具有偽橢圓響應的帶通濾波器的製作方法
2023-05-13 21:37:16
專利名稱：具有偽橢圓響應的帶通濾波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有偽橢圓響應的波導型帶通濾波器。特別地，這樣的濾波器用於高頻傳輸系統中。
背景技術：
寬帶雙向傳輸設備的大規模市場發展需要使用在靈敏度、帶寬、體積和成本上表現出相當大的限制的濾波設備。這些限制在天線側上所實現的濾波級處相當大，以隔離傳送和接收，其中必須將位於兩個非常近的頻帶中的信號彼此隔離。
在用於毫米頻率的濾波技術中，波導型技術表現出高到足以滿足這些需要的質量因素。如今，最通常使用的波導濾波器是具有介電插件的E平面濾波器和具有電感性膜片的H平面濾波器。
超過40GHz，並且對於高選擇性濾波器，優選地，使用具有電感性膜片的H平面濾波器。圖1示出了擁有切比雪夫型響應的、具有四個電感性膜片的3階帶通濾波器。為了具有高選擇性，這樣的濾波器必須具有較高的階N，引起了等於N+1的膜片數的增加。然而，膜片數的增加引起了濾波器尺寸的增加。
為了增加膜片濾波器的靈敏度，已知的是，例如參見由W.MENZEL等人於1997年9月發表的「Planar integrated waveguide diplexerfor low cost millimeter-wave application」EUMC，第676-680頁，在通帶附近引入傳輸零點。引入傳輸零點產生了準橢圓響應，提高了濾波器的靈敏度。另一方面，通過添加與濾波器的主軸垂直設置的波導(或諧振腔)部分，實現對傳輸零點的引入，因此使濾波器變得不緊湊。此外，根據實現方法來限制傳輸零點的數量和頻率定位。
發明內容
本發明的目的是提出一種具有電感性膜片的H平面濾波器，在保持與具有切比雪夫響應的濾波器相同緊湊性的同時，表現出準橢圓響應。本發明的第二目的是能夠使用大量傳輸零點。為此，提出了一種具有在膜片中設置了至少一個浮置插件的電感性膜片的波導濾波器。
本發明是一種包括由至少兩個電感性膜片界定的至少一個腔的波導濾波器。所述濾波器還包括至少一個浮置插件，設置在電感性膜片之一中。
應該理解，表達浮置插件表示金屬插件，其並未與波導電連接，從而其電位作為在波導中循環的電磁場的函數而浮置。
根據各種優選實施例，將浮置插件設置為離膜片的邊緣比離膜片的中心更近。所述濾波器包括波導內部的至少一個介電泡沫塊。在所述泡沫塊上印刷所述浮置插件。所述泡沫具有接近於1的相對介電常數。
本發明還是一種製造波導濾波器的方法，其中波導以兩個部分製成，所述波導包括由兩個膜片界定的至少一個腔。在組裝波導的兩個部分之前，將至少一個介電泡沫塊設置在波導內部。所述塊支撐形成至少一個浮置插件的至少一個金屬化(metallization)。
優選地，所述插件由在泡沫上進行印刷的技術來製成。
通過閱讀以下參考附圖所給出的描述，本發明將得到更好的理解，並且其他特徵和優點將變得明顯，其中圖1示出了根據現有技術的膜片波導濾波器；圖2示出了膜片中的浮置插件的實施例的各種可能方案；圖3示出了配備有浮置插件的波導濾波器的典型實施例；圖4示出了圖3的濾波器的典型頻率響應；圖5和6示出了根據本發明、具有兩個插件的波導濾波器的兩個典型實施例；圖7和8示出了圖5和6中的濾波器的兩個典型頻率響應；
圖9示出了製造根據本發明的濾波器的模式。
具體實施例方式
