专利名称：准椭圆响应的波导e面射频带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及准椭圆响应的射频(RF)带通滤波器，更具体地，涉及E面波导技术中含有印刷介电插入物的RF带通滤波器。本发明更特别适用于工作在毫米范围内并需要满足较高光谱纯度的无线电通信系统。
背景技术：
在宽带双向通信的构架内，在阴极带(Ka带)中使用同步卫星，就需要在用于大量销售的终端中使用输出滤波器来衰减位于有用频带(一般是29.5-30GHz)之外的寄生信号。该滤波器必须可以更加特定地抑制本地振荡器频率(一般位于28.5GHz)。由于大量销售的约束，该滤波器必须是低成本的。
给定了所需要求，已知的用于此目的根据各种方案的波导技术，特别地有-带有由电感性或电容性的膜片连接在一起的单一模态或多模态谐振腔的滤波器；-隐失模式滤波器；-E面类型的滤波器，包括金属插入物或印刷介电插入物，一般称为FINLINE。
本发明中使用的基本技术与上述最后一种一致，并在图1中示出。
在该图1中，矩形横截面的RF波导101由位于该波导的传播E面的平面介电基片102分成两个相同的部分。为了不降低波导的品质因数，该基片具有低损失和最小的厚度(例如，小于0.2mm)。然而，在该图以及其它图中，基片的厚度被放大很多地示出以增加可读性。
在基片102的至少一个表面上，基片102包括电气连接于波导内表面的印刷导体，波导内表面支承基片103并且其拓扑结构决定了滤波器的期望响应。为了简化语言，这些电气连接于波导的导体将被称作传导插入物。
本技术的主要益处是容易与其它平面技术(例如，微波传输带或悬浮微波传输带技术)整合和接合。这使得可以将滤波功能整合到发射系统主卡上的印刷电路中。
这种整合的示例由图2中的横截面表示。
介电基片102被封入底板101和顶部111之间。该底板和该顶部挖空有通道104，该通道104确定两种传输模式波导模式和线路传输模式。印刷在基片102上表面上的导体103以及印刷在基片102下表面上的导体113可以改变这些波导的响应曲线。该图中示出的技术，就基片上表面来讲与微波传输带技术一致，就基片下表面来讲与FINLINE技术一致。
在由图1和2表示的技术中最常用的带通滤波器拓扑结构使用n+1个通过电气连接于波导内表面而接地的电感性插入物，其中n是滤波器的阶数。这些插入物以大约波导波长的一半而分隔开，并且原则上只印刷在基片的一个表面上。然而，为了使滤波器的响应对制造公差的敏感度降低到最小，插入物通常优选地以基本相同的方式印刷在基片的两个表面上，但是它们仍然连接到波导的内壁。
以这种方法得到的带通滤波器的响应曲线是通常所称的切比雪夫(Chebyshev)类型。
为了获得必需的光谱选择性，理论上可以使用高阶滤波器。而得到的滤波器显示出相当大的物理尺寸以及对关于其尺寸的制造公差较强的敏感性。因此实际上制造起来非常困难，或者甚至是不可能的。
然而，本领域已知的是，将位于受到抑制的频率或频带中的传输零点引入到综合Chebyshev类型滤波器中，以获得光谱选择性并更好地配合所遵照的模板，同时减小滤波器的阶数，从而令其体积最小化。由此得到的响应称为“准椭圆类型(pseudo-elliptic type)”。
然而，到目前为止还没有已知的方法将传输零点引入由根据上述方法的波导制成的切比雪夫(Chebyshev)类型的滤波器中。
发明内容
为了解决这个问题，本发明提出了准椭圆响应的RF带通滤波器，此种滤波器包括装备有绝缘基片的波导，其中绝缘基片置于波导E面中，还包括在绝缘基片一个表面上的电感性传导插入物，该传导插入物电气连接于支承基片的波导内表面，并通过其尺寸和在基片上的位置确定Chebyshev类型滤波器的响应曲线。该滤波器还包括至少一个置于基片另一表面上的电气悬浮插入物，通过该电气悬浮插入物的尺寸和在基片上的位置确定滤波器响应曲线中的传输零点，从而可以使该零点附近的频率得到衰减并确定滤波器响应曲线的准椭圆特性。
