CN108258373A - 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器 - Google Patents

一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN108258373A
CN108258373A CN201810061587.5A CN201810061587A CN108258373A CN 108258373 A CN108258373 A CN 108258373A CN 201810061587 A CN201810061587 A CN 201810061587A CN 108258373 A CN108258373 A CN 108258373A
Authority
CN
China
Prior art keywords
feed port
cavity
metal probe
electromagnetism hybrid
hybrid coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810061587.5A
Other languages
English (en)
Inventor
褚庆昕
钱璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201810061587.5A priority Critical patent/CN108258373A/zh
Publication of CN108258373A publication Critical patent/CN108258373A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，包括腔体四模谐振器、输入馈电端口、输出馈电端口，第一、二、三耦合螺钉；腔体四模谐振器以一封闭矩形金属盒为主体，其每个内侧壁上安装有一顶部带有金属圆盘的金属柱；输入馈电端口和输出馈电端口分别垂直安装在金属盒的相邻两个外侧壁上，均由一SMA接头连接一电磁混合耦合结构组成，电磁混合耦合结构由两部分构成，一部分为连接SMA接头的直金属探针，另一部分为弯折金属探针，弯折金属探针一端与直金属探针连接，另一端与金属盒内侧壁连接；第一、二、三耦合螺钉分别置于相邻的两个金属柱之间。本发明具有体积小、选择性高、功率容量大、带宽易于控制的优点。

Description

一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器
技术领域
本发明涉及微波射频器件的技术领域，尤其是指一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器。
背景技术
近年来，随着社会加速进入信息时代，通信产业蓬勃发展，射频前端电路作为整个无线通信系统的基石，在移动通信、雷达监测，导航和远距离遥感等领域中得到广泛应用，因此对射频前端电路的研究显得越来越重要。射频滤波器作为射频前端电路的关键部件，在整个无线通信系统中扮演着十分重要的角色，所以高选择性，小体积，低损耗滤波器是实现高质量无线通信的关键器件。
以往在提升滤波器的选择性方面，常采取的措施是提高滤波器的阶数。对于单模滤波器而言，提升阶数势必会导致滤波器体积的增加，给设计的小型化带来难度。多模谐振器由于同时含有多个模式，使得一个多模谐振器相当于多个单模谐振器级联，因此能够在提升性能的同时避免体积的增加。同时，相较于微带滤波器，腔体滤波器在提升滤波器功率容量方面也存在显著优势，所以对于腔体多模滤波器的研究是十分必要的。
但是，在传统的腔体多模滤波器中，所采用的耦合方式均是单一的电耦合或磁耦合，对于利用电磁混合耦合的方式来设计腔体滤波器，尤其是腔体多模滤波器，一直缺乏相关的工作。因此，对基于电磁混合耦合技术的腔体多模滤波器进行研制显得尤为迫切。
2015年，Sai-Wai Wong等人在本领域顶级期刊IEEE Transaction On MicrowaveTheory And Techniques上发表题为“Triple-and Quadruple-Mode Wideband BandpassFilter Using Simple Perturbation in Single Metal Cavity”的文章，利用圆柱形波导腔分别设计了一款单腔三模与四模超宽带滤波器。作者通过在圆形金属腔内部添加金属圆柱，将高次模TM01与TM11的频率降低到简并TE模附近，分别设计了一款单腔三模与四模超宽带滤波器。
2015年，Xuguang Wang等人在本领域顶级期刊IEEE Transaction On MicrowaveTheory And Techniques上发表题为“Compact Quad-Mode Bandpass Filter UsingModified Coaxial Cavity Resonator With Improved-Factor”的文章，利用矩形同轴腔设计了一款单腔四模滤波器。作者通过同轴柱之间的磁场相互作用，实现了四模谐振器，并以此设计了一款腔体四模滤波器。
2013年，Qing-Xin Chu等人在Journal of Electromagnetic Waves andApplications上发表题为“High-Order Quasi-Elliptic Bandpass Filters Using MixedEM Coupling Hairpin-Comb Resonators”的文章，利用发夹梳谐振器，设计了两款具有可控传输零点的准椭圆函数带通滤波器。作者在传统发夹梳滤波器设计的基础上，成功引入电磁混合耦合技术，使得滤波器的传输响应具备了可控的传输零点，并以此设计了两款具备可控传输零点的准椭圆函数带通滤波器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，该滤波器采用的谐振器为腔体四模谐振器，具有体积小、选择性高、功率容量大的优点，此外，采用的是电磁混合耦合结构，能满足带宽易控制、小型化、低成本、特性好的设计要求。