一种高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种的高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器，其中所述谐振器包括基片、形成于基片上的高温超导薄膜和由高温超导薄膜形成的电路图案，其特征在于：所述电路图案形成微带线谐振器，所述微带线谐振器位于中部的直线段和位于直线段两端的弯折段组成，位于直线段两端的弯折段电路关于直线段平面内长度方向的中垂线对称分布。本发明在谐振器末端加载多曲折线实现平衡式超导滤波器的小型化设计，有效缩小了谐振器以及由该谐振器构建的滤波器的体积，同时解决了传统平衡滤波器差模传输时的插入损耗大，共模抑制不够的问题，该滤波器具有小型化，易集成，差模插入损耗小，共模抑制大的特点。
【专利说明】
一种高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器
技术领域
[0001]本发明属于微波毫米波无源器件技术领域，尤其涉及到一种高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器。
【背景技术】
[0002]射频微波滤波器是通信系统、雷达系统、测量系统的重要组成部分，其性能的好坏关系着系统性能的优劣。因此，射频微波滤波器一直是无线通信领域研究的重点和热点。随着现代无线通信技术的发展，系统对电磁兼容、抗干扰的要求越来越高，为了抑制共模噪声，传输差模信号，传统的射频微波前端电路中常采用双端口滤波器加巴伦构结构组成差分电路，但是其体积较大且不易集成。近年来，射频微波平衡滤波器运用到了现代无线通信系统的研究中，相对于非平衡的单端口输入输出电路，平衡电路可以高效地抑制环境噪声、内部有源器件产生的噪声并很好地改善系统的动态范围。
[0003]平衡滤波器要求在差模信号输入时具有滤波特性，同时能够有效地抑制共模噪声。传统平衡滤波器采用滤波器加巴伦实现，但其体积大，插入损耗大，矩形系数差，不易集成。近年来研究者们，将四端口奇偶模传输网络的理论运用到平衡滤波器的设计中来，有效解决了小型化高集成度的问题，但是其差模传输时的插入损耗较大，差模带外抑制不够，共模抑制深度不佳。目前随着材料科学的发展进步，发现高温超导(HTS)材料微波表面电阻极小，这使其成为微波应用研究的热点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有滤波器差模传输时的插入损耗大，共模抑制不够的问题，提供一种具有小型化，易集成，差模插入损耗小，共模抑制大的高温超导谐振器及组成的平衡滤波器。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:高温超导谐振器，包括基片、形成于基片上的高温超导薄膜和由高温超导薄膜形成的电路图案，其特征在于:所述电路图案形成微带线谐振器，所述微带线谐振器位于中部的直线段和位于直线段两端的弯折段组成，位于直线段两端的弯折段电路关于直线段平面内长度方向的中垂线对称分布。
[0006]优选的，所述弯折段电路弯折角均为直角。
[0007]优选的，上述谐振器根据所述弯折段不同的设计结构分为第一类谐振器和第二类谐振器。
[0008]第一类谐振器，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段与弯折段的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第二方向弯折180°，经第三弯折位向第一方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案；所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。
[0009]第二类谐振器，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段与弯折段的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第一方向弯折180°，经第三弯折位向第二方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案；所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。
[0010]—种高温超导谐振器组成的平衡滤波器，包括两组共四个谐振器，其中第一组的谐振器由两个第一类谐振器所述的两种可能的谐振器组成对称结构，第二组的谐振器由两个第二类谐振器所述的两种可能的谐振器组成对称结构;第一组的两个谐振器对第二组的两个谐振器形成包围状，并通过谐振器的弯折段相互靠近形成耦合，第二组的两个谐振器的直线段相互靠近形成耦合。
[0011]优选的，在所述第一组的两个谐振器的直线段分别对称设置有两条微带线抽头，用作滤波器的差分输入及输入。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果在于；
[0013]本发明通过引入高温超导技术，在谐振器末端加载多曲折线实现平衡式超导滤波器的小型化设计，有效缩小了谐振器以及由该谐振器构建的滤波器的体积，同时解决了传统平衡滤波器差模传输时的插入损耗大，共模抑制不够的问题，该滤波器具有小型化，易集成，差模插入损耗小，共模抑制大的特点。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1所示为本发明实施例的高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器的平面结构示意图；
