[發明專利]低損耗可調射頻濾波器

有效

• 申請號: 201310464878.6
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN103546112A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 格尼希·楚祖基;巴拉姆·A·威廉森
• 申請（專利權）人: 超導技術公司
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01;H03H7/075;H03H7/12
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本申請是申請日為2008年6月27日、申請號為200880022189.7、發明名稱為“低損耗可調射頻濾波器”的專利申請的分案申請，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明大體上涉及微波電路，特別是微波帶通濾波器。

背景技術

電力濾波器一直用于電信號的處理。尤其是，這種電力濾波器用于通過使需要的信號頻率通過并阻止或衰減其他不需要的電信號頻率來從輸入信號中選擇需要的電信號頻率。濾波器可以劃分為若干通常的種類，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器，其表示由濾波器選擇性通過的頻率的類型。進一步，濾波器可以按照類型分類，例如巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、逆切比雪夫濾波器以及橢圓（Elliptic）濾波器，其表示濾波器提供的相對于理想頻率響應的譜帶形頻率響應（頻率截止特性）的類型。

所使用的濾波器的類型常常取決于預期的用途。在通信應用中，帶通濾波器通常在蜂窩式基站和其他電信設備中使用，以濾除或者阻止近似的一個或多個預定義的頻帶的RF信號。例如，這種濾波器典型地在接收器前端使用，以濾除噪音和損害基站或電信設備內的接收器的元件的其他不需要的信號。直接在接收器天線輸入端放置邊界清楚的（sharply?defined）帶通濾波器通常會消除由在靠近需要的信號頻率的頻率處的強干擾信號導致的各種不良影響。由于濾波器在接收器天線輸入端的位置，插入損耗（insertion?loss）必須很低以便不降級噪聲系數。在大多數濾波器技術中，實現低插入損耗需要在濾波器陡度或選擇性上進行相應的折中。

在商業電信應用中，常常需要使用窄帶濾波器過濾出盡可能最小的通帶，以使固定頻譜能夠被分成盡可能最大數量的頻帶，從而增加能夠適合該固定頻譜的用戶的實際數量。伴隨著無線通信的顯著上升，這種過濾應該在日益不適宜的頻譜中提供高度的選擇性（在按照小頻率差分開的信號之間區分的能力）和靈敏度（接收弱的信號的能力）。最重要的是用于模擬蜂窩通信的800至900MHz范圍的頻率范圍和用于個人通信服務（PCS）的1,800至2,200MHz范圍的頻率范圍。

對本發明的特殊興趣是在微波和RF應用的大范圍內，在軍事（例如雷達）、通信、電子情報（ELINT）和商業領域，例如包括蜂窩電話的各種通信應用中對高品質因數Q（也就是說，測量存儲能量的能力，因而與其功率耗散和損耗反相關）、低插入損耗、可調的濾波器的需要。在很多應用中，接收器濾波器必須是可調的，從而或者選擇期望的頻率，或者捕獲干擾信號頻率。因此，假如插入損耗非常低，則在接收器的接收器天線和第一非線性元件（典型地，低噪聲放大器或者混合器）之間引進線性、可調的帶通濾波器提供了在RF微波系統的大范圍內的很多優點。

例如，在商業應用中，可將PCS使用的1,800至2,200MHz頻率范圍分成幾個較窄的頻帶（A-F帶），只有其中一個子集可在任何給定的地區被電信運營商使用。因此，這有益于基站和手持單元能夠被重構，從而以這些頻帶中任何選定的子集操作。又例如，在雷達系統中，來自“友好”附近源或者干擾發射臺的高振幅干擾信號可以使接收器降低靈敏度或者與高振幅雜亂信號電平互調（intermodulate），從而給出錯誤的目標指示。因此，在高密度信號環境中，雷達報警系統頻繁地變得完全不可用，在這種情況下，跳頻是有用的。

通常使用兩種電路組建塊建立微波濾波器：多個諧振器，用于在一個頻率f₀上非常有效地存儲能量；以及耦合器，用于耦合諧振器之間的電磁能量，從而形成多個級或極。例如，四極濾波器可以包括四個諧振器。給定的耦合器的強度由它的電抗（即，感抗和/或容抗）決定。耦合器的相對強度決定了濾波器的形狀，耦合器的拓撲結構決定了濾波器執行帶通功能還是執行帶阻功能。諧振頻率f₀主要取決于各個諧振器的感抗和容抗。對于傳統的濾波器設計，濾波器起作用的頻率是由組成濾波器的諧振器的諧振頻率決定的。由于上述討論的原因，每一個諧振器必須具有非常低的內部阻抗，從而使濾波器的響應變靈敏并具有高度選擇性。這種對低阻抗的需求對于給定技術易于驅動諧振器的尺寸和成本。