一种差分双同轴腔体带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种差分双同轴腔体带通滤波器，包括至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，所述双同轴腔体谐振器单元具有一金属腔和位于金属腔内的尺寸相同的两个金属杆，两个金属杆分别固定在金属腔的顶壁和底壁上，两端的双同轴腔体谐振器单元均设置有与其内部的两个金属杆连接的用于输入信号或者输出信号的一对接口；与介质滤波器相比，本发明专利技术的差分双同轴腔体带通滤波器拥有较少的谐波分量和较低的生产成本，而且本发明专利技术在单个金属腔中拥有两个金属杆，与传统的同轴谐振器不同，这种双同轴腔体谐振器更适合被差分信号激励，而且基于该谐振器所设计的差分带通滤波器能有效的抑制差模通带内的共模信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种差分双同轴腔体带通滤波器。
技术介绍
差分电路及系统被越来越多用来实现和设计射频/微波无线系统，因为其拥有较好的噪声抑制能力和抗电磁干扰能力。作为差分通信前端收发系统中不可缺少的一部分，差分带通滤波器具有非常重要的作用。现有设计方案中出现了许多形式的技术用来设计差分滤波器，如印制电路版(PCB)、低温共烧陶瓷(LTCC)、基片集成波导(SIW)等。但是上述的几种技术存在低Q值和低功率容量等缺点。也有技术提出用具有高Q值的介质谐振器来设计差分滤波器。但是，介质谐振器主要的缺点是其本身的杂散谐波比较靠近并且谐波不容易实现分别控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种差分双同轴腔体带通滤波器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种差分双同轴腔体带通滤波器，包括至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，所述双同轴腔体谐振器单元具有一金属腔和位于金属腔内的尺寸相同的两个金属杆，两个金属杆分别固定在金属腔的顶壁和底壁上，两端的双同轴腔体谐振器单元均设置有与其内部的两个金属杆连接的用于输入信号或者输出信号的一对接口。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，相邻的两个双同轴腔体谐振器单元之间设置一宽度可调的、用于连通相邻的金属腔的耦合窗。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，所述滤波器包括一个矩形金属盒，矩形金属盒沿长度方向的两个侧壁对称地垂直向内延伸形成互为镜像的至少一对延伸部，所述至少一对延伸部将所述矩形金属盒均匀划分为所述至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，每一对延伸部之间形成所述耦合窗。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，所述矩形金属盒顶部和底部的与耦合窗对应的位置以及与金属杆对应的位置均连接有长度可调的、连接在外层封盖板上的调谐螺钉。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，所述矩形金属盒的两个侧壁中的一个侧壁为可拆卸固定的侧板。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，所述金属杆为柱形的实心或者空心金属杆，且与相应的接口的馈线电连接。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，双同轴腔体谐振器单元的个数大于2个且呈直线排列结构。在本专利技术所述的差分双同轴腔体带通滤波器中，所述双同轴腔体谐振器单元采用铝、铜、铁、金、银中的任意一种金属或几种金属的合金制作。实施本专利技术的差分双同轴腔体带通滤波器，具有以下有益效果：与介质滤波器相比，本专利技术的差分双同轴腔体带通滤波器拥有较少的谐波分量和较低的生产成本，而且本专利技术在单个金属腔中拥有两个金属杆，与传统的同轴谐振器不同，这种双同轴腔体谐振器更适合被差分信号激励，而且基于该谐振器所设计的差分带通滤波器能有效的抑制差模通带内的共模信号。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术差分双同轴腔体带通滤波器的结构示意图；图2是双同轴腔体谐振器单元的侧视图；图3是双同轴腔体谐振器单元的俯视图；图4是谐振频率及空载品质因数与两个谐振杆金属杆之间距离的关系图；图5是两阶平衡式带通滤波器在差模情况下的外部品质因数Qed仿真曲线；图6是两阶平衡式带通滤波器在差模情况下的耦合系数Kd仿真曲线；图7为两阶平衡式带通滤波器的实测结果图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。传统的同轴腔体谐振器的结构是在单个金属腔中只放置一个金属杆，该金属杆可以等效为四分之一波长的谐振器。传统同轴腔体谐振器的谐振频率主要由金属杆的长度和腔体的大小所决定。传统同轴腔体谐振器的基模为TEM模，电场主要在金属杆顶端发散，而磁场主要环绕在金属杆的底端。