微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器.pdf

一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由多个叉状类发夹式结构的谐振器组成的谐振器阵组成。该微带谐振器为一叉状类发夹式结构，谐振器的开口端和转折端的两边微带线间的间距不同，其中耦合作用较强的转折端的间距小于耦合作用较弱的开口端的间距，形成呈阶梯状连接的两部分。本发明的优越性在于叉状类发夹式结构微带滤波器削弱了滤波器结构中耦合作用较强的转折处的耦合作用，从而降低了滤波器频率响应特性对该区域电路结构的敏感性，可以缩小滤波器工作电路的整体尺寸；本发明不仅可以用于传统的平面型普通金属微带滤波器，更适用于制造具有高品质因子的高温超导滤波器。

1、  一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由多个叉状类发夹式结构的谐振器组成的谐振器阵组成。该微带谐振器为一叉状类发夹式结构，在此结构中，谐振器的开口端和转折端的两边微带线间的间距不同，其中耦合作用较强的转折端的间距小于耦合作用较弱的开口端的间距，形成呈阶梯状连接的两部分，且两部分的长度可以相同也可以不同。

2、  根据权利要求1所说的一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器的节数可以根据实际的需要而确定，谐振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效长度为半波长。

3、  根据权利要求1所说的一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器在平行排列时，谐振器的开口端位置可以与相邻谐振器的开口端和转折端的连接处平齐，也可以不平齐。

4、  根据权利要求1所说的一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于所说的滤波器之输入微带、输出微带各自与谐振器阵中最邻近的谐振器直接相连接。

5、  根据权利要求1所说的一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器的转折端可依需要设计成不同的几何形状，可为直角状、阶梯状、梯形状或半圆状。

6、  根据权利要求1所说的一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于所说的上述所说的滤波器可用金属薄膜制作，更适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。

