專(zhuān)利名稱(chēng)：窄帶帶阻濾波器裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶阻濾波器領(lǐng)域。更具體地，是涉及微波帶阻濾波器領(lǐng)域。再具體地，是涉及甚窄帶，薄膜超導(dǎo)帶阻濾波器。
近十年以來(lái)，無(wú)線電信系統(tǒng)已經(jīng)非常普及。一個(gè)例子是蜂窩和移動(dòng)電話(huà)的普及，其中附加設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)推動(dòng)現(xiàn)有的無(wú)線技術(shù)達(dá)到所分配的頻率范圍的極限。更具體地，在無(wú)線電信領(lǐng)域中，各個(gè)服務(wù)提供商被提供電磁頻譜中的一個(gè)特定頻段(或區(qū)域)。在這個(gè)頻段內(nèi)，提供商的客戶(hù)的通信比所有其它信號(hào)得到更優(yōu)先的處理。相應(yīng)地，服務(wù)提供商的設(shè)備必須能夠發(fā)送和接收在為其分配的頻譜范圍內(nèi)的信號(hào)，同時(shí)過(guò)濾在為其分配的頻譜之外的信號(hào)。
在美國(guó)(或某些其它國(guó)家)，各個(gè)地區(qū)在蜂窩頻譜內(nèi)具有兩個(gè)蜂窩系統(tǒng)以便鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)。兩個(gè)系統(tǒng)可以被表示成“A”通信公司(carrier)和“B”通信公司。以美國(guó)為例，“A”通信公司在頻率范圍869-880和890-891．5MHz內(nèi)從其基站發(fā)送信號(hào)，并且在范圍824-835和845-846．5MHz接收信號(hào)。“B”通信公司在頻率范圍880-890和891．5和894MHz發(fā)送，并且在范圍835-845和846．5-849MHz內(nèi)接收信號(hào)。在理想情況下，“A”通信公司的接收濾波器綜合了一個(gè)在范圍824-846．5MHz內(nèi)的低損帶通濾波器和一個(gè)在范圍835-845MHz內(nèi)的帶阻濾波器。“B”通信公司的接收濾波器具有一個(gè)在范圍835-849MHz內(nèi)的帶通濾波器，這個(gè)帶通濾波器配有一個(gè)在范圍845-846．5MHz內(nèi)的帶阻濾波器?？梢岳斫猓瑸榱俗畲罄脼橥ㄐ殴痉峙涞念l率范圍，帶通濾波器和帶阻濾波器必須具有非常尖銳的外裙。即，從幾乎100％的信號(hào)傳輸?shù)交緵](méi)有信號(hào)傳輸?shù)那袚Q必須非常陡峭。另外，為了避免串?dāng)_，帶阻濾波器必須在頻率頻譜中產(chǎn)生一個(gè)非常深的“陷波”。尤其是在“B”通信公司的范圍內(nèi)，帶阻濾波器必須是一個(gè)甚窄帶濾波器。
薄膜超導(dǎo)濾波器據(jù)信是基站通信的理想濾波器。在這個(gè)領(lǐng)域中已經(jīng)付出許多努力開(kāi)發(fā)濾波器設(shè)計(jì)以便在技術(shù)限制內(nèi)最大發(fā)揮超導(dǎo)濾波器的優(yōu)勢(shì)。通常通過(guò)在一個(gè)水晶基片上外延沉積個(gè)高溫超導(dǎo)層并且使用平版方法把平鋪薄膜構(gòu)成電感和電容部件來(lái)制造薄膜超導(dǎo)濾波器。迄今為止一些專(zhuān)利和出版物已經(jīng)提出超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)思路。例如，Zhang等人，“窄帶濾波器設(shè)計(jì)中的頻率轉(zhuǎn)換裝置和方法”，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08／706，974描述了一個(gè)具有電容載入電感器的甚窄帶集總-元件微帶濾波器，這里引入了該申請(qǐng)并且參考了該申請(qǐng)的一部分。Zhang等人，“使用高溫超導(dǎo)薄膜的無(wú)線通信微帶濾波器”，應(yīng)用超導(dǎo)，Vol．3，No．7-10，483-496(1995)評(píng)論了各種小基片上的帶通濾波器設(shè)計(jì)方案，這里參考引用了該專(zhuān)利。
