[發(fā)明專利]基于同軸饋電探針微擾的多模腔體諧振器的寬帶濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510024439.2
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104577275B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王世偉;馮世芬;林景裕;褚慶昕;周彥昭
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207;H01P1/20;H01P1/202
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種腔體結(jié)構(gòu)的濾波器，尤其是一種基于同軸饋電探針微擾的多模腔體諧振器的寬帶濾波器，屬于無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，越來越迫切需要利用其他被限制的頻段。為了更有效的利用這些頻率資源，微波通信系統(tǒng)中的濾波器是不可或缺的電子設(shè)備，其性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的質(zhì)量。隨著通信技術(shù)日益更新，對濾波器的性能提出更高的要求。例如：小尺寸、較低的插入損耗、高選擇性等等?；蛘邔捰刑厥獾囊?。而對于腔體濾波器，由于它具有低插入損耗、耐高功率而廣泛使用，但受到體積龐大的限制而不能應(yīng)用在某些通信系統(tǒng)中。

針對上述需求，腔體多模濾波器具有很多優(yōu)點：第一，高功率容量；第二，低插入損耗，第三，波導(dǎo)腔體多模濾波器在一個腔體內(nèi)就能實現(xiàn)單模所需的幾個腔才能實現(xiàn)的濾波特性，因此，小型化這一優(yōu)勢顯露無疑。這三大特點保證了濾波器的小型化和高性能的要求。對于目前的技術(shù)，實現(xiàn)小型化大多數(shù)實用介質(zhì)多模濾波器，但不可否認介質(zhì)多模濾波器在產(chǎn)品研制、制造，尤其是規(guī)模化生產(chǎn)的實現(xiàn)上存在諸多挑戰(zhàn)，主要是以下問題：其一，高次模產(chǎn)品復(fù)雜的寄生耦合對于主模式影響很大，大大提高了仿真尤其是調(diào)試的復(fù)雜性。這要求對待高次模必須借助其固有特性，消減負面影響，加強有效利用；其二，復(fù)雜的可調(diào)諧耦合結(jié)構(gòu)；其三，昂貴的加工費用，利用介質(zhì)諧振器實現(xiàn)很好的濾波器性能的代價是昂貴的介質(zhì)材料。

據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下：

對于腔體結(jié)構(gòu)的濾波器要產(chǎn)生多模結(jié)構(gòu)，必須使腔體內(nèi)的激勵起的各個模式之間存在耦合，一般通過以下幾種方法進行模式之間的耦合：(1)在諧振器合適的方向伸進耦合螺釘，結(jié)構(gòu)如圖1a和圖1b所示；(2)剖出個矩形切角，結(jié)構(gòu)如圖2a和圖2b所示；(3)在諧振器中心開槽，結(jié)構(gòu)如圖3a和圖3b所示。對于工程應(yīng)用，利用耦合螺釘、切角、開槽等方法，可以解決實際的工程需要，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工。

1951年，林為干院士基于波導(dǎo)腔體內(nèi)模式的諧振頻率基本公式提出圓柱形諧振腔中存在著多個簡并模式，并設(shè)計了顯著減小波導(dǎo)濾波器體積的一腔五模濾波器。1992年，Shengli Lai和Weigan Lin在IEEE MTT-S Digest發(fā)表題為“A Five Mode Single Spherical Cavity Microwave Filter”文章，作者提出了一種圓球型腔體，通過調(diào)諧螺釘及耦合螺釘實現(xiàn)了單腔五模的帶通濾波器，濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4a所示，測試結(jié)果如圖4b所示，從測量結(jié)果可知該濾波器的帶寬比較窄，并且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

1998年10月，G.Lastoria等人在IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE LETTERS發(fā)表題為“CAD of Triple-Mode Cavities in Rectangular Waveguide”的文章中。作者提出了一種采用金屬腔體切角的三模結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖5a所示，通過控制切角的大小將若干個諧振模式平移到我們所需的通帶內(nèi)，圖5b是它的仿真結(jié)果。這種耦合方式的結(jié)構(gòu)不易加工，而且能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬也相對較窄。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于同軸饋電探針微擾的多模腔體諧振器的寬帶濾波器，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，可以實現(xiàn)一個腔體產(chǎn)生三個模式，而且僅僅在輸入、輸出端口分別采用同軸線的內(nèi)導(dǎo)體延伸到腔體內(nèi)進行微擾即可實現(xiàn)三模諧振器，還具有比較寬的分數(shù)帶寬，能夠滿足通信系統(tǒng)的要求。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：

基于同軸饋電探針微擾的多模腔體諧振器的寬帶濾波器，包括腔體、第一端口以及第二端口；所述第一端口和第二端口設(shè)置在腔體底部，并貫穿腔體底部外壁和內(nèi)壁；所述第一端口處設(shè)有第一同軸內(nèi)導(dǎo)體和第一同軸外導(dǎo)體，所述第二端口處設(shè)有第二同軸內(nèi)導(dǎo)體和第二同軸外導(dǎo)體，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體與第一同軸外導(dǎo)體焊接，并從第一端口伸進腔體內(nèi)形成饋電探針，所述第二同軸內(nèi)導(dǎo)體與第二同軸外導(dǎo)體焊接，并從第二端口伸進腔體內(nèi)形成饋電探針，所述第一端口、第一同軸內(nèi)導(dǎo)體和第一同軸外導(dǎo)體分別與第二端口、第二同軸內(nèi)導(dǎo)體和第二同軸外導(dǎo)體關(guān)于腔體底部中心原點中心對稱。

作為一種實施方案，所述第一同軸外導(dǎo)體固定在第一端口處的腔體底部外壁上，所述第二同軸外導(dǎo)體固定在第二端口處的腔體底部外壁上。

作為一種實施方案，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體和第二同軸內(nèi)導(dǎo)體均采用耦合桿，所述第一同軸外導(dǎo)體和第二同軸外導(dǎo)體均采用SMA接頭，所述SMA接頭的末端與耦合桿焊接。