CN115084810A - 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器 - Google Patents

小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN115084810A
CN115084810A CN202210856604.0A CN202210856604A CN115084810A CN 115084810 A CN115084810 A CN 115084810A CN 202210856604 A CN202210856604 A CN 202210856604A CN 115084810 A CN115084810 A CN 115084810A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
size
mode
frequency
size coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210856604.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115084810B (zh
Inventor
蒋运石
王檠
袁兴武
王斌
罗明
罗经平
夏致媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 9 Research Institute
Original Assignee
CETC 9 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 9 Research Institute filed Critical CETC 9 Research Institute
Priority to CN202210856604.0A priority Critical patent/CN115084810B/zh
Publication of CN115084810A publication Critical patent/CN115084810A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115084810B publication Critical patent/CN115084810B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/212—Frequency-selective devices, e.g. filters suppressing or attenuating harmonic frequencies

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，属于微波元器件技术领域，包括直波导段（1），在所述直波导段（1）的中间的左右两端对称设置有两个完全尺寸耦合腔（2），在两个所述完全尺寸耦合腔（2）之间设置有数个不完全尺寸耦合腔B（5），所述不完全尺寸耦合腔B（5）的一边与完全尺寸耦合腔（2）平齐；本发明在低通滤波器的基础上，增加了波导宽边尺寸变化的耦合腔，通过耦合腔宽边尺寸变化，在满足对TE10模与TE01模吸收的情况下，有效抑制了波导系统中TE20模的传播，实现波导内高频高阶模谐波的高效抑制，从而能够以较小的尺寸（小至17mm），实现矩形波导系统高频主要模式的抑制，避免干扰或烧毁电子通讯设备。

Description

小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器
技术领域
本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器。
背景技术
采用矩形波导系统传输微波信号时，往往产生高频谐波，具体而言：
（1）武器装备发展趋势之一是功率容量的不断提高，但高功率发射机难于达到高的谐波谱纯度，因此传输的功率中存在高频谐波能量，若不进行抑制，可能达到甚至超过临近电子通讯设备的工作功率，会严重干扰甚至烧毁电子通讯设备；
（2）现有武器装备部分采用双频天线，低频发射信号中的高频谐波容易干扰高频信号的传输与接收；
（3）微波传输系统中也会产生高频谐波，如不对称的波导同轴转换，高功率下波导环行器中的铁氧体基片。
究其原因，矩形波导传输系统中，存在多个传输模式，包括主模TE10模，高频还存在TE20模与TE01模等模式。滤波器则是在需要的频段范围让主模通过，带外高频或低频则根据需要，对主模和部分高次模进行抑制。
为了对主模和部分高次模进行抑制，目前的滤波器采用的主要方案如下：
现有方案一：低通滤波器结构，如图1所示，包括直波导段1，直波导段1的中间部分为完全尺寸耦合腔2，其中直波导段1包括波导宽边11和波导窄边12，在波导宽边11传输方向，先压缩了波导口窄边尺寸，再增加了完全尺寸耦合腔2，所述的“完全尺寸耦合腔2”的宽边尺寸与直波导段1的波导宽边11尺寸一致，但是窄边尺寸变化。这种结构的特点是传输方向尺寸小，图中最小传输尺寸为12mm（需要说明的是：这里的“最小传输尺寸”是指做完后的波导滤波器整体尺寸，从输入到输出口的，图中不是完全产品，在现有图1中无法准确标注，但产品的传输尺寸是通用的），可抑制TE10模与TE01模，但不能抑制TE20模，其工作频率回波损耗（图2中的“b”）与传输损耗（图2中的“a”）仿真曲线如图2所示，谐波频率传输损耗仿真曲线如图3所示，从图3可以看出，谐波频率中TE10模（图3中的“B”）与TE01模（图3中的“A”）抑制可达60dB，但TE20模（图3中的“C”）抑制度0～10dB；