構(gòu)造具有一個(gè)包含并聯(lián)諧振電路串聯(lián)分支和并聯(lián)諧振器的梯形電路的帶阻濾波器的方法是已知的。設(shè)計(jì)超導(dǎo)薄膜帶阻或陷波濾波器是近來(lái)的事情。例如Hey-Shipton等人，標(biāo)題為“高溫超導(dǎo)集總元件帶阻濾波器”的美國(guó)專(zhuān)利5，616，539。在這個(gè)專(zhuān)利中，包含繞線電感器的諧振器被用作旁路。旁路結(jié)構(gòu)被連接以改變串聯(lián)電感器，而串聯(lián)電感器被連接到輸入和輸出線路(參見(jiàn)Hey-Shipton圖9)。Hey-Shipton使用的電路的一個(gè)缺點(diǎn)是旁路非常大。當(dāng)陷波帶寬變小時(shí)，旁路會(huì)很快變得難以接受地龐大。
相應(yīng)地，在現(xiàn)有技術(shù)中需要提供一種窄帶寬帶阻濾波器，這種濾波器具有緊湊程度足夠在小基片上實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決并克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明提供了一個(gè)甚窄帶，薄膜超導(dǎo)帶阻濾波器和一個(gè)使用并設(shè)計(jì)這種濾波器的方法。雖然這里結(jié)合無(wú)線電信系統(tǒng)，特別是蜂窩和移動(dòng)電話(huà)通信系統(tǒng)提出了本發(fā)明，但只是能夠使用本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例的一個(gè)環(huán)境。其它有代表性的環(huán)境包含衛(wèi)星通信和軍事通信。相應(yīng)地，不應(yīng)當(dāng)把無(wú)線通信環(huán)境看作是一種對(duì)適用環(huán)境的限制。
在根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例中，提供一個(gè)七極點(diǎn)(po1e)陷波濾波器，這種濾波器尤其適用于無(wú)線技術(shù)?？梢栽贛gO基片或LAO基片上構(gòu)造濾波器。在使用LAO基片的情況下，可以提供傳統(tǒng)的集總元件電感器或使用電容載入電感器。在使用MgO基片的情況下，電容載入電感器是最優(yōu)的，但也可以使用其它類(lèi)型的設(shè)備。
在本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例中，使用高溫超導(dǎo)材料構(gòu)成電感器，電容器和電阻器電子元件。通過(guò)多個(gè)串連的阻抗變換器構(gòu)成濾波器，其中阻抗變換器在一個(gè)π-網(wǎng)絡(luò)中均具有相同的電感器和并聯(lián)電容器。阻抗變換器串聯(lián)在一個(gè)端子上被連接到一個(gè)輸入點(diǎn)，在相反的端子上被連接到一個(gè)終端點(diǎn)。多個(gè)相同的諧振器被容性耦合到串聯(lián)阻抗變換器上。各個(gè)諧振器在起振時(shí)過(guò)濾一個(gè)特定的頻率，并且所有諧振器的綜合多重過(guò)濾構(gòu)成整個(gè)不期望頻段中的帶阻特性的基礎(chǔ)。
本發(fā)明的一個(gè)特性是所得到的濾波器提供極尖銳的外裙過(guò)濾。如上所述，為了最大利用分配給通信公司的頻率范圍，帶通濾波器和帶阻濾波器均必須具有非常尖銳的外裙。即，從幾乎100％的信號(hào)傳輸?shù)交緵](méi)有信號(hào)傳輸?shù)那袚Q必須非常陡峭。另外，為了避免串?dāng)_，帶阻濾波器必須在頻率頻譜中產(chǎn)生一個(gè)非常深的“陷波”。根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的濾波器表現(xiàn)出這些期望特征。
本發(fā)明的另一個(gè)特性是，根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的設(shè)備不需要交叉。另外，由于在指定尺寸的基片(例如一個(gè)2英寸基片)內(nèi)電感器是均勻的，可以構(gòu)造一個(gè)具有較大極點(diǎn)濾波器以提供更尖銳的外裙。并且，本發(fā)明的原理提供了一種電路轉(zhuǎn)換方法。
