无反射滤波器制造技术

公开了无反射低通、高通、带通以及带阻滤波器以及用于设计这种滤波器的方法。滤波器通过将频谱的阻带部分吸收而不是将其反射回到源而起作用，在许多不同的应用中上述具有明显的优势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子滤波器及其使用方法。具体而言，本专利技术涉及无反射电子滤波器及其使用方法。2.
技术介绍
滤波器是从通讯到射电天文学的几乎所有电子系统中普遍存在的组件，且大半个世纪以来认为滤波器理论和优化的基本原则是众所周知的。然而，实用滤波器的设计和实施仍然是当今电子界最活跃的研究领域之一。然而，使频谱的阻带部分被吸收而非被反射回到源的无反射滤波器，在很大程度上却被忽视了。标准反射滤波器在许多应用中会导致许多问题，包括(1)带外端口终端混频器性能的敏感性；( 具有高带外增益的集成放大器的潜在不稳定性；( 无功谐波负载导致的有害或不可预知的非线性效应；(4)谐波含量大的高功率发射器的潜在损害；和(5)在滤波器和耦合到封闭腔室内的另一不佳匹配组件之间的捕获能量导致的泄漏、干扰或串扰。有许多实际情况，在这之中由传统滤波器在其阻带中呈现的无功终端影响系统性能。例如，混频器对于存在于其任何端口上的带外终端极其敏感，而这正是滤波器在许多外差应用中最有可能的情况。宽带系统设计师通常通过在混频器附近的信号路径中插入固定衰减器来解决此问题。同样的，高增益放大器(尽管它们可能在测试固定装置中绝对稳定) 会容易形成封闭环境中的不稳定性，在该封闭环境中非预期的反馈在其输入或输出上与无功带外终端相结合。同样，滤波器通常邻近放大器使用，以更好地确定系统带宽，以及滤波器的阻带阻抗可能需要加装衰减器，以避免造成稳定性问题。制备同时与通带和阻带相匹配的滤波器的一个常规做法，是设计一个使用两个或两个以上具有来自单独加载(反射)原型的互补导纳曲线滤波器的双工器(或复用器)，以及终止除了这些滤波器的与负载匹配的一个滤波器之外的所有滤波器。这是一个相当复杂的过程，需要使得作为相同阶传统滤波器的不同组件的数量至少加倍，以及将只能在两个端口的一个端口上匹配。另一种可选设计是在均衡配置中使用两个正交混合或通过使用定向耦合结构来制备定向滤波器。然而，难以设计具有足够带宽的正交混合，以及实质上定向滤波器结构不适合将自身用于高阶执行。因此，希望具有在其阻带中不将信号反射回到源的无反射滤波器。此外，希望具有在所有频率下并在两个端口匹配良好的无反射滤波器。
技术实现思路
本专利技术致力于解决与传统滤波器相关的一些问题和缺点，并提供适于带选择以及适于在电子系统中定义的新资源。专利技术的实施例涉及无反射滤波器。该滤波器可以是对称的双端口电路，其包括至少一个基本无损元件以及至少一个基本有损元件。对称电路可沿对称线分为两个部分，而且当端口分别以同相和180°异相驱动时，利用偶数模式和奇数模式等效电路，可形成对称电路。此外，对于选定的标准化阻抗，偶数模式等效电路的标准化输入阻抗可大体上等于奇数模式等效电路的标准化输入导纳。滤波器可具有至少一个无损元件，其可为电感器、电容器、变容二极管、谐振器、以及传输线和/或至少一个可为电阻器的有损元件的其中一种。在某些实施例中，至少一个电路元件是可调谐的。滤波器可以是一个低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、或带阻滤波器。滤波器还可包括在电路节点和对称线之间的至少一个分流元件。滤波器可为一阶，二阶或高阶滤波器。在某些实施例中，所有电感器都具有相同的值，以及所有电容器具有相同的值。此外所有电阻器可具有相同的值。在某些实施例中，滤波器可为带通滤波器和带阻滤波器之一，以及所有的电阻器可具有相同的值，所有的电感器为两个值之一，以及所有电容器为两个值之一。在某些实施例中，滤波器是低通滤波器和高通滤波器之一，以及T ^OL =——ωΡγC = -^l0iPR = Z0其中L是所有电感器的电感，C是所有电容器的电容，R是所有电阻的电阻，ωρ是弧度/秒的极点频率，Y0为标准化导纳，以及A是标准化阻抗。