本發(fā)明屬于腔體濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種新型小型化窄帶腔體濾波器。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代微波技術(shù)的發(fā)展，即要求濾波器等微波無(wú)源器件體積更小，又要求其性能更佳；因此在小型化的基礎(chǔ)上，還要求提高濾波器的性能。如今，無(wú)線電通信頻率資源日益緊張，分配到各類通信系統(tǒng)的頻率間隔必然越來(lái)越窄，這就要求濾波器具有高帶外抑制以提高其頻率選擇能力；通帶內(nèi)低插損，以減少有用信號(hào)的傳輸損耗，提高靈敏度；同時(shí)保持一個(gè)寬的阻帶抑制雜散信號(hào)。因此設(shè)計(jì)小尺寸高性能的濾波器成為研究的重點(diǎn)。

目前，常見(jiàn)濾波器有兩種基本的結(jié)構(gòu)，一種是交指結(jié)構(gòu)，另一種為梳狀結(jié)構(gòu)；交指結(jié)構(gòu)濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，容易加工，體積小，可靠性和一致性好，被廣泛應(yīng)用在微波系統(tǒng)中；而梳狀結(jié)構(gòu)相比與交指結(jié)構(gòu)，保證性能一致的前提下，結(jié)構(gòu)要更為緊湊，體積更小，但是在加工上，超出了加工精度范圍，難以實(shí)現(xiàn)。因此，為了滿足濾波器小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)保證其高性能，基于梳狀結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的新型小型化窄帶腔體濾波器，使其能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有梳狀結(jié)構(gòu)濾波器難以實(shí)現(xiàn)加工的缺陷，提供一種新型小型化窄帶腔體濾波器；該濾波器基于梳狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)在蓋板一側(cè)設(shè)置金屬小方塊，在保證高性能的前提下，實(shí)現(xiàn)腔體濾波器的小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)，其加工精度能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種新型小型化窄帶腔體濾波器，所述腔體濾波器為由諧振腔、調(diào)節(jié)螺釘、諧振柱、輸入輸出結(jié)構(gòu)以及兩側(cè)蓋板共同構(gòu)成的梳狀結(jié)構(gòu)濾波器；其特征在于，任意一側(cè)蓋板上設(shè)置有若干個(gè)凸出的尺寸相同的矩形金屬柱，所述矩形金屬柱呈左右對(duì)稱分布，使得蓋板安裝后，左右兩端的諧振柱之間分別設(shè)有一個(gè)所述矩形金屬柱，每個(gè)矩形金屬柱與其兩側(cè)諧振柱等間距設(shè)置、且高度位于諧振柱中間位置。

進(jìn)一步的，所述矩形金屬柱的尺寸由諧振柱之間的耦合度確定。

進(jìn)一步的，所述諧振腔、諧振柱及調(diào)諧螺釘組成基本諧振單元，通過(guò)調(diào)諧螺釘調(diào)節(jié)所述腔體濾波器的諧振工作頻率。

從工作原理上講：本發(fā)明提供一種新型小型化窄帶腔體濾波器，基于梳狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)濾波器中，由左右兩端(即靠近輸入輸出結(jié)構(gòu))向中心，各個(gè)腔體的耦合度逐漸減小，而耦合度(耦合電容)要求越高，則要求構(gòu)成該腔體的兩個(gè)諧振柱之間間距越??；當(dāng)兩個(gè)諧振柱之間間距小到超過(guò)加工精度，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。基于此，本發(fā)明中利用加載電容的原理，通過(guò)在兩個(gè)諧振柱之間設(shè)置矩形金屬柱，矩形金屬柱與諧振柱之間產(chǎn)生加載電容，從而增大兩個(gè)諧振柱之間的耦合電容，進(jìn)而使兩端諧振柱之間間距適當(dāng)增大(滿足加工精度)的同時(shí)滿足耦合度要求。另外，上述工作原理也說(shuō)明了本發(fā)明中矩形金屬柱設(shè)置于左右兩端的諧振柱之間的原因，當(dāng)中心向兩端的腔體耦合度要求使得構(gòu)成該腔體的兩個(gè)諧振柱之間間距已經(jīng)能夠加工，則無(wú)需設(shè)置矩形金屬柱，更大程度的實(shí)現(xiàn)小型化；因而，本發(fā)明中矩形金屬柱的數(shù)量應(yīng)根據(jù)腔體濾波器的具體參數(shù)確定，針對(duì)不同參數(shù)要求也存在所有諧振柱之間均設(shè)置矩形金屬柱的情況，但其工作原理并不違背本發(fā)明。

更需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明中，即使通過(guò)設(shè)置矩形金屬柱適當(dāng)增大兩端諧振柱之間間距，所述柱狀結(jié)構(gòu)腔體濾波器的體積同樣小于現(xiàn)有交指狀結(jié)構(gòu)腔體濾波器，即實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)、保證了腔體濾波器小型化設(shè)計(jì)。

本發(fā)明中，腔體濾波器的諧振柱與諧振腔的尺寸、以及調(diào)諧螺釘與諧振柱之間的距離，將共同決定單個(gè)諧振單元的諧振頻率；當(dāng)確定好諧振柱之間的耦合度參數(shù)后，矩形金屬柱的尺寸根據(jù)耦合度參數(shù)仿真確定。

