共面波导滤波器制造技术

将多个四分之一波长共面谐振器５ａ到５ｄ串联形成在电介质衬底（１）上，而将共面输入／输出终端部分４ａ和４ｂ形成在串联连接的相对端的电介质衬底上，用于分别与谐振器５ａ和５ｄ耦合。谐振器５ａ到５ｄ的每个的中央导线宽度ｗ↓［１］等于输入／输出终端部分４ａ和４ｂ的每个的中央导线宽度ｗ↓［ｉｏ］，但谐振器５ａ到５ｄ的每个的接地导体间距ｄ↓［１］大于输入／输出终端部分４ａ和４ｂ的每个的接地导体间距ｄ↓［ｉｏ］。有助于保持设计的精确度，并能够减小谐振器中的最大电流密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在移动通信、卫星通信、固定微波通信和其它通信
中，在有选择地分离特定频带的信号中使用的共面波导滤波器，尤其涉及用共面线构造的这种滤波器及其形成方法。
技术介绍
近来，提出将采用共面线构造的共面波导滤波器来作为在微波通信的发送和接收过程中的信号分离中使用的滤波器。将通过参照图1来描述共面线的概念。在图1中，在电介质衬底1上形成带状(ribbon-like)中央导体2、以及第一和第二接地导体(ground conductor)3a和3b，所述第一和第二接地导体3a和3b被置于中央导体2的相对侧，且具有与中央导体之间的等间距。包括中央导体2、第一和第二导体3a和3b的三个部件被彼此平行且彼此共面地形成在电介质衬底1的公共表面上。共面线具有以下特征在形成电感耦合器的过程中不需要通孔(via-hole)，有可能不用改变特性阻抗而实现小型化，并可得到更大的设计自由度。用w表示中央导体2的宽度，并用s表示中央导体2与第一和第二接地导体3a和3b中的每个之间的间距，则共面线具有由中央导体2的线宽w、以及第一和第二接地导体3a和3b之间的间距d(w+2s)所确定的特性阻抗。参照图2A到2C，现在将描述共面波导滤波器的传统例子，其中，第一到第四谐振器5a到5d被置于一条线上。每个谐振器包括具有等价于四分之一波长的电长度的中央导体2、以及置于中央导体2的相对侧、并与中央导体2平行且以间距s与中央导体2隔开的第一和第二接地导体3a和3b，上述部件形成在电介质衬底1的公共表面上。向共面波导输入信号的共面波导的第一输入/输出终端部分4a与第一谐振器5a电容性耦合(capacitivelycouple)。在示出的例子中，第一输入/输出终端部分4a的中央导线24a的一端和第一谐振器5a的中央导线2R1的一端被用梳齿方式(comb teeth)以彼此配对的关系放置、并以间隙g1被隔开以便增强电容性耦合，从而形成第一电容耦合器6a。通过分别连接到第一和第二接地导体3a和3b的短线导体(shorting line conductor)7a1和7a2，将中央导线2R1的另一端和第二谐振器5b的中央导线2R2的一端连接在一起，从而在第一和第二谐振器5a和5b之间形成第一电感耦合器8a。在短线导体7a1和7a2的每一边上，凹槽(cut)20被形成到第一和第二接地导体3a和3b中，由此短线导体7a被明显地延长，从而增加了第一电感耦合器8a的耦合度。在第二谐振器5b的中央导线2R2的另一端和第三谐振器5c的中央导线2R3的一端之间提供间隙g2，由此，通过第二电容耦合器6b将第二和第三谐振器5b和5c耦合在一起。中央导线2R3的另一端和第四谐振器5d的中央导线2R4的一端通过短线导体7b1和7b2被连接在一起，并被连接到接地导体3a和3b，由此，通过第二电感耦合器8b将第三和第四谐振器5c和5d耦合在一起。在第二电感耦合器8b中，也将凹槽20形成到接地导体3a和3b中。第四谐振器5d和第二输入/输出终端部分4b被电容性耦合。具体地，中央导线2R4的另一端和第二输入/输出终端部分4b的中央导线24b被以啮合梳齿(meshing comb teeth)的结构形成，并以相对的关系放置，且以间隙g3隔开，由此形成在其间提供强耦合的第三电容耦合器6c。如上面所提到的，由中央导线的宽度w、以及第一和第二接地导体3a和3b之间的接地导体间距d(w+2s)来确定共面线的特性阻抗。然而，为了易于设计，一起形成传统波导滤波器的谐振器5a、5b、5c和5d具有和连接到输入/输出终端部分4的各种设备的特性阻抗一样的50Ω的特性阻抗。