CN111180840A - 双模波导带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模波导带通滤波器，包括并列设置2个波导管，波导管的一端各设置端口法兰盘，另一端各设置底盖板，两个波导管的相邻侧中间位置设置中空结构的耦合金属盒，波导管内部设置耦合窗口隔板，耦合窗口隔板固定在第一波导管的内壁上，并与第一波导管的内壁一起形成耦合窗口，矩形谐振腔的中心位置底部设置模式激励金属块，模式激励金属块的水平方向截面为正方形，并且其一个角上设置等腰三角形切角，两个波导管的设置方式呈镜像对称。本发明解决了现有滤波器工艺复杂、难以加工、在工作频率较低时要求高度较高体积较大等不足，加工复杂度更低的同时也减小了滤波器体积，更加有利于安装和使用。

Description

双模波导带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种波导带通滤波器，特别是涉及一种双模波导带通滤波器。

背景技术

带通滤波器作为无线广播电视发射系统和其它射频系统中的选频部件，在整个系统中发挥着非常重要的作用。一方面，带通滤波器可以安装在发射机输出位置，用来规范发射机输出频谱，改善发射机通带带外的衰减特性；另一方面，带通滤波器作为多工器(也称为多频道合成器)的核心组成部件，可以实现多个发射机功率信号互不干扰的合成在一起，通过一副宽带天馈线系统共塔发射。

波导带通滤波器是一种常见结构的带通滤波器。由于波导谐振腔具有高无载Q值和高功率容量的突出特性，在对于滤波器和整个系统的插入损耗和功率容量等级有着较高要求的场合，有着非常广泛的应用。但是，相比于其它结构的带通滤波器，波导带通滤波器体积大、重量大、加工成本高。单模波导谐振腔带通滤波器是最为常见的波导滤波器结构，其中的波导谐振腔为单模结构，即每个谐振腔中只存在一个跟滤波器频率相同的谐振频率。同理，双模波导谐振腔中存在谐振频率相同且相互正交的两个谐振模式，而多模波导谐振腔中存在谐振频率相同且相互正交的多个谐振模式。

常见的波导谐振腔一般是矩形或者圆柱形结构。圆柱波导腔滤波器的加工工艺更为复杂，加工成本更高。一般结构的双模矩形波导腔带通滤波器，每个谐振腔需要在45°位置安装一个耦合调节螺柱(Coupling Screws)，用来激发出谐振腔的第二个谐振频率。在这个位置安装耦合调节螺柱，要保证螺柱易于调节，与滤波器腔体保证良好接触，并且调节完成后要可以充分锁紧。为了达到这些设计要求，矩形谐振腔在这个位置需要特殊加工(比如加工出易于固定螺柱的45°斜面，或者安装额外的底座)，这样的加工工艺比较复杂，加工成本也比较高。此外，一般结构的双模矩形波导腔带通滤波器，每个谐振腔中包含的两个谐振模式，其电场方向分别为垂直方向和水平方向。为了保证这两个谐振频率相等，就要求谐振腔的高度和宽度相等，且都由滤波器的谐振频率决定。当波导滤波器的工作频率较低时，就决定了滤波器谐振腔的高度比较高，体积比较大，既不利于滤波器的安装和使用，也增加了滤波器的加工成本。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种双模波导带通滤波器，解决了现有滤波器工艺复杂、难以加工、在工作频率较低时要求高度较高体积较大等不足。

技术方案：本发明所述的双模波导带通滤波器，包括并列设置的第一波导管和第二波导管，第一波导管和第二波导管的一端各设置作为滤波器输入输出端口的端口法兰盘，另一端各设置底盖板，第一波导管和第二波导管的相邻侧中间位置设置中空结构的用于连通上述两个波导管的耦合金属盒，第一波导管内部靠近端口法兰盘的一端设置耦合窗口隔板，耦合窗口隔板固定在第一波导管的内壁上，并与第一波导管的内壁一起形成耦合窗口，耦合窗口隔板、底盖板与波导管侧壁构成矩形谐振腔，矩形谐振腔的中心位置底部设置模式激励金属块，模式激励金属块的水平方向截面为正方形，并且其一个角上设置等腰三角形切角，第二波导管的内部也设置了耦合窗口隔板和模式激励金属块，具体设置方式与第一波导管的设置方式呈镜像对称。

