具有準橢圓響應的腔體濾波器件的製作方法
2023-05-10 22:15:41
專利名稱：具有準橢圓響應的腔體濾波器件的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型屬於腔體濾波器件，特別涉及一種具有準橢圓響應的腔體濾波器件。
二背景技術：
窄帶濾波器件在現代通信中特別有用，尤其是無線通信系統。隨著通信的迅速發展，頻譜資源愈益匱乏。如何提高頻率資源的利用率，是通信設備開發中面臨的重要問題。通常，一方面，要求在有限的頻帶內容納多個通信信號，同時需要保證各路信號之間的幹擾低到可以允許的程度；另一方面，要求設備成本降到最低，以提高競爭力。因而，通信設備開發中迫切需要低成本、小體積、低插損、高性能的窄帶濾波器件(如濾波器、多工器)。
為達到濾波器件的高性能，人們對橢圓函數逼近式濾波器進行了研究。可是，由於實現起來非常複雜，調試十分困難，成本難以降低，故難以普遍應用。從降低實現的難度而又能保持近似橢圓響應的目的出發，人們提出了採用準橢圓函數響應的思路，該思路基於全極點的切比雪夫濾波器，試圖在其通帶帶邊引入有限的傳輸零點，以提高帶外的抑制性能。可是，人們一直沒有找到該思路基於腔體濾波器件的合適的實現方案。
申請號為00806534.9、公開號為CN 1352814A的中國專利申請公開了一種微波傳輸帶交叉耦合控制設備的方法，但此種方法是針對傳輸帶濾波器而言的，沒有涉及在腔體濾波器上的實現，而且還存在以下缺點1、其功率承載能力十分有限，無法滿足特定場合高承載功率能力的要求(比如，通信基站射頻前端電路)。
2、需要採用特定材料作襯底(MgO，LaAlO3等)，成本較高。
3、損耗很大，無法滿足通信設備低插損的要求；雖然提出可以採用超導材料以降低插損，但是會導致設備成本增大。
4、控制十分複雜，普通工程技術人員難以掌握。
三
發明內容
本實用新型針對現有技術存在的不足，對腔體濾波器件進行優化設計，提供一種具有準橢圓響應的腔體濾波器件，通過對通帶帶邊的傳輸零點的控制，提高帶邊的抑制能力，有效地優化濾波器件的傳輸性能。
本實用新型的技術方案是在常規全極點切比雪夫逼近式腔體濾波器的基礎上進行改進。其構成腔體濾波器的諧振腔體至少有三個，根據設計理論確定的交叉耦合強度，至少在一對非相鄰的諧振腔體之間開闢一條輔助信號通道。同時，根據交叉耦合強度的需要，還可以在輔助信號通道中設置可選的交叉耦合控制部件。採用此種技術方案，通過改變輔助信號通道的特性和/或交叉耦合控制部件的結構，可準確而方便地控制濾波器件頻率響應帶邊零點的位置，從而達到高性能濾波器件所規定的指標。
輔助信號通道可以是矩形槽、圓形槽或其它形狀的窗口(例如非規則形狀的窗口)，理論計算的耦合係數確定了輔助信號通道的基本參數，如矩形槽的長度，寬度和深度。一般而言，耦合越強，輔助信號通道的截面積越大。這就提供了很大的靈活性，如根據諧振腔體內電磁場的分布特點及諧振腔體的具體尺寸結構需要，可以改變槽的形狀和位置，從而滿足性能要求。
交叉耦合控制部件可以用帶線，電纜或可調螺釘製作。其基本參數和物理結構(比如帶線的寬度、長度和厚度，螺釘的基本參數)由耦合強度要求來確定，同時，其材料特性可以根據具體濾波器件的工作要求來確定，比如鍍銀或金以滿足溫漂特性的要求等。這為濾波器件的調試帶來了很大的便利，比如在批量生產時，由於公差而使得部分參數偏離設計參數時，可以通過調整交叉耦合控制部件而校正過來。
本實用新型具有以下有益效果1、通過調整輔助信號通道的形狀和位置，以及交叉耦合控制部件的參數，可以有效地控制通帶帶邊的傳輸零點，方法簡單、靈活，可操作性強。
2、交叉耦合控制部件具有較大的電尺寸，製作材料無特殊要求，便於製作和現場調試，本領域普通工程技術人員易於掌握和設計。
3、與常規諧振腔體濾波器件相比，採用較少的諧振腔體即可實現需要大量諧振腔才能實現的濾波器件特性，因而簡化了結構，提高了濾波器件通帶帶外的抑制性能。
4、諧振腔體數目減少，不僅降低了成本，減小了濾波器件的體積和重量，而且也降低了調試難度。
