CN115000659B - 基于谐振耦合结构的波导滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于谐振耦合结构的波导滤波器，包括腔体及第一、二耦合金属柱、第一、二双谐振金属柱、第一、二隔离膜片、第一、二矩形谐振金属块和矩形双谐振金属块；腔体上下端为第一、二馈电端口；矩形双谐振金属块位于腔体内腔中心；第一、二矩形谐振金属块位于矩形双谐振金属块左右两侧；第一隔离膜片位于第一矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间；第二隔离膜片位于第二矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间；第一、二耦合金属柱位于矩形双谐振金属块上下方；第一双谐振金属柱位于第一耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间；第二双谐振金属柱位于第二耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间。本发明具有尺寸紧凑、选择性高、低损耗等优点。

Description

基于谐振耦合结构的波导滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器的技术领域，尤其是指一种基于谐振耦合结构的波导滤波器。
背景技术
随着无线通信系统的快速发展，对信息的传输精度提出了更高的要求。此外，随着微波环境干扰越来越大，无线通信系统对过滤无用的信号提出了更高的要求。滤波器保证了正确的频率信号进入系统而排除无用的信号，是不可或缺的重要器件。此外，波导滤波器由于具有低损耗、高功率容量的特点被广泛应用。因此，设计一种结构紧凑的高性能的波导滤波器具有很大的应用前景。现有的工作中，有不少关于实现紧凑型波导滤波器的研究，但基本上都是以多模谐振器来减少滤波器尺寸。因此，设计一种基于谐振耦合结构的紧凑型波导滤波器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于谐振耦合结构的波导滤波器，该波导滤波器的带宽为4.8-5.2GHz，回波损耗为20dB，其滤波响应为一个具有三个传输零点的五阶滤波器，实现高选择性和高带外抑制特性，此外，利用腔体结构设计的滤波器具有低损耗的特性。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于谐振耦合结构的波导滤波器，包括腔体，还包括分别置于该腔体内腔中的第一耦合金属柱、第二耦合金属柱、第一双谐振金属柱、第二双谐振金属柱、第一隔离膜片、第二隔离膜片、第一矩形谐振金属块、第二矩形谐振金属块和矩形双谐振金属块；所述腔体的空腔上下端开口，分别作为第一馈电端口和第二馈电端口；所述矩形双谐振金属块位于腔体内腔中心位置；所述第一矩形谐振金属块与第二矩形谐振金属块位于矩形双谐振金属块的左右两侧，并呈镜像对称，且第一矩形谐振金属块、第二矩形谐振金属块和矩形双谐振金属块彼此平行；所述第一隔离膜片位于第一矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间，并平行于第一矩形谐振金属块；所述第二隔离膜片位于第二矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间，并平行于第二矩形谐振金属块；所述第一隔离膜片与第二隔离膜片呈镜像对称；所述第一耦合金属柱与第二耦合金属柱位于矩形双谐振金属块的上下方，并呈镜像对称，且第一耦合金属柱、第二耦合金属柱和矩形双谐振金属块彼此平行；所述第一双谐振金属柱位于第一耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间，并平行于第一耦合金属柱；所述第二双谐振金属柱位于第二耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间，并平行于第二耦合金属柱；所述第一双谐振金属柱与第二双谐振金属柱呈镜像对称；