进一步的，第一波导管的上表面还设置了2个频率调节螺柱，2个频率调节螺柱在模式激励金属块上的投影位于模式激励金属块的边上，第二波导管的上表面也设置了2个频率调节螺柱，具体设置方式与第一波导管的设置方式呈镜像对称。

进一步的，所述频率调节螺柱在模式激励金属块上的投影位于模式激励金属块的边的中点上。

进一步的，所述模式激励金属块为中空结构。

进一步的，所述第一波导管和第二波导管为WR1150标准波导管。

有益效果：本发明为一种新结构的双模矩形波导腔带通滤波器，相比普通结构的双模矩形波导腔带通滤波器，该结构滤波器主要具备两个方面的优势：

(1)不同于普通的双模矩形波导腔，本发明滤波器所采用的谐振腔，双模谐振频率并非采用安装在谐振腔45°位置的耦合调节螺柱激发，而是通过安装在每个谐振腔底面中间位置的一个带切角的金属块激发起谐振腔的两个相互正交的谐振模式。这种结构的双模谐振腔，结构更为简单，加工成本更低。

(2)普通的双模矩形波导腔带通滤波器，为了方便实现相邻谐振腔谐振频率的耦合，需要保证谐振腔的宽度和高度相等。而本发明中的双模矩形波导腔带通滤波器，其谐振腔谐振频率不由谐振腔的高度决定。在设计过程中，通过调整谐振腔长度和宽度，以及耦合调节金属块的尺寸，可以减小谐振腔的高度，从而减小滤波器的高度。这样，既有利于波导滤波器的安装和使用，也可以进一步降低滤波器的加工成本。

附图说明

图1是本实施方式滤波器的立体图；

图2是本实施方式滤波器的透视图；

图3是本实施方式滤波器的正视图；

图4是图3的沿A-A方向截面图；

图5是图3的沿B-B方向截面图。

具体实施方式

本实施方式中滤波器的结构如图1至5所示，第一波导管1和第二波导管2的一端与端口法兰盘3，另一端装有底盖板4，底盖板4通过螺丝安装到波导管上。2个端口法兰盘3，与两段波导管分别焊接后，作为滤波器的输入输出端口。端口法兰盘3为标准矩形波导法兰，具体规格型号可根据需要选择。第一波导管1和第二波导管2并列设置，两段波导管相对的侧壁上开有窗口，并与中空的耦合金属盒4相连，连接方式可以通过螺丝，也可以焊接。耦合金属盒5位于第一波导管1和第二波导管2的中间位置，为两段波导管中的滤波器谐振模式提供所需的耦合量，耦合量的大小由耦合金属盒5的中空尺寸决定。第一波导管1内部靠近端口法兰盘3的一端设置耦合窗口隔板7，耦合窗口隔板7固定在波导管的上下腔壁和一侧的侧壁上，第一波导管1的内壁一起构成波导谐振腔与端口之间的耦合窗口8，耦合量由耦合窗口8的尺寸决定，由于耦合窗口8的高度固定，其宽度越大，耦合量越大。一个波导管里的耦合窗口隔板7可以为1块，也可以为2块。本实施例中，4块耦合窗口隔板7分为2组，分别安装在2段波导管中，每组的两块耦合窗口隔板7与波导管上下腔壁构成波导谐振腔与端口之间的耦合窗口8。本实施例中，第一波导管1和2块耦合窗口隔板7及1块底盖板4，构成一个双模矩形波导谐振腔。在矩形谐振腔的中心位置设置模式激励金属块9，可以通过螺丝与第一波导管1内壁下表面(即下盖板)连接固定，模式激励金属块9的上端不能连着波导管的上盖板。模式激励金属块9的水平方向截面为正方形，并且正方形的一个角上设置等腰三角形切角10，切角10的位置可以变化，但与第二波导管2中的模式激励金属块9的切角10需要保持镜像对称的关系。本实施例中，优选在正方形的45°位置有一个等腰三角形切角。模式激励金属块9的尺寸由滤波器频率决定，而切角10的大小决定了一个双模谐振腔中两个模式相互之间耦合量的大小。即波导谐振腔和模式激励金属块9的尺寸决定了谐振频率，而切角10的大小决定了耦合量的大小。这些参数可以根据实际需要，通过计算机仿真确定。出于减重的目的，模式激励金属块9可以设计为中空结构。第二波导管2的结构和具体设置与第一波导管1相同，都包含了相同的耦合窗口隔板7和模式激励金属块9，设置方式与第一波导管1的设置方式呈镜像对称，对称轴为耦合金属盒5的中轴线。

