CN110416673A - 一种介质波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介质波导滤波器。所述介质波导滤波器由若干介质波导谐振器组合而成，所述各介质波导谐振器满足的要求为：各介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异。本发明在介质波导谐振器上挖去不同形状、不同尺寸的介质块，同时调节介质波导谐振器的尺寸，使得不同的介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异，进而利用这些不同的介质波导谐振器组建带通滤波器。由于这些介质波导谐振器的工作主模相同或相近，可以利用主模设计带通滤波器的通带。同时，不同的介质波导谐振器的谐波分布差异较大，这些谐波不能够在谐振器之间耦合传输，导致所组建的带通滤波器的谐波得到有效抑制。
Description
技术领域
本发明涉及射频通信滤波技术领域，尤其涉及一种介质波导滤波器及其谐波抑制方法。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，移动通信系统对其射频前端必不可少的带通滤波器的要求越来越高，如小型化、轻量化、低损耗、良好温度漂移特性等。介质波导带通滤波器与传统平面传输线、金属腔体滤波器相比，在以上性能方面都具有很大的优势。因此，介质波导滤波器成为未来移动通信系统的主流选择。然而，介质波导滤波器最大的劣势就是谐振模式复杂，有很多谐振模式靠近工作主模，导致不希望出现的寄生响应靠近带通滤波器的通带，严重影响带通滤波器的阻带抑制性能。因此，如何设计出具有谐波抑制性能的介质波导滤波器是非常有意义的一项研究。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的介质波导滤波器的谐波抑制性能差的技术问题，提出了一种介质波导滤波器及其谐波抑制方法，弥补了现有技术在这一技术领域的技术空缺。
为此本发明采用的技术方案是：一种介质波导滤波器，所述介质波导滤波器由若干介质波导谐振器组合而成，所述各介质波导谐振器满足的要求为：各介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异。
进一步的，各介质波导谐振器的主模满足差异小于介质波导滤波器通带带宽。
进一步的，各介质波导器的谐波分布满足差异大于介质波导滤波器通带带宽的两倍。
进一步的，满足所述介质波导谐振器主模、谐波分布要求的方法采用：在介质波导谐振器上挖去不同形状、不同尺寸的介质块，同时调节介质波导谐振器的尺寸。
进一步的，所述挖去的介质块可为圆柱形、矩形或者及其组合。
进一步的，在将各介质波导谐振器组合成所述介质波导滤波器时：最前端的介质波导谐振器设置有输入端口结构，最后端的介质波导谐振器设置有输出端口结构；最前端和最后端的介质波导谐振器上设置有馈电结构；相邻介质波导谐振器之间通过耦合窗形成信号耦合传输。
进一步的，组成所述滤波器的各谐振器，其挖去的介质块可一致；也可其中一部分谐振器挖去其中一形状形式的介质块，另一部分谐振器挖去另一形状形式的介质块。
进一步的，各谐振器上可挖去仅一种形状形式的介质块，也可挖去多种不同形状形式的介质块。
进一步的，谐振器上挖去多种不同形状形式的介质块时，各挖去的介质块可形成连通、各挖去的介质块也可形成间断的结构形式。
进一步的，在最前端谐振器和最后端谐振器的下底面分别刻蚀圆环形的槽，作为信号的输入输出端口；最前端谐振器和最后端谐振器的下方分别挖去一个圆柱形的介质块，形成馈电结构。
本发明所提出的谐波抑制方法的主体思想是：在介质波导谐振器上挖去不同形状、不同尺寸的介质块，同时调节介质波导谐振器的尺寸，使得不同的介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异，进而利用这些不同的介质波导谐振器组建带通滤波器。由于这些介质波导谐振器的工作主模相同或相近，可以利用主模设计带通滤波器的通带。同时，不同的介质波导谐振器的谐波分布差异较大，这些谐波不能够在谐振器之间耦合传输，导致所组建的带通滤波器的谐波得到有效抑制。
附图说明
图1、2为本发明介质波导谐振器的结构示意图。
图3为本发明提供的介质波导滤波器实施例1结构示意图。
图4为本发明提供的介质波导滤波器实施例1仿真结果。
图5为本发明提供的介质波导滤波器实施例2结构示意图。
图6为本发明提供的介质波导滤波器实施例3结构示意图。
具体实施方式
一种介质波导滤波器，所述介质波导滤波器由若干介质波导谐振器组合而成，所述各介质波导谐振器满足的要求为：各介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异。
进一步的，各介质波导谐振器的主模满足差异小于介质波导滤波器通带带宽。
进一步的，各介质波导器的谐波分布满足差异大于介质波导滤波器通带带宽的两倍。
进一步的，满足所述介质波导谐振器主模、谐波分布要求的方法采用：在介质波导谐振器上挖去不同形状、不同尺寸的介质块，同时调节介质波导谐振器的尺寸。
进一步的，所述挖去的介质块可为圆柱形、矩形或者及其组合。
进一步的，在将各介质波导谐振器组合成所述介质波导滤波器时：最前端的介质波导谐振器设置有输入端口结构，最后端的介质波导谐振器设置有输出端口结构；最前端和最后端的介质波导谐振器上设置有馈电结构；相邻介质波导谐振器之间通过耦合窗形成信号耦合传输。
进一步的，组成所述滤波器的各谐振器，其挖去的介质块可一致；也可其中一部分谐振器挖去其中一形状形式的介质块，另一部分谐振器挖去另一形状形式的介质块。
