CN104767016A - 一种基于TE01δ模介质谐振器的差分带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，解决了现有技术中在基于介质谐振器的差分滤波器中使用微带馈线使得通带内的插入损耗变大的技术问题，所述滤波器包括：金属腔体(1)；两个环形介质谐振器(21，22)；分别固定设置在两个环形介质谐振器(21，22)旁侧，且一一对应与两个环形介质谐振器(21，22)通过安培右手螺旋定则激励耦合的两个差分激励结构(31，32)；设置在金属腔体(1)的外壁上，与两个差分激励结构(31，32)连接，用于与外部通信设备相连的多个微波同轴接头(30)；两个差分激励结构(31，32)中的一个为差分激励信号输入结构，而另一个为差分激励信号输出结构；此滤波器具有低插入损耗等优点。

Description

一种基于TE01δ模介质谐振器的差分带通滤波器

技术领域

本发明涉及射频通信滤波技术领域，尤其涉及一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器。

背景技术

在无线射频/微波系统中，差分电路至关重要，这是由于其在恶劣环境中具有很高的抗噪音和抗电磁干扰的能力。作为最重要的射频前端的功能性无源器件之一，差分带通滤波器发挥了关键作用并广泛应用于现代通信系统中。

适应于这一趋势，很多具有良好性能的差分滤波器已被广泛地研究和探索。在早期的设计中，许多微波差分滤波器使用了印刷电路板(PCB，PrintedCircuit Board)技术，低温共烧陶瓷(LTCC，Low Temperature Cofired Ceramics)技术和基片集成波导(SIW，Substrate Integrated Waveguide)技术。由于采用上述技术的谐振器存在低Q值的缺陷，所设计的带通滤波器在许多实际应用中会受到限制。目前，各种高Q值的介质谐振器(DR，Dielectric Resonator)已被广泛研究并应用于现代通信系统中，并且它们大多用于设计高性能单端滤波器；相对而言，对于利用高Q值的介质谐振器设计差分滤波器的研究几乎没有。

对此，本发明人所在的团队对通过高Q值矩形介质谐振器设计差分滤波器进行了研究，并提出了一种基于矩形介质谐振器的差分滤波器，其中采用微带馈线作为信号输入/输出导体，但是，在差分滤波器中使用微带馈线会使得滤波器性能变差，如通带内的插入损耗变大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的，在基于介质谐振器的差分滤波器中使用微带馈线使得通带内的插入损耗变大的技术问题，提供了一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，能够在保证较窄的相对带宽的前提下，有效减小通带内的插入损耗，以及提高共模抑制。

本发明实施例提供了一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，包括：

金属腔体；

对称且固定设置在所述金属腔体中，尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器和第二环形介质谐振器；所述第一环形介质谐振器和所述第二环形介质谐振器的主模均为TE_01δ模；

固定设置在所述第一环形介质谐振器旁侧，与所述第一环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合的第一差分激励结构；固定设置在所述第二环形介质谐振器旁侧，与所述第二环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合的第二差分激励结构；所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对称设置在所述金属腔体中；

设置在所述金属腔体的外壁上，与所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对应连接，用于与外部通信设备相连的多个微波同轴接头；

其中，所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。

可选的，所述第一差分激励结构包括镜面对称设置的第一馈电探针和第二馈电探针；所述第一馈电探针具体为与所述第一环形介质谐振器的一横截面同心且度数小于90°的圆弧形针体，用于与所述第一环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合；

所述第二馈电探针与所述第一馈电探针结构相同，所述第二差分激励结构与所述第一差分激励结构具有相同的结构。

可选的，所述第一馈电探针和所述第二馈电探针在差分工作状态下分别引入第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的方向相反，所述第一电流和所述第二电流用于差分馈电所述第一环形介质谐振器。

可选的，所述多个微波同轴接头具体为四个，四个微波同轴接头一一对应与所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构的四个馈电探针连接；

