UHF波段超宽带高温超导滤波器设计

本文采用1/4波长短截线结构设计了一个超宽带滤波器.为了克服在较低频率下滤波器占用基片面积过大的问题,文中改进了1/4波长短截线滤波器的结构,大大减小了滤波器的体积,并用改进后的结构设计、制作了中心频率为785MHz,相对带宽为87%的15节超宽带高温超导滤波器,在无调谐情况下测试结果为带内S21<0.21dB,S11<-15.6dB,带外抑制超过65dB,矩形系数达到1.3,测试结果与设计结果符合得很好.     

一种结构新颖、边带陡峭的高温超导带阻滤波器

研制了一种结构新颖的高温超导带阻滤波器.这种带阻滤波器的设计值为:中心频率,2.5GHz带内最大衰减65dB.而用YBCO薄膜制成的带阻滤波器实物经调谐,其中心频率与设计值相同,带内最大衰减为73dB,优于设计指标.该滤波器的主要优点是体积小、边带陡,而且可以与其他滤波器组合使用.     

CDMA基站用14阶高温超导滤波器

研制了用于CDMA移动通信基站接收机前端的14阶高温超导带通滤波器。该滤波器的设计带宽为10.9 MHz,中心频率为830MHz;仿真得到的回波损耗约为28 dB,带内波动小于0.008 dB,带外抑制大于90 dB;该滤波器由MgO衬底上的双面DyBa2Cu3O7超导薄膜加工而成。该滤波器在无后期调谐的情况下,72K温度的实测带宽为10.9MHz,回波损耗好于20dB,插入损耗0.001 dB,边带陡峭度高达80dB/16.3MHz,实测的中心频率等指标也与仿真设计结果吻合很好,各项指标均满足应用要求。     

高温超导滤波器的低温调谐技术

本文给出了高温超导滤波器的一种低温机械调谐方法,通过调谐滤波器的电场来达到优化性能的目的.此方法可以很好的改善滤波器的性能和提高产品的合格率,使基片厚度的不均匀性以及介电常数的误差对高温超导滤波器性能的影响降到最低,从而最大程度地使测试结果和计算机仿真结果相一致.文中以一个4节的高温超导微带滤波器为例,叙述了该方法的实现过程.其带宽为15MHz,中心频率为2.868GHz,带内插损为-0.04dB,反射损耗为-21dB.文中给出了带外抑制,带内特性等的调谐结果.制备完成的超导滤波器在调谐前的性能较设计结果有较大的偏差.主要表现在带内插入损耗、反射损耗特性和带外抑制的偏差.通过调谐,带内特性和带外抑制有明显的改善.带内插入损耗由调谐前的-0.44dB改善到-0.21dB;反射损耗由调谐前低端带边的-8.2dB改善到-14.27dB,但在高频端没有改善;带外抑制由实测的-28dB最大可以改善为-47dB.理论预测该调谐方法会使通带中心频率向低频端移动,我们也观察到了该现象,中心频率向低频端最大偏移了大约3.1MHz.综合各项参数,调谐后,整体性能更接近设计结果.     

Tl2Ba2CaCu2O8薄膜高温超导滤波器研制

开发了一种基于模型的高温超导滤波器仿真设计方法和一种紧凑的组群式G型谐振器结构,研制出了用于WCDMA系统上的带宽为20MHz中心频率为1950MHz的8阶高温超导滤波器.该滤波器由Tl2Ba2CaCu2O8薄膜制作而成,制作在LaAlO_3衬底上,尺寸大小仅为26mm×18mm.实测结果显示滤波器的最小插入损耗为0.25dB,带外抑制大于70dB,回波损耗好于-16dB,实测的滤波器带宽、中心频率以及边带陡峭度也与仿真设计结果吻合很好,验证了设计方法和制作工艺的准确性.     

9.7GHz高频窄带高温超导滤波器设计

本文设计了一种高频窄带高温超导微带滤波器,使用Sapphire基片上的双面YBCO高温超导薄膜,中心频率约为9.7GHz,相对带宽约为1.2%.电磁分析软件Sonnet的设计结果表明,滤波器带外抑制超过90dB,带内波纹小于0.12dB,基片尺寸为32.74mm×8.72mm.     

