一種te模多通帶介質(zhì)濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，主要解決傳統(tǒng)多通帶濾波器設(shè)計(jì)復(fù)雜和帶外抑制不高的問題。其包括TE模介質(zhì)諧振器(5)和支撐柱(20)、介質(zhì)調(diào)諧桿(8)和調(diào)諧盤(6)、控制端口耦合的金屬圓弧(2)和輸入輸出接口(3)、腔體(1)和腔間耦合結(jié)構(gòu)(13)。通過設(shè)定所述介質(zhì)調(diào)諧桿(8)和調(diào)諧盤(6)的高度來實(shí)現(xiàn)多通帶響應(yīng)；所述TE模介質(zhì)諧振器(5)通過腔間耦合結(jié)構(gòu)(13)進(jìn)行諧振器間耦合，通過金屬圓弧(2)進(jìn)行饋電耦合。結(jié)合本發(fā)明提供的介質(zhì)濾波器帶外抑制方法，所述金屬圓弧(2)設(shè)置方式的不同可在頻帶左右側(cè)設(shè)定傳輸零點(diǎn)，改善濾波器的帶外抑制。本發(fā)明具有Q值高，便于設(shè)計(jì)加工，帶外抑制高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種TE模多通帶介質(zhì)濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及射頻通信濾波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TE模多通帶介質(zhì)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，通信頻譜資源越來越擁擠，通信系統(tǒng)經(jīng)常工作在多個(gè)頻段。這需要高性能的多通帶濾波器提高通信系統(tǒng)容量，并避免相鄰信道間的干擾。與此同時(shí)人們對(duì)通信傳輸質(zhì)量的要求越來越高，這也對(duì)通信系統(tǒng)中的濾波器性能指標(biāo)提出了更高的要求，插入損耗要求更低，體積要求更小等。介質(zhì)諧振器具備無載Q值高、尺寸小和高介電常數(shù)等特點(diǎn)，滿足了通信系統(tǒng)發(fā)展的需求，從而得到迅猛的發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用于無線基站和航天航空等領(lǐng)域。
[0003]2014 年 T.V.P i dhur s ka和 A.A.Trubin 在Rad i o e I e c tr on i c s andCommunicat1ns Systems 上發(fā)表題為“Dual-bandpass filter built on rectangulardielectric resonators”的文章。采用rectangular型介質(zhì)諧振器，通過激發(fā)基模TE_模和二次模ΤΕ?2δ模兩個(gè)模得到雙通帶，但是阻帶未產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)導(dǎo)致頻率選擇性不夠高。
[0004]2015年Seema Awasthi和Animesh Biswas等人在Internat1nal Journal of RFand Microwave Computer-Aided Engineering 上發(fā)表題為 “Dual-band dielectricresonator bandstop filters”的文章。采用TE模介質(zhì)諧振器結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合源負(fù)載親合產(chǎn)生了一個(gè)傳輸零點(diǎn)，但也造成了腔體尺寸的增大。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種TE模多通帶介質(zhì)濾波器，以產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，簡化多通帶濾波器設(shè)計(jì)的同時(shí)，改善濾波器的帶外抑制并提高濾波器的頻率選擇性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明至少采用以下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，包括:腔體，在腔體中各自均按腔體的四個(gè)角依次布置的四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器、四個(gè)支撐柱、四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿和四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤，控制端口耦合的第一金屬圓弧、第二金屬圓弧，兩個(gè)輸入輸出接口，和腔間親合結(jié)構(gòu);第一金屬圓弧與第一輸入輸出接口連接，第二金屬圓弧與第二輸入輸出接口連接；四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