所述四个微波同轴接头中的每一接头包括：与所述四个馈电探针中一馈电探针相连的内导体，以及与所述金属腔体外壁相连的外导体。

可选的，所述滤波器还包括：与所述金属腔体匹配，用于盖设在所述金属腔体上的金属盖；

设置在所述金属盖内面上，与所述第一环形介质谐振器对应的第一介质调谐盘，用于调节所述第一环形介质谐振器的中心频率，以使所述第一环形介质谐振器的中心频率与所述第二环形介质谐振器的中心频率相等；

其中，所述金属盖内面具体为所述金属盖的与所述金属腔体相对的面。

可选的，所述滤波器还包括：与所述金属腔体匹配，用于盖设在所述金属腔体上的金属盖；

设置在所述金属盖内面，与所述第二环形介质谐振器对应的第二介质调谐盘，用于调节所述第二环形介质谐振器的中心频率，以使所述第二环形介质谐振器的中心频率与所述第一环形介质谐振器的中心频率相等；

其中，所述金属盖内面具体为所述金属盖的与所述金属腔体相对的面。

可选的，所述第一介质调谐盘和所述第二介质调谐盘分别通过第一螺杆和第二螺杆与所述金属盖连接；通过旋转所述第一螺杆或所述第二螺杆，改变所述第一介质调谐盘与所述第一环形介质谐振器的距离，或改变所述第二介质调谐盘与所述第二环形介质谐振器的距离，以实现对所述第一环形介质谐振器的中心频率或所述第二环形介质谐振器的中心频率的调节。

可选的，所述滤波器还包括：对称且固定设置在所述金属腔体底部的第一基座和第二基座，分别用于承载所述第一环形介质谐振器和所述第二环形介质谐振器；所述第一环形介质谐振器和所述第二环形介质谐振器在所述金属腔体中的设置高度相同。

可选的，所述金属腔体包括对称设置的第一腔室和第二腔室；所述第一环形介质谐振器设置在所述第一腔室中，所述第二环形介质谐振器设置在所述第二腔室中，

所述第一腔室和所述第二腔室之间的间隔壁上挖设有连通两个腔室的耦合窗，以使所述第一环形介质谐振器和所述第二环形介质谐振器的磁场能够相互耦合。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在本发明中，通过在一金属腔体中对称且固定设置尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器和第二环形介质谐振器，且第一、第二环形介质谐振器的主模均为TE_01δ模；分别对应在第一、第二环形介质谐振器的旁侧固定设置第一、第二差分激励结构，第一、第二差分激励结构对称设置且分别对应与第一、第二环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合；在所述金属腔体的外壁上设置有与所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对应连接多个微波同轴接头，用于与外部通信设备相连；所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。本发明中的差分带通滤波器为一个两阶差分带通滤波器，通过利用TE_01δ模环形介质谐振器的固有电磁场分布，作为第一、第二环形介质谐振器主模的TE_01δ模可以通过分别设置在其旁侧的第一、第二差分激励结构(具体可以为探针馈线)差分激励出来，以构建带通滤波器的基本差分通带，有效地解决了现有技术中在基于介质谐振器的差分滤波器中使用微带馈线使得通带内的插入损耗变大的技术问题，本发明差分带通滤波器具有良好的性能，不仅能够实现较窄的相对带宽，而且在差分通带内具有较低的插入损耗，能达到高共模抑制水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器结构示意图；

图2为本发明实施例提供的环形介质谐振器腔体在TE_01δ模式下的电磁场分布图；

图3为本发明实施例提供的馈电探针差分激励结构与环形介质谐振器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器结构示意图；

图5为本发明实施例提供的当金属盖盖设在金属腔体上时差分带通滤波器的宽高侧切面图；

图6为本发明实施例提供的在金属盖内面上设置介质调谐盘的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的当介质调谐盘与环形介质谐振器的间距固定为4mm时，外部Q值与弧形针体长度L_d之间的关系曲线图；