其中，所述第一耦合金属柱的作用是将第一馈电端口和第一双谐振金属柱耦合起来传输能量，所述第二耦合金属柱的作用是将第二馈电端口和第二双谐振金属柱耦合起来传输能量；所述第一双谐振金属柱和第二双谐振金属柱被设计为谐振器产生谐振模式；所述第一隔离膜片、第一矩形谐振金属块和空腔内壁形成一个谐振耦合结构，所述第二隔离膜片、第二矩形谐振金属块和空腔内壁形成另一个谐振耦合结构，这两个谐振耦合结构不仅能够产生谐振模式，还能够在第一双谐振金属柱与第二双谐振金属柱之间提供一个弱耦合，用于产生额外的零点，这两个谐振耦合结构均与第一双谐振金属柱和第二双谐振金属柱耦合，且耦合系数的符号相同；所述第一隔离膜片、第二隔离膜片和矩形双谐振金属块形成与上述两个谐振耦合结构作用相同的谐振耦合结构，但耦合系数的符号相反。
进一步，该波导滤波器的带宽为4.8-5.2GHz，回波损耗为20dB，其滤波响应为一个具有三个传输零点的五阶滤波器，其三个传输零点分别在4.75GHz、5.25GHz和6.1GHz，其通带附近的两个零点能通过组合不同的谐振耦合结构控制，远离通带的零点是通过谐振耦合结构的弱耦合控制的。
进一步，所述第一馈电端口和第二馈电端口的尺寸是标准矩形波导尺寸。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明波导滤波器具有尺寸紧凑和选择性高的优点。
2、本发明波导滤波器可以组合不同的谐振耦合结构实现不同的零点分布。
3、本发明波导滤波器能够控制三个传输零点，不仅具有高选择性，而且具有较好的带外抑制能力。
4、本发明波导滤波器的损耗很低。
5、本发明波导滤波器的加工简单、重量轻、加工成本低、低损耗等，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本实施例的基于谐振耦合结构的波导滤波器的立体图。
图2为本实施例的基于谐振耦合结构的波导滤波器的主视图。
图3为本实施例的基于谐振耦合结构的波导滤波器的侧视图。
图4为本实施例的基于谐振耦合结构的波导滤波器的S参数仿真结果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1至图3所示，本实施例提供了一种基于谐振耦合结构的波导滤波器，包括腔体12及分别置于该腔体12内腔中的第一耦合金属柱3、第二耦合金属柱4、第一双谐振金属柱5、第二双谐振金属柱6、第一隔离膜片7、第二隔离膜片8、第一矩形谐振金属块9、第二矩形谐振金属块10和矩形双谐振金属块11；所述腔体12的空腔上下端开口，分别作为第一馈电端口1和第二馈电端口2，馈电端口的尺寸是标准矩形波导尺寸；所述矩形双谐振金属块11位于腔体12内腔中心位置；所述第一矩形谐振金属块9与第二矩形谐振金属块10位于矩形双谐振金属块11的左右两侧，并呈镜像对称，且第一矩形谐振金属块9、第二矩形谐振金属块10和矩形双谐振金属块11彼此平行；所述第一隔离膜片7位于第一矩形谐振金属块9与矩形双谐振金属块11之间，并平行于第一矩形谐振金属块9；所述第二隔离膜片8位于第二矩形谐振金属块10与矩形双谐振金属块11之间，并平行于第二矩形谐振金属块10；所述第一隔离膜片7与第二隔离膜片8呈镜像对称；所述第一耦合金属柱3与第二耦合金属柱4位于矩形双谐振金属块11的上下方，并呈镜像对称，且第一耦合金属柱3、第二耦合金属柱4和矩形双谐振金属块11彼此平行；所述第一双谐振金属柱5位于第一耦合金属柱3与矩形双谐振金属块11之间，并平行于第一耦合金属柱3；所述第二双谐振金属柱6位于第二耦合金属柱4与矩形双谐振金属块11之间，并平行于第二耦合金属柱4；所述第一双谐振金属柱5与第二双谐振金属柱6呈镜像对称；
其中，所述第一耦合金属柱3的作用是将第一馈电端口1和第一双谐振金属柱5耦合起来传输能量，所述第二耦合金属柱4的作用是将第二馈电端口2和第二双谐振金属柱6耦合起来传输能量；所述第一双谐振金属柱5和第二双谐振金属柱6被设计为谐振器产生谐振模式；所述第一隔离膜片7、第一矩形谐振金属块9和空腔内壁形成一个谐振耦合结构，所述第二隔离膜片8、第二矩形谐振金属块10和空腔内壁形成另一个谐振耦合结构，这两个谐振耦合结构不仅能够产生谐振模式，还能够在第一双谐振金属柱5与第二双谐振金属柱6之间提供一个弱耦合，用于产生额外的零点，这两个谐振耦合结构均与第一双谐振金属柱5和第二双谐振金属柱6耦合，且耦合系数的符号相同；所述第一隔离膜片7、第二隔离膜片8和矩形双谐振金属块11形成与上述两个谐振耦合结构作用相同的谐振耦合结构，但耦合系数的符号相反。
参见图4所示，显示了本实施例上述波导滤波器的S参数仿真结果。从仿真结果可以看到，本发明波导滤波器的带宽为4.8-5.2GHz，回波损耗为20dB。其滤波响应为一个具有三个传输零点的五阶滤波器。三个传输零点分别在4.75GHz、5.25GHz和6.1GHz。通带附近的两个零点可以通过组合不同的谐振耦合结构控制。远离通带的零点是通过谐振耦合结构的弱耦合控制的。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于谐振耦合结构的波导滤波器，包括腔体，其特征在于：还包括分别置于该腔体内腔中的第一耦合金属柱、第二耦合金属柱、第一双谐振金属柱、第二双谐振金属柱、第一隔离膜片、第二隔离膜片、第一矩形谐振金属块、第二矩形谐振金属块和矩形双谐振金属块；所述腔体的空腔上下端开口，分别作为第一馈电端口和第二馈电端口；所述矩形双谐振金属块位于腔体内腔中心位置；所述第一矩形谐振金属块与第二矩形谐振金属块位于矩形双谐振金属块的左右两侧，并呈镜像对称，且第一矩形谐振金属块、第二矩形谐振金属块和矩形双谐振金属块彼此平行；所述第一隔离膜片位于第一矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间，并平行于第一矩形谐振金属块；所述第二隔离膜片位于第二矩形谐振金属块与矩形双谐振金属块之间，并平行于第二矩形谐振金属块；所述第一隔离膜片与第二隔离膜片呈镜像对称；所述第一耦合金属柱与第二耦合金属柱位于矩形双谐振金属块的上下方，并呈镜像对称，且第一耦合金属柱、第二耦合金属柱和矩形双谐振金属块彼此平行；所述第一双谐振金属柱位于第一耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间，并平行于第一耦合金属柱；所述第二双谐振金属柱位于第二耦合金属柱与矩形双谐振金属块之间，并平行于第二耦合金属柱；所述第一双谐振金属柱与第二双谐振金属柱呈镜像对称；
其中，所述第一耦合金属柱的作用是将第一馈电端口和第一双谐振金属柱耦合起来传输能量，所述第二耦合金属柱的作用是将第二馈电端口和第二双谐振金属柱耦合起来传输能量；所述第一双谐振金属柱和第二双谐振金属柱被设计为谐振器产生谐振模式；所述第一隔离膜片、第一矩形谐振金属块和空腔内壁形成一个谐振耦合结构，所述第二隔离膜片、第二矩形谐振金属块和空腔内壁形成另一个谐振耦合结构，这两个谐振耦合结构不仅能够产生谐振模式，还能够在第一双谐振金属柱与第二双谐振金属柱之间提供一个弱耦合，用于产生额外的零点，这两个谐振耦合结构均与第一双谐振金属柱和第二双谐振金属柱耦合，且耦合系数的符号相同；所述第一隔离膜片、第二隔离膜片和矩形双谐振金属块形成与上述两个谐振耦合结构作用相同的谐振耦合结构，但耦合系数的符号相反。
2.根据权利要求1所述的基于谐振耦合结构的波导滤波器，其特征在于：该波导滤波器的带宽为4.8-5.2GHz，回波损耗为20dB，其滤波响应为一个具有三个传输零点的五阶滤波器，其三个传输零点分别在4.75GHz、5.25GHz和6.1GHz，其通带附近的两个零点能通过组合不同的谐振耦合结构控制，远离通带的零点是通过谐振耦合结构的弱耦合控制的。
3.根据权利要求1所述的基于谐振耦合结构的波导滤波器，其特征在于：所述第一馈电端口和第二馈电端口的尺寸是标准矩形波导尺寸。
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