CN201859933U - Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，在标准波导管内部宽边中心位置插入若干金属膜片构成的，采用真空焊接的方式进行拼装，去除了传统滤波器的调谐机构。本实用新型减少了波导滤波器内部的加载部件和调谐部件，在达到同样指标要求的前提下减少体积和调谐量。本实用新型具有体积小、重量轻、加工制造方便、可靠性高、稳定性好和承受功率大等优点，大大减少真空微放电和放电发生的几率，适合作为卫星有效载荷，空天设备中的接收和发送链路的滤波设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种Ka波段免调谐波导滤波器，特别涉及一种Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，作为卫星微波系统前端的组成设备之一。
背景技术
在宽带网络应用日益增加的情况下，载波的频率越来越高，在星间通讯上，载波频率已经达到Ka波段。为实现全双工双向通信，发送和接收分别分配不同的频点，为避免发射信号和接收信号互相干扰，必须依靠高性能的滤波设备来分离发射信号和接收信号。所以，滤波器是发射信道和接收信道中的关键设备。在星载设备中，随着发射功率越来越大，对波导器件的真空放电特性和真空微放电特性提出了更高的要求，这就要求滤波器必须能够通过大功率信号，要求滤波器必须减少调谐结构，以减少真空放电和微放电的几率。
现有的波导滤波器为了克服加工误差都需要调谐螺钉进行阻抗调节，虽然近年来有些技术的使用大大减少了调谐量，如专利号为200820061638.6的一种紧凑型波导滤波器，但还是要用调谐螺钉进行调试。另外还有一种采用垫片叠加的形式组成的滤波器，如专利号为01136553.6的波导滤波器，这种滤波器对垫片的加工要求很高，否则一旦在装配好的各个垫片之间出现缝隙将大大影响滤波器的电气性能。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，结构简单、加工方便、适合在真空大功率环境进行应用。
本实用新型的技术解决方案是：Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，由矩形波导和金属膜片组成，矩形波导的两端设计有法兰盘，金属膜片安装在矩形波导内腔宽边的中央位置并与宽边垂直，金属膜片上开有与滤波阶数相同数量的矩形谐振腔，在相邻谐振腔之间共形成较滤波阶数多1的耦合机构，当谐振腔数量为奇数时，以中间谐振腔为对称中心，向外两侧的谐振腔宽度依次减小，中间谐振腔的宽度最大，且以中间谐振腔相对称的两个谐振腔宽度相等，由中间谐振腔与相邻谐振腔形成的两个耦合机构宽度相等且最大，由中间谐振腔为中心向外两侧形成的耦合机构宽度依次减小，且以中间谐振腔相对称的两个耦合机构宽度相等；当谐振腔数量为偶数时，以中间耦合机构为对称中心，向外两侧的耦合机构宽度依次减小，中间耦合机构的宽度最大，且以中间耦合机构相对称的两个耦合机构宽度相等，由中间耦合机构与相邻耦合机构形成的两个谐振腔宽度相等且最大，由中间耦合机构为中心向外两侧形成的谐振腔宽度依次减小，且以中间耦合机构相对称的两个谐振腔宽度相等。
所述矩形波导和金属膜片均为铝材，矩形波导外表面镀银。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型免去调谐螺钉等调谐机构，使结构更为简单，大大减少滤波器的真空放电和微放电的几率，该滤波器具有更好的抗震性能，尤其适于在星载环境下使用，由于该滤波器内部结构简单，使得滤波器的前期仿真分析大大简化，可以加入更多的环境仿真分析，为滤波器的使用提供更多的仿真数据。
附图说明
图1为本实用新型的法兰盘视角的结构示意图；
图2为本实用新型的结构剖视图；
图3为本实用新型的装配结构示意图；
图4为实施例1的金属膜片结构示意图；
图5为实施例2的金属膜片结构示意图；