VHF波段超窄带超导滤波器的设计及其时域调谐

低频超窄带滤波器要求谐振器间的耦合极弱,设计受到薄膜面积限制,其性能对基片介电常数的均匀性极为敏感且受制作和封装精度的限制.这些因素将导致的滤波器中心频率偏移和带内性能恶化.对此,时域调谐提供了很好的解决途径.我们采用嵌套双螺旋型谐振器,在37mm×12mm的MgO基片上设计制作了4节超导滤波器,中心频率为166.9 MHz,相对带宽仅为0.29%.由于基片厚度或介电常数的偏差及不均匀性会导致滤波器中各谐振的谐振频率偏移,使通带性能受到很大影响.我们提出了将机械调谐与时域分析相结合的方法,通过机械调谐纠正各谐振器的谐振频率,改善滤波器性能.同时为了解决多信道滤波器系统中,各滤波器工作于同一温度下,系统频率一致性问题,通过时域调谐获得频率可调范围信息.对上述0.5 MHz带宽的VHF波段滤波器应用时域调谐方法,得到的可调范围为0.7 MHz,测试结果表明该滤波器具有优异性能,带内插损小于0.4 dB,反射损耗达到14.8 dB,带外抑制大于-70 dB.     

三波段超材料宽带带通滤波器的设计及实验研究EI北大核心CSCD

基于多个圆环嵌套结构单元,设计、加工与测试了一种对偏振无依赖以及大角度入射稳定的三波段超材料宽带带通滤波器(BPF)。仿真结果表明该滤波器存在三个通带,中心频率分别为7.22,10.10,14.46GHz,3dB相对带宽分别为17.5%,20.2%和17.4%,中心频率处透射率分别为-0.85dB,-0.69dB和-1.73dB。单元结构具有旋转对称性,使得该滤波器对电磁波偏振不敏感,并且在入射角达到40°时,三个波段依然维持较好的稳定性。通过监测谐振频点处的表面电流分布情况,分析了三波段滤波的物理机理。这种带通滤波器具有多波段滤波、偏振无依赖以及大角度入射稳定等特性,有望在多频谱成像技术、信息通信等领域发挥一定的作用。     

S波段窄带带通体声波滤波器设计

针对无人机测控应用设计了一种S波段窄带带通体声波(BAW)滤波器,其技术指标为：中心频率2.46 GHz,带宽41 MHz,带内插损大于-3 dB,带内纹波小于1 dB,带外抑制小于-40 dB@2.385 GHz和2.506 GHz。采用Mason模型设计了BAW滤波器中各薄膜体声波谐振器(FBAR)的叠层结构;使用变迹法设计了各FBAR(电极)的形状;采用一种自行开发的自动布局方法得到紧凑的BAW滤波器布局;建立了BAW滤波器的声-电磁协同仿真模型,通过这种高保真的多物理场仿真方法对设计结果进行了性能验证。该设计流程是通用的,并且有两个特点：采用声-电磁协同仿真方法对设计阶段的BAW滤波器进行最终性能检验,可以及早发现并拒绝1D Mason模型过于乐观的设计;滤波器布局设计中采用了一种新的自动化布局方法,大大简化了在此阶段的反复尝试工作,也为声-电磁协同仿真模型输出了必需的面内结构信息。     

体声波双工器中滤波器的参数化设计方法

Tx与Rx滤波器,作为体声波(BAW)双工器的关键部件,其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的,在设计时往往需要折衷考虑,这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题,提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标,使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB;Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB;满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。     

带抽头的微带交指滤波器初始设计流程

带抽头的微带交指滤波器初始设计方法繁多,但设计不够全面、简洁,同时精度不高,因此给出了一套详细、简洁的初始设计流程。设计步骤为：指标“规范化”,确定低通原型滤波器,求解滤波器阶数,求解归一化电导值,设计抽头的线长和线宽,设计谐振器的线宽,设计非输入输出谐振器的线长,设计相邻谐振器间距,设计输入输出谐振器的线长和抽头的位置,交指滤波器整体建模仿真。最后以Ka波段滤波器为案例进行初始设计,初始设计结果显示中心频率在30.19 GHz附近,通带比29.40~31.00 GHz略大,通带内最大插入损耗为4.22 dB,最小回波损耗为9.32 dB,27.00 GHz和33.40 GHz的带外抑制大于30.00 dB,已经基本满足设计指标,后续只需要稍加优化就能完全满足设计指标,验证了此套设计流程的可行性及其较高的精度。     

