一种级联式宽阻带超导带通滤波器的制作方法

本实用新型涉及一种超导带通滤波器，具体是一种级联式宽阻带超导带通滤波器，属于微波技术领域。

背景技术：

超导微带滤波器有插入损耗低、带边陡峭、带外抑制度高的特点，在性能上更接近于理想滤波器，在移动通信和微弱信号探测方面有着广泛的应用前景。然而作为平面微带型器件，超导滤波器除了有基频通带外，往往还会在谐频处产生寄生通带。这将恶化滤波器的带外抑制性能。该问题对于电磁频谱密集的VHF、UHF波段滤波器显得尤为严重。因而对高带外抑制度的宽阻带滤波器具有迫切需求。

实现宽阻带滤波器的方法分为两类，一类是将带外杂散响应往高频处推移，即提高谐振器的谐频频率；另一类是将杂散响应抑制到较低的幅值。

近年来，研究人员提出了多种谐振器结构以提高滤波器的阻带特性。采用一端接地的1/4波长微带线谐振器结构可以使第一谐频位于3倍基频处，从而可改善滤波器的带外抑制特性。然而，1/4波长微带线需要一端接地，增加了脆弱超导基片的制备复杂度；采用阶跃阻抗谐振器结构（SIR）可以推高二次谐频频率，但SIR结构在VHF、UHF波段等低频率时面临谐振器尺寸大、小型化困难的难题。

为了实现宽的阻带响应，一个简单的方法是将一个低通滤波器级联到带通滤波器后端，但是，这样会导致额外的插入损耗并很大程度上增加了器件尺寸，尤其是对VHF等较低频段的滤波器。

在小型化微带滤波器设计中，为了节省基片面积，通常需要把构成谐振器的微带线进行弯折，使其显得更紧凑。微带线经折叠后因电磁场的重新分布，物理等效长度与几何长度会发生偏离。谐振器上微带线不同的弯折方式，物理长度与几何长度的偏离程度有所不同，而且这种效应对于基频和谐频有不同的影响，因而弯折后的微带谐振器n次谐振模式频率f_s与基频f₀之间并不一定满足f_s=nf₀的准确关系。

技术实现要素：

本实用新型正是利用了谐振器的谐频与基频比率差异，提出一种基于谐频交错的级联式宽阻带超导带通滤波器结构，可以使带通滤波器实现宽阻带的同时保持尺寸小型化。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种级联式宽阻带超导带通滤波器，包括若干超导微带子滤波器，相邻的超导微带子滤波器之间通过内馈线级联且进行相位匹配，每一个超导微带子滤波器的基频通带均相同但谐频不同。

所述每一个超导微带子滤波器的阶数均相同。

所述每一个超导微带子滤波器的阶数为偶数。

本实用新型提供的宽阻带超导带通滤波器是采用若干基频相同但谐频不同的超导微带子滤波器级联而成，结合内馈线的优化，利用若干超导微带子滤波器的高次谐频位置互相错开，对带外信号形成交错抑制，从而实现了较宽的阻带，且采用超导微带子滤波器也有利于尺寸的小型化。

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述。

附图说明：

图1为级联式宽阻带超导带通滤波器的结构示意图；

图2为实施例的滤波器与传统设计的宽频响应曲线对比图；

图3为带边及带边突起的示意图。

具体实施方式：

本实施例以中心频率200MHz、带宽0.5MHz的八阶宽阻带超导带通滤波器的设计为例来加以说明。

如图1所示，一种级联式宽阻带超导带通滤波器，包括两个四阶超导微带子滤波器1和2，两个超导微带子滤波器的基频频率均为200MHz，但是谐频频率并不相同，两个超导微带子滤波器之间通过内馈线3进行级联。对于基频和谐频的调整可以通过不同结构的微带线折弯来实现，属于现有技术，在此不进行说明。

上述结构的带通滤波器其采用相同阶数的子滤波器进行级联，具有对称结构，形成的交错谐频恰好可以相互交错抑制，对通带之外的各频率点的抑制度也更加均匀，更有利于形成较宽的阻带。进一步，将每一个超导微带子滤波器的阶数设计成偶数，可以大大简化结构的设计。

在设计相同阶数（设为n）的滤波器时，传统方式采用完全相同的n个谐振器进行耦合式设计或者将具有相同基频与谐频的两个n/2阶子滤波器进行级联，而本实用新型采用不同谐频的子滤波器进行级联，通过谐频交错达到将杂散响应的位置相互错开从而相互抑制的目的。本实用新型对带外的抑制效果更佳，实现了更宽阻带的响应。如图2所示（图2中基频通带附近的S21表示带边），同样是八阶滤波器的设计，本实用新型在至少15倍频的范围内其抑制度均达到70dB以上，而传统设计方式超过2-3倍频后其抑制度就变得并不理想，图2仅提供了15倍频范围内的仿真结果对比，由此可知，本实用新型与现有技术相比能实现更宽阻带响应的效果非常显著。

若将子滤波器直接连接，未考虑相位的匹配问题，由于滤波器传递函数复杂的相位问题，将在滤波器的带边附近形成幅度起伏以及带内反射的恶化（如图3所示）。本实用新型为了匹配级联的超导微带子滤波器之间的相位关系，在相邻超导微带子滤波器之间通过内馈线3进行级联，本实施例借助电磁仿真软件对内馈线3的长度和宽度进行了优化设计，利用参数优化后的内馈线3来改善整个器件的滤波特性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。