CN203774426U - 基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器 - Google Patents
基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器，本滤波器包含：6个金属谐振内腔(1a、2a、3a、4a、5a、6a)和6个金属谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)构成的6个谐振腔；输入抽头(7a)和输出抽头(7b)；1个耦合杠铃(8)；5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)和塑料外壳(10)；其中6个谐振腔中的谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)位于金属谐振腔的正上方且具有不同的长度，5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)位于两个谐振杆连接线的中点上且具有不同的长度。经过良好的设计可以达到良好的滤波效果，并能承受较大的功率容量。
Description
技术领域
本发明属于微波技术领域使用的带通滤波器，特别涉及到交叉耦合结构和腔体结构。
背景技术
现如今社会，无线电通信技术的高速发展，使得微波滤波器的作用越来越重要。所谓的微波滤波器就是一个二端口的具有频率选择性的复杂网络，微波系统的工作频段就由其频率选择性来选择。微波滤波器在雷达、无线电通信、微波测量等系统中得到了广泛应用，因此其性能的好坏直接关系着整个微波系统的性能。
基于交叉耦合滤波器以其优异的性能进入大家的视野，与传统的级联滤波器相比，交叉耦合滤波器可以用更少的谐振单元实现相同的指标。其次，我们可以通过灵活设置交叉耦合滤波器的传输零点来达到我们所需要的滤波器带外抑制能力指标，还可以改善通带内的群时延特性。其中腔体滤波器由于其结构紧凑、性能稳定、低损耗、高Q值等优点近年来发展迅速，较之徼带结构滤波器更为适合实际运用。本专利结合两者，设计开发了一款基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器。
本专利采用的同轴腔体带通滤波器作为一种重要的微波元器件，和一般的微带结构的滤波器相比，虽然体积略大，但是具有功率容量大、插入损耗低、寄生通带远等优点，能够很好的解决传统滤波器上的设计缺陷，在一些大功率的系统中应用较为广泛。
发明内容
本发明设计了工作于LTE无限通信频段的带通滤波器，基于交叉耦合滤波器实现的滤波范围是2620MHz到2690MHz。回波损耗需要高于-20dB，插入损耗小于-1.5dB，中心频率为2655MHz的带通滤波器。该种滤波器的功率容量较大，插入损耗小，可以满足微波器件的设计要求，可广泛的应用于LTE通信系统的基站中。
实现本发明的技术解决方案是：
本实用新型的带通滤波器主要采用交叉耦合结构和腔体结构来实现，使用交叉耦合滤波器可以用更少的谐振单元实现相同的指标。
本专利其结构为：本专利的滤波器，主要由六个谐振腔所构成，谐振腔之间的耦合杆后者耦合杠铃和用于输入输出的抽头组成。
腔体滤波器由同轴腔体来实现，谐振腔由内腔和金属谐振杆构成，内腔中介质为空气。单腔谐振频率主要与谐振腔的大小、谐振杆的尺寸有关。本专利中使用不同的谐振杆，来调节各个谐振腔的谐振点。
腔体间的感性耦合和耦合系数的关系如下：耦合杆深度越大，耦合系数越大；腔体间的容性耦则是耦合探针越长，耦合系数越大。通过不同腔的耦合杆和耦合杠铃来调节各腔体之间的耦合系数。
本设计采用电耦合形式的抽头端口。抽头耦合的强度用Q值表示，Q值大小决定于其高度的变化，随着抽头高度的增高而减小。
通过耦合系数矩阵中，计算出实际的拓扑结构，并带入计算矩阵，这样可以满足不同的设计要求。
本实用基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器的主要优点：
1、带内波纹很小，对信号影响较小；
2、功率容量大，功率损耗低；
3、结构紧凑、性能稳定，适合实际运用。
附图说明
图1为本专利基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器的结构图；
图2为本专利滤波器的仿真结果图。
以上图片中含有：
1a：金属谐振内腔1；1b：金属谐振杆1；2a：金属谐振内腔2；2b：金属谐振杆2；3a：金属谐振内腔3；3b：金属谐振杆3；4a：金属谐振内腔4；4b：金属谐振杆4；5a：金属谐振内腔5；5b：金属谐振杆5；6a：金属谐振内腔6；6b：金属谐振杆6；7a：输入抽头；7b输出抽头；8：耦合杠铃；9a：1-2腔耦合杆；9b：2-4腔耦合杆；9c：3-4腔耦合杆；9d：3-5腔耦合杆；9e：5-6腔耦合杆；10：塑料外壳。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。
具体实施：
本专利的谐振腔由内腔和金属谐振杆构成，内腔中介质为空气。谐振腔、耦合杆、抽头和耦合杠铃都用导电性能良好的银制作而成，并由外部的塑料外壳包裹固定。
各个金属谐振内腔1a、2a、3a、4a、5a、6a的尺寸相同为内半径8mm外半径10mm，高为23mm底厚，度为6mm。
其中6个谐振腔中的谐振杆的位于金属谐振腔的正上方且具有不同的长度，分别为1b金属谐振杆1为一半径为2.675mm高为2.572mm的实心圆柱体。2b金属谐振杆2为一半径为2.675mm高为4.265mm的实心圆柱体。3b金属谐振杆3为一半径为2.675mm高为7.053mm的实心圆柱体。4b金属谐振杆4为一半径为2.675mm高为5.582mm的实心圆柱体。5b金属谐振杆5为一半径为2.675mm高为5.557mm的实心圆柱体。6b金属谐振杆6为一半径为2.675mm高为1.638mm的实心圆柱体。
7a输入抽头由两个半径为1mm的金属杆与谐振腔1相连，其里底座高度为17.342mm。
7b输出抽头由两个半径为1mm的金属杆与谐振腔1相连，其里底座高度也为17.342mm。
8耦合杠铃的为长26.341mm的金属杆，其中间轴半径为1mm，两段粗端的半径为3.3mm，其横跨于4、5谐振腔之间。
其中5个腔体间的腔耦合杆位于两个谐振杆连接线的中点上且具有不同的长度，分别为9a1-2腔耦合杆为高2.543mm，半径为1mm的实心圆柱体。9b2-4腔耦合杆为高2.517mm，半径为1mm的实心圆柱体。9c3-4腔耦合杆为高2.496mm，半径为1mm的实心圆柱体。9d3-5腔耦合杆为高2.523mm，半径为1mm的实心圆柱体。9e5-6腔耦合杆为高2.493mm，半径为1mm的实心圆柱体。
6个金属谐振内腔(1a、2a、3a、4a、5a、6a)和6个金属谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)构成的6个谐振腔；输入抽头(7a)和输出抽头(7b)；1个耦合杠铃(8)；5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)和塑料外壳(10)；其中6个谐振腔中的谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)位于金属谐振腔的正上方且具有不同的长度，5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)位于两个谐振杆连接线的中点上且具有不同的长度。
图2是通过以上模型结构所得到的相应的仿真结果，由图可见在LTE移动通信频段2620MHz到2690MHz插入损耗小于1.5dB，回波损耗都在大于20dB，带内波纹小于0.3dB。在阻带大于2730MHz和小于2710MHz的频段插入损耗大于30dB。完全可以得到设计要求，具有一定的实用性。
Claims (1)
1.基于交叉耦合的六腔腔体带通滤波器，其特征在于，包括：6个金属谐振内腔(1a、2a、3a、4a、5a、6a)和6个金属谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)构成的6个谐振腔；输入抽头(7a)和输出抽头(7b)；1个耦合杠铃(8)；5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)和塑料外壳(10)；其中6个谐振腔中的谐振杆(1b、2b、3b、4b、5b、6b)位于金属谐振腔的正上方且具有不同的长度，5个腔体间的腔耦合杆(9a、9b、9c、9d、9e)位于两个谐振杆连接线的中点上且具有不同的长度。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106025465A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-10-12 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | 一种腔体滤波器 |
| CN111193085A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-22 | 南京理工大学 | 双通带巴伦滤波器 |
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| CN111193085A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-22 | 南京理工大学 | 双通带巴伦滤波器 |
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