器的下方均各自設(shè)有一個(gè)支撐柱，四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤與四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器之間的布置關(guān)系為上下一一對(duì)應(yīng)且在正投影上同心；四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿分別一一對(duì)應(yīng)位于四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤上；四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器依次為第一 TE模介質(zhì)諧振器、第二 TE模介質(zhì)諧振器、第三TE模介質(zhì)諧振器、第四TE模介質(zhì)諧振器；
其中所述第一介質(zhì)調(diào)諧盤和第二介質(zhì)調(diào)諧盤高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧盤和第四介質(zhì)調(diào)諧盤高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧盤的高度；第一介質(zhì)調(diào)諧桿和第二介質(zhì)調(diào)諧桿高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧桿和第四介質(zhì)調(diào)諧桿高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧桿高度； 所述四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器通過腔間耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧振器間的耦合，同時(shí)通過第一金屬圓弧、第二金屬圓弧進(jìn)行輸入輸出饋電耦合;腔體按所述四個(gè)角劃分為四個(gè)諧振腔；
所述第一輸入輸出接口位于腔體中左上諧振腔的上側(cè)，第二輸入輸出接口位于腔體中右上諧振腔的右側(cè);所述第一金屬圓弧位于第一輸入輸出接口的左側(cè)，第二金屬圓弧位于輸入輸出接口的上方。金屬圓弧設(shè)置方式的不同可在頻帶左右側(cè)設(shè)定傳輸零點(diǎn)。
[0009]進(jìn)一步地，每個(gè)諧振腔中的支撐柱、介質(zhì)調(diào)諧桿、介質(zhì)調(diào)諧盤與TE模介質(zhì)諧振器同心設(shè)置。
[0010]進(jìn)一步地，第一金屬圓弧、第二金屬圓弧均與所在的諧振腔中的介質(zhì)調(diào)諧盤同心。
[0011]進(jìn)一步地，所述四個(gè)支撐柱均通過螺釘固定在腔體中，所述TE模介質(zhì)諧振器與支撐柱一一對(duì)應(yīng)并通過粘結(jié)固定。
[0012]進(jìn)一步地，第一金屬圓弧的長寬與第二金屬圓弧的長寬相等，金屬圓弧通過與對(duì)應(yīng)的輸入輸出接口焊接形成濾波器饋電結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)輸入輸出接口位于所屬諧振腔的腔壁的中心。
[0014]進(jìn)一步地，所述腔間耦合結(jié)構(gòu)包括第一腔間耦合結(jié)構(gòu)和第二腔間耦合結(jié)構(gòu)，第一腔間耦合結(jié)構(gòu)位于第一 TE模介質(zhì)諧振器、與第四TE模介質(zhì)諧振器之間；第二腔間耦合結(jié)構(gòu)為兩個(gè)相互垂直的結(jié)構(gòu)即形成位于第一 TE模介質(zhì)諧振器與第二 TE模介質(zhì)諧振器之間、第二TE模介質(zhì)諧振器與第三TE模介質(zhì)諧振器之間、第三TE模介質(zhì)諧振器與第四TE模介質(zhì)諧振器之間的耦合結(jié)構(gòu)，且第三TE模介質(zhì)諧振器與第四TE模介質(zhì)諧振器之間的耦合窗口寬度為O。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
1.本發(fā)明采用TE模介質(zhì)諧振器，并對(duì)其打孔避免了高次模式的干擾，Q值高且便于濾波器的加工制造；
2.本發(fā)明通過設(shè)定介質(zhì)諧振器的調(diào)諧盤和調(diào)諧桿高度即可實(shí)現(xiàn)多通帶響應(yīng)，簡化了設(shè)計(jì)復(fù)雜度；
3.本發(fā)明根據(jù)改變饋電方式得到可控傳輸零點(diǎn)的思想，使得兩個(gè)設(shè)計(jì)方案均具有對(duì)稱傳輸零點(diǎn)，提高了頻率選擇性，避免了源負(fù)載耦合復(fù)雜的端口耦合結(jié)構(gòu)，或者是混合電磁耦合復(fù)雜的調(diào)諧結(jié)構(gòu)。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1是實(shí)施例中去掉蓋板后的一種TE模多通帶介質(zhì)濾波器俯視示意圖；
