本發(fā)明屬于微波
技術領域：
，特別涉及一種矩形波導可調濾波器，可用于微波通信。技術背景矩形波導可調濾波器，是一種用來分離不同頻率信號的重要微波器件，主要作用是抑制不需要的頻率信號，使之不能通過濾波器，只讓需要的頻率信號通過，其中心頻率或者通帶帶寬可以根據需求進行調控，具有插入損耗低、溫度穩(wěn)定性好和功率容量大的特點，廣泛應用于衛(wèi)星通信、電子對抗和雷達系統(tǒng)中。矩形波導可調濾波器常用調控方式是在濾波器中加入調諧螺釘，通過旋轉調諧螺釘實現濾波中心頻率連續(xù)可調的目的。然而，這種調節(jié)方式通?？梢杂行Ц淖兙匦尾▽V波器的中心頻率，而對通帶帶寬的調節(jié)非常有限。例如，2014年，張君的授權公開號為cn203690453u的授權專利《一種波導濾波器》，公開了一種在矩形波導中插入圓柱的波導濾波器結構，通過調節(jié)螺絲的深度可以改變?yōu)V波器的濾波頻段，但是該結構僅僅實現了濾波中心頻率的可控，通帶帶寬則基本上保持不變?，F有技術也有在矩形波導中插入開口縫隙膜片的調控方式，通過改變縫隙結構對中心頻率和通帶帶寬進行調控。例如，2016年，wernera.arriola在《ieeemicrowaveandwirelesscomponentsletters》，國際刊號為issn1531-1309，發(fā)表了的題為“bandwidthofcomplementarysplitringresonatorforrectangularwaveguidebpfs”的文章，該文章公開了一種在矩形波導中插入開口縫隙環(huán)的結構，通過改變開口在縫隙環(huán)上的位置，在中心頻率不變的情況下，實現了幾種不同的濾波帶寬，3db通帶帶寬可以實現從3.2％至31％的離散調控，但是該結構無法實現連續(xù)的通帶帶寬的調控，且通帶帶寬變化量有限。上述現有技術盡管能夠實現矩形波導可調濾波器的有效設計，但由于這些矩形波導可調濾波器多是對中心頻率的調節(jié)，雖然通帶帶寬也可以調節(jié)，但是調節(jié)量非常有限，且多是離散調節(jié)的，難以實現連續(xù)動態(tài)調節(jié)。隨著科技的日益發(fā)展，對微波通信系統(tǒng)的要求越來越高，微波通信對濾波器通帶帶寬的需求也不盡相同，因此現有矩形波導可調濾波器的應用范圍受到限制。技術實現要素：本發(fā)明目的在于針對上述現有技術存在的不足，提出一種基于超傳輸隔膜的e面彎折矩形波導可調濾波器，通過在矩形波導e面彎折處加載超傳輸隔膜結構，并通過滑動超傳輸隔膜，增大傳統(tǒng)矩形波導可調濾波器的通帶帶寬調控范圍，有效實現矩形波導濾波器在8.2ghz-12.4ghz的工作頻率范圍內任意0ghz-4.2ghz通帶帶寬的調控。為實現上述目的，本發(fā)明基于超傳輸隔膜的e面彎折矩形波導可調濾波器，包括矩形波導和超傳輸隔膜，其特征在于：所述該矩形波導采用e面彎折結構，所述超傳輸隔膜位于矩形波導的e面彎折處，其上下位置開有相互平行的兩個長條通孔，中間設有開口朝向波導彎折內側的c形縫隙，用于實現波導濾波器的中心頻率和通帶帶寬的調控。作為優(yōu)選，所述的e面彎折結構，其彎折角度θ的取值范圍為30°≤θ≤180°，且彎折處設有兩個矩形的法蘭盤，每個法蘭盤所在平面傾斜于波導寬邊所在平面，且四角設有通孔。作為優(yōu)選，所述的超傳輸隔膜位于兩個法蘭盤之間，通過法蘭盤的通孔和超傳輸隔膜的長條通孔把三者連接成一個整體，使超傳輸隔膜在兩個長條通孔內沿著法蘭盤在波導彎折的內外兩側滑動，從而調整c形縫隙的位置。作為優(yōu)選，所述的兩條長通孔，其寬度w3與法蘭盤通孔的直徑w0相等，即w3＝w0，長度w4大于法蘭盤上面兩個通孔之間的長度l0與波導彎折處窄邊的長度l1之和，即w4>l0+l1。