空气忍忍片电感，其品质因数（曲在L波段约为几十，品质 因数最高的空气忍商用忍片电感例如Coilcraft 0603HP系列，Q值在1.4GHz为110。本实 用新型构建的同轴线电感具备极高的品质因数，大大降低了滤波器插损。计算过程如下：
[0033] 同轴线电感的内导体采用直径A为1. 575mm铜线制成。通过在滤波器黄铜盒体上 锐出横截面为正方形的长槽构成电感的外导体，正方形横截面的边长D为4. 75mm。该方形 空气忍同轴线的特性阻抗可W被表示为：
[0034] Zo= 601n(a D/A) (4)
[0035] 其中，渐进因子a由D/A确定。本实用新型中D/A为3. 016,此时a为1.0787. 通过式（4)可计算出同轴线的特性阻抗为70. 78欧姆。对于一个长度为Le的短路同轴线， 输入阻抗可W表示为：
[0036] Zle= jZ 〇tan(2 JT fLe/c) 妨
[0037] 其中，f为工作频率；C为空气中的光速；Le为空气线的长度。电感值为Lx的电 感，其阻抗ZLX可W被表示为：
[003引 Zlx= j2 JT 化 X 做
[003引根据式（5)和化），对于四个初始电感值分别为10址、4. 6址、4. 6址和10址的电 感，在1. 4GHz处，它们对应的最短空气线长度分别为30. 5mm、17. 7mm、17. 7mm和30. 5mm。同 样地，由于图2中8条微带线的存化实际的同轴线长度被进一步优化为33. 3mm、18mm、18mm 和33. 3mm。根据式巧），在I. 4GHz处，长度为33. 3mm的两条同轴线电感，感抗化为104. 4欧 姆；在1. 4GHz处，包括圆形铜内导体和方形黄铜外导体的整个同轴线，其单位线电阻，Rm, 约为3欧姆/米，那么33. 3mm长的同轴线电阻化为0. 0998欧姆。因此运两条线的品质因 数Q，XL/化为1046.相似地，其它两条长度为18mm的同轴线的品质因数经计算为762. 2。 和传统高Q值空气忍忍片电感相比较，本实用新型中短路同轴线电感大大的降低了滤波器 噪声。
[0040] 本申请的滤波器的S参数仿真结果如图4所示。仿真显示带内最大插损小于 0. 122地，其中不包含两个低损耗N型射频接头，N型接头插损约为0. 02地，因此，包含射频 接头的滤波器带内最大插损约小于0.162地。滤波器带内反射损耗大于20地。在750MHz 处，阻带抑制为19. 62地；在600MHz处，阻带抑制为41. 32地。
[0041] 本申请的滤波器的S参数利用矢量网络分析仪PNA-X测得，测试结果如图5所 示。可见滤波器3地截止频率为890MHz，通频带上限可达1. 9細Z ;带内插损小于0. 16地， 远小于商用微带滤波器约1地的插损，带内反射损耗大于20地；在750MHz处的阻带抑制为 20. 4地，600MHz出的阻带抑制为45. 88地。可有效地抑制低频干扰信号对天文接收机第一 级放大器的干扰。
[0042] 本申请的滤波器的噪声溫度测量采用的是滤波器后接低噪声放大器的比较测量 法：首先测量低噪声放大器的噪声溫度，再将滤波器直接连接于放大器之前，再次测量两者 的噪声溫度，其相对于单独的放大器噪声溫度提升的部分即为滤波器的噪声溫度。图6显 示的是本实用新型的滤波器和低噪声放大器比较测量结果。可W看到，通带内滤波器的引 起的噪声溫度提升仅为8K。
[0043] 本实用新型的滤波器的黄铜盒体见图7,其中，黄铜盒体需表面锻金W降低由其引 起的热损耗，在盒体上锐出四条正方形横截面长槽5,作为同轴线电感的外导体。四条铜线 插入四个长槽5中，一端和微带电路板中屯、焊接，另一端和盒体焊接。=个忍片电容分别被 焊接在传输线的焊盘上，整个电路板被放置在射频输入输出水平方向的容置槽6内，电路 板的接地面和滤波器盒体均匀焊接，保证良好、均匀的接地。安放电路板的容置槽6的深度 经过精确计算W配合同轴电感内导体铜线的高度。两个低损耗N型同轴接头用于射频信号 的输入7和输出8端口。