因而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一個(gè)陷波濾波器，其中包括一個(gè)具有第一和第二端子的第一電感器；分別與第一電感器的第一和第二端子電連接的第一電容器，其中第一和第二電容器接地；包含并聯(lián)的一個(gè)第二電容器和一個(gè)第二電感器的諧振器結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于各個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)，一個(gè)第三電容器從諧振器結(jié)構(gòu)串聯(lián)接地并且一個(gè)第四電容器被并聯(lián)到諧振器結(jié)構(gòu)和接地第三電容器的串聯(lián)組合，第五電容器在第一和第二諧振器結(jié)構(gòu)之間被電氣串聯(lián)到第一電感器的第一和第二端子。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一個(gè)陷波濾波器，其中包括一個(gè)傳輸線路；多個(gè)分布在傳輸線路上的網(wǎng)絡(luò)元件，網(wǎng)絡(luò)元件包含一個(gè)電感器；一個(gè)與電感器各個(gè)端子電氣相連的電容器；一個(gè)與電感器電氣相連的諧振器設(shè)備；其中建立一個(gè)陷波濾波器以提供帶阻操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一個(gè)陷波濾波器，其中包括多個(gè)阻抗變換器設(shè)備，其中各個(gè)阻抗變換器設(shè)備包含一個(gè)并聯(lián)電容器和一個(gè)電感器，每個(gè)阻抗變換器具有一個(gè)第一和第二端子，并且阻抗變換器彼此串聯(lián)；多個(gè)耦合電容器，其中一個(gè)耦合電容器與阻抗變換器的各個(gè)第一端子相連；和多個(gè)諧振器元件，其中一個(gè)諧振器元件與各個(gè)耦合電容器相連，諧振器元件包含一個(gè)容性載入電感器，并且每個(gè)諧振器元件在起振時(shí)過(guò)濾一個(gè)特定的頻率，因而多個(gè)諧振器元件的綜合過(guò)濾產(chǎn)生了一個(gè)帶阻區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一個(gè)陷波濾波器，其中包括多個(gè)阻抗變換器設(shè)備，其中各個(gè)阻抗變換器設(shè)備包含一個(gè)并聯(lián)電容器和一個(gè)相同的電感器，每個(gè)阻抗變換器具有一個(gè)第一和第二端子，并且阻抗變換器彼此串聯(lián)；多個(gè)耦合電容器，其中一個(gè)耦合電容器與阻抗變換器的各個(gè)第一端子相連；和多個(gè)諧振器元件，其中一個(gè)諧振器元件與各個(gè)耦合電容器相連，并且每個(gè)諧振器元件在起振時(shí)過(guò)濾一個(gè)特定的頻率，因而多個(gè)諧振器元件的綜合過(guò)濾產(chǎn)生了一個(gè)帶阻區(qū)域。
下面將針對(duì)幾個(gè)最優(yōu)實(shí)施例濾波器和具體的部件描述本發(fā)明，可以理解，不能認(rèn)為本發(fā)明受這些本發(fā)明使用的設(shè)備的限制。本發(fā)明的原理適用于微波帶阻濾波器和甚窄帶，薄膜超導(dǎo)帶阻濾波器領(lǐng)域。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解本發(fā)明的這些和其它變化。在附加的并且構(gòu)成本申請(qǐng)一部分的權(quán)利要求書(shū)中專(zhuān)門(mén)指出作為本發(fā)明特征的其它優(yōu)點(diǎn)和特性。但為了更好地理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)參考構(gòu)成本申請(qǐng)一部分的附圖和補(bǔ)充描述，其中在本發(fā)明的一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例中說(shuō)明并描述了上述內(nèi)容。
參照附圖，其中在幾個(gè)圖例中類(lèi)似的編號(hào)表示類(lèi)似的部分

圖1是一個(gè)包含并行振蕩電路串聯(lián)分支和串聯(lián)振蕩電路的并聯(lián)分支的帶阻梯形電路。
圖2是一個(gè)等效電路。
圖3是一個(gè)通過(guò)把圖2的等效電路應(yīng)用到圖1的帶阻梯形電路中所得到的電路。
