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基于波導(dǎo)饋電的共用兩個(gè)三模諧振腔的三工器的制作方法

文檔序號:11487558閱讀:258來源:國知局
基于波導(dǎo)饋電的共用兩個(gè)三模諧振腔的三工器的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及一種三工器,尤其是一種基于波導(dǎo)饋電的共用兩個(gè)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(gè)分支,就是采用腔體結(jié)構(gòu),一個(gè)腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容這樣就形成一個(gè)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(diǎn),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(shí)現(xiàn)簡并模耦合時(shí),為了避免相互作用,其位置應(yīng)位于兩個(gè)諧振(要耦合)的電場強(qiáng)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(gè)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(gè)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(gè)簡并模式,并設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)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)饋電的共用兩個(gè)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(diǎn),能夠很好的滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求。

本實(shí)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)饋電的共用兩個(gè)三模諧振腔的三工器,包括第一三模諧振腔、第二三模諧振腔、第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo);

所述第一三模諧振腔的底部和頂部分別開有縫隙,所述第一三模諧振腔的頂部通過縫隙與第二三模諧振腔耦合,第一三模諧振腔的底部通過縫隙與第一波導(dǎo)耦合;

所述第二三模諧振腔的頂部、右部和左部分別開有縫隙,所述第二三模諧振腔的頂部、右部和左部分別通過縫隙與第二波導(dǎo)、第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)耦合。

作為一種優(yōu)選方案,所述第一三模諧振腔底部的縫隙為第一縫隙,頂部的縫隙為第二縫隙;

所述第一縫隙從第一三模諧振腔的底面上看,為傾斜設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu);所述第二縫隙從第一三模諧振腔的頂面上看,為傾斜設(shè)置的矩形結(jié)構(gòu);所述第一縫隙和第二縫隙相平行。

作為一種優(yōu)選方案,所述第二三模諧振腔頂部的縫隙為第三縫隙,右部的縫隙為第四縫隙,左部的縫隙為第五縫隙;

所述第三縫隙從第二三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);所述第四縫隙從第二三模諧振腔的右側(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);所述第五縫隙從第二三模諧振腔的左側(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、第二縫隙在第二三模諧振腔頂面上的投影與第三縫隙相交,所述第四縫隙在第二三模諧振腔左側(cè)面上的投影與第五縫隙相垂直。

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)與第三縫隙相垂直,所述第三波導(dǎo)與第四縫隙相垂直,所述第四波導(dǎo)與第五縫隙相垂直。

作為一種優(yōu)選方案,所述第一三模諧振腔和第二三模諧振腔均為矩形腔結(jié)構(gòu),且第一三模諧振腔和第二三模諧振腔的內(nèi)部尺寸相同。

作為一種優(yōu)選方案,所述第一三模諧振腔和第二三模諧振腔均采用金屬材料制成。

作為一種優(yōu)選方案,所述第一三模諧振腔和第二三模諧振腔的內(nèi)部填充有空氣。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:

1、本實(shí)用新型的三工器中,一個(gè)三模諧振腔的頂部通過縫隙與另一個(gè)三模諧振腔耦合,底部通過縫隙耦合一個(gè)波導(dǎo),另一個(gè)三模諧振腔的頂部、右部和左部又分別通過縫隙耦合一個(gè)波導(dǎo),利用一個(gè)三模諧振腔底部的波導(dǎo)將能量傳輸?shù)皆撊VC振腔內(nèi)部,由該三模諧振腔將能量傳輸?shù)搅硪粋€(gè)三模諧振腔的內(nèi)部,另一個(gè)三模諧振腔內(nèi)部將能量分給頂部、右部和左部的波導(dǎo),通過三個(gè)波導(dǎo)輸出,從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)波導(dǎo)輸入,三個(gè)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(jì)和加工簡單的特點(diǎn),能夠滿足小型化通信的要求。

2、本實(shí)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(gè)通帶,在三個(gè)通帶中,每個(gè)通帶均有兩個(gè)模式,均構(gòu)成二階的濾波器響應(yīng),實(shí)現(xiàn)了共用兩個(gè)三模諧振腔的三工器。

3、本實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例1的三工器立體圖。

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例1的三工器正視圖。

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例1的三工器左視圖。

圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例1的三工器俯視圖。

圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例1的三工器頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線圖。

其中,1-第一三模諧振腔,2-第二三模諧振腔,3-第一波導(dǎo),4-第二波導(dǎo),5-第三波導(dǎo),6-第四波導(dǎo),7-空氣,8-第一縫隙,9-第二縫隙,10-第三縫隙,11-第四縫隙,12-第五縫隙。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1:

如圖7~圖10所示,本實(shí)施例的三工器包括第一三模諧振腔1、第二三模諧振腔2、第一波導(dǎo)3、第二波導(dǎo)4、第三波導(dǎo)5和第四波導(dǎo)6;

所述第一三模諧振腔1和第二三模諧振腔2均為矩形腔結(jié)構(gòu),內(nèi)部都填充有空氣7,且內(nèi)部尺寸相同;其中,所述第一三模諧振腔1的底部開有第一縫隙8,頂部開有第二縫隙9,所述第二三模諧振腔2的頂部開有第三縫隙10,右部開有第四縫隙11,左部開有第五縫隙12。

所述第一三模諧振腔1的頂部通過第二縫隙9與第二三模諧振腔2耦合,底部通過第一縫隙8與第一波導(dǎo)3耦合,所述第二三模諧振腔2的頂部通過第三縫隙10與第二波導(dǎo)4耦合,右部通過第四縫隙11與第三波導(dǎo)5耦合,左部通過第五縫隙12與第四波導(dǎo)6耦合。

所述第一縫隙8從第一三模諧振腔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9從第一三模諧振腔1的頂面上看,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;所述第一縫隙8和第二縫隙9相平行;所述第三縫隙10從第二三模諧振腔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);所述第四縫隙11從第二三模諧振腔2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);所述第五縫隙12從第二三模諧振腔2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8、第二縫隙9在第二三模諧振腔2頂面上的投影與第三縫隙10相交,所述第四縫隙11在第二三模諧振腔2左側(cè)面上的投影與第五縫隙12相垂直。

所述第一波導(dǎo)3、第二波導(dǎo)4、第三波導(dǎo)5和第四波導(dǎo)6均為尺寸相同的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu),第一波導(dǎo)3、第二波導(dǎo)4、第三波導(dǎo)5和第四波導(dǎo)6均可作為端口,其中第一波導(dǎo)3作為第一端口,第二波導(dǎo)4作為第二端口,第三波導(dǎo)5作為第三端口,第四波導(dǎo)6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)3傾斜設(shè)置,第一波導(dǎo)3傾斜的角度與第一縫隙8相同,并與第一縫隙8相垂直,所述第二波導(dǎo)4與第三縫隙10相垂直,所述第三波導(dǎo)5與第四縫隙11相垂直,所述第四波導(dǎo)6與第五縫隙12相垂直。

本實(shí)施例的三工器工作原理是:能量從第一波導(dǎo)3輸入,第一波導(dǎo)3通過第一縫隙8將能量傳輸?shù)降谝蝗VC振腔1的內(nèi)部,第一三模諧振腔1通過第二縫隙9將能量傳輸?shù)降诙VC振腔2的內(nèi)部,第二三模諧振腔2內(nèi)部分別通過第三縫隙10、第四縫隙11和第五縫隙12將能量分給第二波導(dǎo)4、第三波導(dǎo)5和第四波導(dǎo)6,第二波導(dǎo)4、第三波導(dǎo)5和第四波導(dǎo)6分別將能量輸出,從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)波導(dǎo)輸入,三個(gè)波導(dǎo)輸出的三工器。

本實(shí)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(gè)通帶中,每個(gè)通帶均有兩個(gè)模式,均構(gòu)成二階的濾波器響應(yīng)。

上述實(shí)施例中,所述第一三模諧振腔1和第二三模諧振腔2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(shí)用新型的三工器中,一個(gè)三模諧振腔的頂部通過縫隙與另一個(gè)三模諧振腔耦合,底部通過縫隙耦合一個(gè)波導(dǎo),另一個(gè)三模諧振腔的頂部、右部和左部又分別通過縫隙耦合一個(gè)波導(dǎo),利用一個(gè)三模諧振腔底部的波導(dǎo)將能量傳輸?shù)皆撊VC振腔內(nèi)部,由該三模諧振腔將能量傳輸?shù)搅硪粋€(gè)三模諧振腔的內(nèi)部,另一個(gè)三模諧振腔內(nèi)部將能量分給頂部、右部和左部的波導(dǎo),通過三個(gè)波導(dǎo)輸出,從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)波導(dǎo)輸入,三個(gè)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(jì)和加工簡單的特點(diǎn),能夠滿足小型化通信的要求。

以上所述,僅為本實(shí)用新型專利較佳的實(shí)施例,但本實(shí)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(shí)用新型專利所公開的范圍內(nèi),根據(jù)本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變,都屬于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍。

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