本實用新型涉及一種三工器，尤其是一種基于波導(dǎo)饋電的共用一個三模諧振腔的三工器，屬于無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微波濾波器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中發(fā)射端和接收端必不可少的器件，它對信號起分離作用，讓有用的信號盡可能無衰減的通過，對無用的信號盡可能大的衰減抑制其通過。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，信號間的頻帶越來越窄，這就對濾波器的規(guī)格和可靠性提出了更高的要求。

腔體濾波器作為其中的一個分支，就是采用腔體結(jié)構(gòu),一個腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容這樣就形成一個諧振級達(dá)到濾波功能.Q值高、體積小、損耗低、承受功率可達(dá)100W、可靠性高、穩(wěn)定性好、溫度性能好。由于以上特點，研究腔體濾波器多模結(jié)構(gòu)，腔體濾波器的小型化得到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下：

1)諧振器的分離簡并模一般有四種方法：1.1)如圖1a和1b所示，通過耦合螺釘來實現(xiàn)簡并模耦合時，為了避免相互作用，其位置應(yīng)位于兩個諧振(要耦合)的電場強度最大值附近,且其余簡并模電場為零的區(qū)域，通常耦合螺釘與兩個極化的電場成45o，但這種耦合方式可調(diào)諧范圍比較??；1.2)如圖2a和2b所示，在諧振器45°角上方伸進(jìn)耦合螺釘，同樣可以分離簡并模；1.3)如圖3a和3b所示，剖出個矩形切角，但這種耦合方式不易加工；1.4)如圖4a和4b所示，在諧振器中心開槽，同樣這種耦合方式不易加工。

2)1951年林為干院士基于波導(dǎo)腔體內(nèi)模式的諧振頻率基本公式提出圓柱形諧振腔中存在著多個簡并模式，并設(shè)計了顯著減小波導(dǎo)濾波器體積的一腔五模濾波器，為一腔多模濾波器的研究奠定基礎(chǔ)。

3)1998年10月，G.Lastoria等人在IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE LETTERS發(fā)表題為“CAD of Triple-Mode Cavities in Rectangular Waveguide”的文章中。作者提出了一種采用金屬腔體切角的三模結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖5a所示，通過控制切角的大小將若干個諧振模式平移到我們所需的通帶內(nèi)，它的仿真結(jié)果如圖5b所示；這種耦合方式的結(jié)構(gòu)不易加工。

4)2004年1月，L.H.Chua等人發(fā)表題為“Analysis of dielectric loaded cubical cavity for triplemode filter design”文章中，提出利用同軸線作為饋電，如圖6a所示，采用調(diào)諧螺釘?shù)慕橘|(zhì)腔體濾波器結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果如圖6b所示；這種采用耦合螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)可調(diào)諧的范圍比較少，存在一定的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于波導(dǎo)饋電的共用一個三模諧振腔的三工器，該三工器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、加工容易、性能好的優(yōu)點，能夠很好的滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求。

本實用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

基于波導(dǎo)饋電的共用一個三模諧振腔的三工器，包括三模諧振腔、第一單模諧振腔、第二單模諧振腔、第三單模諧振腔、第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)；

所述三模諧振腔的底部、頂部、右部和左部分別開有縫隙；所述三模諧振腔的頂部、右部和左部分別通過縫隙與第一單模諧振腔、第二單模諧振腔和第三單模諧振腔耦合，三模諧振腔的底部通過縫隙與第一波導(dǎo)耦合；

所述第一單模諧振腔的頂部、第二單模諧振腔的右部和第三單模諧振腔的左部分別開有縫隙；第一單模諧振腔的頂部通過縫隙與第二波導(dǎo)耦合，第二單模諧振腔的右部通過縫隙與第三波導(dǎo)耦合，第三單模諧振腔的左部通過縫隙與第四波導(dǎo)耦合。