圖4是通過(guò)電感器L近似jR并且通過(guò)電容器C近似-jR后圖3的結(jié)果電路，其中2πf0L=R并且2πf0CR=1(其中f0是帶阻濾波器的中心頻率)。
圖5圖解了用于修改圖4的電路的嚴(yán)格等效電路。
圖6圖解了在分割第一并聯(lián)分支中的電容器并且用圖5中所示的等效電路取代后圖4中的新并聯(lián)分支。
圖7是針對(duì)相對(duì)遠(yuǎn)離抑制頻段的頻率的寄生頻率濾波器。
圖8是用于修改圖6的電路的等效電路。
圖9圖解了一個(gè)針對(duì)7極點(diǎn)橢園函數(shù)帶阻濾波器的集總元件LC梯形網(wǎng)絡(luò)。
圖10圖解了在修改圖9所示的電路后得到的電路，其中Kij是一個(gè)被稱(chēng)作阻抗變換器的理想微波設(shè)備。
圖11圖解了在去掉兩個(gè)級(jí)聯(lián)的相同變換器后圖10中的電路。
圖12圖解了在把串聯(lián)諧振器轉(zhuǎn)換成并行諧振器后圖11中的電路。
圖13a-13e圖解了圖12所示的電路中的阻抗變換器和導(dǎo)納變換器的實(shí)現(xiàn)方法。
圖14圖解了在利用圖13a-13e所示的等效結(jié)構(gòu)修改圖12的電路后所得到的電路。
圖15圖解了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的陷波濾波器電路。
圖16圖解了在一個(gè)MgO基片上使用圖15的電路，即一個(gè)頻率變換電感器并且根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的陷波濾波器的布局。
圖17圖解了在一個(gè)LAO基片上使用圖15的電路，即集總元件電感器并且根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的陷波濾波器的布局。
圖18圖解了在一個(gè)LAO基片上使用圖15的電路，即一個(gè)頻率變換電感器并且根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的陷波濾波器的布局。
圖19圖解了一個(gè)MgO基片上的一個(gè)HTS陷波濾波器的示例性測(cè)量響應(yīng)。
如上所述，本發(fā)明的原理適于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)七極點(diǎn)陷濾波器，這種濾波器尤其適用于無(wú)線技術(shù)?？梢栽贛gO基片或LAO基片上構(gòu)造濾波器。在描述最優(yōu)布局之前首先討論操作理論和設(shè)計(jì)方法。
A．操作理論無(wú)論如何設(shè)計(jì)(Butterworth，Chebyshev，橢園或其它方式)，一個(gè)甚窄帶帶阻濾波器均包含一個(gè)梯形電路，該電路包含并行振蕩電路的串聯(lián)分支和串聯(lián)振蕩電路的并聯(lián)分支。圖1的電路圖解了這種電路，其中Ls1≈Ls2≈…≈BW(1)(例如，電感Lsn與抑制帶寬成正比)，并且LP1≈LP2≈…≈1／BW(2)(例如，電感Lpn與反向帶寬成正比)。相應(yīng)地，可以發(fā)現(xiàn)以下關(guān)系Ls／LP≈(BW)2(3)在等式(3)中，如果帶寬BW為1％或更小，則串聯(lián)電感與并聯(lián)電感的比值會(huì)超過(guò)104，這是無(wú)法接受的。
象通常那樣，如果抑制頻段以外的有用頻段有限，則可以使用一個(gè)逼近方法消除這個(gè)問(wèn)題。該方法基于圖2中所示的(嚴(yán)格)等效電路。在圖2中，R是一個(gè)任意電阻值。因而，jR和-jR表示恒定(與頻率無(wú)關(guān))電抗(分別為正電抗和負(fù)電抗)。對(duì)帶阻濾波器的串聯(lián)分支使用這個(gè)等效電路產(chǎn)生圖3中所示的特殊情況，其中La=R2Cs(4)Ca=Ls／R2(5)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，為了方便通常選擇R的值使之等于終端阻抗。但選擇這樣的R值不是必要的(如果以這種方式選擇R，則在濾波器級(jí)數(shù)可4等分的情況下這種選擇可以節(jié)省一些元件)。并且，使用DGS Associates of Menlo Park，CA制造的S／FILSYN程序的“DUAL”命令可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)振蕩電路部件的計(jì)算。