圖2是圖1的A-A#lj視不意圖；
圖3是實(shí)施例的傳輸特性I S211和回波損耗I Sn I仿真及測(cè)試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案作詳細(xì)說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于下例表述的范圍。
[0019]如圖1、圖2所示，一種TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其包括:腔體(I)，在腔體中各自均按腔體的四個(gè)角依次布置的四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器(5、19、16、12)、四個(gè)支撐柱(圖中只示出20、22)、四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿(8、17、14、10)和四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤(6、18、15、11)，控制端口耦合的第一金屬圓弧2、第二金屬圓弧4，兩個(gè)輸入輸出接口( 3、7)，和腔間親合結(jié)構(gòu);第一金屬圓弧2與第一輸入輸出接口 3連接，第二金屬圓弧4與第二輸入輸出接口 7連接；四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器的下方均各自設(shè)有一個(gè)支撐柱，四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤與四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器之間的布置關(guān)系為上下一一對(duì)應(yīng)且在正投影上同心；四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿分別一一對(duì)應(yīng)位于四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤上；四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器依次為第一TE模介質(zhì)諧振器5、第二TE模介質(zhì)諧振器19、第三TE模介質(zhì)諧振器16、第四TE模介質(zhì)諧振器12;其中所述第一介質(zhì)調(diào)諧盤6和第二介質(zhì)調(diào)諧盤18高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧盤15和第四介質(zhì)調(diào)諧盤11高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧盤6的高度；第一介質(zhì)調(diào)諧桿8和第二介質(zhì)調(diào)諧桿17高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧桿14和第四介質(zhì)調(diào)諧桿10高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧桿8高度;所述四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器通過腔間耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧振器間的耦合，同時(shí)通過第一金屬圓弧2、第二金屬圓弧4進(jìn)行輸入輸出饋電耦合;腔體I按所述四個(gè)角劃分為四個(gè)諧振腔;所述第一輸入輸出接口 3位于腔體I中左上諧振腔的上側(cè)，第二輸入輸出接口 7位于腔體I中右上諧振腔的右側(cè);所述第一金屬圓弧2位于第一輸入輸出接口 3的左側(cè)，第二金屬圓弧4位于輸入輸出接口 7的上方。金屬圓弧(2，4)設(shè)置方式的不同可在頻帶左右側(cè)設(shè)定傳輸零點(diǎn)。每個(gè)諧振腔中的支撐柱、介質(zhì)調(diào)諧桿、介質(zhì)調(diào)諧盤與TE模介質(zhì)諧振器5同心設(shè)置。第一金屬圓弧2、第二金屬圓弧4均與所在的諧振腔中的介質(zhì)調(diào)諧盤同心。所述四個(gè)支撐柱均通過螺釘21固定在腔體I中，所述TE模介質(zhì)諧振器與支撐柱一一對(duì)應(yīng)并通過粘結(jié)固定。第一金屬圓弧2的長寬與第二金屬圓弧4的長寬相等，金屬圓弧通過與對(duì)應(yīng)的輸入輸出接口焊接形成濾波器饋電結(jié)構(gòu)。所述兩個(gè)輸入輸出接口 3、7位于所屬諧振腔的腔壁的中心。所述腔間耦合結(jié)構(gòu)包括第一腔間耦合結(jié)構(gòu)9和第二腔間耦合結(jié)構(gòu)13，第一腔間耦合結(jié)構(gòu)9位于第一 TE模介質(zhì)諧振器5、與第四TE模介質(zhì)諧振器12之間；第二腔間耦合結(jié)構(gòu)13為兩個(gè)相互垂直的結(jié)構(gòu)即形成位于第一 TE模介質(zhì)諧振器5與第二 TE模介質(zhì)諧振器19之間、第二TE模介質(zhì)諧振器19與第三TE模介質(zhì)諧振器16之間、第三TE模介質(zhì)諧振器16與第四TE模介質(zhì)諧振器12之間的耦合結(jié)構(gòu)，且第三TE模介質(zhì)諧振器16與第四TE模介質(zhì)諧振器12之間的耦合窗口寬度為O。