现有方案二：带阻滤波器结构，如图4所示，在波导宽边传输方向，保持波导窄边尺寸不变的情况下，在对称于波导口中心的位置上，增加了宽度小于波导宽边的不完全尺寸耦合腔A3结构。这种结构的特点是传输方向尺寸小，图中最小传输尺寸为14mm，可抑制TE10模与TE01模，但不能抑制TE20模，其工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线如图5所示，谐波频率传输损耗仿真曲线如图6所示，从图6可以看出，谐波频率中TE10模抑制达到45dB，TE01模抑制可达60dB，但TE20模抑制度未见衰减；
现有方案三：谐波吸收式波导滤波器结构，如图7所示，在波导传输方向，增加了许多耦合吸收腔体，并在腔体中填充吸波材料。这种结构的特点是各种模式均可吸收，但传输方向尺寸大，图中最小传输尺寸为71mm，其工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线如图8所示，谐波频率传输损耗仿真曲线如图9所示，从图9中可以看出，谐波频率中TE10模抑制达到36dB，TE01模抑制可达90dB，但TE20模抑制度仅有30dB。
从上述的现有技术可以看出，现有技术的缺点是波导传输系统内高频高阶模谐波抑制度与尺寸的优值低，这些现有的滤波器对TE20模的抑制度较低，TE20模抑制优值（谐波抑制度/最小传输尺寸：dB/mm）低于0.5；而对TE20模有较好抑制效果的谐波吸收式波导滤波器尺寸又非常大，是常规滤波器尺寸的3-4倍，即现有技术难以兼顾小型化和对TE20模的抑制效果。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，包括直波导段，所述直波导段包括波导宽边和波导窄边，在所述直波导段的中间的左右两端对称设置有两个完全尺寸耦合腔，在两个所述完全尺寸耦合腔之间设置有数个不完全尺寸耦合腔B，所述不完全尺寸耦合腔B的一边与完全尺寸耦合腔平齐。
需要说明的是，与背景技术中提及的“现有方案二”，即图4所示的“不完全尺寸耦合腔A”相比，本发明的不完全尺寸耦合腔B需交叉排列，且在波导1/4和3/4处实现对TE20的抑制；而“现有方案二”的带阻滤波器的不完全尺寸耦合腔在1/2处，需要整齐排列，且不对波导窄边进行压缩，从结构方面看，本发明的不完全尺寸耦合腔B另外切掉部分没有完全切掉，还保留了一定高度，具体如图12中虚线之上的部分，这样设置的作用是为了综合驻波匹配和带外抑制性能。
作为优选的技术方案：相邻两个所述不完全尺寸耦合腔B在传输方向的投影不重合。其作用是根据不同模式波的场分布不同，有选择的进行抑制。
作为优选的技术方案：所述完全尺寸耦合腔的高度与直波导段高度一致，不完全尺寸耦合腔B的高度大于直波导段高度。不完全尺寸耦合腔的高度高度不一定增高，用于形成谐振腔，实现滤波功能。
发明人经过大量试验分析得知，在矩形波导（a＞b）传输系统中，存在多个传输模式，包括主模TE10模，高频还存在TE01模与TE20模等模式，几种TE波型从波导口看入的的场力线分布如图10所示。
根据波导高低阻抗匹配变化，从波导口宽边尺寸渐变可知，TE20模在波导宽边的1/4和3/4处场强最强，在该位置增加高低阻抗变化，可有效抑制该模式的传播，从图10可以看出， TE10的场强最强的地方在宽边中心1/2的位置，故而可有限地增加TE10模的抑制效果，阻抗匹配原理如图11所示。
本发明的滤波器尤其适用于二次谐波抑制或更高频率谐波抑制，主要特点是在兼顾小型化的基础上能有效抑制TE20模。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在低通滤波器的基础上，增加了波导宽边尺寸变化的耦合腔（这里的“宽边尺寸变化”是指不完全尺寸耦合腔，波导宽边尺寸的大小改变）），通过耦合腔宽边尺寸变化，在满足对TE10模与TE01模吸收的情况下，有效抑制了波导系统中TE20模的传播，实现波导内高频高阶模谐波的高效抑制，从而能够以较小的尺寸（低通抑制度在0～10dB，带阻基本不能抑制TE20模，谐波吸收式长度为71mm，本申请长度能够小至17mm），实现矩形波导系统高频主要模式的抑制，避免干扰或烧毁电子通讯设备。
附图说明
图1为现有技术的低通滤波器仿真结构图；
图2为图1的低通滤波器工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线；
图3为图1的低通滤波器谐波频率传输损耗仿真曲线；
图4为现有技术的带阻滤波器仿真结构图；
图5为图4的带阻滤波器工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线；
图6为图4的带阻滤波器谐波频率传输损耗仿真曲线；
图7为现有技术的谐波吸收式波导滤波器仿真结构图；
图8为图7的谐波吸收式波导滤波器工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线；
图9为图7的谐波吸收式波导滤波器谐波频率传输损耗仿真曲线；
图10为矩形波导中的三种典型TE波型图；
图11为本发明的高低阻抗谐波抑制匹配原理图；
图12为本发明实施例1的小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器仿真结构图；
图13为图12的A-A剖视图；
图14为图12的小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线；
图15为图12的小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器谐波频率传输损耗仿真曲线。
图中：1、直波导段；11、波导宽边；12、波导窄边；2、完全尺寸耦合腔；3、不完全尺寸耦合腔A；4、耦合吸收腔体；5、不完全尺寸耦合腔B；a、传输损耗；b、回波损耗；A、TE01模；B、TE10模；C、TE20模。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