自然地，Z可以包含兩個(gè)串聯(lián)連接的并聯(lián)振蕩電路，在這種情況下R2／Z會(huì)包含兩個(gè)并聯(lián)的串聯(lián)振蕩電路。由于不存在一個(gè)頻率無(wú)關(guān)的電抗，通過(guò)一個(gè)電感L逼近jR并且通過(guò)一個(gè)電容C逼近-jR，使得2πf0L=R (6)2πf0CR=1 (7)其中f0是帶阻濾波器的中心頻率。所得到的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在具有圖4所示的通用形式。并聯(lián)電容器C對(duì)被混合成一個(gè)單獨(dú)的電容器。圖4圖解了逼近的新帶阻結(jié)構(gòu)，其中所有串聯(lián)L現(xiàn)在相等并且量值為L(zhǎng)≈1所有振蕩電路電感值為L(zhǎng)p1≈Lp2≈Lp3≈…≈1／(BW) (8)結(jié)果，電感比值被減少到大約1／(BW)。為了以后參考，電容比值也應(yīng)如此。
也可以修改這個(gè)結(jié)構(gòu)以便最大程度地改進(jìn)這個(gè)比值。更具體地，在圖5中圖解了用于此目的的嚴(yán)格等效電路；其中La=L(C／(C+C0))2(9)Ca=C0(C+C0)／C (10)Cb=C+C0(11)例如，圖4的第一并聯(lián)分支中的電容器C可以被分成兩個(gè)，其中一個(gè)與圖5的等效電路一起被用來(lái)得到一個(gè)如圖6所示的新并聯(lián)分支。這里，可以在非常寬的限制范圍內(nèi)選擇這個(gè)電路中的電感器的值(即，由于電容比值與上述1／(BW)成正比)。例如，這個(gè)操作可以被用來(lái)使電路中的所有電感等于一個(gè)單獨(dú)的公共值。事實(shí)上，S／FILSYN程序有一個(gè)直接進(jìn)行這個(gè)操作的命令。
由于頻率無(wú)關(guān)的電抗已經(jīng)被電感器和電容器取代，必須確定這種取代的影響以便了解修改后的整體濾波器性能。顯然，如果抑制頻段非常窄，則抑制頻段中的整體性能會(huì)非常接近最初的性能。只有在相對(duì)遠(yuǎn)離抑制頻段的情況下才可以觀察到這種逼近的效果。另一方面，如圖7所示，在遠(yuǎn)離抑制頻段的情況下所得到的電路是簡(jiǎn)單的?？梢岳斫?，這個(gè)電路是一個(gè)具有零頻率R1=(L/2C)=R/3---(12)]]>和截?cái)囝l率f1=2/(LC)=2f0---(13)]]>的特征阻抗的簡(jiǎn)單“鏡像-參數(shù)”低通濾波器，其中截?cái)囝l率高出抑制頻段40％。并且，帶阻頻率f0上的特征阻抗會(huì)嚴(yán)格等于R，因而濾波器是“匹配的”并且不會(huì)對(duì)初始帶阻濾波器在抑制頻段附近的損耗特征產(chǎn)生影響。在其它地方，帶阻的平坦通帶性能會(huì)有一些偏差，但具體的數(shù)值分析表明在從零頻率到超過(guò)f0大約35％的范圍內(nèi)偏差最多有大約．5dB。
最終，對(duì)于某些實(shí)現(xiàn)，需要一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中所有電感器的兩個(gè)端子必須間接通過(guò)一個(gè)電容器接地。在這樣的情況下，圖8示出一另一個(gè)可以使用的等效電路。由于這個(gè)等效電路的右邊是一個(gè)可簡(jiǎn)化電路，可以任意選擇其中的一個(gè)值，例如Ca。在進(jìn)行這種選擇后，計(jì)算其它元件如下Cb=[(Ca/2)2+CCa]-Ca/2---(14)]]>
Cc=C0(Ca+Cb)／(Ca+Cb-C0)(15)La=LC(Ca+Cb)／(CaCb)(16)替換最后的等式中的Cb，Cb可以被重寫(xiě)為L(zhǎng)a=L[(C/Ca+.25)+.5]2---(17)]]>該等式表明La總是大于Lo因而必須為L(zhǎng)選擇低于期望的最終電感器值的值。
B．設(shè)計(jì)方法圖9中的電路是一個(gè)7極點(diǎn)橢園函數(shù)帶阻濾波器的集總元件LC梯形網(wǎng)絡(luò)。該電路包含串聯(lián)和并聯(lián)諧振器。類(lèi)似于微波帶通濾波器的情況，微波結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)通常需要只具有一種諧振器的等效網(wǎng)絡(luò)。
