一種具有背腔諧振器的濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種具有背腔諧振器的濾波器，在濾波器階數(shù)較小的情況下也能產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，以提高濾波器帶外抑制，解決雙工器中帶外抑制差的問(wèn)題。該濾波器包括輸入端、多個(gè)螺旋諧振器、隔板、輸出端、多個(gè)背腔諧振器、金屬框架。金屬框架包括多個(gè)金屬腔，輸入端和輸出端包括外包裹和位于外包裹內(nèi)的金屬桿，金屬桿穿過(guò)金屬框架金屬腔的金屬壁且不與金屬壁接觸。多個(gè)螺旋諧振器與多個(gè)背腔諧振器均置于金屬框架內(nèi)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)建靈活，可用于任何階數(shù)的腔體濾波器，能在帶外任何地方產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，提高其濾波性能。
【專利說(shuō)明】一種具有背腔諧振器的濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及無(wú)線通信系統(tǒng)射頻【技術(shù)領(lǐng)域】的一種具有背腔諧振器的濾波器。本發(fā)明可用于無(wú)線通信系統(tǒng)射頻前端進(jìn)行濾波時(shí)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，提高濾波器的帶外抑制，從而提高通訊設(shè)備或收發(fā)系統(tǒng)的性能。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是雷達(dá)、無(wú)線通信系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)必不可少的器件之一，利用它的選擇性傳輸作用，可以從眾多信號(hào)中選擇出所需要的頻率的信號(hào)，使其順利傳輸，抑制不需要的信號(hào)頻率。雙工器是由兩個(gè)不同通頻段的濾波器通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接組成的，其作用是既要將微弱的接收信號(hào)耦合進(jìn)來(lái)，又要將較大的發(fā)射功率信號(hào)饋送到天線上去，且要求兩者各自完成其功能而不互相影響。在實(shí)際使用中，經(jīng)常會(huì)有接收頻率和發(fā)射頻率很接近的情況，這就要求雙工器有很好的隔離度，即雙工器中接收端的濾波器要在發(fā)射頻率處具有較高的抑制，以避免發(fā)射端的大功率信號(hào)泄露到接收端，阻塞甚至燒毀接收端的低噪放。同時(shí)，發(fā)射端的濾波器也要在接受頻率處具有較高的帶外抑制，來(lái)避免發(fā)射雜散太大從而淹沒(méi)接受信號(hào)。因此，該濾波器需要在距離通帶很近的帶外所需頻點(diǎn)處有較高的抑制。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)該技術(shù)的方法如下:
[0003]南京廣順網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備有限公司在其專利申請(qǐng)文件“一種射頻信號(hào)中低頻段高抑制雙工器”(申請(qǐng)?zhí)?01210345089.6，申請(qǐng)日2012.09.18，公布號(hào)CN102832428A,公布日2012.12.19)中提出了一種射頻信號(hào)中低頻段高抑制雙工器。該雙工器包括由腔體壁分隔開(kāi)的兩個(gè)相鄰腔體，單腔側(cè)邊采用多層凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，通過(guò)一根容性交叉耦合片將兩個(gè)非相鄰的諧振腔相連，實(shí)現(xiàn)了交叉耦合，提高了濾波器的帶外抑制。但是，該方法存在的不足之處是，它的傳輸零點(diǎn)是通過(guò)交叉耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)當(dāng)階數(shù)很少比如2階時(shí)，就無(wú)法利用交叉耦合來(lái)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)。
[0004]華南理工大學(xué)在其專利申請(qǐng)文件“一種具有高選擇性和超高阻帶抑制效果的超寬帶濾波器”(申請(qǐng)?zhí)?01210017994.9，申請(qǐng)日2012.01.18，公布號(hào)CN102544652A，公布日2012.07.04)中提出了一種具有高選擇性和超高阻帶抑制效果的超寬帶濾波器。該超寬帶濾波器采用新型多枝節(jié)加載多模諧振器，在超寬帶范圍內(nèi)具有五個(gè)諧振模式，并在通帶上下各產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)。產(chǎn)生的零點(diǎn)及其倍頻零點(diǎn)抑制多模諧振器的高次諧振模式，極大拓寬了通帶上阻帶抑制效果。但是，該方法的不足之處是，該方法用于微帶濾波器，不適用于腔體的濾波器來(lái)提高帶外抑制。