基于交指滤波器的高隔离度宽带双工器设计

针对用于无线通信系统中的高隔离度宽带双工器, 首先将双工器指标拆分为留有一定余量的Tx, Rx滤波器指标, 然后使用微带交指结构和基于耦合系数与外部品质因数的改进方法, 设计出满足指标的宽带Tx, Rx滤波器, 最后使用两种T型结和滤波器组合的结构对双工器进一步设计, 并对这两种结构的微带双工器进行了仿真分析。仿真结果显示, 并行连接的双工器结构紧凑, 但隔离度较差; 串行连接的双工器通带内最小回波损耗为14.16dB, 最大插入损耗为1.01dB, 通带间最小隔离度为53.46dB, 双工器尺寸为8.089 9mm×2.059 1mm×0.302mm, 完全满足指标要求, 并且具有相对带宽大、隔离度高、插入损耗低的优点, 为设计高性能双工器提供了可行性。     

高温超导微带线滤波器的精确设计方法探讨

文中对高温超导微带线滤波器的精确设计方法进行了探讨 ,以 GSM180 0移动通信基站用高温超导带通滤波器为例进行了设计、模拟和优化。滤波器选用平行耦合型发夹式微带线结构 ,中心频率 174 7.5 MHz,通带带宽 75 MHz。模拟结果表明 :该滤波器具有良好的频响特性 ,带内波纹 <0 .1d B,反射损耗 >15 d B,基本符合设计要求     

Nonlinear Optical and Band-pass Filter Characteristics in Thermally Poled Fused Silica

Thermally poled fused silica with periodic interdigital electrodes can induce second-order optical nonlinear effects and generate a band-pass filter with characteristics for microwave application. The filter has a center frequency of ∼2.5 GHz, 3 dB bandwidth of ∼300MHz, and insertion loss of −5.15 dB.     

宽阻带抑制的高温超导带通滤波器设计

提出了一种新型加载插指电容的U型阶跃阻抗谐振器,该谐振器可用于实现高温超导带通滤波器的宽阻带抑制。利用所提出的新型谐振器结构,设计并制作了一个4节切比雪夫型高温超导带通滤波器。滤波器中心频率为1026 MHz,带宽12.6 MHz,第一谐频频率5121 MHz,第一谐频与基频的比值为4.92,阻带抑制度优于60 dB。     

低射频窄通带高温超导滤波器设计

本文在双面YBCO高温超导薄膜上设计了12节低射频窄通带超导带通滤波器.中心频率385MHz,相对带宽1.3%,考虑到窄带滤波器对衬底介电常数的敏感性,采用MgO基片以避免基片孪晶造成的介电常数非均匀性带来的影响.为了能在不大于2英寸的基片上制备出如此低频的高性能超导滤波器,设计中选用了1/4波长的螺旋形谐振结构.设计结果的带边陡峭度达到了50dB/MHz,带内插损小于0.014dB,带外抑制达到100dB,二倍频处抑制度优于130dB.     

一种高选择性可调带通与带阻可切换滤波器

设计了一种高选择性可调带通与带阻可切换微带滤波器。在微带谐振器及枝节末端加载变容二极管实现中心频率的可调;在输入与输出端口馈线之间,利用PIN二极管实现滤波器阻带和通带特性的切换。采用奇偶模的方法对滤波器结构进行分析,通过对奇偶模频率的调节实现了频率调节过程中的恒定绝对带宽。同时,在输入与输出馈线间引入源与负载耦合,使得频带两侧各有一个传输零点,且传输零点在整个频率调谐范围内相对位置几乎不变。因此,在整个频率调节范围内,滤波器实现了高选择性及良好的带外抑制能力。最终设计出的可调带阻滤波器的频率调谐范围为5.58～5.89 GHz,绝对带宽80 MHz±5 MHz,阻带衰减优于14 dB;可调带通滤波器的频率调谐范围为5.42～5.79 GHz,绝对带宽120 MHz±5 MHz,插入损耗1.69～2.25 dB,回波损耗优于13 dB。同时,该滤波器具有0.28λ_g×0.62λ_g（λ_g是可调频率范围中心频率的波长）的紧凑结构尺寸。实验和仿真结果一致性较好。     

基于人工传输线的小型微带Wilkinson功分器

提出了一种基于人工传输线的小型微带Wilkinson功分器,该器件使用由L-C元件构成的人工传输线取代传统传输线,并使用交指电容和贴片电阻进行端口隔离。设计制作的Wilkinson功分器中心频率为915 MHz的微带3 dB功分器,等幅同相地将输入功率分配到2个输出端口,尺寸仅有传统Wilkinson功分器的25%,端口幅度平衡度±0.2 dB,相位平衡度±1°。实验结果表明：功分器带宽为0.49～1.20 GHz,插入损耗小于3.2 dB,回波损耗大于10 dB,仿真结果和测量结果吻合较好。