[發明專利]基于頻變似金屬性材料抑制微波濾波器寄生通帶的方法

無效

• 申請號: 200810033296.1
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101227018A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 袁斌;劉天勝;張凌峰;梅濤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01P1/212
• 分類號: H01P1/212;H01P1/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種雷達及微波通信技術領域的抑制微波濾波器寄生通帶的方法，特別是一種基于頻變似金屬性材料抑制微波濾波器寄生通帶的方法。

背景技術

微波濾波器一般由多個諧振器和耦合結構組成，具有結構簡單、容易設計等特點，在微波通信領域得到廣泛應用。但是，由于諧振器具有多重諧振特性，使得在微波濾波器的頻率響應中，除中心頻率ω₀所處工作通帶外，還在與ω₀成整數倍的頻率處存在寄生通帶。這些寄生通帶的存在會影響系統的正常工作，帶來嚴重的電磁兼容(EMC)問題。在實際應用中，往往需要采用一些方法對其進行抑制，以便獲得較寬的阻帶，降低寄生通帶對系統的干擾。

一種可行的方法是在微波濾波器的諧振器內部或者和耦合結構之間加入波導段，波導的截止頻率高于濾波器的工作通帶，但低于寄生通帶，并在其末端放置微波吸收材料，使得處于寄生通帶的電磁波獲得較大衰減，從而實現抑制作用。

經對現有技術的文獻檢索發現，在1993年第三十二屆歐洲微波會議上，Wolfgang?Menzel和Jan?Machac所發表的《Waveguide?bandpass?filters?withattenuation?of?higher-order?passbands》一文中，就是介紹了：在該濾波器的諧振器之間，放置了一種截止頻率高于濾波器工作通帶但低于寄生通帶的小矩形波導。在該結構內，只有頻率高于小矩形波導截止頻率的電磁波可以穿透這些小波導，并被處于這些小波導末端的微波吸收材料所吸收，從而被抑制。而對于工作通帶內的頻率而言，由于低于小矩形波導的截止頻率，所以不會穿透這些小波導，微波吸收材料對于他們而言是透明的，基本沒有影響。這種結構的缺點是由于小波導的尺寸固定以及微波吸收材料的介質參數不可變，使得該結構不可調，無法適用于可調濾波器寄生通帶的抑制，而且由于此方法采用了微波吸收材料將高于小矩形波導截止頻率的電磁波吸收掉，使得此方法不適于分頻通信，會對相鄰頻道的有用信息產生不可估量的破壞。此外，此方法需要在相鄰諧振器之間附加小波導，會破壞濾波器的基本濾波結構。

近幾年，由于冷等離子體具有優良的頻率選擇特性(高通特性)和可調性，以及對于頻率低于等離子體頻率的電磁波而言，具有似金屬性的特點，再加上等離子體生成技術的發展，使得冷等離子體作為一種優良的頻變似金屬性材料，在微波通信領域的得到越來越多的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的一些不足和缺陷，提供一種基于頻變似金屬性材料抑制微波濾波器寄生通帶的方法，使其利用頻變似金屬性材料(冷等離子體)。本發明具有適用性廣、可調、結構簡單、容易實現等優點，可以在不改變傳統微波濾波器基本濾波結構的前提下，僅僅通過改造其輸入輸出耦合結構即可實現其寄生通帶的高抑制效果。而且，本發明不僅可以抑制中心頻率的偶數倍頻率所處的寄生通帶，還可以抑制中心頻率的奇數倍頻率所處的寄生通帶。更為重要的是本發明可用來對可調濾波器的寄生通帶進行抑制。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明通過改造微波濾波器的輸入輸出耦合結構，實現對其寄生通帶的抑制，具體為：在濾波器的輸入輸出耦合結構內的激勵探針和短路面之間增加頻變似金屬性材料(冷等離子體)，使激勵探針對于濾波器中心頻率而言處于電壓波腹點，而對于寄生通帶的中心頻率而言處于電壓波節點，從而使其寄生通帶得到抑制。

本發明方法包括以下步驟：

第一步，采用探針耦合方式作為微波濾波器的輸入輸出耦合結構，并通過輸入輸出阻抗匹配的方式，確定探針插入深度以及探針距短路面的距離。

第二步，選擇頻變似金屬性材料。頻變似金屬性材料是指在全頻率范圍內具有頻選特性，在部分頻段可以實現全反射，呈現似金屬性，而且其材料本身參數可調，比較常用的如冷等離子體等。冷等離子體具有高通特性，對高于其等離子體頻率的波而言，可以透射，但對低于其等離子體頻率的波而言，發生全反射，呈現似金屬性。冷等離子體可以由任何適于電離的物質組成，如惰性氣體和其它混合氣體等。常用惰性氣體如氬氣、氖氣、氦氣、氪氣、氙氣等。采用不同的氣體電離生成等離子體時，所需要的電離電位是不同的。一般采用石英玻璃腔作為等離子體容器，其長和寬近似等于濾波器的波導寬邊和窄邊。