[0016]图2所示为本发明优选实施例所述滤波器的频率响应特性曲线。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]如图1所示为本发明实施例的高温超导谐振器及其组成的平衡滤波器的平面结构示意图，其中，高温超导谐振器包括基片、形成于基片上的高温超导薄膜和由高温超导薄膜形成的电路图案，所述电路图案形成微带线谐振器，所述微带线谐振器由位于中部的直线段和位于直线段两端的弯折段组成，位于直线段两端的弯折段电路关于直线段平面内长度方向的中垂线对称分布，进一步的，所述弯折段电路弯折角均为直角。
[0019]优选的，上述谐振器根据所述弯折段不同的设计结构分为第一类谐振器I和第二类谐振器2。
[0020]第一类谐振器I，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段Ia与弯折段Ib的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第二方向弯折180°，经第三弯折位向第一方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案;所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。
[0021]第二类谐振器2，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段2a与弯折段2b的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第一方向弯折180°，经第三弯折位向第二方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案;所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。
[0022]如图1中所示的本发明实施例的平衡滤波器，包括两组共四个谐振器，其中第一组的谐振器由两个第一类谐振器I所述的两种可能的谐振器组成对称结构，第二组的谐振器由两个第二类谐振2器所述的两种可能的谐振器组成对称结构；第一组的两个谐振器对第二组的两个谐振器形成包围状，并通过谐振器的弯折段相互靠近形成耦合，第二组的两个谐振器的直线段相互靠近形成耦合。进一步的，在所述第一组的两个谐振器的直线段分别对称设置有两条微带线抽头，用作滤波器的差分输入及输入。
[0023]如图2所示为本发明实施例所述滤波器的频率响应特性曲线，横坐标代表信号的频率，单位GHz，纵坐标为信号的响应幅度，单位为dB。该实施例的平衡式高温超导滤波器工作在1.04GHz-1.14GHz，带内差模信号回波损耗Sll小于-15dB，带内差模插入损耗S21小于
0.3dB，带内共模信号S21抑制度大于57dB相对于常规的平衡式滤波器而言，本实施例的平衡式高温超导滤波器具有极低差模插入损耗、高共模抑制度的特点。
[0024]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.高温超导谐振器，包括基片、形成于基片上的高温超导薄膜和由高温超导薄膜形成的电路图案，其特征在于:所述电路图案形成微带线谐振器，所述微带线谐振器由位于中部的直线段和位于直线段两端的弯折段组成，位于直线段两端的弯折段电路关于直线段平面内长度方向的中垂线对称分布。2.根据权利要求1所述的高温超导谐振器，其特征在于，所述弯折段电路弯折角均为直角。3.根据权利要求2所述的高温超导谐振器，其特征在于，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段与弯折段的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第二方向弯折180°，经第三弯折位向第一方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案;所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。4.根据权利要求2所述的高温超导谐振器，其特征在于，所述弯折段包括3组弯折位，第一弯折位为直线段与弯折段的连接处，第二弯折位为弯折段长度的中点处，第三弯折位为弯折段长度的1/4及3/4位置处;所述弯折段经过第二弯折位弯折后，其长度的1/4及3/4位置重叠;直线型谐振器的一端经第一弯折位向第一方向弯折90°，经第二弯折位向第一方向弯折180°，经第三弯折位向第二方向弯折180°，其中180°弯折由两个连续90°弯折组成，弯折过程形成的图案即为弯折段图案;所述第一方向和第二方向对应顺时针方向及逆时针方向，或者所述第一方向和第二方向对应逆时针方向及顺时针方向。5.高温超导谐振器组成的平衡滤波器，其特征在于，包括两组共四个谐振器，其中第一组的两个谐振器由权利要求3所述两种可能的谐振器组成对称结构，第二组的两个谐振器由权利要求4所述两种可能的谐振器组成对称结构；第一组的两个谐振器对第二组的两个谐振器形成包围状，并通过谐振器的弯折段相互靠近形成耦合，第二组的两个谐振器的直线段相互靠近形成耦合。6.根据权利要求5所述的高温超导谐振器组成的平衡滤波器，其特征在于，在所述第一组的两个谐振器的直线段分别对称设置有两条微带线抽头，用作滤波器的差分输入及输入。
【文档编号】H01P7/08GK105870568SQ201610316920
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】羊恺, 罗显虎, 华克钊, 储慧敏, 陈卓然, 刘波, 李怀明, 赵浩辰, 任向阳
【申请人】电子科技大学