微带滤波器及其微带谐振器的耦合方法技术

本发明专利技术涉及微带滤波器及其微带谐振器的耦合方法，该谐振器包括由微带组成的一组插指电容、一组双螺旋曲线电感和一组与地形成的块状电容，所述微带包括上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的人造单晶介质，所述插指电容与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指电容与所述双螺旋曲线电感与所述块状电容串联；将第一个谐振器的插指电容中与第二个谐振器插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条缩短或完全切除，将第二个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到第一个谐振器的插指电容中被缩短或完全切除的线条处，并与第一个谐振器的插指电容中相邻的两个线条耦合。滤波器插入损耗小，带外抑制大，带边陡度高，群时延性能好。

Microstrip filter and coupling method of microstrip resonator thereof

The invention relates to a method for coupled microstrip filter and microstrip resonator, the resonator includes a microstrip is composed of a group of a group of interdigitated capacitor, inductor and a double helix curve group and the formation of the bulk capacitor, the microstrip includes two layers of superconducting thin film and a two layer of superconductive dielectric film between the artificial crystal and the interdigitated capacitance with the double helical curve of inductance in parallel, parallel the interdigitated capacitance with the double helical curve of inductance and the bulk capacitor in series; inserting the capacitive and second resonators interdigitated capacitor charge outside a line with the same polarity line shortened or completely the first removal of the resonator, the second resonator interdigitated capacitance of the outermost lines stretched bent, and extending into the finger or complete resection of the lines was shortened in the first capacitor resonator, and The first resonator refers to the coupling of two adjacent lines in the interdigital capacitor. The filter has low insertion loss, high out of band suppression, edge gradient, group delay performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波工程领域，具体的说，本专利技术涉及一种由高温超导薄膜制 作而成的微带带通滤波器、谐振器及其耦合方法。
技术介绍
微波工程中，超导微带谐振器可以组成不同阶数的平面超导滤波器(一种 无源器件)，使用在各种微波装置(如雷达、移动电话基站、微波通讯装置、 射电天文望远镜等)中，用来选择一定频率的信号。在各种微波接收系统的前 端，常使用滤波器抑制不要的信号频率，使需要的信号频率顺利通过。高温超 导滤波器是用高温超导材料制成的一种平面器件，它是由若干个平面谐振器按 一定规则排列而成的。对于用普通金属制做的带通滤波器来说，通常相对带宽在5%以下就叫窄带滤波器。高温超导滤波器的相对带宽可以比这个值小很多， 但相对带宽要小于0.5%也比较困难，原因在于寄生耦合的千扰。相关的理论指出谐振器之间的耦合系数应满足下列关系式中m是第i个谐振器和第j个谐振器之间的耦合系数；FBW是相对带宽，定义它为通带宽度和中心频率的比值；g是归一化电容；J是特性导纳。 这一公式表明耦合系数M取决于相对带宽，也取决于谐振器自身的性质。显然， 无论是归一化电容g还是特性导纳J都应和平面谐振器自身的几何形状密切相 关。在滤波器中二个相邻谐振器产生的耦合叫做相邻耦合，这种耦合是必要的。 