参见图12和图13，一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，包括直波导段1，所述直波导段包括波导宽边11和波导窄边12，在所述直波导段1的中间的左右两端对称设置有两个完全尺寸耦合腔2，在两个所述完全尺寸耦合腔2之间设置有数个不完全尺寸耦合腔B5，所述不完全尺寸耦合腔B5的一边与完全尺寸耦合腔2平齐；
本实施例中：相邻两个所述不完全尺寸耦合腔B5在传输方向的投影不重合；
所述完全尺寸耦合腔2的高度与直波导段1高度一致，不完全尺寸耦合腔B5的高度大于直波导段1高度。
本实施例的滤波器，其工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线如图14所示，传输损耗仿真曲线如图15所示，
本实施例在低通滤波器的基础上，增加不完全尺寸耦合腔B5，通过耦合腔波导宽边尺寸变化，即保留波导宽边一半以上的尺寸，在满足对TE10模与TE01模吸收的情况下，有效抑制了波导系统中TE20模的传播，实现波导内高频高阶模谐波的高效抑制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，其特征在于：包括直波导段（1），所述直波导段包括波导宽边（11）和波导窄边（12），在所述直波导段（1）的中间的左右两端对称设置有两个完全尺寸耦合腔（2），在两个所述完全尺寸耦合腔（2）之间设置有数个不完全尺寸耦合腔B（5），所述不完全尺寸耦合腔B（5）的一边与所述完全尺寸耦合腔（2）平齐。
2.根据权利要求1所述的小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，其特征在于：相邻两个所述不完全尺寸耦合腔B（5）在传输方向的投影不重合。
3.根据权利要求1所述的小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，其特征在于：所述完全尺寸耦合腔（2）的高度与直波导段（1）高度一致，不完全尺寸耦合腔B（5）的高度大于直波导段（1）高度。
CN202210856604.0A 2022-07-21 2022-07-21 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器 Active CN115084810B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210856604.0A CN115084810B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210856604.0A CN115084810B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115084810A true CN115084810A (zh) 2022-09-20
CN115084810B CN115084810B (zh) 2022-12-02

Family

ID=83259024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210856604.0A Active CN115084810B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115084810B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140266961A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Space Systems/Loral, Llc Mode Filter
CN204179188U (zh) * 2014-09-16 2015-02-25 安徽四创电子股份有限公司 一种宽阻带毫米波波导皱褶滤波器
CN204257789U (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 西安电子工程研究所 一种Ka波段宽带带通滤波器
CN104701593A (zh) * 2015-02-02 2015-06-10 电子科技大学 一种抑制寄生模的短毫米波层叠式圆柱腔滤波器
CN106654484A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种宽频带高抑制度的波导滤波器
CN107037517A (zh) * 2017-06-19 2017-08-11 中国计量大学 一种双层金属光栅导模共振带通滤波器
CN108306088A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 江苏贝孚德通讯科技股份有限公司 矩形波导双模谐振腔、波导双模滤波器、双模双工器
EP3477765A1 (en) * 2017-10-24 2019-05-01 Aselsan Elektronik Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi Ku-band miniature waveguide low pass filter
CN110011014A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 深圳大学 波导滤波器及其制造方法
CN110364795A (zh) * 2019-08-05 2019-10-22 中电科仪器仪表有限公司 一种紧凑型垂直耦合带通波导滤波器
CN112563705A (zh) * 2020-12-02 2021-03-26 东南大学 一种基于矩形波导结构的大功率谐波抑制滤波器