5、可降低通帶內傳輸損耗，具有低插損、高性能的濾波特性。
6、與帶線濾波器件相比，可承載更大的傳輸功率，滿足一些特定場合的需求(如通信基站射頻前端電路)。
7、具有較高的品質因素Q和較好的選擇性，可滿足現代通信對窄帶濾波器件的需求。
8、易於加工製作，便於批量生產。
四
圖1是常規全極點切比雪夫腔體濾波器的一種結構圖；圖2是圖1中的腔體濾波器的頻率響應圖；圖3是本實用新型所提供的具有準橢圓響應的腔體濾波器件的結構示意圖；圖4是本實用新型所提供的具有準橢圓響應的腔體濾波器的一種結構圖；圖5是圖4中的腔體濾波器的頻率響應圖；圖6是本實用新型所提供的具有準橢圓響應的腔體濾波器的另一種結構圖；圖7是圖6中的腔體濾波器的頻率響應圖；圖8是本實用新型所提供的具有準橢圓響應的腔體濾波器的又一種結構圖；圖9是圖8中的腔體濾波器的頻率響應圖。
圖中，1—屏蔽盒、2—諧振腔體、3—主信號通道、4—調諧螺釘、5—輔助信號通道、6—交叉耦合控制部件。
五具體實施方式
實施例1本實施例中的具有準橢圓響應的腔體濾波器的結構如圖4所示，包括屏蔽盒1、屏蔽盒1中設置的四個同軸諧振腔2、與同軸諧振腔2連接的輸入/輸出裝置I/O和O/I及設置在各同軸諧振腔中心部位的調諧螺釘4；同軸諧振腔之間有主信號通道3，首尾同軸諧振腔之間開闢有輔助信號通道5，輔助信號通道5為矩形槽，該矩形槽中設有五分之一波長的矩形帶線作為交叉耦合控制部件6。形成同軸諧振腔2的腔採用鋁合金製作並鍍銀，輸入和輸出裝置採用50歐姆同軸電纜製作。測試結果表明，此種結構的腔體濾波器在通帶帶邊引入了一對有限的傳輸零點Z，有效地改善了通帶帶邊的抑制性能，見圖5。
實施例2本實施例中的具有準橢圓響應的腔體濾波器的結構如圖6所示，與實施例1不同之處在於輔助信號通道5中所設置的交叉耦合控制部件6為六分之一波長的矩形帶線。更短的矩形帶線作為交叉耦合控制部件，可減小耦合，使得帶邊的零點相對頻帶中心外移，以提高遠端的抑制。其測試結果見圖7，測試結果表明傳輸零點Z外移了，近端的抑制變差，而遠端抑制改善。
實施例3本實施例中的具有準橢圓響應的腔體濾波器的結構如圖8所示，與實施例1不同之處在於輔助信號通道5中所設置的交叉耦合控制部件6為四分之一波長的矩形帶線，根據諧振腔內場分布特點，帶線形狀相應調整為如圖所示的 形。增長帶線可增強耦合，使得帶邊的零點相對頻帶中心內移，以提高近端的抑制。其測試結果見圖9，其測試結果表明傳輸零點Z內移了，遠端的抑制變差，而近端抑制改善。
權利要求1.一種具有準橢圓響應的腔體濾波器件，包括諧振腔體(2)、與諧振腔體(2)連接的輸入/輸出裝置，其特徵在於諧振腔體(2)至少為三個，至少在一對非相鄰的諧振腔體之間開闢有輔助信號通道(5)。
2.根據權利要求1所述的具有準橢圓響應的腔體濾波器件，其特徵在於輔助信號通道(5)中設有交叉耦合控制部件(6)。
3.根據權利要求1或2所述的具有準橢圓響應的腔體濾波器件，其特徵在於輔助信號通道(5)為矩形槽或圓形槽或非規則形狀的窗口。
4.根據權利要求2所述的具有準橢圓響應的腔體濾波器件，其特徵在於交叉耦合控制部件(6)採用帶線或電纜或螺釘製作。
5.根據權利要求3所述的具有準橢圓響應的腔體濾波器件，其特徵在於交叉耦合控制部件(6)採用帶線或電纜或螺釘製作。
專利摘要一種具有準橢圓響應的腔體濾波器件，包括諧振腔體、與諧振腔體相連接的輸入/輸出裝置，諧振腔體至少為三個，至少在一對非相鄰的諧振腔體之間開闢有輔助信號通道，輔助信號通道中可以設置交叉耦合控制部件。輔助信號通道為矩形槽或圓形槽或其它形狀的窗口。交叉耦合控制部件採用帶線或電纜或螺釘製作。此種腔體濾波器件不僅具有較高的品質因素Q和較好的選擇性，可滿足現代通信對窄帶濾波器件的需求，而且可實現低插損、高性能濾波。
文檔編號H01P1/207GK2598165SQ0323270
公開日2004年1月7日 申請日期2003年1月2日 優先權日2003年1月2日
發明者李忻, 忻 李 申請人:李忻, 忻 李