兩個(gè)參數(shù)唯一定義一個(gè)諧振器。對(duì)于微波諧振器，通常選擇振蕩頻率和斜率參數(shù)。從串聯(lián)諧振器在使阻抗消失的頻率上起振開(kāi)始，一個(gè)電抗斜率參數(shù)被用于串聯(lián)諧振器。電納斜率參數(shù)對(duì)于并聯(lián)諧振器也是如此。
根據(jù)下面表1提出的等式可以把圖9的電路轉(zhuǎn)換成圖10所示的電路。
表1
可以理解，Kij是一個(gè)被指定成阻抗變換器的理想微波設(shè)備。在進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換時(shí)，建立冗余元件。例如，阻抗變換器不對(duì)濾波器的選擇性產(chǎn)生影響，而是只通過(guò)一種可能的諧振器實(shí)現(xiàn)濾波器。
如上所述，通常消除兩個(gè)級(jí)聯(lián)的相同變換器，圖10中的電路被轉(zhuǎn)換成圖11中的電路。并且，通過(guò)微帶集總元件不能精確實(shí)現(xiàn)直接與信號(hào)路徑相連的旁路串聯(lián)諧振器。為了解決這個(gè)問(wèn)題，如圖11中的電路所示，引入導(dǎo)納變換器把串聯(lián)諧振器轉(zhuǎn)換成并聯(lián)諧振器。并且，這些導(dǎo)納變換器是冗余元件，但需要用來(lái)把等效網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成一種可以在微波結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的形式。
圖13a-13e所示的網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖12的電路中建立的阻抗變換器，導(dǎo)納變換器和并聯(lián)諧振器。
接著，變換器和并聯(lián)諧振器被上述電路取代，從而產(chǎn)生圖14所示的電路。最終，通過(guò)混合與公共結(jié)點(diǎn)相連的并聯(lián)電容器，圖14的電路可以被簡(jiǎn)化成圖15的電路。
參照?qǐng)D15，電路如100所示。阻抗變換器如101所示并且包括并聯(lián)電容器102，103和電感器104。耦合電容器如105所示并且諧振器設(shè)備如106所示。諧振器設(shè)備106包括電容器107，108和109。在諧振器元件106中還包含電感器109。電容載入電感器包括電感器109和電容器108。
阻抗變換器101與虛線所示的阻抗變換器101’共享并聯(lián)電容器104。傳輸線路上的各個(gè)阻抗變換器依次共享介于其間的并聯(lián)電容器。
C．布局和構(gòu)造圖16，17和18圖解了圖15的電路在超導(dǎo)基片上的布局。更具體地，圖16圖解了使用頻率變換電感器的陷波濾波器在MgO基片上的布局；圖17圖解了使用集總元件電感器的陷波濾波器在LAO基片上的布局；圖18圖解了使用頻率變換電感器的陷波濾波器在LAO基片上的布局。
圖19圖解了通過(guò)對(duì)根據(jù)圖16構(gòu)造的7極點(diǎn)陷波濾波器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測(cè)量得到的示例性結(jié)果。
可以理解，電容性元件是圖16-18所示的叉指型化的設(shè)備，并且使用一個(gè)半環(huán)繞線設(shè)備構(gòu)造電感元件。
最好通過(guò)能夠產(chǎn)生高電路Q(chēng)濾波器的材料構(gòu)造本發(fā)明的濾波器設(shè)備，其中電路Q(chēng)最好至少有10，000，并且電路Q(chēng)至少有40，000則會(huì)更好。超導(dǎo)材料適合于高Q電路。超導(dǎo)體包含某些金屬和金屬合金，例如鈮和某些諸如YBa2Cu3O7-δ(YBCO)的鈣鈦礦氧化體。在基片上沉積超導(dǎo)體并且構(gòu)造設(shè)備的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且這些方法類(lèi)似于在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的方法。
