平面单螺旋线菱形结构谐振器及其构成的高温超导滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波通讯领域，具体涉及一种平面单螺旋线菱形结构的谐振器及其构成的高温超导滤波器。
【背景技术】
[0002]高温超导薄膜在液氮温度下工作，已研究并有实用价值的有钇系薄膜、铋系薄膜和铊系薄膜，高温超导薄膜具有极低的微波表面电阻，在L，S波段比常规导体小3?5个数量级。自从1999年5月，美国高温超导空间实验实现了高温超导薄膜在微波器件中的应用以来，其在微波领域的应用研究越来越多，更加广度的研究将极大地推动通信技术、雷达技术和电子对抗技术的发展。高温超导微波滤波器及滤波器组是高温超导微波应用的关键器件之一，具有比传统波导器件更好的高选择性、更低的插损特性并兼具平面电路的体积小、重量轻、易于与其他微波固态电路进行混合集成的优点，备受移动通讯和卫星通讯的青睐。国际和国内在这方面的研究工作已卓有成效，发展了多种超导滤波器的设计方法和手段，鉴于加工成本及工艺等方面的问题，特别在滤波器小型化和高选择性方面，目前比较典型的是采用平面单螺旋线结构的谐振器来设计滤波器，作为进一步的优化，通常是通过绕线方式的改进来设计谐振器。以此种结构设计的谐振器及其构成的滤波器尺寸还存在进一步减小优化的空间，结构设计不够紧凑。
【实用新型内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型将提供一种结构较为紧凑的谐振器及其构成的高温超导滤波器。
[0004]本实用新型的技术解决方案是，提供一种平面单螺旋线菱形结构谐振器及其构成的高温超导滤波器，其中，平面单螺旋线菱形结构的谐振器，一条螺旋形式排列的微带线，其特征在于:所述微带线构成的谐振器结构形状为菱形，所述菱形较小的对角为60度。
[0005]进一步的，所述菱形结构谐振器是将矩形状谐振器的一边向上或向下拉伸获得。
[0006]进一步的，基于上述谐振器所构成的滤波器，包括输入微带、输出微带以及由三个单螺旋线菱形结构谐振器组成的CT结构单元，所述三个菱形结构谐振器内角120度的顶点之一相互靠近组成品字结构，谐振器相互靠近的所述顶点的两条邻边分别与相邻的两个谐振器的对应邻边平行并形成耦合。
[0007]再进一步的，所述滤波器包括两个CT结构单元，第二 CT结构单元与第一 CT结构单元镜像对称。
[0008]本实用新型的有益效果体现在:采用平面单螺旋线菱形结构设计的谐振器结构紧凑、尺寸较小，实现了滤波器的小型化设计；由两个CT单元构成的带通滤波器在带外出现两对传输零点，大大提高了带通滤波器的选择性能，阻带特性也很优异，很好地体现该CT单元结构的优势；由本实用新型谐振器构成的CT结构的滤波器可以产生一对传输零点，且可以单独可调、可控，方便灵活。
【附图说明】
[0009]图1a为经典平面单螺旋线谐振器示意图；
[0010]图1b为本实用新型的平面单螺旋线菱形谐振器示意图；
[0011]图2为单个平面单螺旋线菱形谐振器寄生谐振频率响应曲线图；
[0012]图3为本实用新型的CT结构单元构成的滤波器示意图；
[0013]图4为CT结构单元的等效电路模型；
[0014]图5为耦合间距与CT结构单元幅频特性的关系图；
[0015]图6为本实用新型的双CT结构单元滤波器示意图；
[0016]图7a为双CT结构单元高温超导滤波器的幅频特性曲线图；
[0017]图7b为双CT结构单元高温超导滤波器寄生通带的幅频特性曲线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作出进一步的说明。
[0019]如图1b所示为本实用新型平面单螺旋线菱形谐振器示意图，包括一条螺旋形式排列的微带线，其要点在于，所述微带线构成的谐振器结构形状为菱形，所述菱形较小的对角为60度。
[0020]图1a为经典平面单螺旋线谐振器示意图，一般为矩形结构，作为优选的实施例，本实用新型所述菱形结构谐振器是将矩形状谐振器的一边向上或向下拉伸获得。
[0021]平面单螺旋谐振器采用菱形结构设计，可以有效地减小谐振器的尺寸，从而有助于减小滤波器的整体尺寸，同时菱形结构简单，方便利用电磁全波分析软件进行调试优化辅助设计。
[0022]图2是将四分之一波长、0.1mm宽带的单个平面单螺旋线菱形谐振器通过电磁仿真得到的寄生谐振频率响应曲线图，通过此图可见，该谐振器的寄生谐振频率在二倍频以外，说明该滤波器的阻带特性很优异。
