本實用新型屬于微波毫米波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器。

背景技術(shù)：

近年來，隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，射頻微波頻段的頻譜資源越來越稀缺，這使得研發(fā)者將目光聚集在了更高頻段——毫米波波段。由于市場需求的推動作用，毫米波技術(shù)得到了極高關(guān)注與迅速發(fā)展，尤其是在雷達(dá)、導(dǎo)航制導(dǎo)及短程高速通信方面，毫米波的優(yōu)勢尤其突出。與射頻微波系統(tǒng)相比，毫米波波長更短，頻譜資源更加豐富，能夠提供更好的精度和分辨率，且毫米波系統(tǒng)積更小、重量更輕；與紅外或可見光相比，毫米波則具有更強的穿透云、雨的能力，受天氣影響更小。W波段的頻率為80GHZ-100GHZ，是氣吸收衰減相對較小的窗口波段，是毫米波波段中重要的一段頻譜，是近年來的研究熱點。

W波段濾波器是毫米波電路系統(tǒng)中重要的一個部件，尤其是其作為無線系統(tǒng)中的前端電路部件時，其性能好壞直接決定著整個系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣。常用的W波段濾波器主要采用波導(dǎo)濾波器進行設(shè)計，然而，波導(dǎo)濾波器存在著加工困難，難以與平面電路進行集成的缺點，而平面化和小型化是微波毫米波電路系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，而對于普通的微波平面電路，例如微帶線和帶狀線，因為受到其本身固有Q值的限制，導(dǎo)致其插入損耗較大，帶內(nèi)頻率響應(yīng)特性不好，難以實現(xiàn)如此高頻段的高性能的濾波器的設(shè)計，因此，研究人員轉(zhuǎn)而開始研究高Q值的基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的濾波器，該類濾波器雖然可以實現(xiàn)小型化、平面化，便于集成，但是由于受到加工精度和電路結(jié)構(gòu)本身最大Q值的制約，基片集成波導(dǎo)濾波器依然無法實現(xiàn)W波段窄帶濾波器的設(shè)計。

利用高溫超導(dǎo)材料設(shè)計W波段平面濾波器是實現(xiàn)高性能、低剖面、小型化、高集成度的W波段濾波器的一個極具前景的研究方向，但是由于生長高溫超導(dǎo)薄膜的常見基片相對介電常數(shù)較大(如：氧化鎂基片的介電常數(shù)約為9.8，鋁酸鑭基片的相對介電常數(shù)約為24)，這會使得常見的平面結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)傳輸網(wǎng)絡(luò)在毫米波頻段極易出現(xiàn)高次模而不能設(shè)計出滿足性能需求的毫米波高溫超導(dǎo)平面濾波器，因此常見的高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計也多集中在Ka波段以下，故而設(shè)計W波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器既具有廣闊前景亦具有極大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的W波段濾波器體積大、插入損耗大、矩形系數(shù)差的缺點,提供一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器。

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器，包括基片、形成于基片上的高溫超導(dǎo)薄膜和由高溫超導(dǎo)薄膜形成的電路圖案，其特征在于：所述電路圖案包括通帶處于W波段的濾波器主體和形成于濾波器主體周圍的電路地，其中電路地和濾波器主體結(jié)構(gòu)通過激光刻蝕而形成溝槽，使濾波器主體和電路地組成共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述溝槽的寬度為均勻的。

進一步優(yōu)選的，所述溝槽的整體或局部寬度不大于濾波器主體電路的線寬的3倍。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線和多個諧振單元，其中輸入輸出饋線和諧振單元通過間接耦合的方式進行連接。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線和多個諧振單元，其中輸入輸出饋線和諧振單元通過直接耦合的方式進行連接。

優(yōu)選的，所述濾波器主體中所使用的諧振單元的長度為中心頻率的1/4波長，其諧振單元為直線型或彎折型。

優(yōu)選的，所述基片為介電常數(shù)為9.8的氧化鎂基片。

優(yōu)選的，調(diào)節(jié)濾波器諧振單元間的間距以調(diào)節(jié)濾波器的工作帶寬。

優(yōu)選的，調(diào)節(jié)濾波器主體與電路地之間的間距以改變?yōu)V波器外部耦合，進而實現(xiàn)對外部Q值的調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