图6为本实用新型的仿真结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型设计的Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器包括矩形波导1和金属膜片2，矩形波导1的两端设计有法兰盘。金属膜片2置于矩形波导1的内腔，与矩形波导1内腔的宽边垂直，且位于矩形波导内腔宽边的中央位置，与矩形波导1内腔的两宽边相连。为了方便安装金属膜片2，矩形波导1分成两部分，金属膜片2夹装在两部分之间。矩形波导1和金属膜片2都采用铝材，组合在一起在外观上为一个两端带法兰盘标准波导管。矩形波导管和法兰盘作为一个整体以铣加工的方式生产，中间的金属膜片以线切割加工的方式生产。为保证电性能，波导管内表面和金属膜片的表面粗糙度应优于0.8μm。
为保证金属膜片2的结构强度，金属膜片2厚度不小于0.3mm。为了实现不同的滤波功能，本实用新型设计的金属膜片2可设计成不同的滤波阶层，如五阶、六阶、七阶等。本实用新型中举出了两种不同滤波阶层的金属膜片形式。如五阶滤波形式，采用图4所示的结构，金属膜片2中有五个谐振腔，编号分别为202、204、206、208、210，五个谐振腔的长度相同，五个谐振腔的宽度由外向内依次增加，其中谐振腔202和210的宽度一致，谐振腔204和208的宽度一致，谐振腔206的宽度最大。五个谐振腔共形成六条耦合机构，编号依次为201、203、205、207、209、211，六条耦合机构的长度相同，六条耦合机构的宽度由外向内依次增加，其中耦合机构201和211的宽度一致，耦合机构203和209的宽度一致，耦合机构205和207的宽度一致。
六阶滤波形式的金属膜片如图5所示，金属膜片2中有六个谐振腔，编号分别为302、304、306、308、310、312，六个谐振腔的长度相同，六个谐振腔的宽度由外向内依次增加，其中谐振腔302和312的宽度一致，谐振腔304和310的宽度一致，谐振腔306和308的宽度一致。六个谐振腔共形成七条耦合机构，编号依次为301、303、305、307、309、311、313，七条耦合机构的长度相同，七条耦合机构的宽度由外向内依次增加，其中耦合机构301和313的宽度一致，耦合机构303和311的宽度一致，耦合机构305和309的宽度一致，耦合机构307的宽度最大。
各个小膜片的宽度和各膜片之间的间距都是经过精确的设计计算和仿真得出的。设计过程可以参见1974科学出版社出版的《现代微波滤波器的结构与设计》[M]。各个金属膜片耦合机构的宽度为精确的设计值，不同的设计值决定各阶谐振器之间的耦合度。各个金属膜片间的谐振腔为精确的设计值，不同耦合机构的宽度决定各阶谐振器谐振频率，约为工作频率的波导波长。
仿真的模型如图6所示，加工精度达到0.01mm就可以得到符合指标要求的产品。两部分的矩形波导加工完成后采用真空铅焊的方式拼装在一起，经表面打磨加工形成未经表面处理的半成品产品，机加完成的半成品进行表面镀银处理。
Claims (2)
1.Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，其特征在于：由矩形波导(1)和金属膜片(2)组成，矩形波导(1)的两端设计有法兰盘，金属膜片(2)安装在矩形波导(1)内腔宽边的中央位置并与宽边垂直，金属膜片(2)上开有与滤波阶数相同数量的矩形谐振腔，在相邻谐振腔之间共形成较滤波阶数多1的耦合机构，当谐振腔数量为奇数时，以中间谐振腔为对称中心，向外两侧的谐振腔宽度依次减小，中间谐振腔的宽度最大，且以中间谐振腔相对称的两个谐振腔宽度相等，由中间谐振腔与相邻谐振腔形成的两个耦合机构宽度相等且最大，由中间谐振腔为中心向外两侧形成的耦合机构宽度依次减小，且以中间谐振腔相对称的两个耦合机构宽度相等；当谐振腔数量为偶数时，以中间耦合机构为对称中心，向外两侧的耦合机构宽度依次减小，中间耦合机构的宽度最大，且以中间耦合机构相对称的两个耦合机构宽度相等，由中间耦合机构与相邻耦合机构形成的两个谐振腔宽度相等且最大，由中间耦合机构为中心向外两侧形成的谐振腔宽度依次减小，且以中间耦合机构相对称的两个谐振腔宽度相等。
2.根据权利要求1所述的Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器，其特征在于：所述矩形波导(1)和金属膜片(2)均为铝材，矩形波导(1)外表面镀银。
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2010
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