圖2a示出了設置在由兩個墊片2和3所界定的膜片中的金屬插件1。所述金屬插件1按浮置方式設置，即，其並未接觸波導的邊緣，從而能夠以取決於其長度和與電場的耦合的頻率諧振。與電場的耦合尤其取決於該插件相對于波導的中心的位置、以及該插件相對于波導的軸的傾斜。當前，不存在用於確定設置在膜片中的插件的諧振頻率的計算模型。
用於確定插件的尺寸的方法在於從等於λr/2的插件長度開始，其中λr為與所需諧振頻率相對應的波長。然後，藉助於電磁仿真器，評估諧振頻率，然後，作為所執行的仿真結果的函數，修改插件的尺寸，可能地，例如，其在膜片中的傾斜和位置。在幾次仿真之後獲得插件的長度，並且可以進一步藉助於原型對其進行細化。如果插件的長度太大，則總是能夠彎曲插件以獲得C插件(圖2b)、S插件(圖2c)或L插件(圖2d)。
波導中插件的存在具有創建針對其諧振頻率的傳輸零點的效果。該插件將簡單的波導變換為高選擇性帶阻濾波器。缺陷在於該插件與波導相互作用，並且產生了附加的幹擾。設置在濾波器中，該濾波器的特性會由於該插件的存在而受到修改。
圖3透視地示出了通過四個膜片7彼此相連的三個腔4和兩個訪問路徑6。圖3所示的濾波器包括設置在膜片中的浮置插件1。圖3所示的濾波器是圖1所示的類型的濾波器，從而具有相同的通帶。按照將諧振頻率設置在通帶之外的方式來確定該浮置插件，從而加強了濾波器在頻帶邊界處的帶阻。將傳輸零點設置在必須極大地增加濾波器的斜率的位置處。
為了不過度幹擾濾波器內的場並因而幹擾無插件濾波器的特性，優選地，接近於墊片2來設置該插件。可能地，將插件設置在波導的中心處，即，剛好在與場進行耦合的係數最大的位置上，但是必須相應地重新確定濾波器的尺寸以保持相同的通帶，這是由於耦合具有極其大地修改濾波器特性(特別是其通帶)的效果。
圖4示出了與圖1的濾波器相比的圖3的濾波器的可能典型響應。曲線10對應於圖1的濾波器，其具有切比雪夫型頻率響應。在插件在頻率12處諧振的情況下，曲線11對應於圖3的濾波器的響應。曲線11對應於偽橢圓型響應，與切比雪夫型響應相比，在通帶的上邊界處表現出更高程度的帶阻。濾波器的通帶保持相同。
當然，添加一個插件可能並不充分。優選地，添加多個插件。圖5示出了具有在兩個不同膜片中設置的兩個插件50和51的濾波器。圖6示出了具有設置在相同膜片中的兩個插件52和53的濾波器。完全可以在每一個膜片中設置一個、兩個或多個插件，在具有四個膜片的濾波器的情況下，可以設置多達8個插件，由此，能夠添加8個傳輸零點，因此，顯著地加強了在濾波器的響應的邊緣級處所產生的效果。
當使用多個插件時，應該分別確定每一個插件的尺寸。然後，執行濾波器的仿真，包括所有的插件，從而細化插件的尺寸，可能地，重新確定膜片的墊片的尺寸。
圖7示出了與圖5或6相對應的或者針對其將插件的諧振頻率設置在相同的通帶側的濾波器的響應曲線14。相對於曲線11，本領域的技術人員將會注意，由曲線14上的兩個插件所產生的效果對應於放大效果。
圖8示出了與圖5或6相對應的或者針對其將插件的諧振頻率設置在通帶的每一側的濾波器的響應曲線15。明顯地，如果想要增加頻帶的每一側上的帶阻邊緣，可以採取相當多數量的插件。
本領域的技術人員將會注意，根據本發明的濾波器的體積相對於沒有傳輸零點的濾波器保持不變。此外，傳輸零點的數量可能等於M*(N+1)，其中M是每一膜片的插件數，而N是膜片濾波器的階數，由此，不會改變濾波器的體積。
