CN113611996A - 带零点的波导低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带零点的波导低通滤波器，涉及电子通讯技术领域，解决了现有波导低通滤波器对近端杂散不能很好抑制的技术问题，其技术方案要点是在输入波导或输出波导端增加矩形凹陷，该矩形凹陷可以产生一个横向谐振，从而可以实现传输零点。传输零点的存在使得在不增加滤波器阶数的情况下，能够大大增加滤波器对近端杂散的抑制度。矩形凹陷与输入波导或输出波导共同作用，在滤波器的传输通带内实现两个谐振，实现传输极点。中间谐振腔的谐振柱为向上突起的金属柱，该金属谐振柱的顶端距离盖板的间隙很小，相当在中间谐振腔的顶端加载了一个很大的电容，使得中间谐振腔的第二个寄生的谐振会距离滤波器的通带频率很远，实现对远端谐波的抑制。

Description

带零点的波导低通滤波器

技术领域

本公开涉及电子通讯技术领域，尤其涉及一种带零点的波导低通滤波器。

背景技术

在微波频段的电子通信设备中，常常需要采用波导滤波器滤除谐波和杂散，因为这些谐波和杂散经过放大器放大后会干扰电子设备的正常工作。另外现代雷达和通信设备为了追求更远的作用距离而增加输出的峰值功率和平均功率，但是高功率发射机必然会带来过高的谐波功率，这些大功率发射机的谐波和杂散能量会严重干扰甚至烧毁电子设备。另外输出谐波和杂散不合格的电子设备也无法获得无线电管理委员会的出厂许可证。因此必须在射频前端滤除电子设备输出的谐波和杂散频谱能量。

常见的波导低通滤波器采用脊波导形式，该类型的波导低通滤波器结构比较简单，且采用切比雪夫等波纹响应，对于远端谐波有较好的抑制，但是对于近端的杂散，则没有很好的抑制。

发明内容

本公开提供了一种带零点的波导低通滤波器，其技术目的是提高低通滤波器对近端杂散的抑制作用。

本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种带零点的波导低通滤波器，包括互相连接的盖板和本体，所述本体包括输入波导、输出波导、谐振腔和矩形凹陷；

所述谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔和中间谐振腔，所述第一谐振腔与所述输入波导连接，所述第二谐振腔与所述输出波导连接；所述中间谐振腔设在所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间，所述中间谐振腔包括至少一个谐振柱；

所述矩形凹陷的一端与所述第一谐振腔和/或第二谐振腔连接、另一端与所述中间谐振腔连接。

本公开的有益效果在于：本申请所述的带零点的波导低通滤波器，在输入波导或输出波导端增加矩形凹陷，该矩形凹陷可以产生一个横向谐振，从而可以实现传输零点。传输零点的存在使得在不增加滤波器阶数的情况下，能够大大增加滤波器对近端杂散的抑制度。另外，矩形凹陷与输入波导或输出波导共同作用，在滤波器的传输通带内实现两个谐振，从而实现传输极点。中间谐振腔的谐振柱为向上突起的金属柱，该金属谐振柱的顶端距离盖板的间隙很小，因此在中间谐振腔的顶端加载了一个很大的电容，使得中间谐振腔的第二个寄生的谐振会距离滤波器的通带频率很远，从而实现对远端谐波的抑制。

该类型的低通滤波器体积小，重量轻，易加工，成本低，且响应曲线可以用更少的阶数可以获得良好的带外抑制性能。

附图说明

图1为本申请所述滤波器具体实施例的结构示意图；

图2为TE201模式的磁场分布图；

图3为TM101模式谐振磁场分布图；

图4为阻带传输零点谐振频率的磁场分布图；

图5为本申请所述滤波器的频率响应曲线；

图6为所述滤波器工作在38Ghz的具体实施例的尺寸示意图；

图中：1-输入波导；2-输出波导；3-第一谐振腔；4-矩形凹陷；5-谐振柱；6-第二谐振腔；7-中间谐振腔；8-盖板。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解地是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，仅用来区分不同的组成部分。

另外，术语“中间”、“之间”、“顶端”、“向上”、“自左向右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

图1为本申请所述滤波器具体实施例的结构示意图，如图1所示，该滤波器包括互相连接的盖板8和本体，所述本体包括输入波导1、输出波导2、谐振腔和矩形凹陷4。

所述谐振腔包括第一谐振腔3、第二谐振腔6和中间谐振腔7，所述第一谐振腔3与所述输入波导1连接，所述第二谐振腔6与所述输出波导2连接，第一谐振腔3和第二谐振腔6由比标准窄边更小的波导实现。

