專利名稱：一腔三模濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波濾波器或雙工器技術(shù)領(lǐng)域。特別是基于一腔三模技術(shù)的一腔三模濾波器。
背景技術(shù)：
多模技術(shù)在微波元件的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。微波傳輸線中電磁場分布可以存在多種模式，每一種模式都可以用于實(shí)現(xiàn)一種獨(dú)立諧振器。由于模式正交獨(dú)立性，在一個(gè)物理腔內(nèi)客觀存在著多種獨(dú)立的諧振器。目前技術(shù)普遍使用了其中一種模式諧振器，可以說是一種資源浪費(fèi)。多模技術(shù)就是使得各個(gè)模式獨(dú)立的諧振器實(shí)現(xiàn)了耦合。一個(gè)具有η模式諧振器的物理腔相當(dāng)于η個(gè)單模式諧振器的物理腔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種體積小、生產(chǎn)成本低的一腔三模濾波器。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案一腔三模濾波器，其特征是它至少包括立方體矩形波導(dǎo)諧振腔，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔中有ΤΕ101，ΤΕ011, TEllO三種模式，三種模式的諧振頻率大小相等，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料，六面為導(dǎo)電面，邊長為中心頻率在該介質(zhì)材料時(shí)波長的根號(hào)二分之一。所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔包括一個(gè)耦合窗，通過耦合窗使立方體矩形波導(dǎo)諧振腔與波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了耦合，外界信號(hào)能量通過波導(dǎo)輸入，波導(dǎo)通過耦合窗在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔激勵(lì)起的主模式TElOl或TEOll或TEllO中的任意一種。所述的激勵(lì)起的主模式TElOl或TEOll或ΤΕ110，取決于在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔中六個(gè)面中的哪一個(gè)面開耦合窗。所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的三個(gè)面上分別安裝有3個(gè)調(diào)諧螺釘(4、6、8)；調(diào)諧螺釘用于微調(diào)模式的諧振頻率；三個(gè)面分別于模式ΤΕ101、TEOll和TEllO的電場極化方
向垂直。所述的調(diào)諧螺釘位于諧振腔的表面的中心，并且垂直與立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的表面，調(diào)諧螺釘與需要微調(diào)諧振頻率模式的電場極化方向平行。所述的ΤΕ101，TEOl 1, TEllO三種模式中，任意兩種模式之間的耦合，通過在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔適當(dāng)?shù)睦膺吷现圃烊毕輰?shí)現(xiàn)。所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔存在十二條棱邊，具體選擇在哪一條邊上制造缺陷實(shí)現(xiàn)耦合，需要考慮互相耦合的模式電場極化方向，首先尋找兩種模式電場同時(shí)垂直的四條棱邊，根據(jù)正、負(fù)耦合的要求選擇其中之一棱邊，在該邊的中點(diǎn)插入耦合螺釘，并且耦合螺釘需要同時(shí)和兩種模式電場的極化方向形成45度角。所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔表面為金屬，腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料。所述立方體矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的所有導(dǎo)體材料表面為鍍銀層。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1 模式應(yīng)用充分，節(jié)約了成本，并且諧振腔中諧振模式Q值高，使得濾波器，雙工器插損低，適合接收設(shè)備前端使用；同時(shí)諧振腔功率容量高，適合高功率發(fā)射機(jī)的末端使用。2 使用三模技術(shù)，體積和重量基本是目前單模技術(shù)的三分之一。更適合應(yīng)用于對(duì)體積，重量要求較高的場合，如航天，軍用領(lǐng)域。3:由于在一個(gè)物理腔中存在三模式，使得三個(gè)模式間的耦合途徑在一個(gè)腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)，更為方便。傳統(tǒng)的單腔技術(shù)，每一個(gè)模式都是存在于一個(gè)物理腔中，模式間的耦合受到物理腔的空間布局限制。4:模式間的耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方便，可以采用耦合螺釘，或者切除耦合棱邊的方法實(shí)現(xiàn)。耦合螺釘可以實(shí)現(xiàn)耦合微調(diào)，而切出邊的耦合方法，功率容量較大。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1單腔三模的耦合實(shí)現(xiàn)；
圖2A、圖2B、圖2C是模式間的另一種類型耦合結(jié)構(gòu)；
圖3是圖1所獲得的效果；
圖4是雙腔六階帶通濾波器；
圖5是雙腔六階帶通濾波器S參數(shù)；
圖6是雙腔六階雙通帶濾波器；