1).本實用新型采用共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)W波段高溫超導(dǎo)濾波器饋電，有效避免了在高介電常數(shù)高溫超導(dǎo)介質(zhì)基板上設(shè)計的毫米波頻段的高次模的產(chǎn)生，進而設(shè)計出了適用于W波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器。

2).本實用新型的諧振器采用半波導(dǎo)波長條狀諧振器，能在W波段實現(xiàn)較好的耦合量與諧振特性。

3).本實用新型采用單面高溫超導(dǎo)薄膜即可在W波段實現(xiàn)較好的濾波特性。相對傳統(tǒng)雙面高溫超導(dǎo)濾波器，本實用新型的結(jié)構(gòu)不僅在抑制高次模上有優(yōu)越的性能，還節(jié)省了高溫超導(dǎo)薄膜材料，同時也弱化了高溫超導(dǎo)濾波器的加工工序，降低了加工成本。

4).本實用新型設(shè)計的高溫超導(dǎo)平面濾波器不僅適用于W波段濾波器設(shè)計，由于其優(yōu)越的抑制高次模的能力，該結(jié)構(gòu)也適用于低于該頻段的其他微波毫米波頻段的濾波器設(shè)計，如Ku/K/Ka/U/V波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器也可采用該結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型優(yōu)選實施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型優(yōu)選實施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的頻率響應(yīng)曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示為本實用新型優(yōu)選實施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器，包括基片1、形成于基片1上的高溫超導(dǎo)薄膜和由高溫超導(dǎo)薄膜形成的電路圖案，所述電路圖案包括通帶處于W波段的濾波器主體和形成于濾波器主體周圍的電路地2，其中電路地和濾波器主體結(jié)構(gòu)通過激光刻蝕而形成溝槽，使濾波器主體和電路地組成共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，進一步的，所述溝槽的寬度為均勻的。

優(yōu)選的，所述溝槽的整體或局部寬度不大于濾波器主體電路的線寬的3倍。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線4和多個諧振單元3，其中輸入輸出饋線4和諧振單元3通過間接耦合或直接耦合的方式進行連接。

作為一個優(yōu)選的具體實施例，述濾波器主體包括輸入輸出饋線4和5個諧振單元3，所述濾波器主體中所使用的諧振單元3的長度為中心頻率的1/4波長，所述基片1為介電常數(shù)為9.8的氧化鎂基片，表面超導(dǎo)薄膜采用YBCO膜；長高溫超導(dǎo)薄膜的介質(zhì)基板使用厚度為0.22mm，如圖2所示為本實施例濾波器的頻率響應(yīng)曲線，橫坐標(biāo)代表信號的頻率，單位GHz，縱坐標(biāo)為信號的響應(yīng)幅度，單位為dB，本實施例的W波段高溫超導(dǎo)濾波器工作在92.5GHz-95.5GHz，中心工作頻率為94GHz，通帶帶寬為3GHz，帶內(nèi)回波損耗S11小于-27dB，帶內(nèi)插入損耗S21小于2.9dB，由此可知，相對于常規(guī)的W波段濾波器而言，本實施例設(shè)計的濾波器具有低插入損耗的特點，同時有效避免了在高介電常數(shù)高溫超導(dǎo)介質(zhì)基板上設(shè)計的毫米波頻段的高次模的產(chǎn)生。

一種調(diào)節(jié)本實用新型所述濾波器工作帶寬的方法，通過調(diào)節(jié)濾波器諧振單元間的間距以調(diào)節(jié)濾波器的工作帶寬。

一種外部Q值的調(diào)節(jié)方法，通過調(diào)節(jié)上述濾波器主體與電路地之間的間距以改變?yōu)V波器外部耦合，進而實現(xiàn)對外部Q值的調(diào)節(jié)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實用新型實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內(nèi)。