专利名称：阶跃阻抗型发夹结构谐振器及其滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微带谐振器及其构成的滤波器，特别是一种阶跃 阻抗型发夹结构谐振器及其构成的滤波器，本滤波器可以用高温超导 薄膜制作而成。
(二)
背景技术：
滤波器作为电子信号处理系统中的关键器件，具有过滤有用信号 和抑制干扰信号的作用。随着移动通信的快速发展，对滤波器的频率 特性提出了越来越高的要求，较理想的滤波器频率特性应当是通带内 信号的衰减尽量小，阻带内信号的衰减尽量大，通带与阻带间的过渡 带则应尽可能陡峭。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，由于高温超导薄膜的表面电阻极低，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，同 时微带滤波器具有体积小，重量轻的特点。
以往设计的高温超导滤波器，由于功率承载能力有限， 一般用于 接收系统，滤波器的结构一般采用半波长谐振器耦合式结构，其电路 基本构成为信号的输入微带、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，目前已经有多种成 熟的谐振器及滤波器设计结构方案。为扩大超导滤波器的应用范围， 大家开始优化设计微带谐振器和滤波器的结构，以期提高滤波器的功 率承载能力，同时，受限于超导薄膜基片的面积和实际的应用，又要 尽量减小滤波器的尺寸。
附图1为典型的直线形谐振器构成的平行耦合带通滤波器结构
(parallel-coupled, half-wave resonator filter)。
附图2为典型的发夹式谐振器(hairpin-resonator)构成的带通 滤波器，请参考E. G. Cristal and S. Frankel， "Hairpin-line and Hybrid Hairpin-Line/Half-Wave Parallel-Coupled-Line Filters", IEEE Trams. MTT， vol. MTT-20， pp. 719-728， (November 1972), 这种结构是附图1所示谐振器结构的变形，有效长度仍为半波长，通 过在谐振器中心对折，谐振器的两个开路端平齐，可以有效减小谐振器的尺寸，在此滤波器结构中，谐振器方向是上下交替轮换。
附图3为半块状(semi-lumped)发夹式谐振器构成的滤波器结构， 详见M. Sagawa， K. Takahashi， and M. Makimoto, "Miniaturized Hairpin Resonator Filters and their Application to Receiver Front-End MIC，s"， IEEE Trams. MTTvol. 37， pp. 1991—1997 (December 1998)，此种设计结构中，谐振器的两个开路端被縮短，呈电容性效应， 谐振器中心处呈电感性效应。为縮短谐振器长度，可将谐振器的电容 部分增大、而将电感部分縮小，但它的品质因子(Q值)就会随着这 样的调整而降低。
附图4为一种梭形谐振器构成的滤波器结构，此种谐振器是对附 图1中直线型谐振器的改进，其开路端电流密度小，谐振器微带采用 小线宽，谐振器中心处电流密度大，微带采用大带宽，可以提高谐振 器的功率负载能力。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型结构的谐振器及其构成的滤波 器。谐振器采用阶跃阻抗型发夹结构，由其构成的滤波器具有较小的 体积尺寸并可提高滤波器功率负载能力的特点，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带滤波器。
本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于整体 为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的微带宽度由开路端向谐 振器转折端逐阶变宽，两开路端处微带宽度窄，阻抗值大，转折端微 带宽度宽，阻抗值小。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器内侧边缘为直线，外侧边 缘为阶跃型变化。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的各段不同宽度微带的长 度可以相同，也可以不同。
本发明提出的一种基于上述阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成的 滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由不少于两个的阶 跃阻抗型发夹结构谐振器组成。
上述所说的滤波器中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器依次平行排 列，谐振器的方向可以上下交替，也可以为同一方向，可以排列成滤 波器整体为旋转对称的方向，也可以排列成滤波器整体为线性对称的方向。
上述所说的滤波器中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器在平行排列 时，谐振器的上下位置可以与相邻谐振器平齐，也可以不平齐。
上述所说的滤波器可用金属薄膜制作，也可以使用具有高品质因 子的高温超导薄膜制作。
本发明的优越性在于1、阶跃阻抗型发夹结构谐振器在电流密度 大的谐振器转折端微带宽度较宽，可以提高功率负载能力，而在电流 密度小的两开路端微带宽度较窄，可以降低相邻谐振器间的耦合，减 小滤波器尺寸；2、阶跃阻抗型发夹结构谐振器构成的滤波器结构紧凑、 体积小；3、本发明不仅可以用于普通金属微带滤波器，也可以用于具 有高品质因子的高温超导滤波器。
附图1为现有直线形谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图2为现有发夹式谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图3为现有半块状发夹式谐振器平行耦合滤波器结构示意图。
附图4为现有梭形谐振器耦合滤波器结构示意图。
附图5为本发明所涉一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器的结构示意图。
附图6为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成 的交替方向排列6节滤波器结构示意图。