CN114709575A (zh) * 2022-03-25 2022-07-05 深圳大学 一种基于支节加载的波导滤波器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140266961A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Space Systems/Loral, Llc Mode Filter
CN204179188U (zh) * 2014-09-16 2015-02-25 安徽四创电子股份有限公司 一种宽阻带毫米波波导皱褶滤波器
CN204257789U (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 西安电子工程研究所 一种Ka波段宽带带通滤波器
CN104701593A (zh) * 2015-02-02 2015-06-10 电子科技大学 一种抑制寄生模的短毫米波层叠式圆柱腔滤波器
CN106654484A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种宽频带高抑制度的波导滤波器
CN107037517A (zh) * 2017-06-19 2017-08-11 中国计量大学 一种双层金属光栅导模共振带通滤波器
EP3477765A1 (en) * 2017-10-24 2019-05-01 Aselsan Elektronik Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi Ku-band miniature waveguide low pass filter
CN108306088A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 江苏贝孚德通讯科技股份有限公司 矩形波导双模谐振腔、波导双模滤波器、双模双工器
CN110011014A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 深圳大学 波导滤波器及其制造方法
CN110364795A (zh) * 2019-08-05 2019-10-22 中电科仪器仪表有限公司 一种紧凑型垂直耦合带通波导滤波器
CN112563705A (zh) * 2020-12-02 2021-03-26 东南大学 一种基于矩形波导结构的大功率谐波抑制滤波器
CN114709575A (zh) * 2022-03-25 2022-07-05 深圳大学 一种基于支节加载的波导滤波器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SIMONE BASTIOLI等: "Waveguide evanescent mode filters using high-Q bypassed cavities for extreme close-in rejection", 《2014 44TH EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE》 *
李闯等: "大功率S波段波导滤波器的设计与仿真", 《电子质量》 *
赵子鉴等: "一种应用于毫米波波段的基片集成波导滤波器", 《电子元件与材料 》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115084810B (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103633400B (zh) 一种基于电磁混合耦合的微带双工器
CN111883889B (zh) 基于人工表面等离激元和介质集成悬置线的带通滤波器
CN201528031U (zh) L型耦合结构双模微带带通滤波器
CN116646700A (zh) 一种w波段超宽带波导滤波器
CN102610880A (zh) 具有宽带外抑制的平面小型化通信带通滤波器
CN101635383A (zh) 具有增强耦合和谐波抑制特性的微带双模滤波器
CN109244614B (zh) 一种基于dgs结构的谐波抑制超宽带滤波器
CN112928411B (zh) 双模介质滤波器及其零点调节方法
CN112928410B (zh) 双模介质滤波器及其零点调节方法
CN204067529U (zh) 一种平面cq带通滤波器
CN108879043A (zh) 一种采用耦合枝节加载槽线谐振结构的三模平衡滤波器
CN115084810B (zh) 小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器
CN104134836A (zh) 一种基于四分之一波长短路馈线的平面双工器
CN104009271B (zh) 一种基于级联四个谐振器的平面带通滤波器
CN104167578A (zh) 基片集成波导带通滤波器
CN109755706B (zh) 高带外抑制的电磁分路耦合滤波器
CN203883094U (zh) 一种基于电磁混合耦合的微带双工器
CN106711556B (zh) 一种小型化微带四工器
CN106848516B (zh) 一种基于十字形谐振器的宽阻带微带三工器
CN112086717A (zh) 一种容性贴片加载的双模基片集成波导带通滤波器
CN116315538B (zh) 一种介质型人工表面等离激元带通滤波器
CN203871449U (zh) 一种基于级联四个谐振器的平面带通滤波器
CN204067528U (zh) 一种基于四分之一波长短路馈线的平面双工器
CN210838035U (zh) 一种多频段微波滤波结构及多频段微波滤波器
CN216597925U (zh) 一种含有八个虹膜的圆形波导滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant