超导共面波导带通滤波器的设计-硬件和射频工程师.PDFVIP

第 25 卷 第 2 期 低 　　温 　　物 　　理 　　学 　　报 Vol. 25 ,No. 2 2003 年 5 月 CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS May , 2003 超导共面波导带通滤波器的设计 汪凯罗 　　冯一军 　　蔡卫星 南京大学 , 电子科学与工程系,南京　210093 　　本文介绍了采用共面波导间隙作为阻抗变换器而设计的 Chebyshev 型带通滤波器. 通过 电磁模拟计算分析了共面波导间隙的归一化阻抗转换参量,在此基础上设计了高温超导薄 膜共面波导带通滤波器 ,并对设计的滤波器原型进行了模拟和优化. 关键词 : 共面波导 , 带通滤波器 , 超导薄膜 PACC : 8525Am 1 引　　言 由于高温超导微波滤波器与常规滤波器相比,具有通带损耗极低、带外抑制大、体积小 等突出优点 ,在无线通信基站、空间卫星通信等领域应用前景广阔. 目前已经有许多关于高 温超导微波滤波器设计、研制和开发的报导[1 ] ,但绝大多数都是采用微带线的结构 , 因而需 要使用高温超导双面薄膜来实现. 共面波导结构只需要在衬底基片的单面上制备超导薄膜 , 因此其薄膜制备工艺比采用 双面薄膜的微带线结构要容易 ,成本也低 ,单面薄膜的微波性能也优于双面超导薄膜. 共面 波导的宽度可以在不改变其特征阻抗的情况下减小 ,使其可以方便的用来制作小型化的微 波集成电路[2 ] . 另外共面波导结构还易于与铁电薄膜集成 ,实现电调谐微波器件 ; 易于和其 他微波有源器件集成. 虽然超导共面波导滤波器的损耗要略高于微带线滤波器 ,但它各方面 性能仍比常规滤波器优越. 本文研究了超导共面波导带通滤波器的设计方法 ,着重分析了共 面波导间隙的归一化阻抗转换参量与间隙结构和尺寸的关系 ,给出了一个 3 级高温超导共 面波导带通滤波器的设计和优化结果 ,对下一步设计更多级的实用带通滤波器有一定的指 导意义. 2 设计原理与分析 ( ) 1 Chebyshev 型滤波器的设计 我们采用 Chebyshev 型滤波器的设计原理和方法. n 级 Chebyshev 型带通滤波器由 n + 1 个阻抗变换器 J i , i + 1 ( i = 0 , 1, …n) 和 n 个并联电纳jB i 级联构成. jB i 可由半波长传输线来 实现. 例如 ,对于 3 级带通滤波器 ,其阻抗变换参数可表示为[2 ] 收稿日期 ; 修回日期 2 期 汪凯罗等 :超导共面波导带通滤波器的设计 117 w j 01 = j 34 = π ω ( ω) 2 ·g ·g · ′ 0 1 1 w j 12 = j 23 = π ω ( ω) 2 · ′ · g ·g 1 1 2 ω ( ω) 　　其中 w 是分数带宽,