一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，该滤波器包括三级串联电容、四级并联空气芯同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；三级串联电容和四级并联空气芯同轴线电感构成七级契比雪夫电路；三级串联电容分别被焊接在微带电路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向的黄铜盒体上设置有容置槽，微带电路板设置在容置槽内。本申请的滤波器采用四个空气芯同轴线电感替代传统的贴片电感大大地提高了并联电感的品质因数，降低了滤波器的噪声。在1.4GHz处，电感的品质因数分别被提高到了762.2和1046；且在其通频带内插入损耗小于0.16dB，反射损耗大于20dB；其在300K环境温度下的噪声温度小于8K，插入损耗和噪声温度大大低于传统微带以及腔体滤波器。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及天文接收机前端和低噪声通讯系统领域，尤其设及一种超低损耗 同轴线电感微带高通滤波器。
技术介绍
当今，随着数字电子设备的大量使用，天文观测所需的宁静的电磁环境日益遭到 破坏，尤其是在IGHz W下的低频段。越来越多的天文望远镜在馈源卿趴和第一级低噪声放 大器之间安装低损耗滤波器W滤除低频干扰信号，W防止第一级低噪声放大器饱和失真。 较小的通带插损和较高的阻带抑制是此类滤波器的关键指标。高溫超导滤波器由于具备 低插损、睹斜边和高阻带抑制等特性，是一种可行的选择，也被一些天文台采用。高溫超导 滤波器的缺点是它需要工作在低溫溫度下（如40K)，运就需要使用一套复杂的低溫制冷系 统。另外，昂贵的、长周期的薄膜制备工艺（包括薄膜生长、光刻和离子束刻蚀等）也限制 了高溫超导滤波器的大量使用，尤其是那些需要元器件较多的阵列望远镜，如SKA等工程。 因此，如何解决上述问题成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的问题，本技术的目的在于提供一种超低损耗同轴线电 感微带高通滤波器，本申请的滤波器采用四个空气忍同轴线电感替代传统的贴片电感大大 地提高了并联电感的品质因数，降低了滤波器的噪声。在1. 4GHz处，电感的品质因数分别 被提高到了 762. 2和1046 ;且在其通频带内插入损耗小于0. 16地，反射损耗大于20地；其 在300K环境溫度下的噪声溫度小于8K，插入损耗和噪声溫度大大低于传统微带W及腔体 滤波器。 本技术的目的是通过W下技术方案来实现的： 一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，所述滤波器包括=级串联电容、四级 并联空气忍同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；其中，所述=级串联电容和四级并联空气 忍同轴线电感构成屯级契比雪夫电路；所述黄铜盒体上设置有四条横截面为正方形的长 槽，四条铜线分别插入四条所述长槽中构成所述四级并联空气忍同轴线电感；所述铜线的 一端与所述微带电路板的中屯、焊接连接，另一端和所述黄铜盒体焊接连接；所述=级串联 电容分别被焊接在所述微带电路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向的黄铜盒 体上设置有容置槽，所述微带电路板设置在所述容置槽内。 进一步，所述黄铜盒体的表面做锻金处理，W降低信号传输中的欧姆损耗。 进一步，所述滤波器中的分立元件之间通过微带线进行连接。 进一步，所述铜线的直径为1. 575mm ;所述横截面为正方形的长槽的横截面的边 长为 4. 75mm。 进一步，所述微带电路板的接地面和所述黄铜盒体均匀焊接，W保证微带电路板 良好、均匀的接地。 本技术具有W下积极的技术效果： 本申请的微带高通滤波器，其低端3地截止频率为890MHz，可应用于天文接收机 前端和低噪声通讯系统等领域。该滤波器采用屯级契比雪夫高通电路结构，其包含=个串 联电容、四个并联电感和微带电路版。电容和电路板均采取超低损耗元件，黄铜盒体锻金W 降低滤波器欧姆损耗。本滤波器创新地采用四个空气忍同轴线电感替代传统的贴片电感 大大地提高了并联电感的品质因数，降低了滤波器的噪声。在1. 4GHz处，电感的品质因数 分别被提高到了 762. 2和1046。对滤波器的S参数测试显示，在其通频带内插入损耗小于 0. 16地，反射损耗大于20地；对滤波器的噪声溫度测试显示，其在300K环境溫度下的噪声 溫度小于8K，插入损耗和噪声溫度大大低于传统微带W及腔体滤波器。