作為一種優(yōu)選方案，所述三模諧振腔底部的縫隙為第一縫隙，頂部的縫隙為第二縫隙，右部的縫隙為第三縫隙，左部的縫隙為第四縫隙；

所述第一縫隙從三模諧振腔的底面上看，為傾斜設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第二縫隙從三模諧振腔的頂面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第三縫隙從三模諧振腔的右側(cè)面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第四縫隙從三模諧振腔的左側(cè)面上看，為兩條長邊上下設(shè)置、兩條短邊左右設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第一縫隙在三模諧振腔頂面上的投影與第二縫隙相交，所述第三縫隙在三模諧振腔左側(cè)面上的投影與第四縫隙相垂直。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一單模諧振腔頂部的縫隙為第五縫隙，所述第二單模諧振腔右部的縫隙為第六縫隙，所述第三單模諧振腔左部的縫隙為第七縫隙；

所述第五縫隙從第一單模諧振腔的頂面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第六縫隙從第二單模諧振腔的右側(cè)面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第七縫隙從第三單模諧振腔的左側(cè)面上看，為兩條長邊上下設(shè)置、兩條短邊左右設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第六縫隙在第三單模諧振腔左側(cè)面上的投影與第七縫隙相垂直。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)均為尺寸相同的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述第一波導(dǎo)傾斜設(shè)置，第一波導(dǎo)傾斜的角度與第一縫隙相同，并與第一縫隙相垂直，所述第二波導(dǎo)與第五縫隙相垂直，所述第三波導(dǎo)與第六縫隙相垂直，所述第四波導(dǎo)與第七縫隙相垂直。

作為一種優(yōu)選方案，所述三模諧振腔、第一單模諧振腔、第二單模諧振腔和第三單模諧振腔均為矩形腔結(jié)構(gòu)，其中第一單模諧振腔、第二單模諧振腔和第三單模諧振腔的內(nèi)部尺寸相同。

作為一種優(yōu)選方案，所述三模諧振腔、第一單模諧振腔、第二單模諧振腔和第三單模諧振腔均采用金屬材料制成。

作為一種優(yōu)選方案，所述三模諧振腔、第一單模諧振腔、第二單模諧振腔和第三單模諧振腔的內(nèi)部填充有空氣。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本實用新型的三工器中，三模諧振腔的頂部、右部和左部分別通過縫隙耦合一個單模諧振腔，底部通過縫隙耦合一個波導(dǎo)，每個單模諧振腔又通過縫隙耦合一個波導(dǎo)，利用底部的波導(dǎo)將能量傳輸?shù)饺ＶC振腔內(nèi)部，由三模諧振腔內(nèi)部將能量分給另外三個波導(dǎo)，通過三個波導(dǎo)輸出，從而實現(xiàn)一個波導(dǎo)輸入，三個波導(dǎo)輸出，可以由縫隙控制諧振，具有高選擇性、高Q值、設(shè)計和加工簡單的特點，能夠滿足小型化通信的要求。

2、本實用新型的三工器經(jīng)過電磁仿真表明，在頻率2.91GHz、3.1GHz和3.26GHz各產(chǎn)生一個通帶，在三個通帶中，每個通帶均有兩個模式，均構(gòu)成二階的濾波器響應(yīng)，實現(xiàn)了三個單模諧振腔共用一個三模諧振腔的三工器。

3、本實用新型的三工器加工容易，解決了現(xiàn)有技術(shù)加工復(fù)雜的問題，且結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣。

