一種新型介質(zhì)雙模帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介質(zhì)濾波器，尤其是一種新型介質(zhì)雙模帶通濾波器，屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]介質(zhì)濾波器由于其小巧的體積、良好的熱穩(wěn)定性、低插入損耗和高Q值的表現(xiàn)，在衛(wèi)星和蜂窩基站設(shè)備廣泛應(yīng)用。其中介質(zhì)單模濾波器因為便于制造和容易設(shè)計耦合結(jié)構(gòu)的特點，廣泛應(yīng)用于無線通信行業(yè)，而介質(zhì)多模濾波器利用同一個介質(zhì)諧振器的多個諧振模式，可以提供更加小型化的優(yōu)點，這對于衛(wèi)星系統(tǒng)極其重要。實際應(yīng)用中，制造加工是介質(zhì)多模濾波器的技術(shù)難題。傳統(tǒng)的介質(zhì)多模濾波器為了實現(xiàn)耦合，需要對介質(zhì)塊進(jìn)行挖孔切角，給加工帶來了技術(shù)難度的同時也增加了加工成本。
[0003]據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0004]1)2013 年 Ke_Li Wu 等人在 IEEE Trans.Microwave.Theory Tech 上發(fā)表了 “ADual-Mode Dielectric Resonator Filter With Planar Coupling Configurat1n，，，文章采用圓盤形介質(zhì)諧振器的兩個并模式，通過在介質(zhì)諧振器中挖孔并插入金屬螺釘，實現(xiàn)對兩個模式頻率的控制以及和模式間耦合強度的控制，從而設(shè)計出介質(zhì)雙模濾波器。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單清晰，易于利用平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計多階濾波器；缺點是挖孔對介質(zhì)諧振器的加工帶來難度。
[0005]2) 2009 年，國外學(xué)者 Mohammad Memarian 和 Raafat R.Mansour 在 IEEE Trans.Microwave.Theory Tech 發(fā)表了 “Quad-Mode and Dual-Mode Dielectric ResonatorFilters”，文獻(xiàn)中利用兩組簡并模設(shè)計實現(xiàn)了單腔四模的介質(zhì)濾波器，另外還把介質(zhì)諧振器對半切，實現(xiàn)介質(zhì)雙模濾波器；在該文獻(xiàn)中，根據(jù)采用的諧振模式的不同，利用螺釘控制頻率和耦合。
[0006]3)國外學(xué)者 Μ.M.Rahman 和 Weili Wang 等人在 34th Microwave Conference上發(fā)表了 “A Compact Triple-mode Plated Ceramic Block Based Hybrid Filter forBase-stat1n Applicat1n”，文章利用介質(zhì)塊切角技術(shù)，實現(xiàn)矩形腔三個簡并模式的親合，同時利用螺釘來控制每一個模式的諧振頻率，最后對介質(zhì)塊進(jìn)行鍍銀操作。同時文章還采用同軸濾波器來抑制高次模。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是多腔結(jié)構(gòu)和同軸腔的采用，提高了帶外抑制和抑制了高次模，同時回波損耗也很好，缺點是無論切角還是插入螺釘，都需要先對介質(zhì)塊進(jìn)行切角挖孔操作，加工難度極高。
[0007]綜上所述，已公開的介質(zhì)多模濾波器文章或?qū)＠墨I(xiàn)多涉及對介質(zhì)塊進(jìn)行切角或者挖孔，所提的方法和結(jié)構(gòu)加工技術(shù)難度大，成本高，而且已公開的介質(zhì)多模濾波器文章或?qū)＠墨I(xiàn)多涉及單腔介質(zhì)多模濾波器，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不適合多階多腔高性能濾波器設(shè)計，所提方法和結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的性能有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種新型介質(zhì)雙模帶通濾波器，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便，可以利用金屬螺釘和閉合金屬環(huán)來實現(xiàn)頻率和耦合控制，并且可以利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計成多腔、高性能濾波器。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0010]一種新型介質(zhì)雙模帶通濾波器，包括腔體，所述腔體的中心位置放置一個介質(zhì)諧振器，所述介質(zhì)諧振器的上、下兩端與腔體相接；