图8为本发明实施例提供的当两个腔室之间的耦合窗厚度固定为3mm，且介质调谐盘与环形介质谐振器的间距固定为4mm时，耦合系数k^d与耦合窗宽度W之间的关系曲线图；

图9为本发明实施例提供的差分带通滤波器的仿真结果和测试结果对比图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，解决了现有技术中存在的在基于介质谐振器的差分滤波器中使用微带馈线使得通带内的插入损耗变大的技术问题，本发明差分带通滤波器具有良好的性能，不仅能够实现较窄的相对带宽，而且在差分通带内具有较低的插入损耗，能达到高共模抑制水平。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供了一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，包括：金属腔体；对称且固定设置在所述金属腔体中，尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器和第二环形介质谐振器；所述第一环形介质谐振器和所述第二环形介质谐振器的主模均为TE_01δ模；固定设置在所述第一环形介质谐振器旁侧，与所述第一环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合的第一差分激励结构；固定设置在所述第二环形介质谐振器旁侧，与所述第二环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合的第二差分激励结构；所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对称设置在所述金属腔体中；设置在所述金属腔体的外壁上，与所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对应连接，用于与外部通信设备相连的多个微波同轴接头；其中，所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。

可见，在本发明实施例中，通过在一金属腔体中对称且固定设置尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器和第二环形介质谐振器，且第一、第二环形介质谐振器的主模均为TE_01δ模；分别对应在第一、第二环形介质谐振器的旁侧固定设置第一、第二差分激励结构，第一、第二差分激励结构对称设置且分别对应与第一、第二环形介质谐振器通过安培右手螺旋定则激励耦合；在所述金属腔体的外壁上设置有与所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构对应连接多个微波同轴接头，用于与外部通信设备相连；所述第一差分激励结构和所述第二差分激励结构两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。本发明中的差分带通滤波器为一个两阶差分带通滤波器，通过利用TE_01δ模环形介质谐振器的固有电磁场分布，作为第一、第二环形介质谐振器主模的TE_01δ模可以通过分别设置在其旁侧的第一、第二差分激励结构(具体可以为探针馈线)差分激励出来，以构建带通滤波器的基本差分通带，有效地解决了现有技术中在基于介质谐振器的差分滤波器中使用微带馈线使得通带内的插入损耗变大的技术问题，本发明差分带通滤波器具有良好的性能，不仅能够实现较窄的相对带宽，而且在差分通带内具有较低的插入损耗，能达到高共模抑制水平。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参考图1，本发明实施例提供了一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，包括：

金属腔体1，具体为金属屏蔽腔，用于减小外界对所述差分带通滤波器的信号干扰；

对称且固定设置在金属腔体1中，尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22；第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的主模均为TE_01δ模；

固定设置在第一环形介质谐振器21旁侧，与第一环形介质谐振器21通过安培右手螺旋定则激励耦合的第一差分激励结构31；固定设置在第二环形介质谐振器22旁侧，与第二环形介质谐振器22通过安培右手螺旋定则激励耦合的第二差分激励结构32；第一差分激励结构31和第二差分激励结构32对称设置在金属腔体1中；

设置在金属腔体1的外壁上，与第一差分激励结构31和第二差分激励结构32对应连接，用于与外部通信设备相连的多个微波同轴接头30；

其中，第一差分激励结构31和第二差分激励结构32两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。

具体的，请参考图2，为第一环形介质谐振器21或第二环形介质谐振器22腔体在TE_01δ模式下的电磁场分布，其中，实线箭头表示磁场分布，虚线箭头表示电场分布。TE_01δ模作为第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的主模工作。TE_01δ模环形介质谐振器内部具有一个圆形的电场分布，磁场分布在环形介质谐振器的内部和外部，并且与电场分布的圆形面垂直。