【附图说明】 图1是屯级契比雪夫高通滤波器的第一种电路结构； 图2是屯级契比雪夫高通滤波器的第二种电路结构； 图3是本技术的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器的电路原理图； 图4是本技术的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器的S参数仿真波形图； 图5是本技术的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器的S参数测试波形图； 图6是本技术的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器的噪声溫度测试波形 图； 图7是本技术的黄铜盒体的结构示意图。【具体实施方式】 下面，参考附图，对本技术进行更全面的说明，附图中示出了本技术的示 例性实施例。然而，本技术可W体现为多种不同形式，并不应理解为局限于运里叙述的 示例性实施例。而是，提供运些实施例，从而使本技术全面和完整，并将本技术的 范围完全地传达给本领域的普通技术人员。 为了易于说明，在运里可W使用诸如"上"、"下""左""右"等空间相对术语，用于 说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图 中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中 的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征"下"的元件将定位在其他元件或特征"上"。 因此，示例性术语"下"可W包含上和下方位两者。装置可WW其他方式定位（旋转90度 或位于其他方位），运里所用的空间相对说明可相应地解释。 本申请提供了一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，该滤波器包括=级串联 电容、四级并联空气忍同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；其中，=级串联电容和四级并 联空气忍同轴线电感构成屯级契比雪夫电路；黄铜盒体上设置有四条横截面为正方形的长 槽5,四条铜线分别插入四条长槽5中构成四级并联空气忍同轴线电感；铜线的一端与微带 电路板的中屯、焊接连接，另一端和黄铜盒体焊接连接；=级串联电容分别被焊接在微带电 路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向的黄铜盒体上设置有容置槽6,微带电 路板设置在容置槽6内。[002引如图1-2所示，屯级契比雪夫高通滤波器共有两种电路结构；Rl和R7分别是源电 阻和负载电阻；图中LI、L2…L7为并联电感，Cl、C2……C7为串联电容；图1中的并联电 感臂Ll和L7被放置在电路的两端；而图2中的串联电容臂Cl和C7则被放置在电路的两 端。由于本技术通过在滤波器的盒体上制作空气忍、短路、同轴电感，该电感比传统贴 片电感具备高的多的品质因数。因此，选择图1中的电路结构设计滤波器，因为它使用了更 多的同轴线电感，更少的贴片电容。滤波器通带起伏取决于归一化模常数k和归一化模值 q，对应关系在下表中列出。为兼顾到较小的通带起伏和较睹峭的裙斜边，本技术选择 0.0 l地通带起伏，因为通带起伏越大，滤波器的裙斜边越睹峭。阳026] 上表中电容、电感和源电阻值与表1中的k和q的关系可由下列公式表示： OVLi) =Qi ?3地 (1)[002引 1/(Li。"）/ =(l/ki,w)W3dB，i 二 1,3,5 (2) l/(CjLj")i々= (1/k j, j") ?3dB，J = 2,4,6 (3) 其中3地角频率《3dB等于2 n f 3dB，在本技术中3地频率fsdB被设计为870MHz， 源电阻Rl为50欧姆。根据表1和方程式（1)-(3)，所有的滤波器初始元件值都可W计算得 出：Ll、L3、L5和L7分别为10nH，4.6nH，4.6nHandl0nH;C2、C4和C6分别为2.?)F、1.9化F 和2.化尸。 本申请的滤波器在微波仿真器中的电路原理图如图3所示。其中包含=个低损耗 表面安装电容、空气忍同轴线电感和用W焊接分立元件的微带电路板。 由于电路中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述滤波器包括三级串联电容、四级并联空气芯同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；其中，所述三级串联电容和四级并联空气芯同轴线电感构成七级契比雪夫电路；所述黄铜盒体上设置有四条横截面为正方形的长槽，四条铜线分别插入四条所述长槽中构成所述四级并联空气芯同轴线电感；所述铜线的一端与所述微带电路板的中心焊接连接，另一端和所述黄铜盒体焊接连接；所述三级串联电容分别被焊接在所述微带电路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向的黄铜盒体上设置有容置槽，所述微带电路板设置在所述容置槽内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿飞，温瑞博·尚德，金乘进，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：新型
国别省市：北京;11