一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器

摘要

本发明提供了一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器，包括：主传输线、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、输入端和输出端，且所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述第四谐振器的谐振频率相同；所述第一谐振器与所述第四谐振器之间设置有一交叉耦合机构，以使所述第一谐振器与所述第四谐振器耦合连接，在所述阻带两侧分别产生一传输零点，进而所述阻带具有准椭圆响应。本发明的准椭圆陷波滤波器增强了阻带特性，可很好抑制民航通信专用频段和中国移动GSM下行频段，具有结构简单、小型化、易加工等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，更具体地说，涉及一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器。

背景技术

随着通信产业的快速发展，各种通信标准同时存在，频谱资源变得越来越紧张，对于现代射电天文观测来说，射频干扰抑制技术成为前所未有的一种技术挑战。而抑制干扰频率的方法之一是在位于射电天文望远镜前端的低噪放大器之前插入一个高Q值的陷波滤波器。

然而，目前位于射电天文望远镜前端内的陷波滤波器的阻带特性较差，无法很好地满足射电天文观测的要求，而且，在射电天文观测中，由于抑制的频段较低，例如，民航通信专用频段(1785-1805MHz)和中国移动GSM下行频段(1805-1820MHz)，采用的陷波滤波器尺寸，这对射电天文望远镜前端的集成度提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的不足，提供基于左右手零阶电路的高温超导陷波滤波器。

本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器，包括：

主传输线、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、输入端和输出端，且所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述第四谐振器的谐振频率相同；

所述输入端和所述输出端分别与所述主传输线的两端连接，所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述第四谐振器依次设置在所述主传输线的一侧且与所述主传输线缝隙耦合，以在所述输入端馈入电磁信号以及所述输出端馈出电磁信号时，形成一阻带；

所述第一谐振器与所述第四谐振器之间设置有一交叉耦合机构，以使所述第一谐振器与所述第四谐振器耦合连接，在所述阻带两侧分别产生一传输零点，进而所述阻带具有准椭圆响应。

其中，所述交叉耦合机构包括第一从传输线、第二从传输线和交趾结构，所述第一从传输线与所述第二从传输线呈左右对称设置，所述交趾结构设置于所述第一从传输线的一端与所述第二从传输线的一端之间。

其中，所述第一从传输线的另一端与所述第一谐振器缝隙耦合于所述主传输线的耦合部连接，所述第二从传输线的另一端与所述第四谐振器缝隙耦合于所述主传输线的耦合部连接。

其中，所述交趾结构包括第一连接部、第二连接部、第一交趾、第二交趾、第三交趾和第四交趾，所述第一连接部与所述第一从传输线的一端连接，所述第二连接部与所述第二从传输线的一端连接，所述第一交趾、第二交趾、第三交趾和第四交趾依次耦合连接，且所述第一交趾和第二交趾分别与所述第一连接部连接，所述第三交趾和所述第四交趾分别与所述第二连接部连接。

其中，所述第一从传输线和所述第二从传输线均为连续弯折的微带线，且所述第一从传输线和所述第二从传输线的电长度为365°。

其中，所述第一从传输线和所述第二从传输线均包括第一从传输部、第二从传输部以及用于将所述第一从传输部连接到所述第二从传输部的连续弯折部，所述连续弯折部减少所述第一从传输线在所述第一从传输部的方向上的尺寸。

其中，所述主传输线为弯折的微带线。

其中，所述主传输线包括第一主传输部、第二主传输部、第三主传输部、第四主传输部以及将所述第一主传输部、所述第二主传输部、所述第三主传输部和所述第四主传输部依次相互连接的第一弯折部、第二弯折部和第三弯折部；所述第一弯折部与所述第三弯折部呈左右对称设置，所述第二弯折部左右对称。

其中，所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述第四谐振器均为螺旋型谐振器。

其中，所述螺旋型谐振器由电长度相同的半波长均匀阻抗微带线螺旋而成，所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器的螺旋方向相同，且所述第四谐振器与所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器的螺旋方向相反。

