專利名稱：十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器，特別是一種TEOl模十階自均衡 Ku頻段介質(zhì)濾波器，屬于微波無源部件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
TEOl模十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器具有體積小、重量輕、插損小、帶內(nèi)平坦、帶外抑制高的特點，主要用來作為多工器的通道濾波器來形成輸入多工器網(wǎng)絡(luò)，還可以單獨作為濾波器對某一頻段的信號起濾波作用，它的應(yīng)用能夠大幅提升通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)的通道數(shù)量。TEOl模十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器階數(shù)高、交叉耦合多，寄生耦合非常豐富， 尤其是由于交叉負(fù)耦合引起的寄生耦合會使本應(yīng)對稱的濾波器傳輸響應(yīng)傾斜，必須采取措施消除寄生耦合的影響。查找了相關(guān)文獻資料，沒有找到國內(nèi)關(guān)于介質(zhì)濾波器寄生耦合克服技術(shù)的文獻資料，國際上介紹TEOl模介質(zhì)濾波器的文章或?qū)＠€比較多，但是涉及到十階自均衡介質(zhì)濾波器也僅有一篇專利hternational patent WO 95/27317，如圖10所示，該專利中通過引入多余的交叉耦合來克服寄生耦合的影響，這種做法的缺點是由于引入了多余的交叉耦合，產(chǎn)品可靠性降低，另外，多余的交叉耦合往往是在調(diào)試階段確定尺寸，增加了調(diào)試的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器，在不增加多余交叉耦合的基礎(chǔ)上克服寄生耦合的影響，使產(chǎn)品的傳輸響應(yīng)對稱， 提高了產(chǎn)品的可靠性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器包括腔體(1)、蓋板⑵、介質(zhì)諧振器⑶、雙層U型耦合探針⑷、單層U型耦合探針(5)、調(diào)諧螺釘(6) ,SMA 電連接器(7)和緊固螺釘(8)；腔體(1)內(nèi)部形成10個金屬腔體，10個金屬腔體并排排成兩列，相鄰金屬腔體之間有耦合孔(9)，用來實現(xiàn)10個介質(zhì)諧振器(3)之間的主耦合以及介質(zhì)諧振器Rl和RlO之間的正交叉耦合；所述介質(zhì)諧振器(3)共有10個，即Rl R10，分別位于10個金屬腔體內(nèi)；雙層U型耦合探針(4)位于介質(zhì)諧振器R2和R9之間，單層U型耦合探針( 位于介質(zhì)諧振器R 3和R8之間；調(diào)諧螺釘(6)包括頻率調(diào)諧螺釘和耦合調(diào)諧螺釘，頻率調(diào)諧螺釘共有10個，位于每個介質(zhì)諧振器C3)軸向的蓋板上；耦合調(diào)諧螺釘共有 10個，位于耦合孔(9)中間正上方的蓋板上；緊固螺釘(8)用來將蓋板O)固定在腔體(1) 上；RF信號從一個SMA電連接器(7)輸入，分別經(jīng)過諧振器(3)的Rl R10，最后從另一個 SMA電連接器(7)輸出。所述雙層U型耦合探針由滑動介質(zhì)(10)、連接桿(11)、螺桿(1 、耦合陣子 (13)和堵塊(14)組成；連接桿(11)位于螺桿(12)和滑動介質(zhì)(10)中間的孔內(nèi)，連接桿(11)與螺桿(1 在頂部焊接，耦合陣子(1 在滑動介質(zhì)(10)底部的孔內(nèi)；堵塊(14)通過膠貼接在滑動介質(zhì)(10)中間的孔內(nèi)。當(dāng)螺桿(1 旋轉(zhuǎn)時就會帶動滑動介質(zhì)(10)在腔體(1)內(nèi)上下移動，實現(xiàn)了雙層U型耦合探針(4)在腔體(1)內(nèi)上下移動，從而改變探針的耦合量；耦合陣子(13)靠工裝成型，改變耦合陣子(13)的長度可以改變雙層U型探針(4) 的耦合量；堵塊(14)的作用是在粘結(jié)耦合陣子(13)時，防止膠流向轉(zhuǎn)動結(jié)合面，影響螺桿