附圖說明

圖1a為采用現(xiàn)有技術(shù)第一種分離簡并模方法的諧振器(諧振器為矩形體)結(jié)構(gòu)圖。

圖1b為采用現(xiàn)有技術(shù)第一種分離簡并模方法的諧振器(諧振器為圓柱體)結(jié)構(gòu)圖。

圖2a為采用現(xiàn)有技術(shù)第二種分離簡并模方法的諧振器立體圖。

圖2b為采用現(xiàn)有技術(shù)第二種分離簡并模方法的諧振器俯視圖。

圖3a為采用現(xiàn)有技術(shù)第三種分離簡并模方法的諧振器立體圖。

圖3b為采用現(xiàn)有技術(shù)第三種分離簡并模方法的諧振器俯視圖。

圖4a為采用現(xiàn)有技術(shù)第四種分離簡并模方法的諧振器立體圖。

圖4b為采用現(xiàn)有技術(shù)第四種分離簡并模方法的諧振器俯視圖。

圖5a為現(xiàn)有技術(shù)中采用金屬腔體切角的三模濾波器結(jié)構(gòu)圖。

圖5b為現(xiàn)有技術(shù)中采用金屬腔體切角的三模濾波器仿真結(jié)果圖。

圖6a為現(xiàn)有技術(shù)中采用調(diào)諧螺釘?shù)慕橘|(zhì)腔體濾波器結(jié)構(gòu)圖。

圖6b為現(xiàn)有技術(shù)中采用調(diào)諧螺釘?shù)慕橘|(zhì)腔體濾波器仿真結(jié)果圖。

圖7為本實用新型實施例1的三工器立體圖。

圖8為本實用新型實施例1的三工器正視圖。

圖9為本實用新型實施例1的三工器左視圖。

圖10為本實用新型實施例1的三工器俯視圖。

圖11為本實用新型實施例1的三工器頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線圖。

其中，1-三模諧振腔，2-第一單模諧振腔，3-第二單模諧振腔，4-第三單模諧振腔，5-第一波導(dǎo)，6-第二波導(dǎo)，7-第三波導(dǎo)，8-第四波導(dǎo)，9-空氣，10-第一縫隙，11-第二縫隙，12-第三縫隙，13-第四縫隙，14-第五縫隙，15-第六縫隙，16-第七縫隙。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1：

如圖7～圖10所示，本實施例的三工器包括三模諧振腔1、第一單模諧振腔2、第二單模諧振腔3、第三單模諧振腔4、第一波導(dǎo)5、第二波導(dǎo)6、第三波導(dǎo)7和第四波導(dǎo)8；

所述三模諧振腔1、第一單模諧振腔2、第二單模諧振腔3和第三單模諧振腔4均為矩形腔結(jié)構(gòu)，各個諧振腔的內(nèi)部都填充有空氣9，第一單模諧振腔2、第二單模諧振腔3和第三單模諧振腔4的內(nèi)部尺寸相同，三個單模諧振腔的內(nèi)部高度小于三模諧振腔1的內(nèi)部高度(大約1/3)，三個單模諧振腔的內(nèi)部長度、寬度與三模諧振腔1的內(nèi)部長度、寬度相近；其中，三模諧振腔1的底部開有第一縫隙10，部開有第二縫隙11、右部開有第三縫隙12，左部開有第四縫隙13，所述第一單模諧振腔2的頂部開有第五縫14，所述第二單模諧振腔3的右部開有第六縫隙15，所述第三單模諧振腔4的左部開有第七縫隙16。

所述三模諧振腔1的頂部通過第二縫隙11與第一單模諧振腔2耦合，右部通過第三縫隙12與第二單模諧振腔3耦合，左部通過第四縫隙13與第三單模諧振腔4耦合，底部通過第一縫隙10與第一波導(dǎo)5耦合；第一單模諧振腔2的頂部通過第五縫隙14與第二波導(dǎo)6耦合，第二單模諧振腔3的右部通過第六縫隙15與第三波導(dǎo)7耦合，第三單模諧振腔4的左部通過第七縫隙16與第四波導(dǎo)8耦合。

所述第一縫隙10從三模諧振腔1的底面上看，為傾斜設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)，傾斜的角度為30～60度，優(yōu)選為45度；所述第二縫隙11從三模諧振腔1的頂面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第三縫隙12從三模諧振腔1的右側(cè)面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第四縫隙13從三模諧振腔1的左側(cè)面上看，為兩條長邊上下設(shè)置、兩條短邊左右設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第一縫隙10在三模諧振腔1頂面上的投影與第二縫隙11相交，所述第三縫隙12在三模諧振腔1左側(cè)面上的投影與第四縫隙13相垂直。

