多通带高温超导滤波器制造技术

本发明专利技术的多通带高温超导滤波器包括高温超导基片和形成于基片上的N个频带不同的子滤波器电路图案；子滤波器的输入端分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第一端口作为滤波器输入端；第n环行器的第三端口与第n+1环行器的第一端口相连接，第N-1环行器的第三端口与第N子滤波器的输入端口相连接。子滤波器的输出端采用T型微带匹配网络或环行器连接，环行器采用可工作于液氮温区以下低插损材料制作而成，具有在低温环境下插损小的优点。同时克服了输入耦合网络设计困难的问题，谐振器小型化设计使滤波器的体积大大减小。满足了多个频段信号的滤波要求，带外抑制度高，解决了子滤波器间匹配困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
多通带高温超导滤波器
本专利技术属于超导元器件设计
，涉及高温超导滤波器件，特别涉及一种由多个子滤波器并联形成的多个通道的高温超导滤波器。
技术介绍
随着通信产业的急速发展，各种通信标准同时存在使得频率资源越来越紧张，对于无线通信系统的前端接收设备的要求也越来越高。具体表现是高效的频谱利用率问题，即对具有高选择性、小体积、低成本、设计灵活的射频滤波器有着迫切需求。高温超导技术目前发展已经较为成熟，利用高温超导材料设计的滤波器具有插损小，带边陡峭，矩形系数高的特点，因此已在通信领域被广泛使用。但是，超导材料本身成本较高，并且由于当前工艺所致，单块超导材料的尺寸很难在保证低成本的同时做大，超导射频滤波器领域的元器件的小体积、低成本、设计灵活等特性显得尤为重要。另外，如今的通信系统要求同时工作于多个通信频段以节约成本，多通带滤波器是这些系统中必不可少的器件。针对这种情况，工程师开始研究具有多通带频率特性的滤波器。基于上述滤波器多通带频率特性的问题，目前的研究点主要集中在以下方面：1、利用谐振器的双模特性，即一个谐振器工作在两个谐振模式，对应多个中心频率。该方法又主要有两个思路，一个是通过利用和控制阶跃谐振器的谐波来产生多通带，另一个则是通过在均匀阻抗谐振器或非均匀阻抗谐振器上加载短路或是开路枝节的方法。该技术的优点是体积较小，但是设计难度大。多个通带使用同一套耦合网络，很难同时达到各个通带所需要的耦合系数，因此难于分别调节各通带的带宽，查阅专利文献和期刊文献，利用该种方法的都只能设计出两级或是三级的滤波器，对于级数要求较高的滤波器设计很困难，因此很难设计出高性能的宽带多频带滤波器。2、将带通带阻滤波器集成在一起来完成多通道滤波器的设计。该方法的缺点是体积较大，设计复杂，调试困难。3、多个子滤波器并联方案。使用多个子滤波器实现多频带通滤波器，每一个子滤波器分别实现一个通道。但是由于子滤波器的耦合网络设计难度大，设计出得滤波器体积大，很多工程师便放弃了这一想法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的采用多个子滤波器组成多通带滤波器的设计方案中耦合网络设计难度大且器件体积大的不足，提出了一种多通带高温超导滤波器。本专利技术的技术方案为：多通带高温超导滤波器，包括高温超导基片和形成于基片上的N个频带不同的子滤波器电路图案，N为不小于2的整数；其特征在于，子滤波器的输入端还包括N-1个与其中N-1个子滤波器一一对应的三端口环行器，子滤波器的输入端口分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第一端口作为滤波器输入端；第n环行器的第三端口与第n+1环行器的第一端口相连接，n为不小于1不大于N-2的整数，第N-1环行器的第三端口与第N子滤波器的输入端口相连接；各子滤波器的输出端之间通过匹配网络连接输出。由于常温下使用的环行器插损较大，应用于基于高温超导材料的滤波器时虽然能有效降低电路尺寸，但是并不能保证作为高温超导滤波器的整体性能；甚至当用于对电路损耗控制要求较高的工程领域比如说通信基站时，上述方案基本无法实现其参数要求，为了解决上述技术问题，本专利技术进一步提出如下改进方案：所述环行器工作于低温环境，所述低温环境优选为与高温超导滤波器的超导电路工作的低温环境相同。优选的，上述高温超导滤波器包括三个中心频率不同的子滤波器电路图案。进一步的，子滤波器输出端之间采用微带电路匹配网络匹配输出。进一步的，上述用作匹配网络的微带电路具体为具有阻抗变换功能的T型结。进一步的，上述T型结由阶跃阻抗传输线构成，T型结长度小于四分之一波长。进一步的，上述匹配网络为与子滤波器输入端对称布置的N-1个环行器。进一步的，子滤波器的输出端口分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第三端口作为滤波器输出端；第n+1环行器的第三端口与第n环行器的第一端口相连接，n为不小于1不大于N-2的整数，第N-1环行器的第一端口与第N子滤波器的输出端口相连接。进一步的，谐振器为谐振于所在子滤波器工作带宽的中心频率的阶跃阻抗谐振器。进一步的，子滤波器为八阶广义切比雪夫带通滤波器，包括八个依序一字排开的谐振器，并至少在两个非相邻的谐振器间引入交叉耦合。