CN105789792A - 一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，包括有圆柱形腔体、两个端盖及至少一个金属棒和两个馈电单元，所述圆柱形腔体的两端开口，并采用端盖进行密封，所述端盖的形状大小与相应开口的形状大小相匹配，两个馈电单元分别安装在圆柱形腔体的两个端盖上，所述金属棒置于圆柱形腔体中，并与圆柱形腔体的侧壁垂直相接。本发明所提结构应用了多模的想法，滤波器的分数带宽较宽，在金属谐振腔腔壁，添加了金属棒进行微扰，实现一个多模、带有传输零点的滤波器，具有体积小、结构简单、易加工等优点，应用范围广，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器的技术领域，尤其是指一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器。
背景技术
微波滤波器是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，它对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过。随着无线通信技术的发展，信号间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和可靠性提出了更高的要求。矩形腔体滤波器具有高的频率选择性、低插损、功率容量大、性能稳定等优点而具有很高的应用价值。腔体滤波器通过在各腔谐振器之间开孔或加探针，实现电感或电容耦合，通过改变孔的位置、大小或者探针的粗细长短等来控制耦合电感或耦合电容的强弱以实现各种滤波器；而且很容易实现谐振器之间的交叉耦合，通过控制交叉耦合的数量和强弱得以实现传输零点的位置和数目。由于以上特点，研究腔体滤波器多模结构、腔体滤波器的小型化得到学者们的广泛关注。
目前，现有腔体滤波器的具体情况如下：
1)谐振器的分离简并模一般有四种方法：1.1)如图1所示，通过耦合螺钉来实现简并模耦合时，为了避免相互作用，其位置应位于两个谐振(要耦合)的电场强度最大值附近,且其余简并模电场为零的区域，通常耦合螺钉与两个极化的电场成45o，但这种耦合方式可调谐范围比较小；1.2)如图2a和2b所示，在谐振器45°角上方伸进耦合螺钉，同样可以分离简并模；1.3)如图3a和3b所示，剖出个矩形切角，但这种耦合方式不易加工；1.4)如图4a和4b所示，在谐振器中心开槽，同样这种耦合方式不易加工。
2)1951年林为干院士基于波导腔体内模式的谐振频率基本公式提出圆柱形谐振腔中存在着多个简并模式，并设计了显著减小波导滤波器体积的一腔五模滤波器，为一腔多模滤波器的研究奠定基础。
3)1998年10月，G.Lastoria等人在IEEEMICROWAVEANDGUIDEDWAVELETTERS发表题为“CADofTriple-ModeCavitiesinRectangularWaveguide”的文章中。作者提出了一种采用金属腔体切角的三模结构，结构如图5a所示，通过控制切角的大小将若干个谐振模式平移到我们所需的通带内，它的仿真结果如图5b所示；这种耦合方式的结构不易加工。
4)2004年1月，L.H.Chua等人发表题为“Analysisofdielectricloadedcubicalcavityfortriplemodefilterdesign”文章中，提出利用同轴线作为馈电，如图6a所示，采用调谐螺钉的介质腔体滤波器结构，仿真结果如图6b所示；这种采用耦合螺钉的结构可调谐的范围比较少，存在一定的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种单腔、可产生多模及传输零点的金属腔体滤波器，可以实现带通滤波，具有体积小、设计简单、易加工、性能好等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，包括有圆柱形腔体、两个端盖及至少一个金属棒和两个馈电单元，所述圆柱形腔体的两端开口，并采用端盖进行密封，所述端盖的形状大小与相应开口的形状大小相匹配，两个馈电单元分别安装在圆柱形腔体的两个端盖上，所述金属棒置于圆柱形腔体中，并与圆柱形腔体的侧壁垂直相接。
所述金属棒为均匀圆柱体或不均匀圆柱体，所述不均匀圆柱体由两段粗细不同的圆柱段连接而成。
所述金属棒固接于圆柱形腔体的侧壁中部。