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，包括腔体四模谐振器、第一耦合螺钉、第二耦合螺钉、第三耦合螺钉以及具有电磁混合耦合特性的输入馈电端口和具有电磁混合耦合特性的输出馈电端口；所述腔体四模谐振器以一封闭矩形金属盒为主体，在该金属盒的每个内侧壁上均安装有一金属柱，每个金属柱的底部均与金属盒的内侧壁连接并形成短路，等效为一个同轴腔谐振器，每个金属柱的顶部均有一金属圆盘，用于实现电容加载降低谐振器的高度；所述输入馈电端口和输出馈电端口分别垂直安装在金属盒的相邻两个外侧壁上，该输入馈电端口和输出馈电端口的结构完全一致，均由一SMA接头连接一电磁混合耦合结构组成，所述电磁混合耦合结构由两部分构成，一部分为直金属探针，用于与被激励模式的电场进行耦合，另一部分为弯折金属探针，所述直金属探针垂直于金属盒的外侧壁，其一端与SMA接头连接，另一端有一金属圆盘，用于增大电耦合的强度，所述弯折金属探针的一端与直金属探针连接，另一端与金属盒内侧壁连接并形成短路，构成闭合金属环，用于与被激励模式的磁场进行耦合；所述第一耦合螺钉、第二耦合螺钉、第三耦合螺钉装于金属盒内部，并分别置于相邻的两个金属柱之间，用于调节各谐振模式之间的耦合。
所述弯折金属探针为直角形金属探针。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明所利用的腔体四模谐振器，其四个谐振模式的电场具有平面分布的特点，易于进行平面布局设计。
2、本发明所利用的腔体四模谐振器，利用了电容加载的技术手段，具有低剖面、小型化的优点。
3、本发明所采用的腔体四模谐振器，具有较高Q值，并且为全封闭金属结构，所以具有较高选择性以及较高功率容量，可以满足实际多种通信要求。
4、由于滤波器为全金属结构，易于加工，适合批量工业生产，所以滤波器具备结构简单、生产成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的腔体四模谐振器的三维视图。
图2为本发明的腔体四模谐振器的俯视图。
图3为本发明所述腔体四模滤波器的三维视图。
图4为本发明所述腔体四模滤波器的俯视图。
图5a为本发明所述腔体四模谐振器中Mode1的电场分布平面图。
图5b为本发明所述腔体四模谐振器中Mode2的电场分布平面图。
图5c为本发明所述腔体四模谐振器中Mode3的电场分布平面图。
图5d为本发明所述腔体四模谐振器中Mode4的电场分布平面图。
图6a为本发明所述腔体四模谐振器中Mode1的磁场分布俯视图。
图6b为本发明所述腔体四模谐振器中Mode2的磁场分布俯视图。
图6c为本发明所述腔体四模谐振器中Mode3的磁场分布俯视图。
图6d为本发明所述腔体四模谐振器中Mode4的磁场分布俯视图。
图7a为馈电端口中直金属探针长度InportXL变化下滤波器的外部品质因数Qex仿真结果图。
图7b为馈电端口中弯折金属探针长度InportLoopX变化下滤波器的外部品质因数Qex仿真结果图。
图7c为馈电端口中弯折金属探针长度InportLoopY变化下滤波器的外部品质因数Qex仿真结果图。
图8为本发明所述腔体四模滤波器的插入损耗(|S21|)与回波损耗(|S11|)仿真结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所提供的基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器的核心内容是具有电磁混合耦合功能的馈电端口，通过调整该馈电端口的结构尺寸，可分别改变端口的电耦合强度与磁耦合强度，从而调整滤波器的外部品质因数Qex。进一步将该馈电端口添加到所述腔体四模谐振器中，结合相应的耦合与调谐结构则可得到所需的滤波器。
如图1、图2、图3、图4所示，所述的基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，包括腔体四模谐振器1、第一耦合螺钉2、第二耦合螺钉3、第三耦合螺钉4以及具有电磁混合耦合特性的输入馈电端口5和具有电磁混合耦合特性的输出馈电端口6；所述腔体四模谐振器1以一封闭矩形金属盒为主体，金属盒的每个内侧壁均安装有一个金属柱7，每个金属柱7的底部均与金属盒的内侧壁连接并形成短路，等效为一个同轴腔谐振器，每个金属柱7的顶部均有一金属圆盘12，用于实现电容加载降低谐振器的高度，因四个同轴腔谐振器之间相互作用，所以该腔体四模谐振器具备四个频率相近的谐振模式；所述输入馈电端口5和输出馈电端口6分别垂直安装在金属盒的相邻两个外侧壁上，该输入馈电端口5和输出馈电端口6的结构完全一致，均由一SMA接头8连接一电磁混合耦合结构组成，所述电磁混合耦合结构由两部分构成，一部分为直金属探针9，用于与被激励模式的电场进行耦合，另一部分为弯折金属探针10，所述直金属探针9垂直于金属盒的外侧壁，其一端与SMA接头8连接，另一端有一金属圆盘11，用于增大电耦合的强度，所述弯折金属探针10的一端与直金属探针9连接，另一端与金属盒内侧壁连接并形成短路，构成闭合金属环，用于与被激励模式的磁场进行耦合；所述第一耦合螺钉2、第二耦合螺钉3、第三耦合螺钉4装于金属盒内部，并分别置于相邻的两个金属柱7之间，用于调节各谐振模式之间的耦合。
图5a、5b、5c、5d与图6a、6b、6c、6d依次为所述腔体四模谐振器中四个谐振模式Mode1、2、3、4的电场与磁场分布图，可发现所采用的四个谐振模式的电场具有平面分布的特点，易于进行平面布局设计，而且它们的谐振频率可通过改变腔体谐振器的尺寸进行有效调整。此外，所采用的四个谐振模式的电场与磁场不同于传统的同轴腔谐振器，其存在分离式分布的特性，便于实现电磁混合耦合的馈电方式。
参见图7a、7b、7c所示，通过仿真得到本实施例中馈电端口尺寸参数变化下的外部品质因数Qex的变化结果，横轴表示馈电端口尺寸参数的变化，纵轴表示腔体四模谐振器的外部品质因数Qex的变化。从图中可知，通过调整结构参数InportXL、InportLoopX与InportLoopY，可实现对所述谐振器中各模式外部品质因数Qex的有效控制。