进一步的，高温超导基片由介电常数为23.8的铝酸镧基材，基材厚度为0.5mm。本专利技术的有益效果：本专利技术的多通带高温超导滤波器采用高温超导材料设计出了高性能的多通道高温超导滤波器。采用的是多个子滤波器并联方案，克服了输入耦合网络复杂、设计困难的问题。同时采用了小型化的谐振器，在满足设计要求的前提下，滤波器的体积大大减小。并同时满足了多个频段信号的滤波要求，带外抑制度高，克服了子滤波器间匹配困难的问题，结构紧凑，设计灵活。特别是将环行器应用于低温环境的方案，使环行器的插入损耗明显降低，提升了本专利技术多通道的高温超导滤波器的整体性能。附图说明：图1为本专利技术的一种三通带的高温超导滤波器系统框图；图2为本专利技术的一种三通带的高温超导滤波器实施方案结构示意图；图3为图2所示实施例的高温超导滤波器的第一子滤波器结构示意图；图4为图2所示实施例的高温超导滤波器的第二子滤波器结构示意图；图5为图2所示实施例的高温超导滤波器的第三子滤波器结构示意图；图6为本专利技术实施例的三通道高温超导滤波器的结果仿真图。具体实施方式本专利技术的实施例是依据本专利技术的原理而设计，下面结合附图和以下具体实施例对本专利技术作进一步的阐述。如图1所示，多通带高温超导滤波器，包括高温超导基片和形成于基片上的N个频带不同的子滤波器电路图案2，N为不小于2的整数；子滤波器的输入端还包括N-1个与其中N-1个子滤波器一一对应的三端口环行器，子滤波器的输入端口分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第一端口作为滤波器输入端；第n环行器的第三端口与第n+1环行器的第一端口相连接，n为不小于1不大于N-2的整数，第N-1环行器的第三端口与第N子滤波器的输入端口相连接；输入端的N-1个环行器组成输入端匹配网络1替换了传统的输入端匹配电路。由于通常输入端匹配电路设计困难并且电路规模较大。因此采用本实施例的设计可以有效降低设计难度并且减小了器件的整体尺寸。各子滤波器的输出端之间通过匹配网络连接输出。以图1所示的三通带高温超导滤波器为例，本专利技术的具体实现原理如下：输入信号自环行器1的第一端口输入，经第二端口输出，输出信号中符合滤波器1的设计频带的信号经滤波器1后进入输出端匹配网络3；其余信号被滤波器1反射回环行器1的第二端口并经第三端口输入到环行器2的第一端口，信号进一步经过环行器2的第二端口输出至滤波器2，在滤波器2的作用下，符合其频带的信号输出至输出端匹配网络；其余信号经滤波器2反射后依次经环行器2的第二端口、第三端口输出至滤波器3，并通过滤波器3将符合其频带的信号输出至输出端匹配网络。优选的，上述高温超导滤波器包括三个中心频率不同的子滤波器电路图案。由于常温下使用的环行器插损较大，应用于基于高温超导材料的滤波器时虽然能有效降低电路尺寸，但是并不能保证作为高温超导滤波器的整体性能；甚至当用于对电路损耗控制要求较高的工程领域比如说通信基站时，上述方案基本无法实现其参数要求，为了解决上述技术问题，本实施例进一步提出如下改进方案：所述环行器工作于低温环境，所述低温环境优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
多通带高温超导滤波器，包括高温超导基片和形成于基片上的N个频带不同的子滤波器电路图案，N为不小于2的整数；其特征在于，子滤波器的输入端还包括N‑1个与其中N‑1个子滤波器一一对应的三端口环行器，子滤波器的输入端口分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第一端口作为滤波器输入端；第n环行器的第三端口与第n+1环行器的第一端口相连接，n为不小于1不大于N‑2的整数，第N‑1环行器的第三端口与第N子滤波器的输入端口相连接；各子滤波器的输出端之间通过匹配网络连接输出。

【技术特征摘要】
1.多通带高温超导滤波器，包括高温超导基片和形成于基片上的N个频带不同的子滤波器电路图案，N为不小于2的整数；其特征在于，子滤波器的输入端还包括N-1个与其中N-1个子滤波器一一对应的三端口环行器，子滤波器的输入端口分别与对应的环行器的第二端口相连接；第1环行器的第一端口作为滤波器输入端；第n环行器的第三端口与第n+1环行器的第一端口相连接，n为不小于1不大于N-2的整数，第N-1环行器的第三端口与第N子滤波器的输入端口相连接；各子滤波器的输出端之间通过匹配网络连接输出，环行器工作于低温环境，所述低温环境与高温超导滤波器的超导电路工作的低温环境相同。2.根据权利要求1所述的多通带高温超导滤波器，其特征在于，高温超导滤波器包括三个中心频率不同的子滤波器电路图案。3.根据权利要求1或2所述的多通带高温超导滤波器，其特征在于，子滤波器输出端之间采用微带电路匹配网络匹配输出。4.根据权利要求3所述的多通带高温超导滤波器，其特征在于，用作匹配网络的微带电路具体为具有阻抗变换功能的T...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊恺，舒绍敏，段东林，陈浩健，孙阳丹，
申请(专利权)人：成都顺为超导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51