该模式并不适合被拥有180度相位差的差分信号激励。参考图1，是本专利技术差分双同轴腔体带通滤波器的结构示意图；图2是双同轴腔体谐振器单元的侧视图；图3是双同轴腔体谐振器单元的俯视图。本专利技术的差分双同轴腔体带通滤波器，包括至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，所述双同轴腔体谐振器单元具有一金属腔和位于金属腔内的尺寸相同的两个金属杆1，两个金属杆1分别竖直固定在金属腔的顶壁和底壁上，两端的双同轴腔体谐振器单元均设置有与其内部的两个金属杆1连接的用于输入信号或者输出信号的一对接口，如图中11和12为一对接口，21和22为一对接口。其中，相邻的两个双同轴腔体谐振器单元之间设置一宽度可调的、用于连通相邻的金属腔的耦合窗2。具体的，所述滤波器包括一个矩形金属盒，矩形金属盒沿长度方向的两个侧壁对称地垂直向内延伸形成互为镜像的至少一对延伸部10，所述至少一对延伸部10将所述矩形金属盒均匀划分为所述至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，每一对延伸部之间形成所述耦合窗2。其中，所述矩形金属盒的两个侧壁中的一个侧壁为可拆卸固定的侧板，便于装配，例如，侧板可以通过螺钉安装固定。优选的，所述矩形金属盒顶部和底部的与耦合窗2对应的位置以及与金属杆1对应的位置均连接有长度可调的调谐螺钉3。一般所述金属杆1为柱形的实心金属杆，实心金属杆与相应的接口的馈线电连接。当然可以理解的是，金属杆1还可以是空心金属杆。金属腔和金属杆1之间填充有导波介质，一般所述导波介质为空气。优选的，当双同轴腔体谐振器单元的个数大于2个时，则呈直线排列结构。当然也可以是非直线排列的。金属腔的形状并不做限制，一个具体的实施例中，所述金属腔为矩形腔。每个金属杆1的中心轴到与该金属杆1正对的三个腔壁之间的距离相等，均为d。两个金属杆1之间的间距为预设宽度W3。固定在金属腔的顶壁的金属杆1所对应的接口到顶壁的距离等于固定在金属腔的底壁的金属杆1所对应的接口到底壁的距离，均为h。其中，所述双同轴腔体谐振器单元采用铝、铜、铁、金、银中的任意一种金属或几种金属的合金制作。通过软件ANSYSHFSS仿真，可以得出双同轴腔体谐振器单元的基模和二次模的电场和磁场分布。对于基模而言，电场主要从一个金属杆指向另一个金属杆，此外两个金属杆上的电场反相。所以，基模可以认为是差模。而对于二次模的而言，两个金属杆的电场拥有相同的方向和相同的相位，所以，二次模可以认为是共模。由上述分析可以得出，差模可以被激励用来设计平衡式拓扑结构电路。此外，由图4可以看出差模和共模的谐振频率不仅由金属杆和金属腔的尺寸所决定，更主要的是受到两个金属杆间的预设宽度W3的控制。如图2所示的双同轴腔体谐振器单元，d＝8mm，金属杆的直径D1＝14mm固定，W3的改变会同时影响差模和共模的谐振频率。两个导体间产生的互感Lm和互容Cm，差模和共模的谐振频率可以表示为其中，L和C分别为金属杆的自感和自容。如果W3减小，Lm和Cm同时增加。根据公式(1)和(2)可以推导出，W3减小会导致差模谐振频率的减小和共模谐振频率的增大。同时通过仿真可以得出，相同尺寸的拥有单轴的传统同轴腔体谐振器的谐振频率为1.88GHz，而双同轴腔体谐振器单元的差模谐振频率最低可以达到1.0GHz，从而实现了滤波器尺寸的小型化。此外，W3可以控制差模和共模的频率比，以提高差模通带内共模抑制度。图4也显示了差模空载品质因数Q随着W3变化的曲线图，空载品质因数Q达到最大值为W3取2mm时。在后面的滤波器设计中，为了折中空载品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分双同轴腔体带通滤波器，其特征在于，包括至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，所述双同轴腔体谐振器单元具有一金属腔和位于金属腔内的尺寸相同的两个金属杆，两个金属杆分别固定在金属腔的顶壁和底壁上，两端的双同轴腔体谐振器单元均设置有与其内部的两个金属杆连接的用于输入信号或者输出信号的一对接口。

【技术特征摘要】
2016.11.16 CN 20161100891331.一种差分双同轴腔体带通滤波器，其特征在于，包括至少两个依次耦合的双同轴腔体谐振器单元，所述双同轴腔体谐振器单元具有一金属腔和位于金属腔内的尺寸相同的两个金属杆，两个金属杆分别固定在金属腔的顶壁和底壁上，两端的双同轴腔体谐振器单元均设置有与其内部的两个金属杆连接的用于输入信号或者输出信号的一对接口。2.根据权利要求1所述的差分双同轴腔体带通滤波器，其特征在于，相邻的两个双同轴腔体谐振器单元之间设置一宽度可调的、用于连通相邻的金属腔的耦合窗。3.根据权利要求2所述的差分双同轴腔体带通滤波器，其特征在于，所述滤波器包括一个矩形金属盒，矩形金属盒沿长度方向的两个侧壁对称地垂直向内延伸形成互为镜像的至少一对延伸部，所述至少一对延伸部将所述矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆清源，陈建新，秦伟，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32