所述第五縫隙14從第一單模諧振腔2的頂面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第六縫隙15從第二單模諧振腔3的右側(cè)面上看，為兩條長邊左右設(shè)置、兩條短邊上下設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第七縫隙16從第三單模諧振腔4的左側(cè)面上看，為兩條長邊上下設(shè)置、兩條短邊左右設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu)；所述第六縫隙15在第三單模諧振腔4左側(cè)面上的投影與第七縫隙16相垂直。

所述第一波導(dǎo)5、第二波導(dǎo)6、第三波導(dǎo)7和第四波導(dǎo)8均為尺寸相同的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，第一波導(dǎo)5、第二波導(dǎo)6、第三波導(dǎo)7和第四波導(dǎo)8均可作為端口，其中第一波導(dǎo)5作為第一端口，第二波導(dǎo)6作為第二端口，第三波導(dǎo)7作為第三端口，第四波導(dǎo)8作為第四端口，第一端口為輸入端口，第二端口、第三端口和第四端口均為輸出端口；所述第一波導(dǎo)5傾斜設(shè)置，其傾斜的角度與第一縫隙10相同，并與第一縫隙10相垂直，所述第二波導(dǎo)6與第五縫隙14相垂直，所述第三波導(dǎo)7與第六縫隙15相垂直，所述第四波導(dǎo)8與第七縫隙16相垂直。

本實施例的三工器工作原理是：能量從第一波導(dǎo)5輸入，第一波導(dǎo)5通過第一縫隙10將能量傳輸?shù)饺ＶC振腔1的內(nèi)部，三模諧振腔1內(nèi)部分別通過第二縫隙11、第三縫隙12和第四縫隙13將能量分給第一單模諧振腔2、第二單模諧振腔3和第三單模諧振腔4，然后第一單模諧振腔2通過第五縫隙14將能量傳輸給第二波導(dǎo)6，第二單模諧振腔3通過第六縫隙15將能量傳輸給第三波導(dǎo)7，第三單模諧振腔4通過第七縫隙16將能量傳輸給第四波導(dǎo)8，第二波導(dǎo)6、第三波導(dǎo)7和第四波導(dǎo)8分別將能量輸出，從而實現(xiàn)了一個波導(dǎo)輸入，三個波導(dǎo)輸出的三工器。

本實施例的三工器頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線如圖11所示，圖中s11表示第一端口的回波損耗，s21表示第一端口到第二端口的正向傳輸系數(shù)，s31表示第一端口到第三端口的正向傳輸系數(shù)，s41表示第一端口到第四端口的正向傳輸系數(shù)，s42表示第二端口到第四端口的反向傳輸系數(shù)，s32表示第二端口到第三端口的反向傳輸系數(shù)，s43表示第三端口到第四端口的反向傳輸系數(shù)，從圖中可以看到，s21的中心頻率為2.91GHz，帶寬為22MHz，s31的中心頻率3.1GHz，帶寬為22MHz，s41的中心頻率為3.26GHz，帶寬為25MHz，這三個通帶中，每個通帶均有兩個模式，均構(gòu)成二階的濾波器響應(yīng)。

上述實施例中，所述三模諧振腔1、第一單模諧振腔2、第二單模諧振腔3和第三單模諧振腔4均采用金屬材料制成，金屬材料可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉑的任意一種，或可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉑任意一種的合金。

綜上所述，本實用新型的三工器中，三模諧振腔的頂部、右部和左部分別通過縫隙耦合一個單模諧振腔，底部通過縫隙耦合一個波導(dǎo)，每個單模諧振腔又通過縫隙耦合一個波導(dǎo)，利用底部的波導(dǎo)將能量傳輸?shù)饺ＶC振腔內(nèi)部，由三模諧振腔內(nèi)部將能量分給另外三個波導(dǎo)，通過三個波導(dǎo)輸出，從而實現(xiàn)一個波導(dǎo)輸入，三個波導(dǎo)輸出，可以由縫隙控制諧振，具有高選擇性、高Q值、設(shè)計和加工簡單的特點，能夠滿足小型化通信的要求。

以上所述，僅為本實用新型專利較佳的實施例，但本實用新型專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型專利的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型專利的保護(hù)范圍。