“悬浮插入物”的表述应当理解成指的是没有电气连接于一电势的传导插入物，因此其电压是通过穿过该滤波器的电磁场施加给该插入物的。
“传输零点”的表述应当理解成指的是滤波器响应曲线中的总衰减，该衰减是针对给定频率实现的。
根据各种特性，该滤波器包括确定一组传输零点的一组悬浮插入物。悬浮插入物的数量等于传导插入物的数量。每个悬浮插入物相对传导插入物放置。该波导是矩形横截面，基片置于该波导中的中间纵向位置中。每个传导插入物电气连接于该波导的两相对侧。该滤波器适于在毫米波范围内工作。
在下面的描述中，结合附图并通过非限定性的示例，本发明的其它特点和优点将变得清晰明显，附图中-图1，带有介电插入物的E面波导技术中的切比雪夫(Chebyshev)类型带通滤波器的透视图；-图2，结合微波传输带、FINLINE和E面波导技术的结构的横截面视图；-图3，根据本发明的带通滤波器在图1条件下的视图；和-图4，纯Chebyshev类型的滤波器和根据本发明的滤波器的响应曲线比较图。
具体实施例方式
参照图3，图中示出的根据本发明的滤波器，其结构与图1的结构相似，并包括装备有薄介电基片302的波导301，该薄介电基片302纵向置于该波导的E面中。该基片的上表面包括四个由较宽或较窄矩形金属镀层形成的电感性插入物303到306，这些电感性插入物的位于基片纵向边缘上的端部与波导的支承基片的内侧面301A和301B电气接触。优选地，这些电感性插入物电气连接于波导的两相对侧以确保优良的电气接触。这些插入物使获得切比雪夫(Chebyshev)类型的带通滤波功能成为可能。
这些插入物的尺寸和位置以获得期望响应曲线的已知方式而确定。在此具体的情况中，由于存在四个插入物，因此滤波器是三阶的。
根据本发明，基片的下表面包括两个由较窄矩形金属镀层形成并减少至两个传导带的插入物314和315。这些金属镀层在电气上是“悬浮的”，即，它们并不连接于支承基片的波导的两个侧面301A和301B。它们面对位于基片另一表面上的插入物304和305放置，并相对于波导的纵轴倾斜一定程度。
为了易于对该图的理解，基片的下表面标记有传导插入物在其上的投影，以位于这些投影四角位置的四条小短划线307的形式标记，两个“悬浮”插入物314和315将置于这些投影中。该结合的结构使得在滤波器的响应曲线中产生传输零点而不伴随其总尺寸的任何增加。这些零点所在的频率由这些“悬浮”插入物的尺寸和定位确定。所述尺寸和定位还由已知的综合方法本身确定。电感性传导插入物和“悬浮”插入物的整套尺寸参数可作为期望响应的函数而整体设计滤波器响应曲线。
在示例中描述了两个插入物314和315可以向响应曲线中引入两个零点，但是也可以只加入一个零点或通过将两个其它的悬浮插入物相对传导插入物303和306放置而引入其中四个零点。
一般来讲，n阶滤波器中可以产生直到n+1个传输零点，这是因为滤波器包括n+1个传导插入物。滤波器的设计者因此将能够在滤波器通频带的任一侧上分配这些零点，以最好地遵照所利用的模板。零点越接近通频带放置，通频带模板就更多地被破坏。因此在多数情况下，有必要重新构造传导插入物以在匹配和带宽方面重新获得令人满意的性能。这将由众所周知且易于实现的迭代方法完成，此时可带有很大灵活性地引入许多零点，能够改变比纯Chebyshev类型滤波器的情况更多数量的参数。甚至可以得益于该灵活性，降低滤波器的阶数并因此降低其庞大体积和成本，同时保留很大的选择性。
