实现了一对传输零点，详见Hong J and Lancaster M J，“Design of Highly Selective Microstrip Bandpass Filters with a Single Pair of Attenuation Poles at Finite Frequencies”，IEEE Trans.Microwave Theory Tech.，VOL.48，NO.7，JULY 2000，PP.1098-1107。这种通过特殊的谐振器布局来实现交叉耦合的方法使其结构受到很大限制，而且在高频时为了避开封装盒模式必须采用狭长型的布局，这种方法难以实现。美国Conductus公司的研究人员通过一条耦合微带线为桥梁在非相邻谐振器之间建立交叉耦合，引入了传输零点，详见Shen Y and Sans C，IEEE MIT-S Digest，“Ultra Selective HTS Bandpass Filter for 3G Wireless Application”，VOL.13，NO.2，JUNE 2003，PP.261-264。然而频率较高时，构成滤波器的谐振器尺寸小，耦合微带线的电长度甚至比谐振器自身的电长度还长，耦合微带线会在通带附近引入一系列不需要的谐振模式，难以实现良好的滤波器性能。另外，通过在输入输出馈线上引入四分之一波长带阻线或者其它陷波单元的方法也被用来实现滤波器的高带边陡峭度响应，但这种方法会增加馈线的长度，并且影响外部输入输出Q值，增大设计难度。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种含有抽头结构的微带滤波器。采用直接在二分之一波长谐振器上引入抽头结构的方法，在滤波器通带边缘实现可控传输零点，提高滤波器的带边陡峭度。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

一种含有抽头结构的高温超导微带滤波器，包括输入馈线，输出馈线，平行排列的多节U型二分之一波长谐振器，其特征在于，至少有一节所述二分之一波长谐振器为带有抽头结构的谐振器，用以在滤波器通带边缘引入传输零点。

所述抽头结构与该二分之一波长谐振器的中部虚地相连。

所述谐振器中抽头结构的有效长度为传输零点的频率所对应波长的四分之一。

所述谐振器的抽头结构可由弯折的高阻抗段和矩形的低阻抗段构成。

所述滤波器可采用YBCO高温超导薄膜制作。

本发明利用抽头结构在滤波器通带边缘引入了恰当的传输零点，使得过渡带陡峭，并且具有整体尺寸小，插入损耗低，带外抑制好等优点。

本发明用于制造高温超导滤波器，也适用于平面型普通金属微带滤波器。

附图说明

图1为本发明的包括输入馈线，输出馈线，谐振器组的基本滤波器的结构示意图。

图2为本发明的滤波器所用U型阶跃阻抗谐振器。

图3为本发明的包含抽头式结构的U型阶跃阻抗谐振器。

图4为本发明的包括一个抽头结构之超导滤波器的结构布局示意图。

图5为图4中的包括一个抽头结构之超导滤波器的响应曲线。

图6为本发明的包括两个抽头结构之超导滤波器的结构布局示意图。

图7为图6中的包括两个抽头结构之超导滤波器的响应曲线。