本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，設(shè)計可調(diào)濾波器，具體涉及一種基于可調(diào)電容的可調(diào)諧振腔。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的電子通訊設(shè)備所生存的電磁環(huán)境已變得越來越紛繁復(fù)雜，所面臨的干擾威脅也越來越嚴重，干擾與抗干擾的斗爭成為現(xiàn)代電子戰(zhàn)中研究的重點。由于通信技術(shù)的不斷快速發(fā)展以及電子對抗技術(shù)的迅速進步，使得無線電通訊的頻譜背景日趨復(fù)雜。而與以往的電子系統(tǒng)不同：高集成度、高智能化，數(shù)字與模擬信號相互結(jié)合成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的新特點。對電子系統(tǒng)的干擾分析及抗干擾技術(shù)的研究以逐漸成為關(guān)注的重點，是現(xiàn)代信息戰(zhàn)的重要研究目標。

壓控可調(diào)濾波器是軍事通信最重要的抗干擾措施之一，通過采用可調(diào)濾波器的通信鏈路可以有效濾除無論是本站的白干擾信號，還是敵方的干擾信號，并只允許己方的有用信號通過。由于其對通信設(shè)備的良好接收所起到的重要作用，使其成為對付電磁干擾的最佳手段，是軍用通信設(shè)備的關(guān)鍵組件。

而理想的可調(diào)濾波器應(yīng)該具有較寬的可調(diào)范圍、較窄的通帶寬度、很小的插入損耗、很高的帶外抑制以及快速的反應(yīng)速度；這就要求組成濾波器的微波諧振腔要同時具有較高的品質(zhì)因數(shù)和較寬的可調(diào)范圍?；谶@些要求普遍采用的方案為使用不同中心頻率的濾波器組成濾波器組，但該方案顯而易見的缺點為成本較為昂貴，并且由于使用了多個濾波器而造成體積龐大。而單一可調(diào)濾波器方案最為成熟的是基于YIG(釔鐵石榴石)技術(shù)的可調(diào)濾波器，但這種技術(shù)仍存在體積大、功耗高、不易集成等缺點。此外，又先后出現(xiàn)了基于變?nèi)荻O管、鐵電薄膜、平面MEMS(微機電系統(tǒng))等技術(shù)的可調(diào)濾波器，但這些濾波器都存在或者不能滿足寬可調(diào)范圍、或者不能實現(xiàn)較高的品質(zhì)因數(shù)的問題。而近些年一種基于消逝模腔體的可調(diào)濾波器由于其良好的品質(zhì)因數(shù)，較寬的可調(diào)范圍而備受關(guān)注；但由于其多采用基于靜電力或者壓電效應(yīng)等電致形變的機械調(diào)節(jié)方式，使其存在使用壽命低、施加電壓高、中心頻率漂移等問題?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明提出了一種基于可調(diào)電容的可調(diào)諧振腔。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于可調(diào)電容的可調(diào)諧振腔；本發(fā)明根據(jù)鐵電薄膜介電常數(shù)隨電場變化的性質(zhì)制作出的可調(diào)電容，基于該可調(diào)電容設(shè)計實現(xiàn)可調(diào)諧振腔，使其具有可調(diào)范圍寬、品質(zhì)因數(shù)高、使用壽命長、且調(diào)節(jié)便利等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于可調(diào)電容的可調(diào)諧振腔，包括類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體、絕緣介質(zhì)環(huán)、鐵電薄膜、電容電極及調(diào)諧電極；其特征在于，所述類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體的頂部帶有開口環(huán)，所述絕緣介質(zhì)環(huán)填充入開口環(huán)處；所述鐵電薄膜設(shè)置于金屬腔體上方中心，且半徑大于等于絕緣介質(zhì)環(huán)的內(nèi)半徑；所述調(diào)諧電極設(shè)置于鐵電薄膜上方中心；所述電容電極為環(huán)繞調(diào)諧電極設(shè)置的環(huán)形電極，且電容電極外邊緣與金屬腔體連接，電容電極內(nèi)邊緣與鐵電薄膜及金屬腔體形成平行電容板結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述電容電極的內(nèi)半徑小于所述類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體金屬腔頂部開口環(huán)的內(nèi)半徑。

所述調(diào)諧電極為圓形電極、其半徑小于電容電極的內(nèi)半徑數(shù)個微米。

所述電容電極厚度應(yīng)大于電極所用材料的趨膚深度的3倍，以保證不出現(xiàn)大幅電磁損耗。

所述調(diào)諧電極用于施加調(diào)諧電壓。

所述絕緣介質(zhì)環(huán)填充入類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體的開口環(huán)處，形成一個完整的同軸腔體。