[0011]在所述介質(zhì)諧振器的周圍插入第一金屬螺釘和第二金屬螺釘，所述第一金屬螺釘?shù)臋M向中心線與第二金屬螺釘?shù)臋M向中心線垂直，所述第一金屬螺釘和第二金屬螺釘用于控制介質(zhì)諧振器兩個諧振模式的諧振頻率；
[0012]在所述介質(zhì)諧振器兩個諧振模式的磁場分布交加處設(shè)置有閉合金屬環(huán)，所述閉合金屬環(huán)用于控制介質(zhì)諧振器兩個諧振模式之間的耦合強度。
[0013]作為一種實施方案，所述腔體在與第一金屬螺釘相對的位置上設(shè)有第一端口，所述第一端口處設(shè)有第一同軸線，且第一端口與介質(zhì)諧振器之間設(shè)有第一金屬環(huán)，所述第一金屬環(huán)的一端接第一同軸線的內(nèi)導(dǎo)體，另一端接腔體的底面；所述第一金屬環(huán)用于控制第一端口與激勵的諧振模式之間的耦合強度；
[0014]所述腔體在與第二金屬螺釘相對的位置上設(shè)有第二端口，所述第二端口處設(shè)有第二同軸線，且第二端口與介質(zhì)諧振器之間設(shè)有第二金屬環(huán)，所述第二金屬環(huán)的一端接第二同軸線的內(nèi)導(dǎo)體，另一端接腔體的底面；所述第二金屬環(huán)用于控制第二端口與激勵的諧振模式之間的耦合強度。
[0015]作為一種實施方案，所述第一金屬環(huán)和第二金屬環(huán)為圓環(huán)或矩形環(huán)。
[0016]作為一種實施方案，所述腔體為圓柱腔體或多邊形腔體。
[0017]作為一種實施方案，所述介質(zhì)諧振器為盤形介質(zhì)諧振器、柱形介質(zhì)諧振器或多邊形介質(zhì)諧振器。
[0018]作為一種實施方案，所述多邊形介質(zhì)諧振器為矩形介質(zhì)諧振器；所述介質(zhì)諧振器為矩形介質(zhì)諧振器時，所述第一金屬螺釘和第二金屬螺釘分別插在矩形介質(zhì)諧振器相鄰的兩個外側(cè)面上。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的介質(zhì)雙模帶通濾波器在一個介質(zhì)諧振器周圍插入金屬螺釘和設(shè)置閉合金屬環(huán)，可以利用金屬螺釘和閉合金屬環(huán)來實現(xiàn)頻率和耦合控制，代替了傳統(tǒng)對介質(zhì)塊的挖孔切角操作，從而解決介質(zhì)塊的加工問題，極大程度減小了介質(zhì)諧振器的加工難度和加工成本，利用這種技術(shù)設(shè)計的介質(zhì)雙模濾波器在具備高性能的同時，結(jié)構(gòu)也比較簡單，而且實現(xiàn)方便。
[0021]2、本發(fā)明的介質(zhì)雙模帶通濾波器在一個介質(zhì)諧振器周圍適當(dāng)?shù)奈恢貌迦虢饘俾葆?，通過調(diào)節(jié)金屬螺釘?shù)拈L度來實現(xiàn)對諧振模式的頻率控制；同樣在介質(zhì)諧振器兩個諧振模式的磁場分布交加處閉合金屬環(huán)，通過調(diào)節(jié)閉合金屬環(huán)的面積大小(高度或?qū)挾?來實現(xiàn)對諧振模式的之間耦合的控制；在腔體的端口與介質(zhì)諧振器之間設(shè)置金屬環(huán)，通過改變金屬環(huán)的面積可以控制端耦合強度，即端口與激勵的諧振模式之間的耦合強度。
[0022]3、本發(fā)明所設(shè)計的單腔介質(zhì)雙模濾波器由于結(jié)構(gòu)簡單，從而可以利用平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來設(shè)計多階多腔帶通濾波器，可以實現(xiàn)更高帶外抑制，更高通帶矩形度等高性能帶通濾波器指標(biāo)，同時方便引入傳輸零點，可以進(jìn)一步提高濾波器的性能，解決了現(xiàn)有的單腔介質(zhì)多模濾波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合多階多腔高性能濾波器設(shè)計，所實現(xiàn)的性能有限的問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例1的介質(zhì)雙模帶通濾波器立體結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實施例1的腔體放置介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖3為本發(fā)明實施例1的TM12。模式的磁場分布圖。
[0026]圖4為本發(fā)明實施例1的TM21。模式的磁場分布圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實施例1的介質(zhì)諧振器的后側(cè)面插入金屬螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖6為本發(fā)明實施例1的TM12。模式的諧振頻率控制曲線圖。
[0029]圖7為本發(fā)明實施例1的介質(zhì)諧振器在兩個諧振頻率的磁場分布交加處設(shè)置閉合金屬環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖8為本發(fā)明實施例1的TM12。模式和TM21。模式之間的耦合強度控制曲線圖。