在使用鈣鈦礦類(lèi)型的高溫氧化超導(dǎo)體的情況下，可以通過(guò)任何已知的方法進(jìn)行沉積，其中包含噴涂，激光燒蝕，化學(xué)沉積或伴隨蒸發(fā)?；詈檬且环N與超導(dǎo)體網(wǎng)格對(duì)齊的單晶材料。氧化超導(dǎo)體和基片之間的中間緩沖層可以被用來(lái)改進(jìn)薄膜的質(zhì)量。這樣的緩沖層在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且在Newman等人的美國(guó)專(zhuān)利5，132，282中描述了緩沖層，本文參考引用了該專(zhuān)利。合適的氧化超導(dǎo)體絕緣基片包含藍(lán)寶石(單晶Al2O3)和鑭鋁酸鹽(LaAlO3)。
作為一個(gè)電路例子，所有電感器在濾波器內(nèi)均具有100微米的線寬度。所有叉指型電容器接頭均為50微米寬。在1．6GHz頻率上這個(gè)電容載入電路的等效電感大約為12個(gè)毫微亨利。在一個(gè)具有大約為10的絕緣常量的MgO基片上可以構(gòu)造整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)。基片大約有0．5毫米厚。在這種濾波器中還使用的其它基片可以是鑭鋁酸鹽和藍(lán)寶石。
通常使用反應(yīng)式伴隨蒸發(fā)在基片上沉積YBCO，但也可以使用噴涂和激光燒蝕。在基片和YBCO層之間可以使用一個(gè)緩沖層，尤其是在使用藍(lán)寶石作為基片的情況下。使用光刻方法對(duì)濾波器結(jié)構(gòu)進(jìn)行制版。
前面針對(duì)在無(wú)線通信中的應(yīng)用描述了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明不受這種應(yīng)用或這種設(shè)備中使用的具體電路的限制。在本發(fā)明的宗旨和范圍內(nèi)可以構(gòu)造體現(xiàn)本發(fā)明原理的其它結(jié)構(gòu)和與上述不同的其它應(yīng)用。其它修改和調(diào)整也在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)，并且將被包含在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種陷波濾波器，其中包括a)一個(gè)具有第一和第二端子的第一電感器；b)分別與第一電感器的第一和第二端子電連接的第一電容器，其中第一和第二電容器接地；c)包含并聯(lián)的一個(gè)第二電容器和一個(gè)第二電感器的諧振器結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于各個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)，一個(gè)第三電容器從諧振器結(jié)構(gòu)串聯(lián)接地并且一個(gè)第四電容器被并聯(lián)到諧振器結(jié)構(gòu)和接地第三電容器的串聯(lián)組合；d)第五電容器在第一和第二諧振器結(jié)構(gòu)之間被電氣串聯(lián)到第一電感器的第一和第二端子。
2．如權(quán)利要求1所述的陷波濾波器，其中還包括多個(gè)彼此串聯(lián)的第一電感器，并且諧振器結(jié)構(gòu)在其間相連。
3．如權(quán)利要求2所述的陷波濾波器，其中多個(gè)第一電感器是相同的。
4．如權(quán)利要求1所述的陷波濾波器，其中多個(gè)電感器在交叉點(diǎn)上彼此串聯(lián)，第一電容器與接地的各個(gè)交叉點(diǎn)相連，第五電容器與各個(gè)交叉點(diǎn)和諧振器結(jié)構(gòu)相連。
5．如權(quán)利要求4所述的陷波濾波器，其中陷波濾波器是一個(gè)七極點(diǎn)濾波器。
6．如權(quán)利要求1所述的陷波濾波器，其中第二電感器是一個(gè)頻率變換電感器。
7．如權(quán)利要求6所述的陷波濾波器，其中第二電容器提供頻率變換。
8．一個(gè)陷波濾波器，其中包括a)多個(gè)阻抗變換器設(shè)備，其中各個(gè)阻抗變換器設(shè)備包含一個(gè)并聯(lián)電容器和一個(gè)電感器，每個(gè)阻抗變換器具有一個(gè)第一和第二端子，并且阻抗變換器彼此串聯(lián)；b)多個(gè)耦合電容器，其中一個(gè)耦合電容器與阻抗變換器的各個(gè)第一端子相連；和c)多個(gè)諧振器元件，其中一個(gè)諧振器元件與各個(gè)耦合電容器相連，諧振器元件包含一個(gè)電容載入電感器，并且每個(gè)諧振器元件在起振時(shí)抑制一個(gè)特定的頻率，因而多個(gè)諧振器元件的綜合抑制產(chǎn)生了一個(gè)帶阻區(qū)域。