綜上，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)窄帶帶通腔體濾波器體積小型化及工業(yè)化生產(chǎn)；在梳狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)在一側(cè)蓋板設(shè)置矩形金屬柱，在保證腔體濾波器高性能(帶外高抑制)的前提下，實(shí)現(xiàn)腔體濾波器的體積小型化，同時(shí)滿足工業(yè)化加工精度，利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中腔體濾波器整體結(jié)構(gòu)仿真模型；其中，1腔體、2為調(diào)諧螺釘、3為金屬諧振柱、4為輸入輸出結(jié)構(gòu)、5為矩形金屬塊。

圖2為實(shí)施例中腔體濾波器的輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)仿真模型。

圖3為實(shí)施例中設(shè)置有矩形金屬柱雙腔耦合結(jié)構(gòu)仿真模型。

圖4為實(shí)施例中腔體濾波器的雙腔耦合仿真模型。

圖5為實(shí)施例中腔體濾波器仿真結(jié)果圖。

圖6為實(shí)施例中腔體濾波器的實(shí)物測(cè)試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。

本實(shí)施例提供一種新型小型化窄帶腔體濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述腔體濾波器為由諧振腔1、調(diào)節(jié)螺釘2、諧振柱3、輸入輸出結(jié)構(gòu)4以及兩側(cè)蓋板共同構(gòu)成的梳狀結(jié)構(gòu)濾波器；其特征在于，任意一側(cè)蓋板上設(shè)置有四個(gè)凸出的尺寸相同的矩形金屬柱5，所述矩形金屬柱呈左右對(duì)稱分布，使得蓋板安裝后，左右兩端的諧振柱之間(即左右兩端的第一腔體和第二腔體)分別設(shè)有一個(gè)所述矩形金屬柱，每個(gè)矩形金屬柱與其兩側(cè)諧振柱等間距設(shè)置、且高度位于諧振柱中間位置。本實(shí)施例中腔體濾波器工作在7.2ghz—7.45ghz，其具體設(shè)計(jì)仿真過(guò)程如下：

步驟1：首先設(shè)計(jì)腔體濾波器的單個(gè)諧振單元、腔體大小、諧振柱的尺寸、調(diào)諧螺釘?shù)拈L(zhǎng)度，將共同確定腔體濾波器的工作頻率；調(diào)整以上參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)諧振頻率；

步驟2：如圖2所示為腔體濾波器的輸入輸出結(jié)構(gòu)仿真模型，圖中只包括第一級(jí)諧振單元，以及與絕緣子模型的連接，省略了后端的sma結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)第一級(jí)諧振柱的高度，以及相連接的位置，減少回波損耗，使得腔體的輸入輸出良好匹配到50歐姆；本實(shí)施例中，諧振柱長(zhǎng)x為2.5mm，寬y為2.5mm，高h(yuǎn)為8.74mm；調(diào)諧螺釘半徑為1mm，長(zhǎng)度為2mm；

步驟3：如圖3所示為設(shè)置有矩形金屬柱雙腔耦合結(jié)構(gòu)仿真模型，根據(jù)工作頻率帶寬，將步驟1中的諧振腔進(jìn)行耦合設(shè)計(jì)；調(diào)整諧振柱之間的間距，確定矩形金屬柱尺寸；本實(shí)施例中，矩形金屬柱位置高度為4.37mm，矩形金屬柱的長(zhǎng)c為1.96mm，寬a為1.13mm，高b為1.13mm；

步驟4：將以上所得的參數(shù)模型進(jìn)行總體仿真，設(shè)計(jì)的濾波器的階數(shù)為9階模型；矩形金屬柱的位置在腔體的前(左)兩腔和后(右)兩腔，進(jìn)行仿真，得到仿真結(jié)果如圖5所示；

步驟5：將仿真好的帶通濾波器進(jìn)行機(jī)械加工；腔體的機(jī)械加工加工精度為±0.1mm的精度；選擇鋁作為濾波器的腔體材料，且采用表面鍍銀的工藝；首先，根據(jù)確定的濾波器整體尺寸大小來(lái)加工蓋板，在蓋板的四周圍上m2沉頭孔，用于安裝固定螺釘；將諧振柱按照仿真出來(lái)的尺寸和間距進(jìn)行整體加工，在諧振柱上方對(duì)應(yīng)腔體開(kāi)m2螺紋孔，用于加入m2的調(diào)諧螺釘；輸入輸出端加入過(guò)孔，保證50歐姆匹配，插入玻璃絕緣子，涂抹導(dǎo)電銀漿，放入烘箱烘烤一段時(shí)間，使得sma和腔體良好連接；蓋上蓋板，確保蓋板固定好；

步驟6：對(duì)裝配好的腔體濾波器利用調(diào)諧螺釘進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到最終理想的指標(biāo)；利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，得到最終的測(cè)試結(jié)果如圖6所示；從測(cè)試曲線中我們可以看出所得到的濾波器的最終的中心頻率為7.325ghz，帶寬為0.25ghz，插損小于2.15db，略微偏大，這可能是由于機(jī)械加工中加工出現(xiàn)的問(wèn)題，帶內(nèi)平坦度好，回?fù)軗p耗小于15db；總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)采用在蓋板的一側(cè)增加矩形金屬柱，既保證了帶外高抑制，又能有效的減小濾波器的體積。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本說(shuō)明書中所公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開(kāi)的所有特征、或所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。