微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器
(一)技术领域：
本发明涉及一种适用于微波通讯用的带通滤波器，特别是一种适用于微波通讯的叉状类发夹式(Forked-Hairpin)结构的微带滤波器，本滤波器可以用高温超导薄膜制作而成。
(二)背景技术：
长久以来，滤波器一直在电子信号的处理中起着极其重要的作用，它具有过滤使用频率的信号和抑制干扰信号的功用。随着微波无线通信的快速发展，对滤波器的电学性能提出了越来越高的要求。近年发展起来的高温超导滤波器技术很好的适应了这种需求，由于高温超导薄膜有很高的品质因子(Q值)，所以采用高温超导薄膜制成的微带滤波器，具有极低的插入损耗及优异的频率选择特性(高通带边缘陡峭度)，使其特别适用于移动通讯基站的接收和发射系统上。移动通讯基站使用高温超导滤波器之后，可以增加基站的覆盖面积、降低杂讯的干扰，提高通话质量；并可降低手机的发射功率，大幅减少电磁波辐射对人脑的影响，达到绿色环保的要求。
使用高温超导薄膜制作的微波滤波器多为微带型的平面结构，对于半波长谐振器式耦合滤波器，其电路基本构成一般为：信号的输入微带、输出微带、多个产生谐振耦合的微带谐振器，谐振器的有效长度为中心频率的半波长，多极谐振器对相应频率电磁波的激励和耦合传输作用而最终达到对微波信号的过滤处理。目前有多种成熟的设计结构方案以适应不同的技术要求：
附图1为典型的发夹式半波长谐振器(hairpin-resonator)之带通滤波器，请参考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)。在此设计结构中，每个谐振器的有效长度为半波长，滤波器里的谐振器方向是上、下交替轮换，这种结构使得谐振器间有很强的耦合效应，适合制作宽带的滤波器，若用于制作窄带滤波器、则滤波器会需要相当大的空间；
附图2为另一种发夹式谐振器之滤波器结构，请详见于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)，此种设计结构中，谐振器开口的前端被缩短、且产生很强的电容效应，谐振器显示出半块状(semi-lumped)性质、即上端(开口端)显出电容性效应，下端显出电感性效应。这种滤波器结构的谐振器方向都是同向，为了缩短整个谐振器长度，可以将谐振器的电容部分增大、而将电感部分缩小，但它的品质因子(Q值)就会随着这样的调整而降低；
(三)发明内容：
本发明的目的在于设计一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，它是一种微波带通滤波器，它具有体积小，极高的通带选择性，极高的杂讯抑制能力的特点，适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作高温超导微波滤波器。
本发明的技术方案：一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由多个叉状类发夹式结构的谐振器组成的谐振器阵组成。该微带谐振器为一叉状类发夹式结构，在此结构中，谐振器的开口端和转折端的两边微带线间的间距不同，其中耦合作用较强的转折端的间距小于耦合作用较弱的开口端的间距，形成呈阶梯状连接的两部分，且两部分的长度可以相同也可以不同。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器的节数可以根据实际的需要而确定，谐振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效长度为半波长。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器在平行排列时，谐振器的开口端位置可以与相邻谐振器的开口端和转折端的连接处平齐，也可以不平齐。
上述所说的滤波器之输入微带、输出微带各自与谐振器阵中最邻近的谐振器直接相连接。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器的转折端可依需要设计成不同的几何形状，可为直角状、阶梯状、梯形状或半圆状。
上述所说的滤波器可用金属薄膜制作，更适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。
本发明的优越性在于：1、微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器具有很好地频率选择性和阻带抑制特性，2、叉状类发夹式结构微带滤波器削弱了滤波器结构中耦合作用较强的转折处的耦合作用，从而降低了滤波器频率响应特性对该区域电路结构的敏感性，3、由于耦合作用的减弱，可以缩小滤波器工作电路的整体尺寸；4、本发明不仅可以用于传统的平面型普通金属微带滤波器，更适用于制造具有高品质因子的高温超导滤波器，应用在各种不同的微波通讯系统中。
(四)附图说明：
附图1为现有典型的发夹式谐振器之滤波器结构示意图，其中发夹式谐振器交替呈现相反方向。
附图2为现有半块状(semi-lumped)发夹式谐振器之滤波器结构示意图。
附图3为本发明所涉一种微波通讯用叉状类发夹式谐振器的结构示意图。
附图4为本发明所涉一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器结构示意图。
附图5为本发明所涉一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器的频率响应图，滤波器的极数设计为12极。
其中：10为典型的发夹式谐振器之滤波器，11为发夹式谐振器，12为信号输入微带，13为信号输出微带，14为发夹式谐振器的开口端，15为发夹式谐振器的转折端；20为半块状(semi-lumped)式谐振器之滤波器，21为半块状谐振器，22为信号输入微带，23为信号输出微带，24为半块状谐振器的开口端(电容效应端)，25为半块状谐振器的转折端(电感效应端)；30为叉状类发夹式结构谐振器，31为叉状类发夹式谐振器的开口端，32为叉状类发夹式谐振器的转折端，33a、33b为构成谐振器的两边的微带，L1为叉状类发夹式谐振器的开口端的长度，d1为开口端微带线的间距，L2为叉状类发夹式谐振器的转折端的长度，d2为转折端微带线的间距，34为开口端和转折端的连接处；40为叉状类发夹式结构微带滤波器，41为信号输入微带，42为信号输出微带，1、2、3、4、5......2n-4、2n-3、2n-2、2n-1、2n分别为第1、2、3、4、5、......第2n-4、2n-3、2n-2、2n-1、2n个谐振器。50为采用叉状类发夹式结构微带滤波器的频率响应S21曲线，51为采用叉状类发夹式结构微带滤波器的频率响应S11曲线。
(五)具体实施方式：
实施例：一种微波通讯用叉状类发夹式结构微带滤波器，其特征在于它是由输入微带41、输出微带42和由多个叉状类发夹式结构的谐振器30组成的谐振器阵组成。该微带谐振器30为一叉状类发夹式结构，在此结构中，谐振器30的开口端31和转折端32的两边微带线33a、33b间的间距不同，其中耦合作用较强的转折端32的间距d2小于耦合作用较弱的开口端31的间距d1，形成呈阶梯状连接的两部分，且两部分的长度L1、L2可以相同也可以不同。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器30的节数可以根据实际的需要而确定，谐振器的方向上下交替、依次平行排列、且有效长度为半波长。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器30在平行排列时，谐振器的开口端31位置可以与相邻谐振器的开口端31和转折端32的连接处34平齐，也可以不平齐。
上述所说的滤波器之输入微带41、输出微带42各自与谐振器阵中最邻近的谐振器1、2n直接相连接。
上述所说的滤波器中之叉状类发夹式谐振器30的转折端可依需要设计成不同的几何形状，可为直角状、阶梯状、梯形状或半圆状。
上述所说的滤波器可用金属薄膜制作，更适合使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。