(12)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于(1)本發(fā)明十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器中介質(zhì)諧振器R2和R9之間的交叉耦合采用一種新型的U型雙層負(fù)耦合探針來實現(xiàn)，介質(zhì)諧振器R3、R8之間的交叉耦合采用傳統(tǒng)的單層U型探針來實現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)雙層U型探針上、下兩層探針的長度，可以克服寄生耦合的影響，使濾波器的傳輸響應(yīng)對稱。(2)本發(fā)明中，沒有增加多余的交叉耦合，而是將介質(zhì)諧振器R2和R9之間的交叉耦合設(shè)計成雙層U型探針，這樣做可以大大減少調(diào)試量。(3)本發(fā)明由于沒有采用多余的交叉耦合，所以提高了產(chǎn)品的可靠性。


圖1是本發(fā)明的主視圖；圖2是本發(fā)明的俯視圖；圖3是本發(fā)明的左視圖；圖4是本發(fā)明的右視圖；圖5是本發(fā)明的內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)；圖6是本發(fā)明中雙層U型耦合探針具體結(jié)構(gòu)圖；圖7是Ku頻段介質(zhì)諧振器組成；圖8是似9和M38交叉耦合都采用單層U型探針的探針朝向及實測曲線，圖中兩個探針的朝向相反；圖9是似9和M38交叉耦合都采用單層U型探針的探針朝向及實測曲線，圖中兩個探針的朝向相同；圖10是現(xiàn)有技術(shù)中國際申請WO 95/27317中給出的TEOl模十階自均衡介質(zhì)濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的HFSS仿真模型；圖12是本發(fā)明的協(xié)同仿真幅頻曲線；圖13是本發(fā)明的實測幅頻曲線；圖14是本發(fā)明的實測時延曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細(xì)描述。本發(fā)明的TEOl模十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器的傳輸函數(shù)采用10-4-4的形式， 即濾波器具有8個傳輸零點，其中4個用來時延均衡，4個作為帶外抑制極點，其耦合矩陣的綜合與典型的廣義切比雪夫濾波器相同，現(xiàn)有自編程序或商用軟件可以得出滿足指標(biāo)要求的濾波器耦合矩陣。經(jīng)過綜合，耦合矩陣中主耦合全部為正，2個負(fù)交叉耦合分別位于介質(zhì)諧振器R2和R9、R3和R8之間，一個正交叉耦合，位于介質(zhì)諧振器Rl和RlO之間。如圖1、2、3、4、5所示，本發(fā)明十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器主要由腔體1、蓋板 2、介質(zhì)諧振器3、雙層U型耦合探針4、單層U型耦合探針5、調(diào)諧螺釘6、SMA電連接器7和緊固螺釘8組成。腔體1和蓋板2扣合形成10個金屬腔體，金屬腔體之間有耦合孔9，用用來實現(xiàn)10個介質(zhì)諧振器3之間的主耦合以及介質(zhì)諧振器Rl和RlO之間的正交叉耦合。介質(zhì)諧振器3共有10個，編號從Rl R10，分別位于10個金屬腔體內(nèi)。雙層U型耦合探針4 位于介質(zhì)諧振器R2和R9之間，單層U型耦合探針5位于介質(zhì)諧振器R3和R8之間，調(diào)諧螺釘6包括頻率調(diào)諧螺釘和耦合調(diào)諧螺釘，頻率調(diào)諧螺釘共有10個，位于每個介質(zhì)諧振器軸向的蓋板上，耦合調(diào)諧螺釘共有10個，位于耦合孔9中間正上方的蓋板上。緊固螺釘8用
來將蓋板固定在腔體上。RF信號從一個SMA電連接器7輸入，經(jīng)過Rl、R2......R10，最后