(例如，参见H.Suzuki，Z.Ma，Y.Kobayashi，K.Satoh，S.Narashima和T.Nojima“Alow-loss 5GHZ bandpass filter using HTS quarter-wavelength coplanar waveguideresonators”，IEICE Trans.Electron.，vol.E-85-C，No.3，pp714-719，March 2002.)因此，在形成共面波导滤波器的实现中，通过设计如下滤波器，在电介质衬底上蚀刻导电膜(conductor film)来形成如图1A所示的模式，其中，当将输入/输出终端部分的接地导体间距d1和中央导线宽度w1选择为分别等于谐振器的接地导体间距d2和中央导线宽度w2时，所述滤波器满足具有50Ω的特性阻抗的预期滤波响应。将功率输送到生成的共面波导滤波器，并且，确定最大输入功率，使得出现的功率损耗等于或小于已知值，或者，如果使用超导材料来形成蚀刻的导电膜，则确定最大功率输入，以便避免超导状态的丢失。换句话说，直到已形成了滤波器之后，才能确定最大输入功率电平。图3图示出传统共面波导滤波器的电流密度分布。在图3中，X轴表示共面线的长度的方向，而Y轴表示与其正交的方向，并且，沿着纵坐标指示给定坐标的电流密度。如后面将作进一步描述的，从图3中可以看出，电流密度在第一和第二电感耦合器8a和8b的边线9(用粗线表示)上达到其最大值，并且，这已成为造成功率损耗增加的关键因素。在位于距共面线的输入约8.5mm距离的第一电感耦合器8a处、以及位于距该输入约20mm距离的第二电感耦合器8b处，电流密度呈现为约2200A/m的最大值。图4以放大比例图示了第一电感耦合器8a的电流密度分布。图4中示出的沿着X轴的位置表示以图2中示出的第一输入/输出终端部分4a的信号输入端作为基准的长度，而对应于8.892mm的位置在图2中用线IV-IV指示。具体地，从位于朝向第二谐振器5b的短线导体7a1的侧边缘(lateral edge)向输入退回0.014mm的X轴位置表示图4中示出的8.892mm的位置。图4示出从此位置到输出的0.1mm的范围内的电流密度分布。可以看出，电流密度在包括短线导体7a1接触第一接地导体3a的拐角α、以及短线导体7a1接触中央导线2R2的另一个拐角β的两个位置处特别高，并且，该电流在位于第一接地导体3a中的矩形凹槽20的拐角α的相对侧上的拐角γ处被集中，其中所述矩形凹槽是为了增加电感耦合器8的耦合度的目的而提供的。电流集中的这种峰值还出现在相对于通过短线导体7a1的宽度的中心所画的中心线、与拐角α、β和γ线对称分布的各个拐角处。特别高的电流集中峰值出现在三个拐角α、β和γ处。应当理解，第二接地导体3b的一边上有着相同的趋势，在短线导体7a2和中央导线2R2以及第二接地导体3b之间的每个拐角处产生电流集中。在传统滤波器中，已有的增加电感耦合器的耦合度的方法为减小短线导体7a1和7a2的宽度、或通过将凹槽20提供到接地导体3中来增大短线导体的实质长度。这种方法的结果是，电流集中出现在形成电感耦合器的短线导体的拐角处，并且，在其中由超导材料构成电介质衬底上的导电膜的滤波器中产生了一个问题，即，如果谐振器在临界温度以下被冷却，则超过临界电流密度的电流集中的出现会破坏超导状态。还产生了一个问题，即，短线导体7a1、7a2、7b1和7b2的构造结构变得更精细或复杂，在保证设计精度方面带来了困难。已考虑到这些方面而做出本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共面波导滤波器，包括：电介质衬底、由在所述电介质衬底上形成的中央导线和接地导体所形成的共面波导谐振器、以及通过耦合器与所述谐振器耦合的共面输入／输出终端部分；其中，所述共面波导谐振器的接地导体间距和中央导线宽度之一大于所述输入／ 输出终端部分的接地导体间距和中央导线宽度中的对应的一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤圭，楢桥祥一，广田哲夫，山尾泰，
申请(专利权)人：株式会社NTT都科摩，
类型：发明
国别省市：JP[日本]