至於如何製造這樣的濾波器，可能存在許多技術。以下藉助於圖9描述的技術使這樣的濾波器能夠花費更少的成本。
對導體塊90進行模製和/或機械加工，以便與安裝有形成膜片的墊片91的波導相對應。導體蓋92用於封閉塊90，從而形成波導濾波器。在封閉蓋92之前，將第一、第二和第三泡沫塊93到95設置在波導中。例如，所述泡沫塊93到95由如聚甲基丙烯酸酯泡沫(商標ROHACELL HF)等製成，例如，通過熱壓縮模製。按照一般的方式，所使用的泡沫應該具有接近於1的相對介電常數εr、低損耗，例如10-4的數量級，並且在其上能夠進行金屬化。第一和第三泡沫塊93到95還充當金屬插件96和97的襯底。所述插件96和97藉助於與所選泡沫兼容的技術製成。例如，金屬化是將通過在其上已經預先刻上了要插入的圖案的掩模進行的對導電塗料的沉積。例如，該塗料是銀型的，並且應該表現出充分的機械抓力以保持在泡沫上。
優選地，整個波導填充有泡沫，從而獲得均質傳播介質。然而，如果泡沫的行為非常類似於空氣，則不能夠用泡沫來填充整個波導。例如，能夠使用單一的泡沫塊來支撐插件，所述塊粘在波導的一側或中間。
明顯地，本發明的多種變體也是可能的。濾波器的腔數可以作為本領域的技術人員的需要的函數而變化。可以使用許多類型的泡沫。導體塗料的選擇相對較寬。可以根據除了塗覆之外的印刷技術來製成該插件，例如通過對與泡沫形成整體的金屬層的光刻技術。
權利要求
1.一種包括由至少兩個電感性膜片(7)界定的至少一個腔(4)的波導濾波器，其特徵在於所述濾波器還包括至少一個浮置插件(1)，設置在電感性膜片之一中。
2.根據權利要求1所述的濾波器，其特徵在於將浮置插件(1)設置為離膜片(7)的邊緣比離膜片(7)的中心更近。
3.根據權利要求1或2所述的濾波器，其特徵在於所述濾波器包括波導內部的至少一個介電泡沫塊(93到95)。
4.根據權利要求3所述的濾波器，其特徵在於將所述浮置插件(96，97)印刷在所述泡沫塊(93，95)上。
5.根據權利要求3或4所述的濾波器，其特徵在於所述泡沫具有接近於1的相對介電常數。
6.根據權利要求5所述的濾波器，其特徵在於所述泡沫是聚甲基丙烯酸酯泡沫。
7.一種製造波導濾波器的方法，其中波導以兩個部分(90，92)製成，所述波導包括由兩個膜片(7，91)界定的至少一個腔(4)，其特徵在於在組裝波導的兩個部分(90，92)之前，將至少一個介電泡沫塊(93到95)設置在波導內部，並且所述塊(93，95)支撐形成了至少一個浮置插件(96，97)的至少一個金屬化。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於插件(96，97)由在泡沫上進行印刷的技術來製成。
全文摘要
本發明提出了一種具有電感性膜片的H平面濾波器，在保持與具有切比雪夫響應的濾波器相同緊湊性的同時，表現出準橢圓響應。本發明還能夠使用大量的傳輸零點。為此，提出了一種包括由至少兩個電感性膜片7界定的至少一個腔4的波導濾波器。所述濾波器還包括至少一個浮置插件1，設置在電感性膜片7之一中。本發明還是一種製造包括至少一個插件的波導濾波器的方法。
文檔編號H01P1/20GK1735994SQ200380105347
公開日2006年2月15日 申請日期2003年11月26日 優先權日2002年12月9日
發明者多米尼克·洛海因東, 沙利納·古根, 瓦利德·卡魯伊 申請人:湯姆森許可貿易公司