第一谐振腔3和所述第二谐振腔6均为双膜腔，包括TE201模和TM101模，图2即为TE201模式的磁场分布图，图3即为TM101模式谐振磁场分布图。

中间谐振腔7设在所述第一谐振腔3和所述第二谐振腔6之间，中间谐振腔7包括四个谐振柱5。

矩形凹陷4的一端与第一谐振腔3和/或第二谐振腔6连接、另一端与所述谐振柱5连接。矩形凹陷4为1个或2个。

当矩形凹陷4为1个时，所述矩形凹陷4设在所述第一谐振腔3与所述中间谐振腔7之间；或所述矩形凹陷4设在所述第二谐振腔6与所述中间谐振腔7之间；

当矩形凹陷4为2个时，一个所述矩形凹陷4设在所述第一谐振腔3与所述谐振柱5之间，另一个所述矩形凹陷4设在所述第二谐振腔6与所述谐振柱5之间。

当滤波器的输入端和输出端都增加了矩形凹陷时，则可以实现两个传输零点，因有传输零点的存在，因此在不增加滤波器阶数的情况下，能够大大增加了滤波器对近端杂散的抑制度，图4即为阻带传输零点谐振频率的磁场分布图。同时该矩形凹陷和滤波器的矩形输入波导、矩形输出波导共同作用，在滤波的传输通带内实现两个谐振，从而实现两个传输极点。图5为滤波器的频率响应曲线，由图5可知，该滤波器的两个矩形凹陷形成的两个传输零点，大大增加了滤波器的近端杂散抑制度。

输入波导、输出波导和谐振腔都为矩形，谐振柱为长方体(也可以是正方体或者圆柱体)，且谐振柱为金属谐振柱，这些金属谐振柱的顶端距离盖板的间隙很小，因此在该谐振器的顶端加载了一个很大的电容，由于该电容的存在，会使得中间谐振腔的第二个寄生的谐振会距离滤波器的通带频率很远，从而实现对远端谐波的抑制。

矩形凹陷可为1个或者2个，当只有一个凹陷的时候就产生一个传输零点；当矩形凹陷4为2个时，则产生两个传输零点；矩形凹陷4的长度、宽度、深度不相同，产生的传输零点位置不同。每个谐振柱5的长度、宽度、深度都相同，相邻谐振柱之间的距离根据耦合系数不同而不相同。实际仿真的尺寸会根据效果可能会略有差异。

作为具体实施例地，当滤波器的中心频率为38GHz时，该滤波器各个部件的尺寸如图6所示，图6为根据该滤波器的仿真图标注的尺寸，第一谐振腔到第二谐振腔为自左向右的方向，将谐振柱自左至右分别标注为谐振柱a、谐振柱b、谐振柱c和谐振柱d，矩形凹陷自左向右为矩形凹陷a、矩形凹陷b，则各个部件的尺寸(mm)分别为：第一谐振腔长度3.75、矩形凹陷a长度1.03、矩形凹陷a到谐振柱a的距离3.01、谐振柱a的长度0.8、谐振柱a到谐振柱b的距离1.96、谐振柱b的长度0.88、谐振柱b到谐振柱c的距离1.9、谐振柱c的长度0.89、谐振柱c到谐振柱d的距离1.93、谐振柱d的长度0.82、谐振柱d到矩形凹陷b的距离3、矩形凹陷b的长度1.03、第二谐振腔的长度3.76。

矩形凹陷a和矩形凹陷b的深度都为2.35，宽度都为4.96。

谐振柱a至谐振柱d的深度都为1.04，宽度都为0.7。

第一谐振腔和第二谐振腔的深度都为1.46，宽度都为4.96。

输入波导和输出波导的宽度为7。

滤波器处于不同的中心频率时，都可以根据仿真软件先计算出滤波器各个部件对应的尺寸，以提高滤波器对近端杂散的抑制。

以上为本申请示范性实施例，本申请的保护范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (5)

1.一种带零点的波导低通滤波器，其特征在于，包括互相连接的盖板(8)和本体，所述本体包括输入波导(1)、输出波导(2)、谐振腔和矩形凹陷(4)；

所述谐振腔包括第一谐振腔(3)、第二谐振腔(6)和中间谐振腔(7)，所述第一谐振腔(3)与所述输入波导(1)连接，所述第二谐振腔(6)与所述输出波导(2)连接；所述中间谐振腔(7)设在所述第一谐振腔(3)和所述第二谐振腔(6)之间，所述中间谐振腔(7)包括至少一个谐振柱(5)；

所述矩形凹陷(4)的一端与所述第一谐振腔(3)和/或第二谐振腔(6)连接、另一端与所述中间谐振腔(7)连接。

2.如权利要求1所述的带零点的波导低通滤波器，其特征在于，所述矩形凹陷(4)为1个或2个，包括：

所述矩形凹陷(4)为1个时，所述矩形凹陷(4)设在所述第一谐振腔(3)与所述中间谐振腔(7)之间；或所述矩形凹陷(4)设在所述第二谐振腔(6)与所述中间谐振腔(7)之间；

所述矩形凹陷(4)为2个时，一个所述矩形凹陷(4)设在所述第一谐振腔(3)与所述中间谐振腔(7)之间，另一个所述矩形凹陷(4)设在所述第二谐振腔(6)与所述中间谐振腔(7)之间。

3.如权利要求2所述的带零点的波导低通滤波器，其特征在于，所述输入波导、输出波导和谐振腔都为矩形，所述谐振柱(5)为长方体或正方体或圆柱体。

4.如权利要求3所述的带零点的波导低通滤波器，其特征在于，所述第一谐振腔(3)和所述第二谐振腔(6)均为双膜腔，包括TE201模和TM101模。

5.如权利要求1-4任一所述的带零点的波导低通滤波器，其特征在于，当矩形凹陷(4)为2个时，每个所述矩形凹陷(4)的长度、宽度、深度都相同。

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