本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種寬頻帶高抑制度的波導(dǎo)濾波器，該濾波器用于衛(wèi)星通信地面站。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星通信地面站，它由天線、饋線設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備及電源等組成。Ku和Ka波段，寬帶頻譜復(fù)用饋源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是下一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。這些天線不僅用于通信,還有用于雷達(dá)、電子戰(zhàn)、武器制導(dǎo)和導(dǎo)航等；這就需要一幅天線實(shí)現(xiàn)工作在多個(gè)工作頻率內(nèi)，從而減少天線的數(shù)量和所占體積。其中地面站中，反射面天線的饋源網(wǎng)絡(luò)包含饋源和微波網(wǎng)絡(luò)，目前Ka和Ku頻段的饋源(波紋喇叭)設(shè)計(jì)不存在難度，最大的難度在微波網(wǎng)絡(luò)部分，分波器是饋源網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部件，位于波紋喇叭的后端，它的性能直接決定著整個(gè)饋源網(wǎng)絡(luò)的特性。

當(dāng)多頻共用時(shí)，由于分波器的口徑尺寸相對(duì)于高頻段來說屬于過模波導(dǎo)，會(huì)產(chǎn)生高次模，如果高次模抑制不好的話，這些被激勵(lì)起來的高次模就會(huì)在饋源中傳輸輻射，惡化饋源的輻射特性。如果分波器不能做到對(duì)稱，也會(huì)影響圓極化軸比指標(biāo)。為了避免兩個(gè)工作頻段的干擾，需要做到濾波器的寬頻帶和對(duì)二次和三次諧波的高抑制度。

從濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域來看，目前主要應(yīng)用于衛(wèi)星天線的饋電網(wǎng)絡(luò)部分，也可以單純的作為寬帶的大功率濾波器使用。從濾波器的設(shè)計(jì)形式來看，與已有的寬帶高抑制度濾波器的設(shè)計(jì)專利，比較如下：

中國專利號(hào)為CN201877547U，名稱：可實(shí)現(xiàn)良好諧波抑制響應(yīng)的不對(duì)稱正規(guī)耦合級(jí)聯(lián)濾波器，由兩個(gè)濾波模塊級(jí)聯(lián)而成，其中一個(gè)濾波模塊為高Q值的諧振器，另一個(gè)濾波模塊為低Q值諧振器。改級(jí)聯(lián)濾波器，低Q值濾波模塊提供了良好的諧波抑制性能和較小的體積，可實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化濾波器的濾波頻率響應(yīng)性能，同時(shí)具有更小的體積尺寸和低成本的特點(diǎn)；但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要調(diào)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是多頻共用時(shí)，如何對(duì)高次模進(jìn)行抑制，解決了目前Ku/Ka雙頻衛(wèi)星天線帶寬頻譜復(fù)用饋源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和未來第三代衛(wèi)星Ku/Ka雙頻衛(wèi)星天線的關(guān)鍵問題。性能指標(biāo)能夠有效的保證了后期天線系統(tǒng)工作頻帶內(nèi)輻射方向圖圓對(duì)稱、邊緣照射電平基本一致、交叉極化隔離度高、電壓駐波比低、電壓軸比小、插入損耗小、端口隔離度及頻帶隔離度。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種寬頻帶高抑制度的波導(dǎo)濾波器，包括兩段相同的階梯阻抗變換器和金屬塊模部分，金屬塊模部分位于兩段階梯阻抗變換器之間，所述階梯阻抗變換器由N階變換部分依次連接組成，N階變換部分的波導(dǎo)口沿波導(dǎo)濾波器的軸向由外到內(nèi)依次變小，第一階變換部分為波導(dǎo)濾波器的輸入/輸出口，第N階變換部分的末端開槽；所述金屬塊模部分由相對(duì)設(shè)置的上層金屬塊模部分和下層金屬塊模部分組成，上層金屬塊模部分位于波導(dǎo)濾波器的上部腔體內(nèi)壁，下層金屬塊模部分位于波導(dǎo)濾波器的下部腔體內(nèi)壁，兩層金屬塊模部分和下層金屬塊模部分之間有間隔，每層金屬塊模部分均包括由按照矩陣形式排布的多個(gè)金屬塊，相鄰金屬塊之間開有槽，每一行的金屬塊與波導(dǎo)濾波器內(nèi)壁有間隔，第一列和最后一列的金屬塊均位于第N階變換部分上且其一邊與第N階變換部分末端重合；其中N為大于3的整數(shù)。

其中，所述第一階變換部分為BJ140標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)。

其中，所述每層金屬塊模部分沿波導(dǎo)濾波器的軸向開有4條橫槽，沿波導(dǎo)濾波器的徑向開有5條縱槽，這些槽共分割出30個(gè)金屬塊，第一條縱槽和最后一條縱槽與第N階變換部分末端的槽重合。