图8展示的是本实施例上述基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器的插入损耗(|S21|)与回波损耗(|S11|)的仿真结果，从图中可以发现，仿真的滤波器中心频率为2683MHz，|S21|3dB带宽范围为2655MHz-2711MHz，在2663MHz-2705MHz(15％)范围内，其回波损耗都超过15dB，性能优良。
以上所述之实施例子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 (2)

1.一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，其特征在于：包括腔体四模谐振器、第一耦合螺钉、第二耦合螺钉、第三耦合螺钉以及具有电磁混合耦合特性的输入馈电端口和具有电磁混合耦合特性的输出馈电端口；所述腔体四模谐振器以一封闭矩形金属盒为主体，在该金属盒的每个内侧壁上均安装有一金属柱，每个金属柱的底部均与金属盒的内侧壁连接并形成短路，等效为一个同轴腔谐振器，每个金属柱的顶部均有一金属圆盘，用于实现电容加载降低谐振器的高度；所述输入馈电端口和输出馈电端口分别垂直安装在金属盒的相邻两个外侧壁上，该输入馈电端口和输出馈电端口的结构完全一致，均由一SMA接头连接一电磁混合耦合结构组成，所述电磁混合耦合结构由两部分构成，一部分为直金属探针，用于与被激励模式的电场进行耦合，另一部分为弯折金属探针，所述直金属探针垂直于金属盒的外侧壁，其一端与SMA接头连接，另一端有一金属圆盘，用于增大电耦合的强度，所述弯折金属探针的一端与直金属探针连接，另一端与金属盒内侧壁连接并形成短路，构成闭合金属环，用于与被激励模式的磁场进行耦合；所述第一耦合螺钉、第二耦合螺钉、第三耦合螺钉装于金属盒内部，并分别置于相邻的两个金属柱之间，用于调节各谐振模式之间的耦合。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器，其特征在于：所述弯折金属探针为直角形金属探针。
CN201810061587.5A 2018-01-23 2018-01-23 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器 Pending CN108258373A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810061587.5A CN108258373A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810061587.5A CN108258373A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108258373A true CN108258373A (zh) 2018-07-06

Family

ID=62741802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810061587.5A Pending CN108258373A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108258373A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110148821A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 井冈山大学 一种采用十字形馈线实现宽阻带单腔四模宽带滤波器
CN113036332A (zh) * 2021-03-27 2021-06-25 南通大学 一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器
CN115290678A (zh) * 2022-06-20 2022-11-04 苏州大学 一种微波谐振腔装置及溶液浓度变化的测量方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009067056A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A filter for use in a wireless communications network
CN102790250A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 Ace技术株式会社 宽带多模滤波器
CN103490128A (zh) * 2011-05-19 2014-01-01 Ace技术株式会社 利用电容耦合及电感耦的滤波器及耦合值可调谐的滤波器
CN204103016U (zh) * 2014-09-28 2015-01-14 西南交通大学 基于弯折接地探针馈电的腔体谐振器的滤波器
CN104937766A (zh) * 2012-10-25 2015-09-23 梅萨普莱克斯私人有限公司 多模式滤波器
CN205264840U (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 北京飞卡科技有限公司 供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及同轴滤波器
CN106910970A (zh) * 2017-03-03 2017-06-30 华南理工大学 一种腔体四模滤波器
CN207925635U (zh) * 2018-01-23 2018-09-28 华南理工大学 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009067056A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A filter for use in a wireless communications network