附图7为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成 的旋转对称6节滤波器结构示意图。
附图8为本发明所涉一种基于阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构成 滤波器的频率特性图，滤波器的级数设计为6节，谐振器方向交替排 列，输入输出采用直接激励模式。
其中10为直线形谐振器平行耦合滤波器，ll为直线形谐振器， 12为信号输入微带，13为信号输出微带；20为发夹式谐振器耦合滤 波器，21为发夹式谐振器，22为信号输入微带，23为信号输出微带， 24为发夹式谐振器的开路端，25为发夹式谐振器的转折端；30为半 块状发夹谐振器平行耦合滤波器，31为半块状发夹谐振器，32为信号 输入微带，33为信号输出微带，34为谐振器的开路端，35为谐振器 的转折端；40为梭形谐振器耦合滤波器，41为梭形谐振器，42为信号输入微带，43为信号输出微带，44为梭形谐振器的开路端，45为 梭形谐振器的中心；51为阶跃阻抗型发夹结构谐振器，52a、 52b分别 为谐振器的两个开路端，53a、 53b、 54a、 54b分别为谐振器的阶跃阻 抗微带，55为谐振器的转折端，56为谐振器内侧边缘，57为谐振器 外侧边缘；60为直接激励型谐振器交替方向排列的6节滤波器，61为 信号输入微带，62为信号输出微带；70为旋转对称6节滤波器，71 为信号输入微带，72为信号输出微带；80为直接激励型谐振器交替方 向排列6节滤波器的频率特性图，81为滤波器的频率响应S21曲线，82 为滤波器的频率响应Sll曲线。 具体实施例方式
实施例1:本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器51，其 特征在于整体为发夹结构的谐振器51是由不少于三段的不同宽度微 带组成。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51的微带宽度由开路端 52a、 52b向谐振器转折端55逐阶变宽，两开路端52a、 52b处微带宽 度窄，阻抗值大，转折端微带54a、 54b宽度宽，阻抗值小。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51内侧边缘56为直线， 外侧边缘57为阶跃型变化。
上述所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器的各段不同宽度微带52a、 52b、 53a、 53b、 54a、 54b的长度可以相同，也可以不同。
本发明提出的一种基于上述阶跃阻抗型发夹结构谐振器51所构 成的滤波器60，其特征在于它是由输入微带61、输出微带62和由6 个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器51组成。
上述所说的滤波器60中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器51依次平 行排列，谐振器51的方向上下交替，排列成滤波器60整体为旋转对 称的方向。
上述所说的滤波器60中之阶跃阻抗型发夹结构谐振器51在平行 排列时，谐振器的上下位置与相邻谐振器平齐。
上述所说的滤波器60用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。 实施例2:上述所说的滤波器60用金属薄膜制作。
权利要求
1、一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特征在于整体为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成。
2、 根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特 征在于所说的微带宽度由开路端向谐振器转折端逐阶变宽，两开路端 处微带宽度窄，阻抗值大，转折端微带宽度宽，阻抗值小。
3、 根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特 征在于所说的谐振器内侧边缘为直线，外侧边缘为阶跃型变化。
4、 根据权利要求1所说的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器，其特 征在于所说的谐振器各段不同宽度微带的长度可以相同，也可以不同。
5、 一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗型发夹结构谐振器所构 成的滤波器，其特征在于它是由输入微带、输出微带和由不少于两个 的阶跃阻抗型发夹结构谐振器组成。
6、 根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗 型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之谐 振器依次平行排列，谐振器的方向可以上下交替，也可以为同一方向， 可以排列成滤波器整体为旋转对称的方向，也可以排列成滤波器整体 为线性对称的方向。
7、 根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗 型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器中之谐 振器在平行排列时，谐振器的上下位置可以与相邻谐振器平齐，也可 以不平齐。
8、 根据权利要求5所说的一种基于如权利要求1所说的阶跃阻抗 型发夹结构谐振器所构成的滤波器，其特征在于所说的滤波器可用金 属薄膜制作，也可以使用具有高品质因子的高温超导薄膜制作。
全文摘要
本发明提出的一种阶跃阻抗型发夹结构谐振器及其构成的滤波器，其特征在于本整体为发夹结构的谐振器是由不少于三段的不同宽度微带组成，微带宽度由开路端向谐振器转折端逐阶变宽；滤波器是由输入微带、输出微带和由不少于两个的阶跃阻抗型发夹结构谐振器组成。本发明的优越性在于阶跃阻抗型发夹结构谐振器可以提高功率负载能力，降低相邻谐振器间的耦合，构成的滤波器结构紧凑、体积小；本发明不仅可以用于普通金属微带滤波器，也可以用于具有高品质因子的高温超导滤波器。
文档编号H01P1/20GK101425615SQ200710150058
公开日2009年5月6日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者钧 孙, 季来运, 王金明, 许开维 申请人:海泰超导通讯科技(天津)有限公司