CN107579320A - 一种谐波抑制同轴腔体滤波器 - Google Patents

一种谐波抑制同轴腔体滤波器 Download PDF

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李钊
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Abstract

本发明公开了一种谐波抑制同轴腔体滤波器，包括两个镜像对称的同轴谐振腔，该两个同轴谐振腔之间设置有耦合谐振窗，同轴谐振腔内设置有主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱，二次谐波辅助谐振金属柱、馈电单元，同轴谐振腔的顶部安装有与主谐振金属柱同轴的微调金属螺钉，主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱，二次谐波辅助谐振金属柱分别垂直安装在同轴谐振腔的底部，主谐振金属柱与同轴谐振腔同轴，馈电单元包括输入输出端口和耦合馈电金属柱，输入输出端口为同轴馈电线，耦合馈电金属柱顶部与同轴谐振腔的顶部相连，其底部与同轴馈电线的内导体相连。本发明能够实现很好的带内滤波特性和带外一次谐波、二次谐波的抑制特性。

Description

一种谐波抑制同轴腔体滤波器
技术领域
本发明涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种谐波抑制同轴腔体滤波器。
背景技术
在现代通信系统中，微波滤波器是发射端和接收端必不可少的器件。它对信号起分离作用，选择系统想要频段的信号，抑制系统不想要频段的信号。微波谐振电路不同于集总参数电路在于微波元件的周期性，这使得电路在基频的整数倍频率处会产生高次谐波。这些高次模会给设计带来很大困扰，因此滤波器的谐波抑制一直受到很大的关注。早期，在腔体里使用反射速调管抑制谐波是一种重要的方法。一般的谐波抑制方法有采用阶跃阻抗谐振器和级联低通滤波器。
在同轴腔体滤波器中，同轴谐振器是分布式传输线。它会在基频f0的三倍频3f0和五倍频5f0处产生高次谐波。
2016年，Efstraios Doumains在“IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTSLETTERS”上发表题为“A Technique to Suppress Harmonic Outputs in Coaxial CavityFilters at the Excitation Port”的文章，采用在输入输出端加辅助谐波元件，调整辅助谐波元件的谐振频率与主谐振器的3 倍频相同，辅助谐波元件直接和激励柱耦合，从而抑制主谐振器在3f0处产生的高次谐波，但不能抑制5倍频处的谐波。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种具有阻带宽、设计简单、易加工、体积小等优点的谐波抑制同轴腔体滤波器，该滤波器能有效解决 Efstraios Doumains在“A Technique to Suppress Harmonic Outputs in Coaxial Cavity Filters at theExcitation Port”的文章里抑制五倍频处的谐波，可以较好的达到抑制二次谐波的目的。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种谐波抑制同轴腔体滤波器，包括两个镜像对称的同轴谐振腔，且该两个同轴谐振腔之间设置有耦合谐振窗，窗口宽度影响耦合量的大小；所述同轴谐振腔内设置有主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱，二次谐波辅助谐振金属柱、馈电单元，所述同轴谐振腔的顶部安装有与主谐振金属柱同轴的微调金属螺钉，其中，所述主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱，二次谐波辅助谐振金属柱分别垂直安装在同轴谐振腔的底部，所述主谐振金属柱的底部为短路端，其顶部为开路端，该主谐振金属柱与同轴谐振腔同轴，所述馈电单元包括输入输出端口和耦合馈电金属柱，所述输入输出端口为同轴馈电线，所述耦合馈电金属柱顶部与同轴谐振腔的顶部相连，其底部与同轴馈电线的内导体相连。
所述一次谐波辅助谐振金属柱和二次谐波辅助谐振金属柱设在馈电单元附近，该一次谐波辅助谐振金属柱与耦合馈电金属柱在滤波器的三倍谐波处产生谐振，该二次谐波辅助谐振金属柱与耦合馈电金属柱在滤波器的五倍谐波处产生谐振。
所述主谐振金属柱为中空金属柱。
所述同轴谐振腔为方形金属腔。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、在馈电金属柱旁边加载一次谐波辅助谐振金属柱的现有技术基础上，在馈电金属柱旁加载二次谐波辅助谐振金属柱，在现有抑制滤波器3倍频处谐波的基础上，较好的抑制滤波器5倍频处的谐波，实现滤波器宽阻带特性。