在具体实施过程中，第一差分激励结构31对应一对第一差分端口，同样的，第二差分激励结构32对应一对第二差分端口，其中，所述第一差分端口和所述第二差分端口均可作为信号输入/输出端口；具体的，当所述第一差分端口为信号输入端口时，所述第二差分端口为信号输出端口；或当所述第二差分端口为信号输入端口时，所述第一差分端口为信号输出端口。

进一步，第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的TE_01δ模由第一差分激励结构31或第二差分激励结构32来激励。具体的，请参考图3或图4，第一差分激励结构31包括镜面对称设置的第一馈电探针311和第二馈电探针312；第一馈电探针311具体为与第一环形介质谐振器21的一横截面同心且度数小于90°的圆弧形针体，用于与第一环形介质谐振器21通过安培右手螺旋定则激励耦合；其中，第一差分激励结构31间隔环绕第一环形介质谐振器21外表面设置，不与第一环形介质谐振器21相接触；第二馈电探针312与第一馈电探针311结构相同，第二差分激励结构32与第一差分激励结构31具有相同的结构，这里不再一一赘述。

在具体实施过程中，请参考图4，第一差分激励结构31和第二差分激励结构32共包含四个馈电探针；在所述差分带通滤波器金属腔体1的与所述四个馈电探针一一对应的外壁上设置有四个微波同轴接头(Port1、Port1’、Port2、Port2’)(即如图1中四个微波同轴接头30)，具体可以为SMA接头；所述四个微波同轴接头中的每一个接头包括：与所述四个馈电探针中一馈电探针相连的内导体301，以及与金属腔体1外壁相连的外导体302，以实现所述差分带通滤波器与外部通信设备连接，并通过第一差分激励结构31(或第二差分激励结构32)输入或输出信号。进一步，所述差分带通滤波器具有差分和共模两种工作状态，仍请参考图4，第一差分激励结构31的两个馈电探针(即第一馈电探针311和第二馈电探针312)对应两个微波同轴接头(Port1、Port1’)，第二差分激励结构32对应另外两个微波同轴接头(Port2、Port2’)，在差分工作状态下，信号是等幅反向从第一差分激励结构31(或第二差分激励结构32)的两个端口进入或出来的，在共模工作状态下，信号是等幅同向从第一差分激励结构31(或第二差分激励结构32)的两个端口进入或出来的。

下面以第一差分激励结构31作为信号输入端口为例，请参考图3，在差分工作状态下，第一馈电探针311和第二馈电探针312分别引入第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的方向相反，所述第一电流和所述第二电流用于差分馈电第一环形介质谐振器21。再请结合图2和图3，图2示出了第一环形介质谐振器21在TE_01δ模式下的电磁场分布图，图3示出了第一馈电探针311和第二馈电探针312在差分工作状态下的电流方向，根据安培右手螺旋定则，图3中第一差分激励结构31引入的磁场与图2中TE_01δ模介质谐振器的磁场是一致的，因此，第一环形介质谐振器21的TE_01δ模可被激励，同时，由于在差分工作状态下，第一环形介质谐振器21的高次模不可以被激励，所以共模抑制很容易得到实现。上述第一环形介质谐振器21的TE_01δ模的工作原理也适用于第二环形介质谐振器22。

在本实施例中，所述差分带通滤波器的工作原理为：一对差分激励信号从第一差分激励结构31对应的两个端口输入，第一环形介质谐振器21的TE_01δ模被激励起来，第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22之间通过磁耦合，使得第二环形介质谐振器22的TE_01δ模也被激励起来；进一步，两个介质谐振器之间通过TE_01δ模构建差分带通滤波器的差分通带，以将输入的激励信号从输入端口(即第一差分激励结构31)传输到输出端口(即第二差分激励结构32)进行输出；其中，所述差分带通滤波器的差分通带在传输所述差分激励信号的过程中，便对其进行了滤波处理，即输出端口输出的信号为滤波后的信号。当然，第二差分激励结构32也可作为信号输入端口，那么，第一差分激励结构31即为信号输出端口，滤波原理同上。

