[發明專利]一種具有多傳輸零點的小型化超導濾波器

無效

• 申請號: 201110443910.3
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102544651A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 何明;喬忍;夏侯海;閻少林;方蘭;趙新杰;季魯;張旭
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及用于通訊的具有多傳輸零點的高溫超導帶通濾波器，該濾波器制作于超導薄膜上。

背景技術

超導濾波器通過交叉耦合的方式具有線性相位特性和良好的頻率選擇性，但是也相應的需要更多的諧振器個數來實現交叉耦合，常用的交叉耦合結構由四個諧振器級聯組成，通常稱作CQ(Cascaded?Quadruplet)形式諧振器組。當交叉耦合極性不同時，此結構便產生一對位于虛軸的傳輸零點以提高濾波器的帶外陡峭度；當交叉耦合極性相同時，此結構便產生一對位于實軸的傳輸零點以實現線性相位。因此，為了實現一對傳輸零點的交叉耦合結構就需要4個諧振器，這就加大了濾波器的尺寸，而現代通信系統要求濾波器在實現高性能的前提下，盡可能的小型化。

到目前為止，關于具有交叉耦合結構的超導濾波器小型化方面研究報道不多。用于制作交叉耦合結構超導濾波器的CQ形式諧振器組主要有以下兩種方式實現：一種是采用半開口環微帶諧振器疊加而成，此種結構內的寄生耦合影響較大，需要對四個微帶諧振器進行反復折疊來減弱寄生耦合。另一種結構就是采用跨線耦合即非接觸式耦合微帶線的方式。傳統的附加跨線法每引入一對傳輸零點需要4階諧振器配合，額外加大了超導濾波器的面積，詳細內容請參考文獻：T.Zuo，L.?Fang，et?al.‘A?self-equalized?HTS?filter?for?futuremobile?communication?applications’，Physica?C，Vol.459(2007)，pp.1-4.此種結構如果想實現N對傳輸零點，需要4N個諧振單元，不利于整個系統的小型化。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術存在的上述不足，提供一種具有多傳輸零點的超導濾波器，其在具有線性相位、帶外陡峭特性的同時，兼具小型化的特點。

本發明提出了一種具有多傳輸零點的超導小型化濾波器，該濾波器是由十階微帶諧振器級聯組成，第一個與第四個、第四個與第七個、第七個和第十個諧振器之間通過非接觸式耦合微帶線方式實現交叉耦合，引入6個傳輸零點。第一個和第四個諧振器交叉耦合提供1對復傳輸零點，實現濾波器的線性相位特性；第四個和第七個、第七個和第十個諧振器交叉耦合提供2對實傳輸零點，提高濾波器通帶外的陡峭度。

其中第四個和第七個諧振器作為共用節點。共用節點可以減少諧振器個數，由12個減少到10個，實現濾波器的進一步小型化。

輸入微帶線通過內插方式與超導小型化濾波器中的第一個諧振器耦合，輸出微帶線同樣通過內插方式與最后一個諧振器耦合。

本發明所述的微帶諧振器是由交叉指慢波結構和回形針諧振結構構成。所述的微帶諧振器的回形針結構的折疊環數可以調整，適應小型化濾波器的需要，諧振器的有效長度為1/2波長。交叉指結構可以很好地抑制濾波器的二次諧波成分。

本發明的優點和積極效果：

本發明提出的具有多傳輸零點的小型化超導濾波器，采用共用節點交叉耦合結構可以將現有的實現六個傳輸零點需要的諧振器個數由12減少為10，實現整體尺寸的進一步小型化，解決具有多傳輸零點的濾波器尺寸過大問題。

本發明濾波器中使用的單個微帶諧振器是由交叉指慢波結構和回形針諧振結構合并構成的。該結構便于應用跨線耦合方式引入非相鄰諧振器之間的交叉耦合，從而提供傳輸零點，有利于提高濾波器性能。此外，由于交叉指慢波結構的存在，濾波器的二次諧波成分可以得到有效抑制。

本發明濾波器采用跨線耦合即非接觸式耦合微帶線的方式實現交叉耦合結構超導濾波器的CQ形式諧振器組，降低仿真難度。

附圖說明

圖1為微帶諧振器結構圖。

其中，10為交叉指慢波結構，11為回形針諧振結構。

圖2為本發明提供的具有多傳輸零點的超導小型化濾波器示意圖。

其中，①-⑩表示微帶諧振器的編號，20為超導小型化濾波器的輸入微帶線、21為超導小型化濾波器的輸出微帶線，22、23、24為跨線耦合方式實現交叉耦合結構超導濾波器的CQ形式諧振器組，25、26、27為非接觸式耦合微帶線。

圖3為本發明提供的具有多傳輸零點的小型化超導濾波器幅度響應曲線。其中31(實線)為超導濾波器的理論幅度響應曲線，32(虛線)為超導濾波器幅度響應的仿真曲線。

圖4為本發明提供的具有多傳輸零點的小型化超導濾波器群時延響應曲線和二次諧波抑制幅度響應曲線。(a)具有多傳輸零點的超導濾波器群時延響應曲線，(b)超導濾波器的二次諧波抑制幅度響應曲線。