[發明專利]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

• 申請號: 201510024439.2
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104577275B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 王世偉;馮世芬;林景裕;褚慶昕;周彥昭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;華為技術有限公司
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207;H01P1/20;H01P1/202
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種腔體結構的濾波器，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，屬于無線通信領域。

背景技術

隨著無線通信系統的發展，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，微波通信系統中的濾波器是不可或缺的電子設備，其性能的好壞直接影響通信系統的質量。隨著通信技術日益更新，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。或者對帶寬有特殊的要求。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用在某些通信系統中。

針對上述需求，腔體多模濾波器具有很多優點：第一，高功率容量；第二，低插入損耗，第三，波導腔體多模濾波器在一個腔體內就能實現單模所需的幾個腔才能實現的濾波特性，因此，小型化這一優勢顯露無疑。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，實現小型化大多數實用介質多模濾波器，但不可否認介質多模濾波器在產品研制、制造，尤其是規模化生產的實現上存在諸多挑戰，主要是以下問題：其一，高次模產品復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試的復雜性。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，復雜的可調諧耦合結構；其三，昂貴的加工費用，利用介質諧振器實現很好的濾波器性能的代價是昂貴的介質材料。

據調查與了解，已經公開的現有技術如下：

對于腔體結構的濾波器要產生多模結構，必須使腔體內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，結構如圖1a和圖1b所示；(2)剖出個矩形切角，結構如圖2a和圖2b所示；(3)在諧振器中心開槽，結構如圖3a和圖3b所示。對于工程應用，利用耦合螺釘、切角、開槽等方法，可以解決實際的工程需要，但結構復雜，不易加工。

1951年，林為干院士基于波導腔體內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，并設計了顯著減小波導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，通過調諧螺釘及耦合螺釘實現了單腔五模的帶通濾波器，濾波器的結構示意圖如圖4a所示，測試結果如圖4b所示，從測量結果可知該濾波器的帶寬比較窄，并且結構比較復雜。

1998年10月，G.Lastoria等人在IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE LETTERS發表題為“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構，結構如圖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，圖5b是它的仿真結果。這種耦合方式的結構不易加工，而且能夠實現帶寬也相對較窄。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，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，該濾波器結構簡單、加工容易，可以實現一個腔體產生三個模式，而且僅僅在輸入、輸出端口分別采用同軸線的內導體延伸到腔體內進行微擾即可實現三模諧振器，還具有比較寬的分數帶寬，能夠滿足通信系統的要求。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

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置在腔體底部，并貫穿腔體底部外壁和內壁；所述第一端口處設有第一同軸內導體和第一同軸外導體，所述第二端口處設有第二同軸內導體和第二同軸外導體，所述第一同軸內導體與第一同軸外導體焊接，并從第一端口伸進腔體內形成饋電探針，所述第二同軸內導體與第二同軸外導體焊接，并從第二端口伸進腔體內形成饋電探針，所述第一端口、第一同軸內導體和第一同軸外導體分別與第二端口、第二同軸內導體和第二同軸外導體關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，所述第一同軸內導體和第二同軸內導體均采用耦合桿，所述第一同軸外導體和第二同軸外導體均采用SMA接頭，所述SMA接頭的末端與耦合桿焊接。