圖7是雙腔六階雙通帶濾波器S參數(shù)。圖中1、波導(dǎo)；2、耦合窗；3、立方體矩形波導(dǎo)諧振腔；4、調(diào)諧螺釘；5、耦合螺釘； 6、調(diào)諧螺釘；7、耦合螺釘；8、調(diào)諧螺釘。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一腔三模濾波器，其特征是它至少包括立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3中有TE101，TE011，TE110三種模式，三種模式的諧振頻率大小相等， 立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3的腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料，六面為導(dǎo)電面，邊長為中心頻率在該介質(zhì)材料時(shí)波長的根號(hào)二分之一。立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3包括一個(gè)耦合窗2，通過耦合窗2使立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3與波導(dǎo)1實(shí)現(xiàn)了耦合，外界信號(hào)能量通過波導(dǎo)1輸入，波導(dǎo)1通過耦合窗2在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3激勵(lì)起的主模式TElOl或TEOll或TEllO中的任意一種。所述激勵(lì)起的主模式TElOl或TEOll或TE110，取決于在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3 中六個(gè)面中的哪一個(gè)面開耦合窗2。所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3的三個(gè)面上安裝有調(diào)諧螺釘4、調(diào)諧螺釘6、調(diào)諧螺釘8。調(diào)諧螺釘用于微調(diào)模式的諧振頻率。三個(gè)面分別于模式TE101、TE011和TEllO的電場極化方向垂直。調(diào)諧螺釘4、調(diào)諧螺釘6、調(diào)諧螺釘8位于立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3的表面的中心， 并且垂直與立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3的表面，調(diào)諧螺釘與需要微調(diào)諧振頻率模式的電場極化方向平行。TElOl，TEOl 1，TEl 10三種模式中，任意兩種模式之間的耦合，通過在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3適當(dāng)?shù)倪吷现圃烊毕輰?shí)現(xiàn)。立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3存在十二條棱邊，具體選擇在哪一條棱邊上制造缺陷實(shí)現(xiàn)耦合，需要考慮互相耦合的模式電場極化方向，首先尋找兩種模式電場同時(shí)垂直的四條棱邊，根據(jù)正、負(fù)耦合的要求選擇其中之一棱邊，在該邊的中點(diǎn)插入耦合螺釘，并且耦合螺釘需要同時(shí)和兩種模式電場的極化方向形成45度角。立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3表面為金屬，腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料。所述諧振腔內(nèi)的所有導(dǎo)體材料表面為鍍銀層。在矩形波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)的三模技術(shù)，相對(duì)于目前的雙模技術(shù)，進(jìn)一步的減小了體積、質(zhì)量生產(chǎn)成本。其體積、質(zhì)量僅相當(dāng)于常規(guī)單模技術(shù)的三分之一。并且該三模技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)交叉耦合濾波器，從而可以實(shí)現(xiàn)廣義切比雪夫函數(shù)的濾波器，有效提高選頻特性。傳輸零點(diǎn)很容易在有限頻率范圍內(nèi)移動(dòng)，形成不對(duì)稱濾波器或雙通帶濾波器。因?yàn)轳詈峡偸菚?huì)引入寄生電容或者寄生電感，導(dǎo)致各個(gè)模式的諧振頻率有所偏移，調(diào)諧螺釘4，調(diào)諧螺釘6，調(diào)諧螺釘8，用于微調(diào)三個(gè)模式的諧振頻率。調(diào)諧螺釘4，調(diào)諧螺釘6，調(diào)諧螺釘8位于諧振腔3的表面的中心，并且垂直與諧振腔3的表面，同樣調(diào)諧螺釘與需要微調(diào)諧振頻率模式的電場極化方向平行。TElOl，TEOl 1，TEl 10三種模式中，任意兩種模式之間的耦合，通過在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3適當(dāng)?shù)倪吷现圃烊毕輰?shí)現(xiàn)，如圖中的耦合螺釘5，耦合螺釘7實(shí)現(xiàn)，或者圖中的。 立方體矩形波導(dǎo)諧振腔3存在十二條棱邊，具體選擇在哪一條棱邊上制造缺陷實(shí)現(xiàn)耦合， 需要考慮互相耦合的模式電場極化方向。如實(shí)現(xiàn)TE101，TEOll兩種模式之間的耦合，首先尋找與TE101，TEOll兩種模式電場同時(shí)垂直的四條棱邊，根據(jù)正、負(fù)耦合的要求選擇其中之一棱邊，在該棱邊的中點(diǎn)插入耦合螺釘，并且耦合螺釘需要同時(shí)和TE101，TEOll兩種模式電場的極化方向形成45度角。當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況下，耦合螺釘往往不易安裝，本發(fā)明還可以采用另一種類型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同電場模式間的耦合，如圖2所示。圖2這類型的耦合結(jié)構(gòu)的思想是針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)模式耦合的諧振腔3的邊，因總體結(jié)構(gòu)原因而無法安裝耦合螺釘情況下，可以將諧振腔3中需要實(shí)現(xiàn)耦合的邊切除，留下如圖2中9，10，11等不規(guī)則結(jié)構(gòu)。其本質(zhì)是切除諧振腔3中十二條棱邊中需要實(shí)現(xiàn)耦合的棱邊，切除方法不局限于圖2中9，10，11結(jié)構(gòu)。應(yīng)用舉例