图3中示出的滤波器对应于具体的实施例，该滤波器嵌入在装备有型号为RO4003、厚度为0.2mm的基片的横截面为3.556×7.112mm2的型号为WR28的标准波导中。
该滤波器是三阶的，因此带有四个传导插入物，并且这些插入物构造成获得与Ka类型终端通频带一致的通频带，即，29.5-30.0GHz。当该滤波器仅包括这些传导插入物时，该滤波器的响应曲线因此完全是Chebyshev类型的，并由图4中标记401示出。
确定“悬浮”插入物的尺寸以获得极接近被抑制的28.5GHz频率的两个零点。它们对应于图4中曲线402的谷403。该曲线402是根据本发明的滤波器的上述示例性实施例的准椭圆响应曲线。
应当指出，在该示例中，两个零点非常接近，从而妨碍了它们在响应曲线中被区分，以及与纯Chebyshev类型的滤波器相比，实现了大于13dB的待消除寄生频率的衰减。
28.0GHz左右的上升曲线是不成问题的，并可以通过其它方法消除，例如，通过引入其它附加的零点。此外，低频处滤波器的切断边缘的陡度得到改进。获得这些优点的同时，保持了滤波器的原始尺寸以及极低的成本，这是因为仅在已存在的基片上布置了几个附加金属镀层。
在不危害本发明的条件下，有关悬浮插入物的形状和位置可以容易地改变。该悬浮插入物的尺寸取决于其共振频率。该悬浮插入物可具有不包括电感性插入物下方的全部表面的尺寸。也可以借助弯管插入物。
权利要求
1.准椭圆响应的RF带通滤波器，包括装备有绝缘基片(302)的波导(301)，所述绝缘基片(302)置于所述波导的E面中，并包括在所述绝缘基片(302)一个表面上的电气连接于所述波导内表面的电感性传导插入物(303-306)，所述波导的内表面支承所述基片，通过所述电感性传导插入物的尺寸和其在所述基片上的位置确定切比雪夫类型滤波器的响应曲线，其特征在于，所述滤波器还包括至少一个置于所述基片另一表面上的电气悬浮插入物(314)，通过所述电气悬浮插入物的尺寸和其在所述基片上的位置确定滤波器响应曲线中的传输零点，从而可以衰减位于所述零点附近的频率并确定滤波器响应曲线的准椭圆特性。
2.根据权利要求1的滤波器，其特征在于，所述滤波器包括确定一组传输零点的一组悬浮插入物(314-315)。
3.根据权利要求1和2中任一项的滤波器，其特征在于，所述悬浮插入物(314-315)的数量等于所述传导插入物(303-306)的数量。
4.根据权利要求1到3中任一项的滤波器，其特征在于，每个悬浮插入物(314-315)相对传导插入物(303-306)放置。
5.根据权利要求1到4中任一项的滤波器，其特征在于，所述波导(301)是矩形横截面，所述基片(302)置于所述波导中的中间纵向位置。
6.根据权利要求1到5中任一项的滤波器，其特征在于，每个电感性插入物电气连接于所述波导的两相对侧。
7.根据权利要求1到6中任一项的滤波器，其特征在于，所述滤波器适于工作在毫米波范围内。
全文摘要
本发明涉及准椭圆响应的RF带通滤波器。在滤波器中，包括置于矩形波导(301)中E位置的绝缘基片(302)，并包括在所述基片其中一个表面上的电气连接于所述波导壁的传导插入物(303－306)，以及在所述基片的另一表面上相对这些传导插入物放置的电气悬浮插入物，这些悬浮插入物可以确定滤波器传输曲线中的零点。这产生了呈现准椭圆类型响应曲线的滤波器，使得在不增加滤波器尺寸的条件下改进了寄生频率的抑制。
文档编号H01P1/207GK1732592SQ200380108135
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年1月6日
发明者多米尼克·洛心唐, 菲利普·钱贝林, 查莱恩·古冈 申请人:汤姆森特许公司