微波传输带交叉耦合控制设备的方法技术

本发明专利技术提供用来控制在微波传输带滤波器中的非相邻交叉耦合的一种方法和设备。在弱交叉耦合的情况下，如在高介电常数基片材料（例如，ＬａＡｌＯ↓［３］，具有２４的介电常数）上的滤波器电路，一个闭合环路用来电感性地增强交叉耦合。闭合环路增大传输零电平。对于强交叉耦合情形，如在较低介电常数基片材料（例如，具有９．６介电常数的ＭｇＯ）上的滤波器电路，引入一种电容性交叉耦合抵消机理，以减小交叉耦合。在后一种情况下，传输零电平向下运动。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于电信号的滤波器，较具体地说，涉及在窄带滤波器中的交叉耦合控制，及更具体地说，涉及当在窄带滤波器中在非相邻谐振器之间引入交叉耦合时控制传输零点的放置的方法和设备。窄带滤波器在通信工业中特别有用，并且特别适用于利用微波信号的无线通信系统。时常，无线通信具有操作在相同地理区域内的分离带上的两个或多个服务提供器。在这种情况下，基本上是，来自一个提供器的信号不会干扰其他提供器的信号。同时，在分配频率范围内的信号通过量应该具有非常小的损失。在单个提供器的分配频率内，希望通信系统能够处理多个信号。几种这样的系统是适用的，包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、及宽带CDMA(b-CDMA)。使用多址的最初两种方法的提供器需要滤波器以在多带中划分其分配频率。要不然，CDMA操作器也可以从把频率范围划分成带获得优点。在这样的情况下，滤波器的带宽越窄，通道可以放置在一起越密。因而，以前一直努力建造非常窄的带通滤波器，最好具有小于0.05％的分带宽。对于电信号滤波器的一种另外的考虑是整体尺寸。例如，随着无线通信技术的发展，单元尺寸(例如在其内单个基站操作的区域)变得越来越小，或许仅覆盖一个街区甚至一个建筑物。结果，基站提供器需要为站购买或租借空间。由于每个站需要多个分离的滤波器，所以滤波器的尺寸在这样一种环境中变得越来越重要。因此，希望在实现具有非常窄的分带宽和高品质因数Q的滤波器的同时使滤波器尺寸最小。然而，在过去，几个因素一直限制减小滤波器尺寸的偿试。例如，在窄带滤波器结构中，实现弱耦合是一种挑战。在微波传输带配置中的滤波器结构构造容易。然而，还没有实现非常窄带宽的微波传输带滤波器，因为在谐振器之间的耦合作为元件分离的函数仅缓慢地衰减。在微波传输带配置中使用选择性耦合技术减小分带宽的偿试仅获得有限的成功。在微波传输带配置中至今报道的最窄分带宽是0.6％。通过元件分离实现弱耦合最终由微波传输带电路的馈通电平限制。对于非常窄带宽滤波器已经考虑了两种其他方法。首先，可以使用空腔型滤波器。然而，这样的滤波器通常很大。第二，可以使用在带状态配置中的滤波器，但这样的器件通常难以封装。因此，通过利用这两种器件的任一种，不可避免地增大最终系统尺寸、复杂性及工程成本。如果希望准椭圆滤波器，则认识到，在通带两侧上的传输零点可以用来提高滤波器裙部拒绝。对于较少的极和较小的Q要求，准椭圆滤波器能实现与切比雪夫滤波器相比类似的裙部拒绝。图5表明与切比雪夫滤波器相比准椭圆滤波器的模拟响应。实现准椭圆滤波器响应的一种方法是在两个或多个特定非相邻谐振器之间引入交叉耦合。在微波传输带滤波器结构中，非相邻谐振器的分离和基片的介电性质确定交叉耦合的强度。如果建造滤波器的布置布局，从而希望的非相邻谐振器靠近在一起，那么这样的非相邻谐振器的交叉耦合能在滤波器传输两侧引入传输零点。这导致在准椭圆滤波器响应中提供有益寄生效应的布局。然而，在过去不容易控制这样的非相邻交叉耦合的引入。例如，根据要求的滤波器尺寸，传输零点不可能提供在适当位置处。因而，时常交叉耦合不可能足够长，从而传输零点在非常低的电平下。在其他时刻，交叉耦合太大，从而传输零点在非常高的电平下-这干扰通带性能。因此，存在对这样一种超窄带宽滤波器的需要，该滤波器具有微波传输带滤波器的便利构造优点，同时在小滤波器中实现引入传输零点所必需的、提供滤波器的一种优化传输响应的适当非相邻交叉耦合。本专利技术提供一种控制在微波传输带滤波器中的非相邻交叉耦合的方法和设备。