其中，所述階梯阻抗變換器由4階變換部分依次連接組成。

其中，第一階變換部分至第四階變換部分的寬度分別為8mm、8.12mm、3.64mm和9.26mm。

其中，第二至第四階變換部分的高度分別為4.31mm、5.91mm、6.41mm；所有金屬塊的長(zhǎng)度均為2.382mm，高度均為7.308mm，上下兩層金屬塊間隔為0.91mm；第一列和第六列的金屬塊寬度均為1.88mm，第二列和第五列的金屬塊寬度均為1.85mm，第三列和第四列的金屬塊寬度均為1.7mm；第一條和第五條縱槽寬度為1.26mm，第二條和第四條縱槽寬度為1.51mm,第三條縱槽寬度為1.85mm；第一行金屬塊離波導(dǎo)濾波器邊緣的距離為0.7mm；每一條橫槽寬度均為1.428mm。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本濾波器采用對(duì)稱化設(shè)計(jì)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的波導(dǎo)接口端口采用的是BJ140，兩端是兩個(gè)相同的4段階梯阻抗變換器，對(duì)稱化設(shè)計(jì)；中間是塊模部分，橫向開了四條槽，縱向開了5條槽，共分割出30個(gè)金屬塊，其中第一條和最后一條槽的位置在阻抗變換器的最后一階。加工分為上下兩個(gè)合板，最后噴漆粘合而成。最后濾波器的通帶10GHz～15GHz；阻帶：19.6-31GHz，采用一體加工，免調(diào)試，可靠性高。

(2)比Arnedo2006年發(fā)表在ELECTRONICS LETTERS上的《Ku-band high-power lowpass filter with spurious rejection》文獻(xiàn)中的模型長(zhǎng)度小了2/3。

(3)比Ivan Arregui2010年發(fā)表在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS雜志中的《A Compact Design of High-Power Spurious-Free Low-Pass Waveguide Filter》模型長(zhǎng)度也要小1/2，而且?guī)捯獙挕?/p>

(4)相對(duì)于專利號(hào)為CN201877547U專利，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，免調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)；相對(duì)于文獻(xiàn)1和2，在工作指標(biāo)相同的情況下，具有加工簡(jiǎn)單，體積小的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。

圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視示意圖。

圖3是本發(fā)明側(cè)面外表示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

整個(gè)濾波器的長(zhǎng)度為72.48mm,圖1中的1-4分別為第一至第四階變換部分，是由寬度不同、高度不同的矩形波導(dǎo)構(gòu)成，由于矩形波導(dǎo)具有截止低頻效應(yīng)，不能通過波導(dǎo)截至頻率以下的頻率。入射部分和出射部分采用階梯阻抗變換器，使得與入射的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)相匹配，圖1的1-4和圖2的11-14顯示，濾波器的金屬壁厚度為3mm，各變換部分長(zhǎng)度相同，高度不同，第二至第四階變換部分的高度h1、h2、h3分別為4.31mm、5.91mm、6.41mm，第一至第四階變換部分的寬度分別為8mm、8.12mm、3.64mm、9.26mm(波導(dǎo)口分別作為長(zhǎng)和高，波導(dǎo)口沿軸向方向作為寬)。

為了使濾波器實(shí)現(xiàn)以主模TE₁₀傳輸，達(dá)到較好的通帶和阻帶特性，如圖1的5-10部分，在矩形波導(dǎo)部分開了一些縱向槽，使很多高次模受到抑制。在這里，與傳統(tǒng)的塊模濾波器不同，在階梯阻抗變換器的最后一節(jié)，也就是圖1中的第4階變換部分就開始進(jìn)行開槽。

每一個(gè)分割的金屬塊的尺寸并不完全相同。所有金屬塊的長(zhǎng)度均為2.382mm，金屬塊高度h為7.308mm，上下兩層金屬塊間隔為0.91mm；第一列和第六列的金屬塊寬度均為1.88mm，第二列和第五列的金屬塊寬度均為1.85mm，第三列和第四列的金屬塊寬度均為1.7mm；第一條和第五條縱槽寬度為1.26mm，第二條和第四條縱槽寬度為1.51mm,第三條縱槽寬度為1.85mm；從圖3濾波器的側(cè)面圖看，第一行金屬塊離濾波器邊緣的縫隙寬0.7mm，側(cè)面看金屬塊的寬度均為2.382mm，側(cè)面看縫隙均為1.428mm。另外塊模部分雖然沒有使用中間兩個(gè)四分之一的波長(zhǎng)變換器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，最后的測(cè)試結(jié)果顯示仍然很好對(duì)對(duì)二次、三次諧波進(jìn)行了抑制。

本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)如下：

本發(fā)明兩端的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)BJ140與系統(tǒng)中其他部分通過法蘭盤上的螺釘進(jìn)行固定連接。