9．一種陷波濾波器，其中包括a)多個(gè)阻抗變換器設(shè)備，其中各個(gè)阻抗變換器設(shè)備包含一個(gè)并聯(lián)電容器和一個(gè)相同的電感器，每個(gè)阻抗變換器具有一個(gè)第一和第二端子，并且阻抗變換器彼此串聯(lián)；b)多個(gè)耦合電容器，其中一個(gè)耦合電容器與阻抗變換器的各個(gè)第一端子相連；和c)多個(gè)諧振器元件，其中一個(gè)諧振器元件與各個(gè)耦合電容器相連，每個(gè)諧振器元件在起振時(shí)抑制一個(gè)特定的頻率，因而多個(gè)諧振器元件的綜合抑制產(chǎn)生了一個(gè)帶阻區(qū)域。
10．一種陷波濾波器，其中包括a)一個(gè)傳輸線路；b)多個(gè)分布在傳輸線路上的網(wǎng)絡(luò)元件，網(wǎng)絡(luò)元件包含ⅰ)一個(gè)電感器；ⅱ)一個(gè)與電感器各個(gè)端子電氣相連的電容器；ⅲ)一個(gè)與電感器電氣相連的諧振器設(shè)備；其中建立一個(gè)陷波濾波器以提供帶阻操作。
11．如權(quán)利要求10所述的陷波濾波器，其中諧振器設(shè)備包含一個(gè)頻率變換電感器。
12．如權(quán)利要求11所述的陷波濾波器，其中頻率變換電感器包含一個(gè)與電感器并聯(lián)的電容器。
13．一個(gè)陷波濾波器，其中包括a)一個(gè)基片；b)一個(gè)在基片上構(gòu)造的導(dǎo)電元件，和c)在基片上構(gòu)造并且與導(dǎo)電元件相連的超導(dǎo)設(shè)備，其中包含ⅰ)多個(gè)構(gòu)成電容性設(shè)備的叉指型化導(dǎo)電元件；ⅱ)多個(gè)構(gòu)成第一電感設(shè)備的半環(huán)設(shè)備；ⅲ)多個(gè)構(gòu)成第二電感設(shè)備的繞線設(shè)備，其中第一電感設(shè)備彼此串聯(lián)，電容性設(shè)備與第一電感設(shè)備的各個(gè)端子相連，第二電感設(shè)備與第一電感設(shè)備的各個(gè)端子相連并且與電容性設(shè)備并聯(lián)以構(gòu)成被頻率變換的諧振器設(shè)備，從而使超導(dǎo)設(shè)備成為帶阻濾波器。
14．如權(quán)利要求13所述的陷波濾波器，其中超導(dǎo)設(shè)備由一種高溫超導(dǎo)材料構(gòu)成。
15．如權(quán)利要求14所述的陷波濾波器，其中基片是LAO或MgO。
16．建立一個(gè)陷波濾波器的方法，其中包括的步驟有a)把多個(gè)阻抗變換器設(shè)備彼此串聯(lián)，其中各個(gè)阻抗變換器設(shè)備包含一個(gè)并聯(lián)電容器和一個(gè)相同的電感器；b)把一個(gè)耦合電容器連接到各個(gè)阻抗變換器的一個(gè)端子；c)把一個(gè)諧振器元件連接到各個(gè)耦合電容器，其中每個(gè)諧振器元件在起振時(shí)抑制一個(gè)特定的頻率，因而多個(gè)諧振器元件的綜合抑制產(chǎn)生了一個(gè)帶阻區(qū)域。
全文摘要
陷波濾波器,包括:一個(gè)具有第一和第二端子的第一電感器;分別與第一電感器的第一和第二端子電連接的第一電容器(101),其中第一和第二電容器接地;包含并聯(lián)的一個(gè)第二電容器(108)和一個(gè)第二電感器(109)的諧振器結(jié)構(gòu),其中對(duì)于各個(gè)諧振器結(jié)構(gòu),一個(gè)第三電容器(110)從諧振器結(jié)構(gòu)串聯(lián)接地并且一個(gè)第四電容器(107)被并聯(lián)到諧振器結(jié)構(gòu)和接地第三電容器的串聯(lián)組合,第五電容器(105)在第一和第二諧振器結(jié)構(gòu)之間被電氣串聯(lián)到第一電感器的第一和第二端子。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1293833SQ99804113
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期1999年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月18日
發(fā)明者張大維(音譯), 喬治·森泰爾邁, 辛辰福, 梁繼鳳(音譯), 梁高春(音譯) 申請(qǐng)人:康達(dá)特斯公司