2、本发明有较好的通带内特性，带外抑制特性好，阻带宽。
3、本发明结构简单，设计容易。
附图说明
图1为本发明的谐波抑制同轴腔体滤波器的整体结构示意图。
图2为本发明的谐波抑制同轴腔体滤波器的俯瞰剖面示意图。
图3为本发明的谐波抑制同轴腔体滤波器基频的仿真结果图。
图4为滤波器未加辅助谐振金属柱的仿真结果图。
图5为本发明滤波器加载一次谐波辅助谐振金属柱后的仿真结果图。
图6为本发明滤波器加载一次谐波辅助谐振金属柱和二次谐波辅助谐振金属柱后的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
参见图1和图2所示，本实施例所提供的谐波抑制同轴腔体滤波器，包括两个镜像对称的同轴谐振腔8(具体为方形金属腔，内填充空气)，且该两个同轴谐振腔8之间设置有耦合谐振窗6，窗口宽度影响耦合量的大小；所述同轴谐振腔8内设置有主谐振金属柱2、一次谐波辅助谐振金属柱3、二次谐波辅助谐振金属柱4、馈电单元，所述同轴谐振腔8的顶部安装有与主谐振金属柱2同轴的微调金属螺钉5，所述微调金属螺钉5长度可调，从而降低加工误差对结果的影响，其中，所述主谐振金属柱2、一次谐波辅助谐振金属柱3、二次谐波辅助谐振金属柱4分别垂直安装在同轴谐振腔8的底部，所述主谐振金属柱2的底部为短路端，其顶部为开路端，该主谐振金属柱2与同轴谐振腔8同轴形成为同轴线的内导体和外导体，且其内部掏空以减轻重量，即为中空金属柱，所述馈电单元包括输入输出端口7和耦合馈电金属柱1，所述输入输出端口7为同轴馈电线，其特性阻抗为50Ω，所述耦合馈电金属柱1顶部与同轴谐振腔8的顶部相连，其底部与同轴馈电线的内导体相连；所述一次谐波辅助谐振金属柱3 和二次谐波辅助谐振金属柱4设在馈电单元附近，该一次谐波辅助谐振金属柱3与耦合馈电金属柱1在滤波器的三倍谐波处产生谐振，该二次谐波辅助谐振金属柱4与耦合馈电金属柱1在滤波器的五倍谐波处产生谐振，优化一次谐波辅助谐振金属柱3和二次谐波辅助谐振金属柱4的位置能较好地抑制滤波器的一次谐波和二次谐波，实现滤波器的宽阻带特性。
在本实施例中，同轴谐振腔8的腔体尺寸为L1＝L2＝40mm,L3＝81mm，主谐振金属柱的高度L4＝70.7mm，一次谐波辅助谐振金属柱的高度为L5＝26mm，二次谐波辅助谐振金属柱的高度L6＝18mm。设计滤波器的的基频谐振频率 f0＝900MHz。
参见图3所示，显示了本实施例上述谐波抑制同轴腔体滤波器在基频 f0＝900MHz处的仿真结果，从图中可以看出，在通带内有较好的滤波特性，回波损耗在20dB以上。
参见图4所示，显示了本实施例上述谐波抑制同轴腔体滤波器在未加辅助谐振金属柱之前滤波器的仿真结果，从图中可以看出，除了在f0处有谐振外，在大约三倍频和五倍频处产生谐波，f1大约在2.6GHz附近，f2大约在4.1GHz附近。
参见图5所示，显示了本实施例上述谐波抑制同轴腔体滤波器在加一次谐波辅助谐振金属柱后的仿真结果，仿真频段在0.8GHz‐2.8GHz之间，从图中可以看出，滤波器可以较好地抑制三倍频f1处的谐波。
参见图6所示，显示了本实施例上述谐波抑制同轴腔体滤波器在加一次谐波辅助谐振金属柱和二次谐波辅助谐振金属柱后的仿真结果，仿真频段在 0.8GHz‐5GHz之间，从图中可以看出，加入一次谐波辅助谐振金属柱和二次谐波辅助谐振金属柱后的滤波器能够较好地抑制三倍频处和五倍频处的谐波，抑制效果在20dB以上。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种谐波抑制同轴腔体滤波器，其特征在于：包括两个镜像对称的同轴谐振腔，且该两个同轴谐振腔之间设置有耦合谐振窗，窗口宽度影响耦合量的大小；所述同轴谐振腔内设置有主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱、二次谐波辅助谐振金属柱、馈电单元，所述同轴谐振腔的顶部安装有与主谐振金属柱同轴的微调金属螺钉，其中，所述主谐振金属柱、一次谐波辅助谐振金属柱、二次谐波辅助谐振金属柱分别垂直安装在同轴谐振腔的底部，所述主谐振金属柱的底部为短路端，其顶部为开路端，该主谐振金属柱与同轴谐振腔同轴，所述馈电单元包括输入输出端口和耦合馈电金属柱，所述输入输出端口为同轴馈电线，所述耦合馈电金属柱顶部与同轴谐振腔的顶部相连，其底部与同轴馈电线的内导体相连。
2.根据权利要求1所述的一种谐波抑制同轴腔体滤波器，其特征在于：所述一次谐波辅助谐振金属柱和二次谐波辅助谐振金属柱设在馈电单元附近，该一次谐波辅助谐振金属柱与耦合馈电金属柱在滤波器的三倍谐波处产生谐振，该二次谐波辅助谐振金属柱与耦合馈电金属柱在滤波器的五倍谐波处产生谐振。
3.根据权利要求1所述的一种谐波抑制同轴腔体滤波器，其特征在于：所述主谐振金属柱为中空金属柱。
4.根据权利要求1所述的一种谐波抑制同轴腔体滤波器，其特征在于：所述同轴谐振腔为方形金属腔。
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