本发明的有益效果为：本发明的准椭圆陷波滤波器可应用于射电天文观测中，结构简单；通过交叉耦合机构在阻带两侧分别产生一传输零点，增强了阻带特性，进而所述阻带具有准椭圆响应，可很好抑制民航通信专用频段(1785-1805MHz)和中国移动GSM下行频段(1805-1820MHz)。同时，主传输线和交叉耦合机构均采用弯折的方式，进而减小了准椭圆陷波滤波器的尺寸，实现小型化，且交叉耦合机构易加工，降低了制作成本，且加工简单，采用螺旋型谐振器进一步降低准椭圆陷波滤波器的尺寸，易于集成于射电天文望远镜前端。

此外，采用高温超导介质材料制成准椭圆陷波滤波器，其损耗小，Q值高，且应用于射电天文观测中，使用稳定且使用时间久。

附图说明

图1是本发明实施例的一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器的结构示意图。

图2是图1中制作而成的应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器的频率响应曲线图。

图3是图1中制作而成的应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器的频率响应曲线图的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例的一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器的结构示意图，该准椭圆陷波滤波器结构简单，包括主传输线100、第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30、第四谐振器40、输入端P1和输出端P2，且第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40的谐振频率相同。在本实施例中，第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40的谐振频率为1.8GHz。

输入端P1和输出端P2分别与主传输线100的两端连接，进而输入端输出端形成抽头耦合的馈电方式。

第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40依次设置在主传输线100的一侧且与主传输线100缝隙耦合，以在输入端P1馈入电磁信号以及输出端P2馈出电磁信号时，形成一阻带。在本实施例中，阻带的中心频率为1.8GHz。第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40分别通过与主传输线100之间的耦合缝隙产生耦合电容效应，进而形成缝隙耦合，其之间的耦合特性通过耦合缝隙来进行调节。同时，第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40依次之间在主传输线100上的间距的电长度为90°，可有效且更好调节第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40与主传输线100之间的耦合特性。举例说明，即第一谐振器10缝隙耦合于主传输线100的耦合部与第二谐振器20缝隙耦合于主传输线100的耦合部之间的电长度为90°，即第一谐振器10与第二谐振器20之间在主传输线100上的间距的电长度为90°。

第一谐振器10与第四谐振器40之间设置有一交叉耦合机构50，以使第一谐振器10与第四谐振器40耦合连接，在阻带两侧分别产生一传输零点，进而阻带具有准椭圆响应。

进一步地，参考图1，在本实施例中，交叉耦合机构50包括第一从传输线51、第二从传输线53和交趾结构52，第一从传输线51与第二从传输线53呈左右对称设置，交趾结构52设置于第一从传输线51的一端与第二从传输线53的一端之间。若仅采用第一从传输线51和第二从传输线53来实现第一谐振器10与第四谐振器40之间的交叉耦合，即单独采用传输线来实现耦合，传输线的线宽需要足够小，但是线宽太小而无法加工。而通过交趾结构52来实现第一谐振器10与第四谐振器40之间的耦合，可有效减少加工复杂度，降低制作成本，加工简单。

进一步地，参考图1，交趾结构52包括第一连接部521、第二连接部522、第一交趾523、第二交趾524、第三交趾525和第四交趾526，第一连接部521与第一从传输线51的一端连接，第二连接部522与第二从传输线53的一端连接，第一交趾523、第二交趾524、第三交趾525和第四交趾526依次耦合连接，且第一交趾523和第二交趾524与第一连接部521连接，第三交趾525与第四交趾526与第二连接部522连接。在本实施例中，通过第一交趾523、第二交趾524、第三交趾525和第四交趾526依次耦合连接，其耦合缝隙依次分别标记为d1、d2和d3，通过耦合缝隙d1、d2和d3产生容性效应，从而实现第一谐振器10与第四谐振器40之间的耦合连接，进而在阻带两侧分别产生一传输零点，进而阻带具有准椭圆响应。可选地，第一连接部521与第一从传输线51的一端以及第二连接部522与第二从传输线53的一端垂直连接，第一交趾523和第二交趾524分别与第一连接部521垂直连接，第三交趾525和第四交趾526分别与第二连接部522垂直连接，在其他实施例中，上述连接方式可以采用其他的连接方式，如，第一连接部521与第一从传输线51的一端呈一定角度连接。

