[實用新型]一種多通帶高溫超導濾波器

有效

• 申請號: 201420031104.4
• 申請日: 2014-01-18
• 公開（公告）號: CN203644910U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 羊愷;陳浩健;舒紹敏;段東林;孫陽丹
• 申請（專利權）人: 成都順為超導科技股份有限公司
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/203
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于超導元器件設計技術領域，涉及高溫超導濾波器件，特別涉及一種由多個子濾波器并聯形成的多個通道的高溫超導濾波器。

背景技術

隨著通信產業的急速發展，各種通信標準同時存在使得頻率資源越來越緊張，對于無線通信系統的前端接收設備的要求也越來越高。具體表現是高效的頻譜利用率問題，即對具有高選擇性、小體積、低成本、設計靈活的射頻濾波器有著迫切需求。高溫超導技術目前發展已經較為成熟，利用高溫超導材料設計的濾波器具有插損小，帶邊陡峭，矩形系數高的特點，因此已在通信領域被廣泛使用。但是，超導材料本身成本較高，并且由于當前工藝所致，單塊超導材料的尺寸很難在保證低成本的同時做大，超導射頻濾波器領域的元器件的小體積、低成本、設計靈活等特性顯得尤為重要。另外，如今的通信系統要求同時工作于多個通信頻段以節約成本，多通帶濾波器是這些系統中必不可少的器件。針對這種情況，工程師開始研究具有多通帶頻率特性的濾波器。

基于上述濾波器多通帶頻率特性的問題，目前的研究點主要集中在以下方面：1、利用諧振器的雙模特性，即一個諧振器工作在兩個諧振模式，對應多個中心頻率。該方法又主要有兩個思路，一個是通過利用和控制階躍諧振器的諧波來產生多通帶，另一個則是通過在均勻阻抗諧振器或非均勻阻抗諧振器上加載短路或是開路枝節的方法。該技術的優點是體積較小，但是設計難度大。多個通帶使用同一套耦合網絡，很難同時達到各個通帶所需要的耦合系數，因此難于分別調節各通帶的帶寬，查閱專利文獻和期刊文獻，利用該種方法的都只能設計出兩級或是三級的濾波器，對于級數要求較高的濾波器設計很困難，因此很難設計出高性能的寬帶多頻帶濾波器。2、將帶通帶阻濾波器集成在一起來完成多通道濾波器的設計。該方法的缺點是體積較大，設計復雜，調試困難。3、多個子濾波器并聯方案。使用多個子濾波器實現多頻帶通濾波器，每一個子濾波器分別實現一個通道。但是由于子濾波器的耦合網絡設計難度大，設計出得濾波器體積大，很多工程師便放棄了這一想法。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有的采用多個子濾波器組成多通帶濾波器的設計方案中耦合網絡設計難度大且器件體積大的不足，提出了一種多通帶高溫超導濾波器。

本實用新型的技術方案為：一種多通帶高溫超導濾波器，包括高溫超導基片和形成于基片上的N個頻帶不同的子濾波器電路圖案，N為不小于2的整數；其特征在于，子濾波器的輸入端還包括N-1個與其中N-1個子濾波器一一對應的三端口環行器，子濾波器的輸入端口分別與對應的環行器的第二端口相連接；第1環行器的第一端口作為濾波器輸入端；第n環行器的第三端口與第n+1環行器的第一端口相連接，n為不小于1不大于N-2的整數，第N-1環行器的第三端口與第N子濾波器的輸入端口相連接；各子濾波器的輸出端之間通過匹配網絡連接輸出。

優選的，上述高溫超導濾波器包括三個中心頻率不同的子濾波器電路圖案。

進一步的，子濾波器輸出端之間采用微帶電路匹配網絡匹配輸出。

進一步的，上述用作匹配網絡的微帶電路具體為具有阻抗變換功能的T型結。

進一步的，上述T型結由階躍阻抗傳輸線構成，T型結長度小于四分之一波長。

進一步的，上述匹配網絡為與子濾波器輸入端對稱布置的N-1個環行器。

進一步的，子濾波器的輸出端口分別與對應的環行器的第二端口相連接；第1環行器的第三端口作為濾波器輸出端；第n+1環行器的第三端口與第n環行器的第一端口相連接，n為不小于1不大于N-2的整數，第N-1環行器的第一端口與第N子濾波器的輸出端口相連接。

進一步的，諧振器為諧振于所在子濾波器工作帶寬的中心頻率的階躍阻抗諧振器。

進一步的，子濾波器為八階廣義切比雪夫帶通濾波器，包括八個依序一字排開的諧振器，并至少在兩個非相鄰的諧振器間引入交叉耦合。

進一步的，高溫超導基片由介電常數為23.8的鋁酸鑭基材，基材厚度為0.5mm。

一般來講常溫下使用的環行器在液氮溫區至液氦溫區之間因為插損過大（通常大于3dB）而沒法使用，應用于基于高溫超導材料的濾波器時雖然能有效降低電路尺寸，但是并不能保證作為高溫超導濾波器的整體性能；甚至當用于對電路損耗控制要求較高的工程領域比如說通信基站時，上述方案基本無法實現其參數要求，為了解決上述技術問題，本發明進一步提出如下改進方案：所述環行器為工作于液氮至液氦溫區時插損不高于0.3dB的低溫環行器。

上述低溫環行器工作于低溫環境，所述低溫環境優選為與高溫超導濾波器的超導電路工作的低溫環境相同。