作为一种优选，还包括起到频率微调作用的4个频率调节螺柱6，4个频率调节螺柱6分为两组，分别位于第一波导管1和第二波导管2的上表面，用来调节滤波器共4个谐振频率。第一波导管1和第二波导管2上的频率调节螺柱6呈镜像对称设置，每个波导管上的2个频率调节螺柱6在模式激励金属块9上的投影位于模式激励金属块9的边上，即频率调节螺柱6的位置正对着模式激励金属块9的两条边。其中最优位置为，频率调节螺柱6的圆心就在模式激励金属块9边的中心点位置。

本实施例中，滤波器的输入输出端口，即端口法兰盘3，采用WR1150标准波导法兰接口，谐振腔波导管也采用了WR1150标准波导管。本滤波器为中心频率800MHz、通带带宽为8MHz的双腔双模波导带通滤波器。滤波器端口驻波比低于1.15，中心频率±20MHz的带外衰减大于20dB。

Claims (5)

1.一种双模波导带通滤波器，其特征在于：包括并列设置的第一波导管(1)和第二波导管(2)，第一波导管(1)和第二波导管(2)的一端各设置作为滤波器输入输出端口的端口法兰盘(3)，另一端各设置底盖板(4)，第一波导管(1)和第二波导管(2)的相邻侧中间位置设置中空结构的用于连通上述两个波导管的耦合金属盒(4)，第一波导管(1)内部靠近端口法兰盘(3)的一端设置耦合窗口隔板(7)，耦合窗口隔板(7)固定在第一波导管(1)的内壁上，并与第一波导管(1)的内壁一起形成耦合窗口(8)，耦合窗口隔板(7)、底盖板(4)与波导管侧壁构成矩形谐振腔，矩形谐振腔的中心位置底部设置模式激励金属块(9)，模式激励金属块(9)的水平方向截面为正方形，并且其一个角上设置等腰三角形切角(10)，第二波导管(2)的内部也设置了耦合窗口隔板(7)和模式激励金属块(9)，具体设置方式与第一波导管(1)的设置方式呈镜像对称。

2.根据权利要求1所述的双模波导带通滤波器，其特征在于：第一波导管(1)的上表面还设置了2个频率调节螺柱(6)，2个频率调节螺柱(6)在模式激励金属块(9)上的投影位于模式激励金属块(9)的边上，第二波导管(2)的上表面也设置了2个频率调节螺柱(6)，具体设置方式与第一波导管(1)的设置方式呈镜像对称。

3.根据权利要求2所述的双模波导带通滤波器，其特征在于：所述频率调节螺柱(6)在模式激励金属块(9)上的投影位于模式激励金属块(9)的边的中点上。

4.根据权利要求1所述的双模波导带通滤波器，其特征在于：所述模式激励金属块(9)为中空结构。

5.根据权利要求1所述的双模波导带通滤波器，其特征在于：所述第一波导管(1)和第二波导管(2)为WR1150标准波导管。

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