CN110854489A - 波导腔体滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波导腔体滤波器，采用多个重入式谐振腔通过脊波导连通，通过锐角弯折滤波器的主通道以方便实现交叉耦合，通过在输入波导和输出波导中设置金属柱改善第一谐振腔和最后一个谐振腔与输入波导和输出波导之间的耦合，实现了一种体积较小的、带宽较宽的、低插损的、具有较陡带外抑制特性并具有较远寄生通带的紧凑型波导滤波器。这种波导腔体滤波器可以用于对滤波器的性能要求较高的场合，特别是在卫星通信的接受系统中滤除5G基站干扰信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁波元件，具体地说，是涉及一种紧凑型波导腔体滤波器。
背景技术
波导滤波器由于其低插损和高功率容量的优势在卫星通信、功率合成、射频加速器和微波能加热等领域有重要应用。传统的直接耦合腔波导滤波器由于难以形成传输零点，其带外抑制有限。同时，由于波导谐振腔中的高次模式的谐振频率与谐振腔的工作频率相近，由其构成的波导滤波器的寄生通带靠近该波导滤波器的工作频带。在很多应用场合，这种波导滤波器的带外抑制不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑型波导腔体滤波器。与现有技术相比，插损低、带外抑制陡峭、寄生通带远，可以用于对滤波器的性能要求较高(比如卫星通信的接受系统中滤除5G基站干扰信号)的场合。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种波导腔体滤波器，包括至少一节输入波导(1)，至少2个空腔(2)和至少一节输出波导(1a)；所有的输入波导(1)，所有的空腔(2)和所有的输出波导(1a)通过主耦合通道(3)依次连通；至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角小于90度。
为了实现小型化设计，至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角小于70度。
一种较佳的设计，至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角等于60度
为了缩小空腔(2)的尺寸从而实现由此构成的波导滤波器的小型化，同时为了在由此构成的波导滤波器中实现较远的寄生通带，至少一对相邻的两个空腔(2)中都设置有至少一根只在底部与所述空腔(2)连通的金属柱(4)。
为了展宽所述波导腔体滤波器的通带带宽，需要增大相邻空腔(3)之间的耦合系数。为此，至少两个分别位于相邻两个空腔(3)中的所述金属柱(4)之间由金属脊(5)连通；所述金属脊位于一条主耦合通道(3)中并只在底部与所在的所述主耦合通道(3)连通。
为了改善所述波导腔体滤波器的带外抑制，需要在所述波导腔体滤波器的通带外引入传输零点。为此，所述空腔(3)之间的主耦合通道(3)连通之外，至少有两个所述空腔(3)之间通过交叉耦合通道(6)连通；至少一条所述交叉耦合通道(6)中设置有贯穿该交叉耦合通道(6)的金属探针(7)；所述金属探针(7)由介质块(8)支撑并与所在的交叉耦合通道(6)不连接。这样，可以实现电容性交叉耦合、电感性交叉耦合或谐振式交叉耦合。
为了增加第一个空腔(2)与输入波导(1)和最后一个空腔(2)与输出波导(1a)之间的耦合，在至少一节所述输入波导(1)或者输出波导(2)中设置有至少一根只在底部或者顶部与所述输入波导(1)或者输出波导(2)的底部或者顶部连通的金属柱(4)。
本发明采用多个重入式谐振腔通过脊波导连通，通过锐角弯折滤波器的主通道以方便实现交叉耦合，通过在输入波导和输出波导中设置金属柱改善第一谐振腔和最后一个谐振腔与输入波导和输出波导之间的耦合，实现了一种体积较小的、带宽较宽的、低插损的、具有较陡带外抑制特性并具有较远寄生通带的紧凑型波导滤波器。这种波导腔体滤波器可以用于对滤波器的性能要求较高的场合。
附图说明
图1为本发明示意图和本发明-实施实例1的俯视示意图。
图2为计算得到的本发明-实施例1的传输曲线。
附图中标号对应名称：1-输入波导，1a-输出波导，2-空腔，3-主耦合通道，4-金属柱，5-金属脊，6-交叉耦合通道，7-金属探针，8-介质块。
实施例1
如图1所示。
一种波导腔体滤波器，包括3节输入波导1，10个空腔2和3节输出波导1a；所有的空腔2通过主耦合通道3依次连通；与4个空腔2相连的四对主耦合通道3中，每对主耦合通道3的轴线之间的夹角等于60度。
所有10个空腔2中都设置有至少一根只在底部与所述空腔2连通的金属柱4。
所有10个空腔3中的所述金属柱4之间都由金属脊5连通；所述金属脊都位于一条主耦合通道3中并只在底部与所在的所述主耦合通道3连通。
所述空腔3之间通过主耦合通道3连通之外，第1个和第10个空腔3之间，第8个和第10个空腔3之间还通过交叉耦合通道6连通；两条交叉耦合通道6中都设置有贯穿该交叉耦合通道6的金属探针7；两根所述金属探针7都由介质块8支撑并与所在的交叉耦合通道6不连接。
在一节所述输入波导1和一节所述输出波导2中分别设置有一根只在底部与所述输入波导1和输出波导2的底部连通的金属柱4。
图2为计算得到的本发明-实施例1的传输曲线。从中可以看到，该滤波器在通带的低端实现了两个传输零点，在其通带的高端设置了一个传输零点。根据经验，该波导腔体滤波器的通带特性可以比较容易地通过调节频率调谐螺钉和耦合调谐螺钉的深度得到优化。
为了描述本发明，还可以举出更多的实施实例。为了实现上述实施实例，虽然所述空腔3和金属柱都设置成圆柱体，它们的横截面也可以为正方形、长方形、正六边形、椭圆形等。各部分的形状可能需要根据加工方式加以相应改变。比如，采用数控铣床加工时，其中的内部垂直棱线需要被导角。倒角的曲率半径为数毫米到0.3毫米。采用开模铸造时，所有的垂直侧壁都需要设置脱模锥度。原则上，凡是符合本文权利要求的各种实施都属于本发明专利披露的内容。
Claims (9)
1.一种波导腔体滤波器，其特征在于，包括至少一节输入波导(1)，至少2个空腔(2)和至少一节输出波导(1a)；所有的输入波导(1)，所有的空腔(2)和所有的输出波导(1a)通过主耦合通道(3)依次连通；至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角小于90度。
2.根据权利要求1所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角小于70度。
3.根据权利要求1所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少与一个空腔(2)相连的两条主耦合通道(3)的轴线之间的夹角等于60度。
4.根据权利要求1所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少一对相邻的两个空腔(2)中都设置有至少一根只在底部与所述空腔(2)连通的金属柱(4)。
5.根据权利要求4所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少两个分别位于相邻两个空腔(3)中的所述金属柱(4)之间由金属脊(5)连通；所述金属脊位于一条主耦合通道(3)中并只在底部与所在的所述主耦合通道(3)连通。
6.根据权利要求1所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，所述空腔(3)之间通过主耦合通道(3)连通之外，至少有两个所述空腔(3)之间通过交叉耦合通道(6)连通。
7.根据权利要求6所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少一条所述交叉耦合通道(6)中设置有贯穿该交叉耦合通道(6)的金属探针(7)。
8.根据权利要求7所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，所述金属探针(7)由介质块(8)支撑并与所在的交叉耦合通道(6)不连接。
9.根据权利要求1所述的一种波导腔体滤波器，其特征在于，至少一节所述输入波导(1)或者输出波导(2)中设置有至少一根只在底部或者顶部与所述输入波导(1)或者输出波导(2)的底部或者顶部连通的金属柱(4)。
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