[0023]作为优选的，基于上述谐振器所构成的滤波器，包括输入微带、输出微带以及由三个单螺旋线菱形结构谐振器组成的CT结构单元，所述三个菱形结构谐振器内角120度的顶点之一相互靠近组成品字结构，谐振器相互靠近的所述顶点的两条邻边分别与相邻的两个谐振器的对应邻边平行并形成耦合。最终通过所述三个谐振器方便的设计出一个完整的CT结构单元，如图3所示为由所述CT结构单元构成的滤波器示意图，图4为所述CT结构单元的等效电路模型；谐振器I及谐振器3可以方便的与前后级实现磁场耦合，耦合间距与CT单元幅频特性的关系如图5所示。谐振器I和谐振器2之间以及谐振器I和3之间可以实现混合耦合，谐振器I和3之间实现电耦合。所以信号的传输通过谐振器1-3实现的电耦合，通过谐振器1-2-3有电耦合传输和磁耦合传输，因为相位的不同可以在低频端和高频端各自产生一个传输零点。常规谐振器设计的CT单元通过相位的变化只能在高频或者低频端产生一个传输零点，其余的传输零点在无限远处，但是通过平面单螺旋线菱形谐振器设计的CT结构可以在高频和低频端各自产生一个传输零点。根据CT结构滤波器的设计理论可知，假设所述谐振器之间的直接耦合系数M12和M 23都是正值时，交叉耦合系数M 13是负值，则在通带的高频段产生一个传输零点，由于该菱形结构的平面单螺旋线菱形谐振器直接的复杂耦合形式使得在通带的低频段产生了一个传输零点。此外，假设所述谐振器之间的直接耦合系数M12和M 23都是负值时，交叉耦合系数M 13也是负值，则在通带的低频段产生一个传输零点。通过调整耦合间距d12和d 23可以调整各个谐振器之间的耦合，因为谐振器I和3之间的交叉耦合是固定电耦合。所以通过固定d13的大小，同时通过合理的调整耦合间距d12，d23来调整各谐振器之间的耦合间距，就可实现单独的调整两个传输零点的位置。相比于CQ结构，该CT结构可以产生一对传输零点，且可以单独可调、可控，方便灵活。通过调整d12，d23各谐振器之间的耦合间距对传输零点的位置的调整结果如图5所示。最终通过简单的调整d12、d23、和d13的大小就可以获得需要的耦合系数和交叉耦合系数。
[0024]将图3中所示的CT结构单元，通过镜像获得对称的第二个CT结构单元，然后采用直接耦合的方式实现外部馈电。通过将两个CT单元方便的磁耦合叠加就可以获得双CT结构的紧凑型滤波器，如图6所示为本实用新型的双CT结构单元滤波器示意图。CT单元之间的耦合设计简单方便，并且可以方便的继续叠加更多的CT单元以获得更优异的带外抑制特性。利用EDA电磁仿真软件优化设计得到双CT结构带通滤波器的幅频特性曲线如图7a所示，从中我们可以发现本实用新型的双CT结构带通滤波器有以下优点:结构紧凑、实现了滤波器的小型化设计；由两个CT单元构成的带通滤波器在带外出现两对传输零点，大大提高了带通滤波器的选择性能，50dB矩形系数大于70% ;如图7b为双CT结构单元高温超导滤波器寄生通带的幅频特性曲线，由图可见，寄生通带在二倍频以外说明该滤波器的阻带特性也很优异，从fO+BW/2到2fO-BW/2的整个阻带内阻带抑制都大于50dB，能很好地体现该CT结构单元的优势。
[0025]最后应说明的是:以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.平面单螺旋线菱形结构谐振器，包括一条螺旋形式排列的微带线，其特征在于:所述微带线构成的谐振器结构形状为菱形，所述菱形较小的对角为60度，所述菱形结构谐振器是将矩形状谐振器的一边向上或向下拉伸获得。2.—种基于权利要求1所述的平面单螺旋线菱形结构谐振器所构成的高温超导滤波器，其特征在于:包括输入微带、输出微带以及由三个单螺旋线菱形结构谐振器组成的CT结构单元，所述三个菱形结构谐振器内角120度的顶点之一相互靠近组成品字结构，谐振器相互靠近的所述顶点的两条邻边分别与相邻的两个谐振器的对应邻边平行并形成耦合。3.根据权利要求2所述的高温超导滤波器，其特征在于:所述滤波器包括两个CT结构单元，第二 CT结构单元与第一 CT结构单元镜像对称。
【专利摘要】一种平面单螺旋线菱形结构谐振器及其构成的高温超导滤波器，其中，平面单螺旋线菱形结构的谐振器，一条螺旋形式排列的微带线，其特征在于：所述微带线构成的谐振器结构形状为菱形,所述菱形较小的对角为60度。基于上述谐振器所构成的滤波器，包括输入微带、输出微带以及由多个单螺旋线菱形结构谐振器组成的CT结构单元。本实用新型所述的谐振器结构紧凑、尺寸较小，实现了滤波器的小型化设计；由两个CT单元构成的带通滤波器在带外出现两对传输零点，大大提高了带通滤波器的选择性能，阻带特性也很优异，很好地体现该CT单元结构的优势。
【IPC分类】H01P1/203, H01P7/08
【公开号】CN204927475
【申请号】CN201520636232
【发明人】羊恺, 杨常林, 周立国
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月21日