從另一個SMA電連接器7輸出。圖5給出了本發(fā)明十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)。濾波器采用了 folded形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)N-2 (N為濾波器的階數(shù))個傳輸零點，能夠滿足設(shè)計需求，它由10個介質(zhì)諧振器Rl RlO組成，介質(zhì)諧振器由介質(zhì)塊15和支撐塊16 組成，見圖7。介質(zhì)塊15和支撐塊16之間用膠粘結(jié)，介質(zhì)塊15采用介電常數(shù)為24. 3、直徑 6mm的高Q值圓柱形介質(zhì)材料，支撐塊16采用石英材料。相鄰介質(zhì)諧振器之間的主耦合全部為正，采用耦合孔9來實現(xiàn)，輸入、輸出采用探針耦合，介質(zhì)諧振器Rl和RlO之間的正交叉耦合MllO采用耦合孔9來實現(xiàn)，介質(zhì)諧振器R2和R9之間的負(fù)交叉耦合采用獨創(chuàng)的雙層U型耦合探針，具體結(jié)構(gòu)見圖6。介質(zhì)諧振器3和8之間的負(fù)交叉耦合M38采用單層U 型耦合探針。如圖6，本發(fā)明中的雙層U型耦合探針4由滑動介質(zhì)10、連接桿11、螺桿12、耦合陣子13和堵塊14組成。連接桿11位于螺桿12和滑動介質(zhì)10中間的孔內(nèi)，連接桿11與螺桿12在頂部錫焊，這樣當(dāng)螺桿12旋轉(zhuǎn)時就會帶動滑動介質(zhì)10在腔體1內(nèi)上下移動，實現(xiàn)了雙層U型耦合探針4在腔體1內(nèi)上下移動，從而改變探針的耦合量。耦合陣子13靠工裝成型，改變耦合陣子13的長度可以改變雙層U型探針4的耦合量。堵塊14的作用是在粘結(jié)耦合陣子13時，防止膠流向轉(zhuǎn)動結(jié)合面，影響螺桿12轉(zhuǎn)動。在介質(zhì)濾波器的研制過程中，寄生耦合克服技術(shù)非常關(guān)鍵，所謂寄生耦合克服技術(shù)，就是采取辦法消除寄生耦合對濾波器傳輸響應(yīng)的影響。寄生耦合普遍存在于同軸濾波器、介質(zhì)濾波器等結(jié)構(gòu)形式的濾波器中，它是由于濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及物理結(jié)構(gòu)形式而產(chǎn)生的不希望出現(xiàn)的多余耦合，該耦合如果較大，會影響濾波器傳輸響應(yīng)，使本應(yīng)對稱的傳輸響應(yīng)不對稱，或者出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的帶外抑制極點，必須采取辦法消除寄生耦合對傳輸響應(yīng)的影響。本發(fā)明中的十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器階數(shù)高，交叉耦合多，寄生耦合非常豐富，尤其是由于交叉耦合探針引起的寄生耦合對傳輸響應(yīng)影響非常大。圖8、圖9給出了 M29 和M38交叉耦合采用單層U型探針時濾波器的傳輸響應(yīng)。圖8中，采用兩個反向的U型探針(圖8a)，濾波器傳輸響應(yīng)見圖8b，圖9中，采用兩個同向的U型探針(圖9a)，濾波器傳輸響應(yīng)見圖％?？梢钥闯?，IC9采用單層U型耦合探針時，探針的朝向?qū)V波器帶外兩對傳輸零點高度的影響不同。另外，調(diào)試時還發(fā)現(xiàn)，M29和M38交叉耦合都采用U型探針，不管探針朝向如何，濾波器的傳輸曲線都不對稱。在加拿大COM DEV公司申請的國際申請WO 95/27317中指出，諧振器2和8，3和 7，4和6之間增加多余的交叉耦合可以克服寄生耦合對傳輸曲線的影響，設(shè)計的十階介質(zhì)濾波器見圖10。這種做法的缺點是由于引入了多余的交叉耦合，產(chǎn)品可靠性降低，另外，多余的交叉耦合往往是在調(diào)試階段確定尺寸，這就增加了調(diào)試的難度。本發(fā)明中，設(shè)計了一種新型的雙層U型探針耦合結(jié)構(gòu)，見圖5中雙層U型耦合探針 4，它位于諧振器R2和R9之間，通過采用該雙層U型探針4，可以克服寄生耦合的影響，使濾波器的傳輸響應(yīng)對稱。采用ANSOFT HFSS軟件和ANSOFT DESIGNER軟件對濾波器進行了協(xié)同仿真，仿真模型見圖11，協(xié)同仿真結(jié)果見圖12。圖11的仿真模型中，介質(zhì)諧振器R2和 R9之間的負(fù)交叉耦合采用了雙層U型耦合探針，由圖12仿真結(jié)果可以看出，濾波器傳輸響應(yīng)對稱，雙層U型探針可以很好的解決寄生耦合帶來的影響。