[0020]以下再進(jìn)一步舉例進(jìn)行說明四個(gè)諧振器的雙通帶濾波器。
[0021]參照?qǐng)D1和圖2，雙通帶帶通濾波器主要由四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器(5、12、16、19)，四個(gè)支撐柱(20、22、24、25)，四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿(8、10、14、17)，介質(zhì)調(diào)諧盤(6、11、15、18)，控制端口耦合的金屬圓弧(2、4)，輸入輸出接口(3、7)，腔體1和腔間耦合結(jié)構(gòu)(13、9)組成。其中:
所述TE模介質(zhì)諧振器采用介質(zhì)材料，其介電常數(shù)為^=37，損耗正切角tan =0.0002；如圖2所示，其高度為13mm，外直徑為32mm，內(nèi)孔直徑為8mm，與支撐柱粘結(jié)。所述支撐柱采用氧化招材料，高度為7mm，夕卜直徑為19.5mm，上層內(nèi)孔直徑為13.5mm，高度為4mm，下層內(nèi)孔為直徑為3_的螺紋孔，通過金屬螺釘(21、23)固定在腔體中。
[0022]所述介質(zhì)調(diào)諧桿長度為35mm，直徑為6mm;所述介質(zhì)調(diào)諧盤長度為2mm，直徑為25mm;介質(zhì)調(diào)諧盤與調(diào)諧桿采用介質(zhì)材料相同，其介電常數(shù)為^=1，損耗正切角tan <?=
0.0002ο
[0023]所述金屬圓弧(2、4)的弧度均為110度，所述輸入輸出接口(3、7)位于其所屬諧振腔壁的中心，其高度均為27mm。
[0024]所述金屬腔體底面邊長為92mm，高度為50mm，倒角設(shè)置為R2(半徑為2mm);如圖1所示，所述腔間親合結(jié)構(gòu)厚度為4mm，高度為40mm，其中腔間親合結(jié)構(gòu)9開窗寬度為18mm，腔間親合結(jié)構(gòu)13的垂直部分開窗寬度為35mm，水平部分開窗寬度為18mm。
[0025]所述一介質(zhì)調(diào)諧盤(6、18)高度均為30mm，所述介質(zhì)調(diào)諧盤(11、15)高度均為40mm;所述介質(zhì)調(diào)諧桿(8、17)高度均為32mm，所述介質(zhì)調(diào)諧桿(10、14)高度均為42mm。
[0026]本發(fā)明的效果可通過以下仿真和測(cè)試實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明:
仿真1.在三維電磁仿真軟件HFSS中對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行仿真，得到的雙通帶濾波器響應(yīng)曲線圖如圖3虛線所示。
[0027]測(cè)試1.利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)加工出來的雙通帶濾波器進(jìn)行測(cè)試，得到的雙通帶濾波器響應(yīng)曲線圖如圖3實(shí)線所示。
[0028]從圖3的雙通帶濾波器的響應(yīng)曲線圖可以看出，實(shí)施例的雙通帶濾波器中兩個(gè)子通帶的中心頻率分別為1.80GHz和1.84GHz，對(duì)應(yīng)的相對(duì)帶寬分別為1.9%和1.1%，插入損耗分別為0.57dB和0.53dB，帶內(nèi)回波損耗均達(dá)20dB，且具有對(duì)稱傳輸零點(diǎn)，使濾波器具有良好的頻率選擇性。
[0029]上述的實(shí)例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于包括:腔體(I)，在腔體中各自均按腔體的四個(gè)角依次布置的四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器(5、19、16、12)、四個(gè)支撐柱、四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿(8、17、14、10)和四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤(6、18、15、11)，控制端口耦合的第一金屬圓弧(2)、第二金屬圓弧(4)，兩個(gè)輸入輸出接口(3、7)，和腔間親合結(jié)構(gòu);第一金屬圓弧(2)與第一輸入輸出接口(3)連接，第二金屬圓弧(4)與第二輸入輸出接口(7)連接;四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器的下方均各自設(shè)有一個(gè)支撐柱，四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤與四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器之間的布置關(guān)系為上下一一對(duì)應(yīng)且在正投影上同心；四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧桿分別一一對(duì)應(yīng)位于四個(gè)介質(zhì)調(diào)諧盤上；四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器依次為第一 