[0005]丹東華欣電子科技有限公司在其專利申請(qǐng)文件“奇次諧波抑制型螺旋腔體濾波器”(申請(qǐng)?zhí)?201210004885.3 申請(qǐng)日 2012.01.10 公布號(hào) CN102544658A 公布日 2012.07.04)中提出在濾波器輸出側(cè)諧振腔外端加入抑制電路。該抑制電路為L(zhǎng)C低通濾波電路，LC低通濾波電路的輸入端和輸出側(cè)諧振腔的耦合引線相連。抑制電路用于濾除螺旋腔體濾波器的奇次諧波，從而提高了濾波器的帶外抑制。該方法的不足之處是，雖然該濾波器能抑制螺旋腔體的奇次諧波，但是在濾波器通帶很近的帶外，抑制效果不明顯，不能滿足雙工器中對(duì)濾波器的鄰近帶外高抑制的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有背腔諧振器的濾波器。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中由于引入背腔諧振器可以產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，提高濾波器的帶外抑制，從而提高雙工器收發(fā)通道之間的隔離。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的濾波器包括輸入端，多個(gè)螺旋諧振器，隔板，輸出端，多個(gè)背腔諧振器，金屬框架。金屬框架包括多個(gè)金屬腔。
[0008]輸入端和輸出端包括外包裹和位于外包裹內(nèi)的金屬桿，金屬桿穿過(guò)金屬框架金屬腔的金屬壁，且不與金屬壁接觸。
[0009]與輸入端相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸入端的金屬桿相連。與輸出端相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸出端的金屬桿相連。
[0010]多個(gè)螺旋諧振器與多個(gè)背腔諧振器均置于金屬框架內(nèi)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]第一，由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中弓I入背腔諧振器，背腔諧振器諧振時(shí)信號(hào)短路到地，產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，由此在濾波器階數(shù)很少比如二階時(shí)也能產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中使用交叉耦合必須要滿足濾波器階數(shù)大于等于三階時(shí)才能產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)的不足，使得本發(fā)明具有在濾波器任意階數(shù)時(shí)都可以產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]第二，由于本發(fā)明的背腔諧振器可以設(shè)計(jì)工作在濾波器傳輸零點(diǎn)的頻率處，由此傳輸零點(diǎn)可以在濾波器阻帶的任何位置，克服了在現(xiàn)有技術(shù)中濾波器階數(shù)為兩階時(shí)在通帶附近的阻帶不能產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)的不足，使得本發(fā)明具有雙工器中對(duì)濾波器階數(shù)為兩階時(shí)帶外特定頻點(diǎn)高抑制的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明單個(gè)螺旋諧振器的正視圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的仿真效果圖。
[0017]具體實(shí)現(xiàn)方式
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]參照附圖1，本發(fā)明包括輸入端1，多個(gè)螺旋諧振器2，隔板3，輸出端4，多個(gè)背腔諧振器5,金屬框架6。金屬框架6包括多個(gè)金屬腔。輸入端I和輸出端4包括外包裹和位于外包裹內(nèi)的金屬桿，金屬桿穿過(guò)金屬框架6金屬腔的金屬壁，且不與金屬壁接觸。與輸入端I相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸入端I的金屬桿相連。與輸出端4相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸出端4的金屬桿相連。多個(gè)螺旋諧振器2與多個(gè)背腔諧振器5均置于金屬框架6內(nèi)。