在具体实施过程中，所述差分带通滤波器还包括：与金属腔体1匹配的用于盖设在金属腔体1上的金属盖7，如图5所示，为金属盖7盖设在金属腔体1上时差分带通滤波器的宽高侧切面图，即垂直于金属腔体1长和高确定的面的切面图，在图5中，由于视角的原因，所述差分带通滤波器的差分激励结构(即馈电探针)无法示出；为了使得所述差分带通滤波器的滤波效果能够达到最佳水平，需要确保第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的中心频率相等(当然在实际应用中不可能完全相等，在本实施例中所说的相等为二者最大限度的相近)，在金属盖7内面上，设置有与第一环形介质谐振器21对应的第一介质调谐盘41，用于调节第一环形介质谐振器21的中心频率，以使第一环形介质谐振器21的中心频率与第二环形介质谐振器22的中心频率相等，和/或在所述金属盖内面，设置有与第二环形介质谐振器22对应的第二介质调谐盘42，用于调节第二环形介质谐振器22的中心频率，以使第二环形介质谐振器22的中心频率与第一环形介质谐振器21的中心频率相等(结合图5和图6)；其中，所述金属盖内面具体为金属盖7的与金属腔体1相对的面；图6中金属盖7上设置有多个小孔，用于在金属盖7和金属腔体1组装时穿设螺钉进行固定。

具体的，仍请参考图5，在将金属盖7与金属腔体1组合安装时，金属盖7的内面与第一环形介质谐振器21(或第二环形介质谐振器22)存在一定的间隔，接着，仍请结合图5和图6，第一介质调谐盘41和第二介质调谐盘42分别通过第一螺杆51和第二螺杆52与金属盖7连接，通过旋转第一螺杆51或第二螺杆52，改变第一介质调谐盘41与第一环形介质谐振器21的距离，或改变第二介质调谐盘42与第二环形介质谐振器22的距离，以实现对第一环形介质谐振器21的中心频率或第二环形介质谐振器22的中心频率的调节。

在本申请实施例中，如图4所示，为一个两阶差分带通滤波器的结构布局，金属腔体1包括对称设置的第一腔室11和第二腔室12；第一环形介质谐振器21设置在第一腔室11中，第二环形介质谐振器22设置在第二腔室12中，第一腔室11和第二腔室12之间的间隔壁上挖设有连通两个腔室的耦合窗13，以使第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的磁场能够相互耦合。在具体实施过程中，设定所要设计的差分带通滤波器的设计指标为：中心频率为1.75GHz、0.04dB纹波相对带宽为0.6％的二阶微波切比雪夫带通滤波器，结合上述两个腔室的结构布局，分别在金属盖7的内面与第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22对应的位置上设置第一介质调谐盘41和第二介质调谐盘42(如图6所示)，用于对两个介质谐振器的中心频率进行微调，以使其均能最大限度的接近1.75GHz。由于基于介质谐振器的滤波器的设计取决于外部Q值(Q_ex ^d)和耦合系数(k^d)，按照上述设计指标，低通原型滤波器的集总元件值为：g₀＝1，g₁＝0.6508，g₂＝0.5371，g₃＝1.2117。滤波器的外部Q值和k^d可以由以下公式(1)和(2)得到，公式表示为：