作為優(yōu)選，所述的超傳輸隔膜在兩個長條通孔內沿著法蘭盤在波導彎折的內外兩側滑動，其滑動距離lx的取值范圍通過下式確定：w1/2+d/2-10.16/sin(θ/2)≤lx≤w1/2-d/2式中，w1是超傳輸隔膜的長度，d是c形縫隙的邊長，θ為矩形波導的e面彎折角度。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1、本發(fā)明由于采用e面彎折結構的矩形波導，并在彎折位置處加載開有c形縫隙的超傳輸隔膜，實現了波導濾波器在工作頻率范圍內任意通帶帶寬的大范圍調控，有效地擴大了矩形波導濾波器的應用范圍。2、本發(fā)明由于在超傳輸隔膜上下位置開有相互平行的兩個長條通孔，通過在兩個長條通孔范圍內滑動超傳輸隔膜來調整c形縫隙的位置，結構簡單，易于操作。附圖說明圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；圖2是本發(fā)明中的法蘭盤結構示意圖；圖3是本發(fā)明中的超傳輸隔膜結構示意圖；圖4是本發(fā)明的中心頻率f0和通帶帶寬bw3db隨滑動距離lx變化的仿真圖；圖5是本發(fā)明的傳輸系數s21在不同滑動距離lx時隨頻率變化的仿真圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步說明。參照圖1，本發(fā)明給出如下三種實施例：實施例1，60°彎折的矩形波導可調濾波器。本實例包括矩形波導1和超傳輸隔膜2。所述矩形波導1，使用長度為22.86mm，寬度為10.16mm，以及工作頻率范圍為8.2ghz-12.4ghz的標準wr90波導，其采用e面彎折結構，彎折角度為θ＝60°，在彎折處設有兩個矩形的法蘭盤，每個法蘭盤所在平面傾斜于波導寬邊所在平面，且四角設有通孔，如圖2所示，每個法蘭盤的四個通孔大小相等，直徑w0＝5mm，上面兩個通孔之間的長度l0＝32mm，矩形波導在彎折處的橫截面寬度l1＝10.16/sin(θ/2)＝20.32mm，高度l2＝22.86mm.。所述超傳輸隔膜2，位于矩形波導的e面彎折處，如圖3所示，其長度w1＝60mm，寬度w2＝44mm，且上下位置分別開有相互平行的兩個長條通孔21和22，這兩個長條通孔21和22的寬度w3＝w0＝5mm，長度w4＝53mm>l0+l1，中間設有開口朝向波導彎折內側的c形縫隙23，該c形縫隙23的邊長d＝5.5mm，縫隙寬度d0＝0.5mm。通過螺釘把法蘭盤的通孔和超傳輸隔膜的長條通孔三者連接成一個整體，使超傳輸隔膜在兩個長條通孔內沿著法蘭盤在波導彎折的內外兩側滑動，從而調整c形縫隙的位置，該超傳輸隔膜2的滑動距離為lx，其取值范圍通過下式確定：w1/2+d/2-10.16/sin(θ/2)≤lx≤w1/2-d/2將本實例θ＝60°的參數代入上式，得到滑動距離的lx在12.43mm≤lx≤27.25mm范圍內。由于本發(fā)明采用e面彎折結構的矩形波導，并在彎折位置處加載開有c形縫隙的超傳輸隔膜，通過滑動超傳輸隔膜來調整c形縫隙的位置，增加滑動距離lx的取值范圍。實施例2，90°彎折的矩形波導可調濾波器。本實例設e面彎折結構的彎折角度為θ＝90°，其它結構和參數與實施例1相同，計算得到超傳輸隔膜2的滑動距離lx范圍為18.38mm≤lx≤27.25mm。實施例3，120°彎折的矩形波導可調濾波器。本實例設e面彎折結構的彎折角度為θ＝120°，其它結構和參數與實施例1相同，計算得到超傳輸隔膜2的滑動距離lx范圍為21.02mm≤lx≤27.25mm。e面彎折結構的彎折角度θ取不同的值時，其滑動距離變化范圍δlx如表1。表1超傳輸隔膜2在彎折角度θ取不同值時的滑動距離變化范圍e面彎折角度θ30°60°90°120°150°180°δlx/mm33.7614.828.876.235.024.66從表1可以看出，e面彎折角度θ越小，lx的取值范圍越大，其調控范圍從4.66mm到33.76mm。本發(fā)明實現的技術效果是，lx的取值范圍越大，通帶帶寬bw3db的可調節(jié)范圍越大。