TE模介質(zhì)諧振器(5)、第二 TE模介質(zhì)諧振器(19)、第三TE模介質(zhì)諧振器(16)、第四TE模介質(zhì)諧振器(12); 其中所述第一介質(zhì)調(diào)諧盤(6)和第二介質(zhì)調(diào)諧盤(18)高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧盤(15)和第四介質(zhì)調(diào)諧盤(11)高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧盤(6)的高度;第一介質(zhì)調(diào)諧桿(8)和第二介質(zhì)調(diào)諧桿(17)高度相同，第三介質(zhì)調(diào)諧桿(14)和第四介質(zhì)調(diào)諧桿(10)高度相同且高于第一介質(zhì)調(diào)諧桿(8)高度； 所述四個(gè)TE模介質(zhì)諧振器通過腔間耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧振器間的耦合，同時(shí)通過第一金屬圓弧(2)、第二金屬圓弧(4)進(jìn)行輸入輸出饋電耦合;腔體(I)按所述四個(gè)角劃分為四個(gè)諧振腔； 所述第一輸入輸出接口(3)位于腔體(I)中左上諧振腔的上側(cè)，第二輸入輸出接口(7)位于腔體(I)中右上諧振腔的右側(cè);所述第一金屬圓弧(2)位于第一輸入輸出接口(3)的左側(cè)，第二金屬圓弧(4)位于輸入輸出接口(7)的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:每個(gè)諧振腔中的支撐柱、介質(zhì)調(diào)諧桿、介質(zhì)調(diào)諧盤與TE模介質(zhì)諧振器(5)同心設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:第一金屬圓弧(2)、第二金屬圓弧(4)均與所在的諧振腔中的介質(zhì)調(diào)諧盤同心。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:所述四個(gè)支撐柱均通過螺釘(21)固定在腔體(I)中，所述TE模介質(zhì)諧振器與支撐柱一一對(duì)應(yīng)并通過粘結(jié)固定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:第一金屬圓弧(2)的長寬與第二金屬圓弧(4)的長寬相等，金屬圓弧通過與對(duì)應(yīng)的輸入輸出接口焊接形成濾波器饋電結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:所述兩個(gè)輸入輸出接口(3,7)位于所屬諧振腔的腔壁的中心。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TE模雙通帶介質(zhì)濾波器，其特征在于:所述腔間耦合結(jié)構(gòu)包括第一腔間耦合結(jié)構(gòu)(9)和第二腔間耦合結(jié)構(gòu)(13)，第一腔間耦合結(jié)構(gòu)(9)位于第一 TE模介質(zhì)諧振器(5)、與第四TE模介質(zhì)諧振器(12)之間；第二腔間耦合結(jié)構(gòu)(13)為兩個(gè)相互垂直的結(jié)構(gòu)即形成位于第一 TE模介質(zhì)諧振器(5)與第二 TE模介質(zhì)諧振器(19)之間、第二 TE模介質(zhì)諧振器(19)與第三TE模介質(zhì)諧振器(16)之間、第三TE模介質(zhì)諧振器(16)與第四TE模介質(zhì)諧振器(12)之間的耦合結(jié)構(gòu)，且第三TE模介質(zhì)諧振器(16)與第四TE模介質(zhì)諧振器(12)之間的耦合窗口寬度為O。
【文檔編號(hào)】H01P1/208GK106099273SQ201610630251
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月31日 公開號(hào)201610630251.7, CN 106099273 A, CN 106099273A, CN 201610630251, CN-A-106099273, CN106099273 A, CN106099273A, CN201610630251, CN201610630251.7
【發(fā)明人】胡斌杰, 侯婷, 朱輝
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)