[发明专利]准集总元件极宽带带通滤波器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种准集总元件极宽带带通滤波器，所述准集总元件极宽带带通滤波器由三层结构的超导薄膜制成，超导薄膜的底层为接地超导层，中层为电介质，顶层超导层刻有微带电路；还提供了其制备方法和应用。本发明通过将微带低通电路中部分片状电容替换为插指电容，在不增加元件个数的情况下将低通电路变换为带通电路，并通过改变插指电容或折线电感和片状电容的参数可以达到独立调控滤波器的低频或高频的截止频率的效果，该滤波器具有极低的插入损耗，极高的带外抑制和极宽的带宽。

技术领域

本发明属于射频或微波工程技术滤波器领域，涉及一种准集总元件极宽带带通滤波器，及其制备方法和应用。

背景技术

通信系统中，滤波器的性能直接影响整个系统的性能，因此在极端环境或特殊场景中，高性能滤波器有着极大的优势。另一方面，极宽带技术具有高速率、低功耗、抗干扰能力强等优势，因此高性能的极宽带带通滤波器广泛应用于通讯、雷达、制导、电子对抗、射电天文等领域，是很多通信系统中必不可少的重要部件。

现有技术中，极宽带带通滤波器的设计方法通常是利用耦合谐振电路或者多模谐振器来实现的。

采用耦合谐振电路的方法设计宽带滤波器会面临以下问题：宽带滤波器设计不满足窄带近似，由模型计算得到的电参数与实际偏差较大。其次，相邻谐振器之间难以产生足够强的耦合，且谐振器的间距越小，所产生相互影响越大，还会导致谐振器的中心频率偏移。此外，每个谐振器的谐振倍频对滤波器带外性能有影响，且滤波器的带宽越宽，该影响越剧烈。

采用多模谐振器设计宽带滤波器会面临以下问题：缺少具体设计参数，只通过电磁仿真确定每个模式的谐振频率，而且还需要引入极强的外部耦合来减小插入损耗。滤波器整体的品质因数低，带边陡度差，带外抑制差。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决现有技术无法高效地制作高性能的极宽带滤波器问题，提出一种基于低通原型和准集总元件的高性能极宽带带通滤波器的制作方法。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种准集总元件极宽带带通滤波器，所述准集总元件极宽带带通滤波器由三层结构的超导薄膜制成，超导薄膜的底层为接地超导层，中层为电介质，顶层超导层刻有微带电路；

其中，所述顶层超导层微带电路为由准集总的折线电感、片状电容、插指电容和输入输出馈线按照低通滤波电路结构连接再经过变换而成的微带滤波器。

根据本发明第一方面的准集总元件极宽带带通滤波器，其中，所述低通滤波电路的结构为：串联电感与并联电容交替排列形成的可以阻隔高频信号通过的滤波电路；

优选地，所述低通滤波电路的阶数为2阶～99阶。

根据本发明第一方面的准集总元件极宽带带通滤波器，其中，所述变换为集总电路变换和微带电路变换。

根据本发明第一方面的准集总元件极宽带带通滤波器，其中，所述集总电路变换为：先将高通电容插入低通滤波电路，再将电路中的T型电容网络等效替换为π型电容网络；

优选地，在所述变换中，插入高通电容能向低通滤波电路中引入一个低频截止频率从而将低通电路变换为带通电路。

根据本发明第一方面的准集总元件极宽带带通滤波器，其中，所述微带电路变换为：将微带低通电路中部分片状电容替换为插指电容，从而在不增加元件个数的情况下将微带低通电路转变为带通电路。

本发明的第二方面提供了第一方面所述的准集总元件极宽带带通滤波器的制备方法，所述微带滤波器的制备方法包括以下步骤：

先利用低通滤波电路的结构连接折线电感和片状电容，构成微带低通滤波器，再将部分片状电容替换为插指电容，构成微带带通滤波器。