以下結合仿真試驗，對本發(fā)明的技術效果作進一步說明。仿真1：利用商業(yè)仿真軟件cstmicrowavestudio對上述實施例1的波導濾波器進行仿真計算，得到中心頻率f0和通帶帶寬bw3db分別與滑動距離lx的關系曲線如圖4所示，其中橫坐標為滑動距離lx，左側縱坐標為中心頻率f0，右側縱坐標為通帶帶寬bw3db。由圖4可見，當滑動距離lx在13mm-24.5mm之間時，本發(fā)明的中心頻率f0在10.1ghz-10.4ghz之間浮動，變化很小，本發(fā)明的通帶帶寬bw3db在0ghz-4.2ghz之間變化，實現了在中心頻率在基本保持不變的情況下，通帶帶寬的大范圍連續(xù)調控。仿真2：利用商業(yè)仿真軟件cstmicrowavestudio對上述實施例1的波導濾波器進行仿真計算，得到傳輸系數曲線s21如圖5所示，其中橫坐標為頻率，縱坐標為傳輸系數s21。從圖5給出了在三種不同滑動距離下中心頻率f0和通帶帶寬bw3db的特性：當超傳輸隔膜滑動距離lx＝13mm時，其3db通帶的下截止頻率f1＝10.19ghz，上截止頻率f2＝10.27ghz，中心頻率f0＝(f1+f2)/2＝10.23ghz，通帶帶寬bw3db＝f2-f1＝0.08ghz；當超傳輸隔膜滑動距離lx＝17mm時，其3db通帶的下截止頻率f1＝9.08ghz，上截止頻率f2＝11.14ghz，中心頻率f0＝(f1+f2)/2＝10.11ghz，通帶帶寬bw3db＝f2-f1＝2.06ghz；當超傳輸隔膜滑動距離lx＝22mm時，其3db通帶的下截止頻率f1＝8.20ghz，上截止頻率f2＝12.40ghz，中心頻率f0＝(f1+f2)/＝10.30ghz，通帶帶寬bw3db＝f2-f1＝4.20ghz。由圖5可見，在不同滑動距離lx位置處，波導濾波器的中心頻率f0基本保持不變，通帶帶寬bw3db則有較大范圍的變化。仿真3：利用商業(yè)仿真軟件cstmicrowavestudio對上述其它實施例的波導濾波器進行仿真計算，得到帶寬特性如表2所示。表2彎折角度θ取不同值時的帶寬特性e面彎折角度θ30°60°90°120°150°180°最小bw3db/ghz00.070.880.620.620.68最大bw3db/ghz4.24.22.911.371.180.98δbw3db/ghz4.24.132.030.750.560.3表2中，最小bw3db表示在滑動距離lx范圍內，能達到的最小3db通帶帶寬，最大bw3db表示在滑動距離lx范圍內，能達到的最大3db通帶帶寬，δbw3db表示在滑動距離lx范圍內，能達到的通帶帶寬可調范圍，即最大bw3db減去最小bw3db。表2表明，當θ<60°時，δbw3db保持最大可調范圍4.2ghz，可以實現本發(fā)明在工作頻率8.2ghz-12.4ghz范圍內任意通帶帶寬bw3db的大范圍調控；隨著θ的逐漸增大，δbw3db逐漸減??；當θ＝180°時，即矩形波導為直波導時，最小bw3db和最大bw3db差距很小，通帶帶寬可調范圍δbw3db僅有0.3ghz，可見彎折角度θ越小，通帶帶寬可調范圍δbw3db越大。以上仿真結果說明，本發(fā)明對矩形波導進行e面彎折，并在e面彎折處加載有超傳輸隔膜，通過滑動超傳輸隔膜，有效地實現了矩形波導可調濾波器在中心頻率f0基本保持不變的情況，通帶帶寬bw3db在0ghz-4.2ghz范圍內的大范圍連續(xù)調控。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不構成對本發(fā)明的任何限制，顯然，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)新構思的前提下可做出若干變形和改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12