${q_{\mathrm{EX}}}^d=\frac{g_0{g}_1}{\mathrm{FBW}}=108---\left(1\right)$

$k^d=\frac{\mathrm{FBW}}{\sqrt{g_1{g}_2}}=0.0101---\left(2\right)$

再请结合图7和图8，图7为当介质调谐盘与环形介质谐振器的间距(Gap)固定为4mm时，Q_ex ^d与所述弧形针体长度(L_d)之间的关系曲线图；图8为当耦合窗13的厚度(iris，如图4所示)固定为3mm且Gap＝4mm时，k^d与耦合窗13的宽度(W)之间的关系曲线图。要达到上述带通滤波器的设计指标，结合图4和图5，滤波器的相关部件尺寸确定如下：L_d＝23.3mm，W＝23.5mm，DR_D＝32mm，Hole_D＝8mm，DR_H＝13mm，Disk_D＝25mm，Disk_H＝2mm，a＝46mm，b＝95mm，c＝32mm，Gap＝4mm，iris＝3mm；其中，L_d为所述弧形针体长度(即第一馈电探针311)的长度，W为耦合窗13的宽度，iris为耦合窗13的厚度，DR_D为所采用的环形介质谐振器的外径，Hole_D为所采用的环形介质谐振器的内径(即孔径)，DR_H为所采用的环形介质谐振器的高度，Disk_D为所采用的介质调谐盘的直径，Disk_H为所采用的介质调谐盘的厚度，a为金属腔体1的宽度，b为金属腔体1的长度，c为金属腔体1的高度，Gap为介质调谐盘与环形介质谐振器的间距。另外，第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22的介电常数均为38；进一步，仍请参考图5，所述滤波器还包括：对称且固定设置在金属腔体1底部的氧化铝材质(Al₂O₃)的第一基座61和第二基座62(与图5中第一基座61设计相同，图中未画出)，分别用于承载第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22，其中，基座和介质谐振器可通过胶粘的方式进行固定，如图5所示，第一基座61通过一螺钉611与金属腔体1的底部进行固定，同样的，第二基座62亦通过螺钉与金属腔体1的底部进行固定(图中未画出)，第一环形介质谐振器21和第二环形介质谐振器22在金属腔体1中的设置高度相同。

根据上述一系列具体参数，一方面，采用一个Ansoft全波仿真器来获得所设计的带通滤波器的仿真结果，另一方面，采用安捷伦四端口网络分析仪N5230A PNA-L获得该带通滤波器的实验结果。仿真结果(即理论值)和测量结果(即实际测量值)对比如图9所示，其中虚线表示仿真结果，实线表示测试结果，图9中S_dd11为所述差分带通滤波器的差分信号的S11参数，S_dd21为该差分信号的S21参数，S_cc21为所述差分带通滤波器的共模信号的S21参数，不难发现，仿真结果和测试结果的S参数表现出良好的一致性。测得的差分通带中心频率在1.75GHz时能够实现了1.3％的3dB相对带宽，测得的最小插入损耗只有0.4dB(这其中包括在差分端口使用SMA接头的损耗)，并且在通带内回波损耗优于15dB，在差分通带上共模抑制高于40dB。从图9中可以看出，在仿真和测试的共模响应之间存在微小的差异，这是由于人为制作的馈电探针会引起不平衡性，可忽略不计。

总而言之，本申请方案提供了一种基于TE_01δ模式环形介质谐振器的新型低损耗差分带通滤波器，和现有设计相比，具有更低的插入损耗，以及良好的共模抑制，势必会在许多实际的工业应用中得到广泛使用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于TE_01δ模介质谐振器的差分带通滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：

金属腔体(1)；

对称且固定设置在所述金属腔体(1)中，尺寸和介电常数相同的第一环形介质谐振器(21)和第二环形介质谐振器(22)；所述第一环形介质谐振器(21)和所述第二环形介质谐振器(22)的主模均为TE_01δ模；

固定设置在所述第一环形介质谐振器(21)旁侧，与所述第一环形介质谐振器(21)通过安培右手螺旋定则激励耦合的第一差分激励结构(31)；固定设置在所述第二环形介质谐振器(22)旁侧，与所述第二环形介质谐振器(22)通过安培右手螺旋定则激励耦合的第二差分激励结构(32)；所述第一差分激励结构(31)和所述第二差分激励结构(32)对称设置在所述金属腔体(1)中；