圖1是單腔情況下的應(yīng)用，諧振腔3和外面波導(dǎo)1通過耦合窗2實(shí)現(xiàn)耦合。諧振腔3 的諧振頻率調(diào)諧通過調(diào)諧螺釘4，調(diào)諧螺釘6，調(diào)諧螺釘8實(shí)現(xiàn)。諧振模式間的耦合通過耦合螺釘5，耦合螺釘7實(shí)現(xiàn)。整個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了帶通濾波器，效果如圖3所示。從圖3的Sll 可以看出，出現(xiàn)了三個(gè)諧振峰，即是個(gè)三階濾波器，說明單腔中實(shí)現(xiàn)了三模技術(shù)。圖4涉及到腔和腔之間的耦合情況，相對(duì)于圖1，關(guān)鍵涉及到腔和腔之間的耦合。 這種耦合是通過十字耦合窗實(shí)現(xiàn)的。圖4的應(yīng)用依舊采用調(diào)諧螺釘實(shí)現(xiàn)諧振頻率的調(diào)整， 以及通過耦合螺釘實(shí)現(xiàn)模式間的耦合。圖5是對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果，從Sll參數(shù)中可以看見，存在著6個(gè)諧振峰，說明雙腔實(shí)現(xiàn)了 6階的效果，即單腔應(yīng)用了三個(gè)模式。圖6涉及到部分的模式間耦合無法通過耦合螺釘實(shí)現(xiàn)的情況。故采用了圖2中切除耦合邊的實(shí)現(xiàn)方法。該應(yīng)用中，諧振器的諧振頻率的微調(diào)依舊是通過微調(diào)螺釘實(shí)現(xiàn)。諧振腔與外面能量的耦合通過了耦合窗與波導(dǎo)連接。仿真結(jié)果如圖7所示，為雙通帶濾波器， 從Sll依舊可以看出具有6階的效果，即單腔應(yīng)用了三個(gè)模式。
權(quán)利要求
1.一腔三模濾波器，其特征是它至少包括立方體矩形波導(dǎo)諧振腔，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔中有TE101，TE011，TEllO三種模式，三種模式的諧振頻率大小相等，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料，六面為導(dǎo)電面，邊長為中心頻率在該介質(zhì)材料時(shí)波長的根號(hào)二分之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔包括一個(gè)耦合窗，通過耦合窗使立方體矩形波導(dǎo)諧振腔與波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了耦合，外界信號(hào)能量通過波導(dǎo)輸入，波導(dǎo)通過耦合窗在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔激勵(lì)起的主模式TElOl或TEOll 或TEllO中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的激勵(lì)起的主模式TElOl 或TEOll或TE110，取決于在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔中六個(gè)面中的哪一個(gè)面開耦合窗2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的三個(gè)面上分別安裝有3個(gè)調(diào)諧螺釘(4、6、8);調(diào)諧螺釘用于微調(diào)模式的諧振頻率；三個(gè)面分別于模式TElOl、TEOll和TEllO的電場極化方向垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的調(diào)諧螺釘位于諧振腔的表面的中心，并且垂直與立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的表面，調(diào)諧螺釘與需要微調(diào)諧振頻率模式的電場極化方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的TE101，TE011,TEllO三種模式中，任意兩種模式之間的耦合，通過在立方體矩形波導(dǎo)諧振腔適當(dāng)?shù)睦膺吷现圃烊毕輰?shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔存在十二條棱邊，具體選擇在哪一條邊上制造缺陷實(shí)現(xiàn)耦合，需要考慮互相耦合的模式電場極化方向，首先尋找兩種模式電場同時(shí)垂直的四條棱邊，根據(jù)正、負(fù)耦合的要求選擇其中之一棱邊，在該邊的中點(diǎn)插入耦合螺釘，并且耦合螺釘需要同時(shí)和兩種模式電場的極化方向形成45度角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一腔三模濾波器，其特征是所述的立方體矩形波導(dǎo)諧振腔表面為金屬，腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一腔三模濾波器，其特征是所述立方體矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的所有導(dǎo)體材料表面為鍍銀層。
全文摘要
本發(fā)明涉及微波濾波器或雙工器技術(shù)領(lǐng)域。特別是基于一腔三模技術(shù)的一腔三模濾波器，其特征是它至少包括立方體矩形波導(dǎo)諧振腔，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔中有TE101，TE011，TE110三種模式，三種模式的諧振頻率大小相等，立方體矩形波導(dǎo)諧振腔的腔內(nèi)填充不導(dǎo)電介質(zhì)材料，六面為導(dǎo)電面，邊長為中心頻率在該介質(zhì)材料時(shí)波長的根號(hào)二分之一。它體積小、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)H01P1/20GK102544649SQ201210000900
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者王家禮, 詹勁松, 陳曉龍 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)