但是不相邻的二个谐振器之间也存在耦合，这类耦合对滤波器的设计有可能造 成有害影响，这种有害的非相邻耦合就是寄生耦合(parasitical coupling)。 在进行宽带平面超导滤波器的设计时，谐振单元之间的寄生耦合可以忽略。但 窄带平面超导滤波器的情况则完全不同，寄生耦合往往造成了破坏性的干扰，当带宽在0.5%附近时这一矛盾尤为突出，至今末见理想的解决办法。图l是微带线的截面图。图中上层是微带导体3，中间是介质2，下层是 地平面导体l。微带线的制作技术是一种现有技术。图2所示为典型的传统的滤波器拓扑结构(参照H. Jia-Sheng， E. P. McErlean， and B. Karyam邻udi， 〃High-order superconducting filter with group delay equalization, 〃 2005， p. 4 pp.)，其拓扑结构是一维的，通过 在不相邻谐振器之间加入耦合线引入交叉耦合，这种耦合方式的缺点有两点 1，滤波器整体长度大约为所有的谐振器的宽度，介质或者超导薄膜空间不能 得到充分的应用；2，需要加入交叉耦合的两个谐振器之间通过耦合线间接耦 合，后期调谐时交叉耦合的可调范围比较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开了一种滤波器，该滤波器由集总参数的谐振器通过 一种新型的耦合方法组成，利用这种耦合方式，可以将不同组谐振器之间的距 离拉开，大大减少寄生耦合，使各组谐振器之间互不影响，而且使滤波器插入 损耗小，带外抑制大，带边陡度高，群时延性能好。本专利技术提供了一种谐振器之间的耦合方法，该谐振器包括由微带组成的一 组插指电容、 一组双螺旋曲线电感和一组与地形成的块状电容，所述微带包括 上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的人造单晶介质，所述插指电容 与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指电容与所述双螺旋曲线电感与所 述块状电容串联；其特征在于，将第一个谐振器的插指电容中与第二个谐振器 插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条縮短或完全切除，将第二个谐 振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到第一个谐振器的插指电容中 被縮短或完全切除的线条处，并与第一个谐振器的插指电容中相邻的两个线条被縮短或者完全切除的线条为第一个谐振器的插指电容中自外面数第二 根线条；通过改变第二个谐振器插指电容最外线条的部分和第一个谐振器插指电 容最外和第二外线条、第三外线条的长度来改变耦合而保持第一个谐振器与第 二个谐振器之间的距离；或者，可通过改变第二个谐振器插指电容最外线条的部分来改变第一个谐振器与第二个谐振器之间的距离，而保持它们之间耦合的 大小。所述的谐振器之间直接耦合为主耦合和/或交叉耦合。 所述的谐振器之间或者谐振器侧面可加入耦合线进行耦合的微调。 所述耦合线为直线或者折线，位于谐振器之间或者谐振器侧面。 本专利技术提供了一种微带滤波器，包括输入微带、输出微带和多个谐振器， 所述谐振器排成两排，谐振器三个或者四个一组，将前一组的右下方的一个谐 振器的插指电容中与后一组的左下方的一个谐振器插指电容的最外一根线条 的电荷极性相同的线条縮短或完全切除，将后一组的左下方的一个谐振器插指 电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到前一组的右下方的一个谐振器插指电 容中被縮短或完全切除的线条处，并与前一组的右下方的所述一个谐振器的插指电容中相邻的线条耦合；或者将后一组的左下方的一个谐振器的插指电容中与前一组的右下方的 一个谐振器插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条縮短或完全切除， 将前一组的右下方的一个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到 后一组的左下方的所述一个谐振器插指电容中被縮短或完全切除的线条处，并 与后一组的左下方的一个谐振器的插指电容中相邻的线条耦合。谐振器包括由微带组成的一组插指电容、一组双螺旋曲线电感和一组与地 形成的块状电容，所述微带包括上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间 的人造单晶介质，所述插指电容与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指 电容与所述双螺旋曲线电感与所述块状电容串联。将所述谐振器的双螺旋曲线的一端中的一条拉长，以达到在两个谐振器距 离较远的时候就可以达到所需要的耦合的目的。