[发明专利]子网络增强型无反射滤波器拓扑

说明书

公开了无反射低通、高通、带通、带阻、全通和全阻滤波器以及用于设计这种滤波器的方法，连同通过使用子网络进一步修改和改善频率响应来增强这种滤波器的性能的方法。这些滤波器优选地通过吸收频谱的阻带部分而不是将其反射回源来起作用，这在许多不同的应用中具有显著优点。子网络优选地提供附加的自由度，通过该附加的自由度，通过父滤波器的泄漏可以被抵消或加强，以改变截止锐度、阻止抑制或其他性能度量。

本发明的权利

本发明是在国家科学基金和联合大学公司之间的合作协议AST-0223851下以政府支持进行的，并且相应地美国政府享有本发明的某些权利。

相关申请的参考

本申请要求2014年6月25日提交的美国临时申请号62/016,715、2014年7月29日提交的申请号62/030171、2014年8月26日提交的申请号62/041,965和2014年11月3日提交的申请号62/074,142的优先权，这些申请的标题全部为“Sub-Network EnhancedReflectionless Filter Topology（子网络增强型无反射滤波器拓扑）”，并且这些申请具体地和整体地通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及电子滤波器及其使用方法。具体地，本发明涉及无反射电子滤波器及其使用方法。

背景技术

实际上，所有电子系统都使用某种滤波来抑制不需要的频率分量。在大多数常规滤波器中，被抑制的信号被反射回到源，从而最终耗散在生成器本身中或者在互连线/传输线中，或者通过被辐射到仪器外壳被耗散。这种抑制不需要的信号的方式有时可能由于非线性器件中的杂散混合、敏感有源组件的无意重新偏置或各种信号路径之间的串扰而导致与系统中的其他组件的有害交互。寻求一种滤波器的解决方案，该滤波器将在其可能损害性能之前吸收这些不需要的信号。这导致一种新颖的吸收式滤波器拓扑，该滤波器拓扑被描述在Morgan的美国专利号8,392,495中，该专利的全部内容通过引用合并于此。图1描绘了现有技术的低通无反射滤波器的示例。吸收式滤波器解决了常规滤波器遇到的许多问题，诸如混合器对不良带外终止的敏感性，有害的和难以预测的来自无功谐波负载的非线性效应，由于在滤波器和其他不良匹配的组件之间的俘获能而导致的泄漏或串扰，以及与带外阻抗匹配相关联的许多其他问题。与用于吸收式滤波器的其他方法（诸如，端接的双工器和采用正交混合器的定向滤波器结构）相比时，吸收式滤波器还实现了卓越的性能和可制造性。

然而，不论这些益处如何，一些应用需要比先前展示的无反射滤波器可以提供的响应更尖锐的截止响应。最近为解决这个问题所作的努力已经产生了增强版本的结构，其可以具有更尖锐得多的截止响应，并且因此在需要时在那些应用中产生更大的选择性，同时保持原始无反射滤波器拓扑的所有益处。

发明内容

本发明解决了与常规滤波器以及与现有技术的无反射滤波器相关联的若干问题和缺点，从而提供用于电子系统中的频带选择和定义的新的资源。

本发明的实施例涉及一种无反射电子滤波器。该滤波器包括对称双端口电路，其中，对称性定义分别在端口被同相驱动和180°异相驱动时的偶模式等效电路和奇模式等效电路；至少一个无损元件和至少一个匹配的内部子网络，其被布置在对称双端口电路内，使得：偶模式等效电路的归一化输入阻抗基本上等于奇模式等效电路的归一化输入导纳，并且奇数模式等效电路的归一化输入阻抗基本上等于偶模式等效电路的归一化输入导纳。以该方式，偶模式和奇模式等效电路被称为彼此的对偶。每个匹配的内部子网络提供到无反射电子滤波器的阻带信号路径的匹配端接。

优选地，每个子网络是对称的或不对称的。无反射滤波器优选地还包括泄漏路径，该路径在不穿过子网络的情况下将阻带信号的一部分从输入传递到输出，并且每个子网络被适配为使具有下述幅度和相位的阻带信号通过：该幅度和相位部分地抵消通过泄漏路径的阻带信号的一部分的幅度和相位。