在其它实施例中，滤波器是带通滤波器和带阻滤波器之一，具有第一极点和第二极点，以及ZLs=-4 =—Cs = ^γCx =丄ωχR = Z0其中电感器的电感为Lx和Ls之一，电容器的电容是Cx和Cs之一，电阻器的电阻为 R，Y0为标准化导纳，Z0是标准化阻抗，以及GJs=Gv2-Gviωχ --7其中Gvi和ωρ,2分别是第一和第二极点频率。在某些实施例中，两个对称的对半电路可以包括一个端口节点、第一内部节点、 第二内部节点、将端口节点连接到对称线上节点的第一种类型的无损元件、将端口节点连接到第一内部节点的第二种类型的无损元件、将第一内部节点接地的第一种类型的无损元件、将第一内部节点连接到第二内部节点的有损元件、将第二内部节点接地的第二种类型的无损元件、以及在第二内部节点和对称线上节点之间的直接连接。有损元件可以是一个电阻器。第一种类型的无损元件可以是一个电感器，而第二种类型的无损元件可以是一个电容器或反之亦然。在其它实施例中，第一种类型的无损元件是并联的电感器和电容器，以及第二种类型的无损元件是串联的电感器和电容器。但在其它实施例中，第一种类型的无损元件是串联的电感器和电容器，第二种类型的无损元件是并联的电感器和电容器。在某些实施例中，许多无反射滤波器可级联。级联滤波器的极点可重合或分散。滤波器可由另一无反射滤波器的缩放或变换得到。电路元件可为集总元件的等效或近似的传输线，和/或集总元件的等效或近似的晶体管电路。在某些实施例中，晶体管是场效应晶体管或双极晶体管。在其它实施例中，晶体管是CMOS或BiCMOS。在某些实施例中，至少一个电路元件可以是二极管或隧道结。电路元件的物理介质可以是同轴电缆，波导，电线引线、表面贴装，以及单片集成之一。在某些实施例中，至少一个电路元件是超导体。本专利技术的其它实施例涉及包括本专利技术的无反射滤波器的组装件。在组装件的某些实施例中，滤波器与其它无反射滤波器、放大器、混频器、探测器、和/或传统滤波器级联。 组装件可为增益模块，可调谐滤波器，滤波器库，多路复用器，信号源，增频变频器或降频变频器，发射器，接收器或收发器。本专利技术的其它实施例涉及无反射滤波器的设计方法。本专利技术的步骤包括将电路限制为对称的；选择一个标准化阻抗；和限制偶数模式等效电路的标准化输入阻抗使其大体等于奇数模式等效电路的标准化输入导纳。该方法还可以包括将偶数模式等效电路拓扑结构限制为包括高通、低通、带通、 以及带阻的滤波器组的其中之一，其中一个端口终止；将奇数模式等效电路拓扑结构限制为偶数模式电路拓扑结构的对偶结构；调整偶数和奇数模式的电路拓扑结构，以满足对称条件，同时保持电路的行为；和限制电路元件的值，以便还满足对称性和对偶条件。某些实施例还可包括在电路节点和对称线上节点之间加入新的元件；给电路元件分配值以便在所需位置形成至少一个传输极点；将多个无反射滤波器级联；和/或将极点位置设置为重合和分散之一。某些实施例还可以包括选择非常接近无反射滤波器拓扑结构中的电路元件电路特性的物理组件。物理组件可以是集总元件、传输线和晶体管的其中之一。此外，物理组件可以是同轴电缆、波导、电线引线、表面贴装、以及单片集成的其中之一。在下述的部分说明书中提出本专利技术的其它实施例和优点，以及部分从该说明书显而易见或可从本专利技术的实践中汲取。附图说明仅仅通过实例的方式以及参考附图更详细地描述本专利技术，其中图1是一个对称的双端口网络的框图。图2是在无反射低通滤波器的推导中使用的一对双高通电路的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．无反射电子滤波器，包括：对称的双端口电路，其中当端口分别以同相和１８０°异相驱动时，由偶数模式和奇数模式等效电路形成对称性；其中对称电路包括至少一个无损元件以及至少一个有损元件，上述元件如此设置以致于：偶数模式等效电路的标准化输入阻抗大体上等于奇数模式等效电路的标准化输入导纳；以及奇数模式等效电路的标准化输入阻抗基本上等于偶数模式等效电路的标准化输入导纳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·亚历山大·摩根，
申请(专利权)人：联合大学公司，
类型：发明
国别省市：US