在弱交叉耦合的例子中，如在高介电常数基片材料(例如具有24介电常数的LaAlO3)上的一个滤波器电路，一个闭合环路用来感应增强交叉耦合。闭合环路增大传输零点电平。对于强交叉耦合情形，如在较低介电常数基片材料上的滤波器电路(例如具有9.6介电常数的MgO)，引入一种电容性交叉耦合抵消机构以减小交叉耦合。在以后的例子中，传输零点电平向下运动。在最佳实施例中，联系一种使用频率依赖L-C元件的超窄带滤波器使用本专利技术(如在Zhang等的US.Ser.No.08/706,974中描述的那样，该专利由此包括在这里，并且参考其一部分)。滤波器利用一个对于作为频率函数的电感器值具有正斜率k的频率依赖L-C电路。正k值允许非常窄带滤波器的实现。尽管该滤波器环境和其布局用来描述本专利技术，但这样的环境通过例子使用，而本专利技术可以用在其他环境中(例如，具有非相邻谐振器器件的其他滤波器器件，如集总元件准椭圆滤波器)。而且，这里通过例子使用通信和无线技术的环境。本专利技术的原理也能在其他环境中采用。因而，本专利技术不应该理解成由这样的例子限制。如以上提到的那样，以前已经偿试利用非相邻寄生耦合在滤波器中引入传输零点。然而，这样的努力一般纯粹作为没有控制的寄生效应提供。这样一种偿试的一个例子在S.Ye和R.R Mansour的DESIGN OFMANIFOLD-COUPLED MULTIPLEXERS USINGSUPERCONDUCTIVE LUMPED ELEMENT FILTERS，p.191，IEEEMTT-S Digest(1994)中描述。还已经开发了其他技术以便人为地添加非相邻交叉耦合。这里一般已经努力引入使用一根适当定相传输线的传输零点。这些以后努力的例子可以在S.J.Hedges和R.G.Humphreys的ESTRACTED POLE PLANAR ELLIPTICAL FUNCTION FILTERS，p.97；和授予Hey-Shipton等的美国专利No.5,616,539中找到。然而，这些努力都没有提供精确的交叉耦合控制和优化滤波器性能的灵活性。更具体地参照在Hey-Shipton专利中公开的器件，公开在多元件集总元件滤波器中在非相邻电容器垫之间的电容性元件(见例如该参考资料的附图说明图13)。谐振器的线性布置限制可在小基片上实现的元件数量，而连接线的相位要求限制交叉耦合。另外，Hey-Shipton专利没有公开或讲授任何抵消手段。因此，本专利技术的一个特征在于，提供一种用于抵消技术以控制传输零点的位置(或减小交叉耦合)的方法和设备。另一种特征在于，提供闭合环路的使用以增强交叉耦合。通过提供增大或减小交叉耦合的装置，完成对非相邻谐振器器件交叉耦合的控制，并且优化滤波器的传输响应。在本专利技术的一个最佳实施例中，为了增大非相邻元件的交叉耦合，在其之间提供一个闭合环路耦合元件。在本专利技术的一个第二最佳实施例中，为了减小非相邻元件的交叉耦合，提供串联电容性元件以抵消(或控制)过分感应交叉耦合。因此，根据本专利技术的一个方面，提供有一种用于电信号的滤波器，包括在微波传输带布局中的至少一对非相邻谐振器器件；和一个在至少一对非相邻谐振器器件之间的交叉耦合控制元件，其中优化滤波器的传输响应。根据本专利技术的另一个方面，提供有一种带通滤波器，包括多个L-C滤波器元件，所述L-C滤波器元件的每一个包括一个电感器和一个与电感器并联的电容器；多个Pi电容性元件，插入在L-C滤波器元件之间，其中一个集总元件滤波器借助于彼此非相邻的L-C滤波器元件的至少两个形成；及用来控制在非相邻L-C滤波器元件之间的交叉耦合的装置，其中实现准椭圆滤波器传输响应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电信号的滤波器，包括：ａ．至少一对非相邻谐振器器件，在一种微波传输带布局中；和ｂ．一个交叉耦合控制元件，在至少一对非相邻谐振器器件之间，其中优化滤波器的传输响应。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张达威，梁济夫，申成夫，
申请(专利权)人：康达特斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]