[0020]輸入端I的金屬桿、多個(gè)螺旋諧振器2、隔板3、輸出端的金屬桿4、多個(gè)背腔諧振器5和金屬框架6的表面均鍍銀，減小濾波器的損耗。
[0021]輸入端I和輸出端4，均使用同軸饋電。本發(fā)明的實(shí)施例采用HFSS模型，其中金屬桿半徑為0.75mm,外包裹使用空氣介質(zhì),半徑為1.75mm ;內(nèi)外半徑比為3:7,端口阻抗為50 Ω，可模擬實(shí)際工程的50 Ω饋電。該金屬桿位于螺旋諧振器匝數(shù)N=0.25匝的位置時(shí)，滿足濾波器的外部耦合。
[0022]隔板3的厚度為2臟，高度88mm≤h≤90mm。本發(fā)明的實(shí)施例中選取隔板高度h=89mm。選取的隔板3的高度滿足濾波器的腔間耦合，使得濾波器通帶插損耗較小，濾波器性能較好。
[0023]多個(gè)螺旋諧振器2的個(gè)數(shù)由下式確定:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種具有背腔諧振器的濾波器，包括輸入端(1)，多個(gè)螺旋諧振器(2)，隔板(3)，輸出端(4)，多個(gè)背腔諧振器(5)，金屬框架(6);所述的金屬框架(6)包括多個(gè)金屬腔；所述的輸入端(I)和輸出端(4)包括外包裹和位于外包裹內(nèi)的金屬桿,金屬桿穿過(guò)金屬框架(6)金屬腔的金屬壁，且不與金屬壁接觸；所述的與輸入端(I)相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸入端(I)的金屬桿相連；所述的與輸出端(4)相鄰的螺旋諧振器、背腔諧振器分別與輸出端(4)的金屬桿相連；所述的多個(gè)螺旋諧振器(2)與多個(gè)背腔諧振器(5)均置于金屬框架(6)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的輸入端(I)和輸出端(4 )均使用同軸饋電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的多個(gè)螺旋諧振器(2)個(gè)數(shù)的選取由下式確定:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的多個(gè)背腔諧振器(5)個(gè)數(shù)的選取由與之對(duì)應(yīng)的濾波器帶外零點(diǎn)個(gè)數(shù)確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的多個(gè)金屬腔的腔體個(gè)數(shù)的選取由多個(gè)螺旋諧振器(2)與多個(gè)背腔諧振器(5)個(gè)數(shù)之和來(lái)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述多個(gè)螺旋諧振器(2)的螺旋參數(shù)為:螺旋直徑d=0.66*Smm，S表示金屬框架(6)單個(gè)金屬腔的邊長(zhǎng)，84mm ≤ S ≤ 86mm ;螺旋高度b=l.5*dmm ;螺旋螺距τ =f0>l<S2/4160mm, f0表示濾波器通帶中心頻率，90MHz ≤ f0 ≤ 93MHz ;螺旋匝數(shù)N=4160/fQ*S2 ;螺旋線直徑Φ。=4蠔2/8320臟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述多個(gè)螺旋諧振器(2)距金屬框架(6)的金屬腔頂端與底端的距離均為0.3*Smm，S表示金屬框架(6)單個(gè)金屬腔的邊長(zhǎng)，84mm ≤ S ≤ 86mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在，所述的隔板(3)的厚度為 2mm,高度 88mm ≤ h ≤ 90mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的多個(gè)背腔諧振器(5)的螺旋參數(shù)為:螺旋直徑d=0.66*Smm，S表示金屬框架(6)單個(gè)金屬腔的邊長(zhǎng)，84mm ≤ S ≤ 86mm ;螺旋高度b=l.5*dmm ;螺旋螺距τ =f0>l<S2/4160mm, f0表示濾波器通帶中心頻率，90MHz ≤ f0 ≤ 93MHz ;螺旋匝數(shù)5.65 ≤ N1 ≤ 5.85 ;螺旋線直徑Φ。=4拓2/8320臟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背腔諧振器的濾波器，其特征在于，所述的金屬框架(6)的單個(gè)金屬腔邊長(zhǎng)
【文檔編號(hào)】H01P1/207GK103457008SQ201310391128
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】蘇濤, 張麗娟, 王盛杰, 陳榮榮, 孫晨 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)