最終本發(fā)明能夠達到的性能參數(shù)及指標(biāo)如表1所示，幅頻及時延常溫實測曲線見圖13、圖14。由圖13，常溫下，濾波器在士 18MHz的波動為0.47dB，在士25MHz的抑制為26. 09dB。由圖14，常溫下，濾波器在士 14MHz的時延為3. ^s，在士 18MHz的時延為 12. 83ns?？梢钥闯觯瑢崪y曲線與協(xié)同仿真曲線基本一致，只是極點高度略有差異，實測曲線的高度較低的一對傳輸零點略有不對稱，這是因為調(diào)試時耦合探針的長度不易控制?？梢栽O(shè)計加工輔助調(diào)試裝置來使耦合探針長度容易調(diào)節(jié)來使調(diào)試曲線與設(shè)計曲線更加一致。表 權(quán)利要求
1.一種十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器，其特征在于包括腔體(1)、蓋板O)、介質(zhì)諧振器( 、雙層U型耦合探針(4)、單層U型耦合探針( 、調(diào)諧螺釘(6)、SMA電連接器(7)和緊固螺釘(8)；腔體(1)內(nèi)部形成10個金屬腔體，10個金屬腔體并排排成兩列，相鄰金屬腔體之間有耦合孔(9)，用來實現(xiàn)10個介質(zhì)諧振器C3)之間的主耦合以及介質(zhì)諧振器Rl和RlO之間的正交叉耦合；所述介質(zhì)諧振器(3)共有10個，即Rl R10，分別位于10個金屬腔體內(nèi)；雙層U型耦合探針(4)位于介質(zhì)諧振器R2和R9之間；單層U型耦合探針( 位于介質(zhì)諧振器R3和R8之間；調(diào)諧螺釘(6)包括頻率調(diào)諧螺釘和耦合調(diào)諧螺釘，頻率調(diào)諧螺釘共有10個，位于每個介質(zhì)諧振器C3)軸向的蓋板上；耦合調(diào)諧螺釘共有10個，位于耦合孔(9)中間正上方的蓋板上；緊固螺釘(8)用來將蓋板( 固定在腔體(1)上；RF信號從一個SMA電連接器(7)輸入，分別經(jīng)過諧振器(3)的Rl R10，最后從另一個SMA電連接器(7)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器，其特征在于所述雙層U型耦合探針⑷由滑動介質(zhì)(10)、連接桿(11)、螺桿(12)、耦合陣子(13)和堵塊(14)組成；連接桿(11)位于螺桿(1 和滑動介質(zhì)(10)中間的孔內(nèi)，連接桿(11)與螺桿(1 在頂部焊接，耦合陣子(13)在滑動介質(zhì)(10)底部的孔內(nèi)；堵塊(14)通過膠貼接在滑動介質(zhì)(10)中間的孔內(nèi)。當(dāng)螺桿(1 旋轉(zhuǎn)時就會帶動滑動介質(zhì)(10)在腔體(1)內(nèi)上下移動，實現(xiàn)了雙層U型耦合探針(4)在腔體(1)內(nèi)上下移動，從而改變探針的耦合量；耦合陣子(13)靠工裝成型，改變耦合陣子(1 的長度可以改變雙層U型探針(4)的耦合量；堵塊(14)的作用是在粘結(jié)耦合陣子(1 時，防止膠流向轉(zhuǎn)動結(jié)合面，影響螺桿(1 轉(zhuǎn)動。
全文摘要
十階自均衡Ku頻段介質(zhì)濾波器包括腔體(1)、蓋板(2)、介質(zhì)諧振器(3)、雙層U型耦合探針(4)、單層U型耦合探針(5)、調(diào)諧螺釘(6)、SMA電連接器(7)和緊固螺釘(8)。本發(fā)明在介質(zhì)諧振器R2和R9之間的交叉耦合采用一種新型的U型雙層負(fù)耦合探針來實現(xiàn)，介質(zhì)諧振器R3、R8之間的交叉耦合采用傳統(tǒng)的單層U型探針來實現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)雙層U型探針上、下兩層探針的長度，可以克服寄生耦合的影響，使濾波器的傳輸響應(yīng)對稱。
文檔編號H01P1/208GK102394327SQ20111018135
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者孫公科, 張燚, 楊毅民, 梁軍利, 殷新社, 胡浩 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所