所述馈电单元垂直安装在端盖的中心位置。
所述馈电单元由探针、SMA接头、圆盘组成，所述探针垂直插装在端盖上，其伸进圆柱形腔体中的一端与圆盘固定相接，其外伸出圆柱形腔体的一端安装有SMA接头。
所述圆柱形腔体、端盖、金属棒、馈电单元采用螺丝进行固定。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明所提结构应用了多模的想法，滤波器的分数带宽较宽，在金属谐振腔腔壁，添加了金属棒进行微扰，实现一个多模、带有传输零点的滤波器，具有体积小、结构简单、易加工等优点，应用范围广，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
附图说明
图1为采用现有技术第一种分离简并模方法的谐振器(谐振器为矩形体)结构图。
图2a为采用现有技术第二种分离简并模方法的谐振器立体图。
图2b为采用现有技术第二种分离简并模方法的谐振器俯视图。
图3a为采用现有技术第三种分离简并模方法的谐振器立体图。
图3b为采用现有技术第三种分离简并模方法的谐振器俯视图。
图4a为采用现有技术第四种分离简并模方法的谐振器立体图。
图4b为采用现有技术第四种分离简并模方法的谐振器俯视图。
图5a为现有技术中采用金属腔体切角的三模滤波器结构图。
图5b为现有技术中采用金属腔体切角的三模滤波器仿真结果图。
图6a为现有技术中采用调谐螺钉的介质腔体滤波器结构图。
图6b为现有技术中采用调谐螺钉的介质腔体滤波器仿真结果图。
图7为本发明滤波器的结构示意图。
图8为本发明滤波器的正视图。
图9为本发明滤波器的侧视图。
图10为本发明滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图7至图9所示，本实施例所述的金属圆柱腔滤波器，包括有圆柱形腔体1、两个端盖2、3及两个金属棒4、5和两个馈电单元，所述圆柱形腔体1的两端开口，并采用端盖2、3进行密封，所述端盖的形状大小与相应开口的形状大小相匹配，两个馈电单元分别安装在圆柱形腔体1的两个端盖2、3的中心位置上，两个金属棒4、5对称置于圆柱形腔体1中，并垂直安装在圆柱形腔体1的侧壁中部。在本实施例中，所述金属棒4、5为不均匀圆柱体，而所述不均匀圆柱体是由两段粗细不同的圆柱段连接而成。此外，所述馈电单元由探针6、SMA接头7、圆盘8组成，所述探针6垂直插装在端盖上，其伸进圆柱形腔体1中的一端与圆盘8固定相接，其外伸出圆柱形腔体1的一端安装有SMA接头7。所述圆柱形腔体1、两个端盖2、3、两个金属棒4、5、两个馈电单元采用螺丝固定起来，组装为一整体，成为本发明的金属圆柱腔滤波器，该金属圆柱腔滤波器的响应特性如图10所示。
实施例2
与实施例1不同的是本实施例所述的金属棒为均匀圆柱体(图中未画出)。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：包括有圆柱形腔体、两个端盖及至少一个金属棒和两个馈电单元，所述圆柱形腔体的两端开口，并采用端盖进行密封，所述端盖的形状大小与相应开口的形状大小相匹配，两个馈电单元分别安装在圆柱形腔体的两个端盖上，所述金属棒置于圆柱形腔体中，并与圆柱形腔体的侧壁垂直相接。
2.根据权利要求1所述的一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：所述金属棒为均匀圆柱体或不均匀圆柱体，所述不均匀圆柱体由两段粗细不同的圆柱段连接而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：所述金属棒固接于圆柱形腔体的侧壁中部。
4.根据权利要求1所述的一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：所述馈电单元垂直安装在端盖的中心位置。
5.根据权利要求1或4所述的一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：所述馈电单元由探针、SMA接头、圆盘组成，所述探针垂直插装在端盖上，其伸进圆柱形腔体中的一端与圆盘固定相接，其外伸出圆柱形腔体的一端安装有SMA接头。
6.根据权利要求1所述的一种单腔多模的金属圆柱腔滤波器，其特征在于：所述圆柱形腔体、端盖、金属棒、馈电单元采用螺丝进行固定。
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