进一步地，第一从传输线51的另一端与第一谐振器10缝隙耦合于主传输线100的耦合部连接，第二从传输线53的另一端与第四谐振器40缝隙耦合于主传输线100的耦合部连接。进一步地，参考图1，在本实施例中，第一从传输线51和第二从传输线53均为连续弯折的微带线，且第一从传输线51和第二从传输线53的电长度为365°。由于第一从传输线51和第二从传输线52呈左右对称设置，则其连续弯折的方式是相同的，在本实施例中，第一从传输线51和第二从传输线52均包括第一从传输部511、第二从传输部513以及用于将第一从传输部511连接到第二从传输部513的连续弯折部512，连续弯折部512减少第一从传输线51在第一从传输部511的方向上的尺寸，进而使得准陷波滤波器的整体尺寸减少，实现小型化。

进一步地，参考图1，在本实施例中，主传输线100为弯折的微带线。主传输线100包括第一主传输部101、第二主传输部103、第三主传输部105、第四主传输部107以及将第一主传输部101、第二主传输部103、第三主传输部105和第四主传输部107依次相互连接的第一弯折部102、第二弯折部104和第三弯折部106；第一弯折部102与第三弯折部106呈左右对称设置，第二弯折部104左右对称。在本实施例中，由于第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40依次之间在主传输线100上的间距的电长度为90°，而第一谐振器10和第二谐振器20之间在第一主传输部101和第二主传输部103上的间距可忽略，则相当于第一弯折部102为第一谐振器10和第二谐振器20之间在主传输线100上的间距，即第一弯折部102的电长度为90°。

进一步地，参考图1，在本实施例中，第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40均为螺旋型谐振器，进一步减少准陷波滤波器的整体尺寸，进而实现小型化。进一步地，螺旋型谐振器由半波长均匀阻抗微带线螺旋而成，由于第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30的谐振频率相同，因此，半波长均匀阻抗微带线的电长度相同。在该螺旋型谐振器中，半波长均匀阻抗微带线的一端位于螺旋中、另一端位于螺旋的外侧，属于单端旋入型，其旋转方向分为沿着半波长均匀阻抗微带线从外到内呈顺时针方向和逆时针方向。进一步的，第一谐振器10、第二谐振器20和第三谐振器30的螺旋方向相同，且第四谐振器40与第一谐振器10、第二谐振器20和第三谐振器30的螺旋方向相反，可有效调节第一谐振器10、第二谐振器20、第三谐振器30和第四谐振器40与主传输线100之间的缝隙耦合，同时，可有效且更好调节第一谐振器10与第四谐振器40之间的交叉耦合。在本实施例中，第一谐振器10、第二谐振器20和第三谐振器30从外到内呈顺时针方向，第四谐振器40从外到内呈逆时针方向。

进一步地，在本实施例中，采用高温超导介质材料来制作该准椭圆陷波滤波器，进而该准椭圆陷波滤波器的损耗小，且Q值高，适用于射电天文观测，使用稳定且使用时间久，其中，该高温超导介质材料由氧化镁制成一高温超导介质基板，其介电常数为9.78，厚度为0.5mm，该高温超导介质基板的上下表面由钇钡铜氧超导薄膜制成，上表面通过光刻法刻蚀出上述准椭圆陷波滤波器。如图2所示，采用高温超导介质材料制作而成的准椭圆陷波滤波器的频率响应曲线，其阻带的中心频率为1.8GHz，如图3所示，是阻带的放大图，阻带内产生了四个传输零点，分别标记为401、402、403和404，其中阻带两侧的传输零点401和404由交叉耦合机构产生，增强了阻带特性，进而阻带具有准椭圆响应，可很好抑制民航通信专用频段(1785-1805MHz)和中国移动GSM下行频段(1805-1820MHz)。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。