被縮短或者完全切除的线条为前一组的右下方的一个谐振器的插指电容 中自外面数第二根线条，或者后一组的左下方的一个谐振器的插指电容中自外面数第二根线条；将后一组的左下方的一个谐振器插指电容的最外一根线条 拉长弯曲，并伸入到前一组的右下方的一个谐振器的自外面数第一根和第三根 线条之间，通过改变后一组的左下方的一个谐振器插指电容最外线条的部分和 前一组的右下方的一个谐振器插指电容最外和第二外线条、第三外线条的长度 来改变耦合，而保持前一组谐振器与后一组谐振器之间的距离；或者，通过改变后一组的右下方的一个谐振器插指电容最外线条的拉长部分来改变前一组 谐振器与后一组谐振器之间的距离，而保持它们之间耦合的大小；或者将前一组的右下方的一个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲， 并伸入到后一组的左下方的一个谐振器的自外面数第一根和第三根线条之间， 通过改变前一组的右下方的一个谐振器插指电容最外线条的部分和后一组的 左下方的一个谐振器插指电容最外和第二外线条、第三外线条的长度来改变耦合，而保持后一组谐振器与前一组谐振器之间的距离；或者，通过改变前一组的左下方的一个谐振器插指电容最外线条的拉长部分来改变后一组谐振器与 前一组谐振器之间的距离，而保持它们之间耦合的大小。所述滤波器中输入微带、输出微带各自与所述谐振器中最临近的谐振器直接相连；或者将所述输入微带的末端与输出微带的顶端拉长，让输入输出微带部分与谐振器增加耦合；或者将输入输出耦合线伸入谐振器的插指电容中，形成插指电容，实现输入输出强耦合。所述的谐振器之间直接耦合为主耦合和/或交叉耦合。 所述的谐振器之间或者谐振器侧面可加入耦合线进行耦合的微调。 所述耦合线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振器之间的耦合方法，该谐振器包括由微带组成的一组插指电容、一组双螺旋曲线电感和一组与地形成的块状电容，所述微带包括上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的人造单晶介质，所述插指电容与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指电容与所述双螺旋曲线电感与所述块状电容串联；其特征在于，将第一个谐振器的插指电容中与第二个谐振器插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条缩短或完全切除，将第二个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到第一个谐振器的插指电容中被缩短或完全切除的线条处，并与第一个谐振器的插指电容中相邻的两个线条耦合。

【技术特征摘要】
1. 一种谐振器之间的耦合方法，该谐振器包括由微带组成的一组插指电容、一组双螺旋曲线电感和一组与地形成的块状电容，所述微带包括上、下两层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的人造单晶介质，所述插指电容与所述双螺旋曲线电感并联，并联的所述插指电容与所述双螺旋曲线电感与所述块状电容串联；其特征在于，将第一个谐振器的插指电容中与第二个谐振器插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条缩短或完全切除，将第二个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到第一个谐振器的插指电容中被缩短或完全切除的线条处，并与第一个谐振器的插指电容中相邻的两个线条耦合。2. 如权利要求1所述的谐振器之间的耦合方法，其特征在于，被縮短或 者完全切除的线条为第一个谐振器的插指电容中自外面数第二根线条；通过改变第二个谐振器插指电容最外线条的部分和第一个谐振器插指电 容最外和第二外线条、第三外线条的长度来改变耦合而保持第一个谐振器与第 二个谐振器之间的距离；或者，可通过改变第二个谐振器插指电容最外线条的 部分来改变第一个谐振器与第二个谐振器之间的距离，而保持它们之间耦合的 大小。3. 如权利要求1或2所述的谐振器之间的耦合方法，其特征在于，所述的谐振器之间直接耦合为主耦合和/或交叉耦合。4. 如权利要求1或2所述的谐振器之间的耦合方法，其特征在于，所述的谐振器之间可加入耦合线进行耦合的微调。5. 如权利要求1或2所述的谐振器之间的耦合方法，其特征在于，所述耦合线为直线或者折线，位于谐振器之间或者谐振器侧面。6. —种微带滤波器，其特征在于，包括输入微带、输出微带和多个谐振 器，所述谐振器排成两排，谐振器三个或者四个一组，将前一组的右下方的一 个谐振器的插指电容中与后一组的左下方的一个谐振器插指电容的最外一根 线条的电荷极性相同的线条縮短或完全切除，将后一组的左下方的一个谐振器 插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到前一组的右下方的一个谐振器插 指电容中被縮短或完全切除的线条处，并与前一组的右下方的所述一个谐振器 的插指电容中相邻的线条耦合；或者将后一组的左下方的一个谐振器的插指电容中与前一组的右下方的 一个谐振器插指电容的最外一根线条的电荷极性相同的线条縮短或完全切除， 将前一组的右下方的一个谐振器插指电容的最外一根线条拉长弯曲，并伸入到 后一组的左下方的所述一个谐振器插指电容中被縮短或完全切除的线条处，并 与后一组的左下方的一个谐振器的插指电容中相邻的线条耦合。7. 如权利要求6所述的微带滤波器，其特征在于，谐振器包括由微带...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，李春光，张强，孙亮，李翡，王跃辉，高路，郭进，边勇波，黎红，张雪强，罗强，顾长志，何豫生，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]