本实用新型专利技术公开了一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体、筒状金属壁和充填物三部分组成，充填物为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭。所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构，所述两个杆状的实心金属导体是两段直径不同的同轴柱体，分为下导体柱和上导体柱，两段导体柱上下串联。下导体柱与输入或者输出端口的馈电线电连接。本实用新型专利技术采用阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元实现两个通带，通带频率比可调范围大，体积小，结构简单合理。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体、筒状金属壁和充填物三部分组成，充填物为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭。所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构，所述两个杆状的实心金属导体是两段直径不同的同轴柱体，分为下导体柱和上导体柱，两段导体柱上下串联。下导体柱与输入或者输出端口的馈电线电连接。本技术采用阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元实现两个通带，通带频率比可调范围大，体积小，结构简单合理。【专利说明】基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器
本技术涉及无线通信领域中的双频带滤波器，具体涉及一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器。
技术介绍
由于无线通信技术的迅速发展以及人们对无线通信的需要日益增加，当今市场2G、3G、4G网络并存，许多无线终端，比如移动电话、平板电脑等，在设计时都希望能兼容多个通信标准，这就可以让终端用户同时享受不同运营商提供的服务。多频滤波器在一个电路上同时实现多个通带或者阻带，能显著减小电路尺寸并降低成本，因此是一个研究的热点。在实际工业生产中，最常用的是腔体滤波器，因为与平面滤波器相比，腔体滤波器具有更高的功率容量。在腔体滤波器中，使用同轴腔体制成的滤波器一般可实现较高的带宽，在对通信速度要求越来越高的当今社会，这是一个明显的优点。另外，相对于波导滤波器，同轴腔体滤波器具有极小的色散，通过的信号几乎不会产生畸变。因此，同轴腔体滤波器具有非常高的实际应用价值。现有技术中，设计双频滤波器最直接的方法是对每个频段设计一个独立的谐振器，然后将它们组合成一个双频滤波器。但是为了避免两个谐振器互相影响，谐振器之间必须有足够的距离，这样必然导致滤波器尺寸变大，且成本也很高。2010年，XiaoguangLiu, Linda P.B.Katehi, Dimitrios Peroulis 在本
期刊〃IEEE MICROWAVE ANDWIRELESS COMPONENTS LETTERS〃上发表题为〃Novel Dual-Band Microwave Filter UsingDual-Capacitively-Loaded Cavity Resonators"的文章，其提出设计双频滤波器时分别使用两个谐振器来产生两个通带。使用这种结构设计的滤波器不仅体积较大，而且第一个寄生通带位于第一通带的三倍频处，因此离第二通带较近，容易引入干扰。现有技术中，另外一个设计思路是在一个通带内插入零点来实现两个通带，如下面二 个例子:2006 年，Giuseppe Macchiarella 和 Stefano Tamiazzo 在本
期刊〃IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES〃上发表题为"Design Techniques for Dual-Passband Filters〃的文章，其提出设计双频滤波器时使用同轴腔体设计了双频带通滤波器，该滤波器使用均匀的谐振器；中国专利申请号为201310062624.1、为SIR同轴腔体双通带滤波器的技术方案，同样使用同轴腔体设计了双频带通滤波器，该滤波器使用阶跃阻抗结构的谐振器。这种在一个通带内插入零点来实现两个通带的方法，导致通带频率比可调范围小；并且需要设计出众多谐振器严格并列形成矩阵的结构，从而使得滤波器体积大、外形不能灵活调整。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通带频率比可调范围大、体积小、结构简单合理和成本低的基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是，一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体、筒状金属壁(4)和充填物(5)三部分组成，充填物(5)为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭。所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构，所述两个杆状的实心金属导体是两段直径不同的同轴柱体，分为下导体柱(I)和上导体柱(2)，两段导体柱上下串联。由于两段导体柱的直径不同，也即特性阻抗不同，那么，通过改变其阻抗比，可以实现第一和第二个通带的频率比可控。下导体柱(I)与输入端口的第一馈电线(6)或者输出端口的第二馈电线(8)电连接。更具体的，所述筒状金属壁(4)为方形金属壳；所述下导体柱(I)和上导体柱(2)长度相等，且和所述筒状金属壁(4)同轴。更具体的，相邻两个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元之间设置调谐螺钉(3)，调谐螺钉连接在外层封盖板上，其长度可灵活调节，用于对滤波器进行微调，从而降低加工误差对最终结果产生的影响。更具体的，相邻两个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元之间设置耦合窗(7)，可以调整耦合系数的大小，其分为上下两个窗口，窗口宽度可调，主要是为了更加灵活地控制容性耦合和感性耦合；上面的窗口(即宽度为W2的窗口)同时存在较强的容性耦合和感性耦合，而下面的窗口(即宽度为W1的窗口)以感性耦合为主。由于混合耦合的引入，在两个通带中间产生了一个零点，提高了通带的边缘特性。更优化的，所述阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元有3个，呈直线排列结构，其输入端口和输出端口的馈电线分别与直线排列结构两端的下导体柱(I)电连接，由于两端馈电线距离远，输入和输出信号互相干扰少。更优化的，所述基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器采用铝、铜、铁、金或者银中的任意一种金属或任意几·种金属的合金制作。更优化的，所述基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器的筒状金属壁(4)的内表面、调谐螺钉镀层和杆状的实心金属导体镀层的材料为银，以减小损耗。本技术基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器的工作原理:两个通带的频率主要由谐振器控制，通过调整谐振器阻抗比可以方便地调节两个通带的频率比。参看图1，阻抗比与频率比的关系可由如下公式表示，其中Rz为上导体柱(2)的特性阻抗比下导体柱(I)的特性阻抗，f!和f2分别为第一、第二通带的频率。 Λ _ π_6] TT肌Un灰-⑴从公式(I)可以看到，当阻抗比Rz大于I时(B卩D^D1)，频率比小于3 ;当阻抗比Rz小于I时(即D2M1),频率比大于3。在设计中，选取L2=L3，导体的特性阻抗使用下面的公式进行近似计算，其中Ztll为下导体柱(I)的特性阻抗，Z02为上导体柱(2)的特性阻抗，ε r为腔体内充填物的相对电介质常数。【权利要求】1.基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体、筒状金属壁(4)和充填物(5)三部分组成，充填物(5)为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭；其特征在于:所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构；所述两个杆状的实心金属导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体、筒状金属壁（4）和充填物（5）三部分组成，充填物（5）为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭；其特征在于：所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构；所述两个杆状的实心金属导体是两段直径不同的同轴柱体，分为下导体柱（1）和上导体柱（2），两段导体柱上下串联；下导体柱（1）与输入端口的第一馈电线（6）或者输出端口的第二馈电线（8）电连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈付昌，邱捷铭，褚庆昕，程志富，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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