另外說明的是：上述可調(diào)諧振腔中，鐵電薄膜的半徑大于等于絕緣介質(zhì)環(huán)的內(nèi)半徑、最好但不必須小于絕緣介質(zhì)環(huán)的外半徑。

基于上述結(jié)構(gòu)的描述，本發(fā)明的工作原理如下：首先通過適當設(shè)計同軸金屬腔的尺寸，金屬腔可以等效為一個電感結(jié)構(gòu)；同時，由于金屬腔頂部存在開口，并合理設(shè)計開口、鐵電薄膜和電容電極之間的尺寸，在金屬腔的頂部形成一個平行電容板結(jié)構(gòu)的加載電容；使得整個腔體等效為一并聯(lián)諧振回路。對調(diào)諧電極和腔體之間施加不同電壓，則調(diào)諧電極下方的鐵電薄膜的介電常數(shù)會隨電場的改變而變化，又由于電容電極與調(diào)諧電極距離很近只有數(shù)個微米，則因為邊緣效應(yīng)形成加載電容的鐵電薄膜的介電常數(shù)也會隨之改變，進而加載電容的容值發(fā)生變化，諧振腔的諧振頻率跟著改變。其中，金屬腔、鐵電薄膜和電極的尺寸由要求的諧振腔初始諧振頻率所確定，并使調(diào)諧電極連接直流可調(diào)電壓源的正極、金屬腔體連接負極，當施加電壓后，鐵電薄膜的介電常數(shù)隨電壓升高而降低，進而加載電容減小，諧振腔諧振頻率升高。

綜上，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明與傳統(tǒng)的使用機械調(diào)諧方式的可調(diào)消逝模諧振腔不同，轉(zhuǎn)而使用由鐵電薄膜制成的可調(diào)電容；首先避免了機械疲勞問題，延長了諧振腔的使用壽命；其次機械調(diào)諧方式往往需要上百伏特的調(diào)諧電壓，而本發(fā)明的調(diào)諧電壓只需要達到三十伏特，使調(diào)諧更加簡便；最后，由于鐵電材料極快的反應(yīng)速度，也增加了諧振腔的調(diào)諧速度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供可調(diào)諧振腔的三維半剖示意圖。

圖2為本發(fā)明可調(diào)諧振腔調(diào)諧裝置的局部細節(jié)示意圖。

圖3、4、5、6為本發(fā)明可調(diào)諧振腔加工流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本實施例中提供一種基于可調(diào)電容的可調(diào)諧振腔，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示；包括類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體1、絕緣介質(zhì)環(huán)2、鐵電薄膜3、電容電極4及調(diào)諧電極5；所述類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體的頂部帶有開口環(huán)，所述絕緣介質(zhì)環(huán)填充入開口環(huán)處；所述鐵電薄膜設(shè)置于金屬腔體上方中心、呈圓形，且半徑大于等于絕緣介質(zhì)環(huán)的內(nèi)半徑；所述調(diào)諧電極采用圓形電極、設(shè)置于鐵電薄膜上方中心；所述電容電極為環(huán)繞調(diào)諧電極設(shè)置的環(huán)形電極，且電容電極外邊緣與金屬腔體連接，電容電極內(nèi)邊緣與鐵電薄膜及金屬腔體形成平行電容板結(jié)構(gòu)，即電容電極的內(nèi)半徑小于所述類同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體金屬腔頂部開口環(huán)的內(nèi)半徑。

上述可調(diào)諧振腔加工流程如下：

首先，加工出由高電導(dǎo)率材料(例如但不限于金、銀、銅)的頂部帶有環(huán)狀開口的同軸結(jié)構(gòu)金屬腔體1，如圖3所示；將所述絕緣介質(zhì)環(huán)2嵌入金屬腔體1的開口處，形成一個完整的腔體，如圖4所示；

然后，在腔體上方制作鐵電薄膜3，鐵電薄膜的介電系數(shù)將隨其內(nèi)部電場的改變而變化，鐵電薄膜3的半徑大于等于絕緣介質(zhì)環(huán)2的內(nèi)半徑；最好但不必須小于絕緣介質(zhì)環(huán)2的外半徑；如圖5所示；

最后，在鐵電薄膜3上制作電極，在鐵電薄膜3上方中心制作圓形調(diào)諧電極5，其半徑應(yīng)小于電容電極4的內(nèi)半徑數(shù)個微米；電容電極4為一環(huán)形電極，其厚度大于電極所使用材料趨膚深度的3倍，電容電極4的外邊緣與金屬腔體1連接、內(nèi)邊緣與鐵電薄膜3和金屬腔體1形成平行電容板結(jié)構(gòu)，即要求電容電極的內(nèi)半徑應(yīng)小于金屬腔上開口環(huán)的內(nèi)半徑；如圖6所示。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，本說明書中所公開的任一特征，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；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。