进一步的，各谐振器上可挖去仅一种形状形式的介质块，也可挖去多种不同形状形式的介质块。
进一步的，谐振器上挖去多种不同形状形式的介质块时，各挖去的介质块可形成连通、各挖去的介质块也可形成间断的结构形式。
进一步的，在最前端谐振器和最后端谐振器的下底面分别刻蚀圆环形的槽，作为信号的输入输出端口；最前端谐振器和最后端谐振器的下方分别挖去一个圆柱形的介质块，形成馈电结构。
下面对本发明做出进一步说明，以更好了解本发明：
具体的滤波器设计如下：
首先设计出挖去不同形状和尺寸介质块的介质波导谐振器，如图1所示的介质波导谐振器挖去了较短的圆柱形介质块，图2中的介质波导谐振器挖去较长的圆柱形介质块。这里挖去的圆柱形介质块也可以是其他形状。通过调节图1中两个介质波导谐振器的尺寸和挖去介质块的尺寸，使得它们的主模相同或相近，同时它们的谐波分布差异较大。
利用图1中的两种介质波导谐振器设计出一款四阶介质波导滤波器，如图3所示，由四个介质波导谐振器组成，其整体结构外表面均金属化。其中谐振器1和谐振器4采用图1所示的介质波导谐振器，谐振器2和谐振器3采用图2所示的介质波导谐振器。在谐振器1和谐振器4的下底面分别刻蚀圆环形的槽，作为信号的输入输出端口。谐振器1和谐振器4的下方分别挖去一个圆柱形的介质块，形成馈电结构，即馈电圆柱1和馈电圆柱2。谐振器1和谐振器2之间通过耦合窗1形成信号的耦合传输，谐振器2和谐振器3之间通过耦合窗2形成信号的耦合传输，谐振器3和谐振器4之间通过耦合窗3形成信号的耦合传输。
整个滤波器的工作原理如下：信号由圆环形槽1和馈电圆柱1输入谐振器1，经过耦合窗1将信号耦合到谐振器2，经过耦合窗2将信号耦合到谐振器3，再经过耦合窗3将信号耦合到谐振器4，最后由馈电圆柱2和圆环形槽2输出。
在电磁仿真软件中构建如图2所示的四阶介质波导滤波器，并进行电磁仿真，经过优化得到如图4所示的仿真S参数。所设计的滤波器的工作通带从2.5GHz到2.7GHz，上阻带抑制到5.5GHz都有40dB的抑制水平。
如图5所示，给出了本发明提供介质波导滤波器又一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该介质波导滤波器与图3中示出的介质波导滤波器的结构基本相同，不同之处在于，在该实施例中其中两个介质谐振器中挖去的介质块为矩形。
如图6 所示，给出了本发明提供介质波导滤波器又一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该介质波导滤波器与图6中示出的介质波导滤波器的结构基本相同，不同之处在于，在该实施例中所有介质谐振器中挖去的介质块均为矩形。
经过仿真，图5、6的介质波导滤波器具备很好的谐波抑制效果。
本发明的介质块形状除了上述圆柱形、方形，还可形成其他形状形式的介质块，均具备很好的谐波抑制效果。
Claims (10)
1.一种介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导滤波器由若干介质波导谐振器组合而成，所述各介质波导谐振器满足的要求为：各介质波导谐振器的工作主模相同或相近，但其谐波分布有较大的差异。
2.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，各介质波导谐振器的主模满足差异小于介质波导滤波器通带带宽。
3.根据权利要求1或2所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，各介质波导器的谐波分布满足差异大于介质波导滤波器通带带宽的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，满足所述介质波导谐振器主模、谐波分布要求的方法采用：在介质波导谐振器上挖去不同形状、不同尺寸的介质块，同时调节介质波导谐振器的尺寸。
5.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，所述挖去的介质块可为圆柱形、矩形或者及其组合。
6.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，在将各介质波导谐振器组合成所述介质波导滤波器时：最前端的介质波导谐振器设置有输入端口结构，最后端的介质波导谐振器设置有输出端口结构；最前端和最后端的介质波导谐振器上设置有馈电结构；相邻介质波导谐振器之间通过耦合窗形成信号耦合传输。
7.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，组成所述滤波器的各谐振器，其挖去的介质块可一致；也可其中一部分谐振器挖去其中一形状形式的介质块，另一部分谐振器挖去另一形状形式的介质块。
8.根据权利要求1所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，各谐振器上可挖去仅一种形状形式的介质块，也可挖去多种不同形状形式的介质块。
9.根据权利要求8所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，谐振器上挖去多种不同形状形式的介质块时，各挖去的介质块可形成连通、各挖去的介质块也可形成间断的结构形式。
10.根据权利要求6所述的一种介质波导滤波器，其特征在于，在最前端谐振器和最后端谐振器的下底面分别刻蚀圆环形的槽，作为信号的输入输出端口；最前端谐振器和最后端谐振器的下方分别挖去一个圆柱形的介质块，形成馈电结构。
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