CN102790250A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 Ace技术株式会社 宽带多模滤波器
CN103490128A (zh) * 2011-05-19 2014-01-01 Ace技术株式会社 利用电容耦合及电感耦的滤波器及耦合值可调谐的滤波器
CN104937766A (zh) * 2012-10-25 2015-09-23 梅萨普莱克斯私人有限公司 多模式滤波器
CN204103016U (zh) * 2014-09-28 2015-01-14 西南交通大学 基于弯折接地探针馈电的腔体谐振器的滤波器
CN205264840U (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 北京飞卡科技有限公司 供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及同轴滤波器
CN106910970A (zh) * 2017-03-03 2017-06-30 华南理工大学 一种腔体四模滤波器
CN207925635U (zh) * 2018-01-23 2018-09-28 华南理工大学 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LU QIAN 等: "A novel quad-mode resonator and filter", 《2017 SIXTH ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON ANTENNAS AND PROPAGATION (APCAP)》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110148821A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 井冈山大学 一种采用十字形馈线实现宽阻带单腔四模宽带滤波器
CN110148821B (zh) * 2019-05-23 2020-12-15 井冈山大学 一种采用十字形馈线实现宽阻带单腔四模宽带滤波器
CN113036332A (zh) * 2021-03-27 2021-06-25 南通大学 一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器
CN113036332B (zh) * 2021-03-27 2022-02-22 南通大学 一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器
CN115290678A (zh) * 2022-06-20 2022-11-04 苏州大学 一种微波谐振腔装置及溶液浓度变化的测量方法
CN115290678B (zh) * 2022-06-20 2023-08-11 苏州大学 一种微波谐振腔装置及溶液浓度变化的测量方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1014473B1 (en) Multi-mode dielectric resonance devices, dielectric filter, composite dielectric filter, synthesizer, distributor, and communication equipment
CN207925634U (zh) 一种基于电容加载与开槽耦合的介质三模滤波器
US20080122559A1 (en) Microwave Filter Including an End-Wall Coupled Coaxial Resonator
EP1014474B1 (en) Multimodal dielectric resonance device, dielectric filter, composite dielectric filter, synthesizer, distributor, and communication apparatus
CN108258373A (zh) 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器
CN110400995B (zh) 小型化宽阻带的hmsiw单腔三模带通滤波器
CN107146930B (zh) 基于s-型互补螺旋线的半模基片集成波导带通滤波器
CN103904391A (zh) 多层混合模六边形基片集成波导滤波器
CN108649310B (zh) 一种基于四模介质谐振器的独立可控双通带滤波器
CN106654476B (zh) 一种四模介质带通滤波器
CN103296343B (zh) 一种滤波器
CN109509950A (zh) 一种小型化双频波导滤波器
CN206564315U (zh) 一种腔体四模滤波器
CN108258371A (zh) 一种基于电容加载与开槽耦合的介质三模滤波器
CN206225509U (zh) 一种新型三模介质带通滤波器
CN101656337A (zh) 一种新型的双模带通滤波器
CN207925635U (zh) 一种基于电磁混合耦合的腔体四模滤波器
CN106785253A (zh) 一种新型三模介质带通滤波器
CN105826640B (zh) 一种基于多模谐振器的双模巴伦带通滤波器
CN206422195U (zh) 一种新型四模介质带通滤波器
CN104241740A (zh) 一种采用耦合双环结构的四模/双频滤波器
CN108428982A (zh) 一种腔体三通带滤波器
CN206422192U (zh) 基于波导馈电的共用一个三模谐振腔的三工器
CN109786970A (zh) 一种X/Ka多频宽带多模馈源
CN106910970A (zh) 一种腔体四模滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180706