设置在所述金属腔体(1)的外壁上，与所述第一差分激励结构(31)和所述第二差分激励结构(32)对应连接，用于与外部通信设备相连的多个微波同轴接头(30)；

其中，所述第一差分激励结构(31)和所述第二差分激励结构(32)两者中的一个为所述滤波器的差分激励信号输入结构，而另一个为所述滤波器的差分激励信号输出结构。

2.如权利要求1所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述第一差分激励结构(31)包括镜面对称设置的第一馈电探针(311)和第二馈电探针(312)；所述第一馈电探针(311)具体为与所述第一环形介质谐振器(21)的一横截面同心且度数小于90°的圆弧形针体，用于与所述第一环形介质谐振器(21)通过安培右手螺旋定则激励耦合；

所述第二馈电探针(312)与所述第一馈电探针(311)结构相同，所述第二差分激励结构(32)与所述第一差分激励结构(31)具有相同的结构。

3.如权利要求2所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述第一馈电探针(311)和所述第二馈电探针(312)在差分工作状态下分别引入第一电流和第二电流，所述第一电流和所述第二电流的方向相反，所述第一电流和所述第二电流用于差分馈电所述第一环形介质谐振器(21)。

4.如权利要求2所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述多个微波同轴接头(30)具体为四个，四个微波同轴接头(30)一一对应与所述第一差分激励结构(31)和所述第二差分激励结构(32)的四个馈电探针连接；

所述四个微波同轴接头(30)中的每一接头包括：与所述四个馈电探针中一馈电探针相连的内导体(301)，以及与所述金属腔体(1)外壁相连的外导体(302)。

5.如权利要求1所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：与所述金属腔体(1)匹配，用于盖设在所述金属腔体(1)上的金属盖；

设置在所述金属盖内面上，与所述第一环形介质谐振器(21)对应的第一介质调谐盘(41)，用于调节所述第一环形介质谐振器(21)的中心频率，以使所述第一环形介质谐振器(21)的中心频率与所述第二环形介质谐振器(22)的中心频率相等；

其中，所述金属盖内面具体为所述金属盖的与所述金属腔体(1)相对的面。

6.如权利要求1所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：与所述金属腔体(1)匹配，用于盖设在所述金属腔体(1)上的金属盖；

设置在所述金属盖内面，与所述第二环形介质谐振器(22)对应的第二介质调谐盘(42)，用于调节所述第二环形介质谐振器(22)的中心频率，以使所述第二环形介质谐振器(22)的中心频率与所述第一环形介质谐振器(21)的中心频率相等；

其中，所述金属盖内面具体为所述金属盖的与所述金属腔体(1)相对的面。

7.如权利要求5或6所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述第一介质调谐盘(41)和所述第二介质调谐盘(42)分别通过第一螺杆(51)和第二螺杆(52)与所述金属盖连接；通过旋转所述第一螺杆(51)或所述第二螺杆(52)，改变所述第一介质调谐盘(41)与所述第一环形介质谐振器(21)的距离，或改变所述第二介质调谐盘(42)与所述第二环形介质谐振器(22)的距离，以实现对所述第一环形介质谐振器(21)的中心频率或所述第二环形介质谐振器(22)的中心频率的调节。

8.如权利要求1所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：对称且固定设置在所述金属腔体(1)底部的第一基座(61)和第二基座(62)，分别用于承载所述第一环形介质谐振器(21)和所述第二环形介质谐振器(22)；所述第一环形介质谐振器(21)和所述第二环形介质谐振器(22)在所述金属腔体(1)中的设置高度相同。

9.如权利要求1所述的差分带通滤波器，其特征在于，所述金属腔体(1)包括对称设置的第一腔室(11)和第二腔室(12)；所述第一环形介质谐振器(21)设置在所述第一腔室(11)中，所述第二环形介质谐振器(22)设置在所述第二腔室(12)中，

所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)之间的间隔壁上挖设有连通两个腔室的耦合窗(13)，以使所述第一环形介质谐振器(21)和所述第二环形介质谐振器(22)的磁场能够相互耦合。