[0044] 综上所述，本实用新型提供了 了一种应用于L波段天文接收机抑制低于890MHz射 频干扰的新型微带高通滤波器。该滤波器工作在常溫下，放置在天文接收机馈源卿趴和第 一级低噪放之间。该高通滤波器满足W下指标：1. 3地截止频率890MHz，通频带高于2GHz ; 2.通带插入损耗小于0. 16地；3.反射损耗大于20地，750MHz处阻带抑制大于20地，600MHz 处阻带抑制大于45地。该滤波器采用屯级契比雪夫高通结构，W满足上述阻带抑制指标。 滤波器由=级串联电容，四级自制的并联空气忍同轴线电感和低损耗微带电路板=个主要 部分构成。为减少W上各部分电路产生的噪声，采取了 W下措施：对电容和电路板，选择超 低损耗器件和电路板；滤波器的盒体采用黄铜制成，并对盒体锻金，W降低信号传输中的欧 姆损耗；优选地，在黄铜盒体上制作空气忍短路同轴线电感作为滤波器的并联电感，运种新 型的电感具有极高的品质因数，在1. 4GHz处，中间的两个同轴电感的品质因数被提高到了 762. 2,而外边的两个电感的品质因数更高达1046,而商用的品质因数最高的贴片电感在此 频带内的品质因数也仅仅是110左右。该空气忍同轴电感的应用大大降低了滤波器插损， 进而降低了噪声，滤波器带内插损小于0. 16地，室溫下噪声溫度仅8K，大大低于商用器件。
[0045] 上面所述只是为了说明本实用新型，应该理解为本实用新型并不局限于W上实施 例，符合本实用新型思想的各种变通形式均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述滤波器包括三级串联 电容、四级并联空气芯同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；其中，所述三级串联电容和四 级并联空气芯同轴线电感构成七级契比雪夫电路；所述黄铜盒体上设置有四条横截面为正 方形的长槽，四条铜线分别插入四条所述长槽中构成所述四级并联空气芯同轴线电感；所 述铜线的一端与所述微带电路板的中心焊接连接，另一端和所述黄铜盒体焊接连接；所述 三级串联电容分别被焊接在所述微带电路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向 的黄铜盒体上设置有容置槽，所述微带电路板设置在所述容置槽内。2. 根据权利要求1所述的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述黄 铜盒体的表面做镀金处理，以降低信号传输中的欧姆损耗。3. 根据权利要求1所述的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述滤 波器中的分立元件之间通过微带线进行连接。4. 根据权利要求1所述的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述铜 线的直径为1. 575mm;所述横截面为正方形的长槽的横截面的边长为4. 75mm。5. 根据权利要求1所述的超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，其特征在于，所述微 带电路板的接地面和所述黄铜盒体均匀焊接，以保证微带电路板良好、均匀的接地。
【专利摘要】本实用新型公开了一种超低损耗同轴线电感微带高通滤波器，该滤波器包括三级串联电容、四级并联空气芯同轴线电感、微带电路板和黄铜盒体；三级串联电容和四级并联空气芯同轴线电感构成七级契比雪夫电路；三级串联电容分别被焊接在微带电路板的传输线的焊盘上；射频输入输出的水平方向的黄铜盒体上设置有容置槽，微带电路板设置在容置槽内。本申请的滤波器采用四个空气芯同轴线电感替代传统的贴片电感大大地提高了并联电感的品质因数，降低了滤波器的噪声。在1.4GHz处，电感的品质因数分别被提高到了762.2和1046；且在其通频带内插入损耗小于0.16dB，反射损耗大于20dB；其在300K环境温度下的噪声温度小于8K，插入损耗和噪声温度大大低于传统微带以及腔体滤波器。
【IPC分类】H03H7/01
【公开号】CN205142154
【申请号】CN201520893380
【发明人】刘鸿飞, 温瑞博·尚德, 金乘进
【申请人】中国科学院国家天文台
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月11日