[0031]圖9為本發(fā)明實施例1的第一端口與介質(zhì)諧振器之間設(shè)置金屬環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖10為本發(fā)明實施例1的端耦合強度控制曲線圖。
[0033]圖11為本發(fā)明實施例2的四階線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖12為本發(fā)明實施例2的基于矩形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖13為本發(fā)明實施例2的基于矩形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器采用閉合金屬環(huán)實現(xiàn)腔間耦合控制曲線圖。
[0036]圖14為本發(fā)明實施例2的基于矩形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的S參數(shù)響應(yīng)曲線圖。
[0037]圖15為本發(fā)明實施例3的八階線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖16為本發(fā)明實施例3的基于矩形介質(zhì)諧振器的四腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖17為本發(fā)明實施例3的基于矩形介質(zhì)諧振器的四腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的S參數(shù)響應(yīng)曲線圖。
[0040]圖18為本發(fā)明實施例5的四階線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖19為本發(fā)明實施例5的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的水平模型的正面立體結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖20為本發(fā)明實施例5的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的水平模型的背面立體結(jié)構(gòu)圖。
[0043]圖21為本發(fā)明實施例5的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的水平模型的S參數(shù)響應(yīng)曲線圖。
[0044]圖22為本發(fā)明實施例6的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的垂直模型的正面立體結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖23為本發(fā)明實施例6的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的垂直模型的背面立體結(jié)構(gòu)圖。
[0046]圖24為本發(fā)明實施例6的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的垂直模型采用閉合金屬環(huán)實現(xiàn)腔間耦合控制曲線圖。
[0047]圖25為本發(fā)明實施例6的基于盤形介質(zhì)諧振器的雙腔介質(zhì)雙模帶通濾波器的垂直模型的S參數(shù)響應(yīng)曲線圖。
[0048]其中，1-腔體，2-介質(zhì)諧振器，3-第一金屬螺釘，4-第二金屬螺釘，5-閉合金屬環(huán)，6-第一同軸線，7-第一金屬環(huán)，8-第二同軸線，9-第二金屬環(huán)。
【具體實施方式】
[0049]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0050]實施例1:
[0051 ] 如圖1所示，本實施例的介質(zhì)雙模帶通濾波器包括腔體1，所述腔體1為矩形腔體，其尺寸為30mm*30mm*10mm，在腔體1的中心位置放置一個介質(zhì)諧振器2，所述介質(zhì)諧振器2的上、下兩端與腔體1相接，介質(zhì)諧振器2采用的兩個簡并模式(即諧振模式)稱為TM12。模式和TM21。模式；
[0052]所述介質(zhì)諧振器2為矩形介質(zhì)諧振器，其尺寸為20mm*20mm*10mm，介質(zhì)相對介電常數(shù)為21.4，適用于2.6GHz頻段，在介質(zhì)諧振器2相鄰的兩個外側(cè)面(本實施例中，兩個外側(cè)面為后側(cè)面和左側(cè)面)上插入第一金屬螺釘3和第二金屬螺釘4，可看出第一金屬螺釘3的橫向中心線與第二金屬螺釘4的橫向中心線垂直，所述第一金屬螺釘3和第二金屬螺釘4用于控制介質(zhì)諧振器2兩個諧振模式的諧振頻率，其中第一金屬螺釘3控制的是TM12。模式的諧振頻率，第二金屬螺釘4控制的是TM21。模式的諧振頻率；
[0053]在所述介質(zhì)諧振器2兩個諧振模式(TM12。模式和TM21。模式)的磁場分布交加處