椭圆孔截断金属膜片及其构成的E面波导滤波器制造技术

本发明专利技术公开了椭圆孔截断金属膜片及其构成的E面波导滤波器，椭圆孔截断金属膜片，包括一个矩形的金属膜片，金属膜片开有4个椭圆形通孔，椭圆形通孔的长轴为a，椭圆形通孔的短轴为b，b的取值小于或等于金属膜片的宽边长度，4个椭圆形通孔依次分别为椭圆孔A、椭圆孔B、椭圆孔C、椭圆孔D，金属膜片的左端设置有左裂缝、左裂缝与椭圆孔A连通，金属膜片的右端设置有右裂缝，右裂缝与椭圆孔D连通，椭圆孔A左侧的金属膜片形成前截断金属膜片，椭圆孔D右侧的金属膜片形成后截断金属膜片。比现有技术该发明专利技术的带内波纹更小、高频抑制性能更好。

【技术实现步骤摘要】
椭圆孔截断金属膜片及其构成的E面波导滤波器
本专利技术涉及微波滤波器领域，具体是指椭圆孔截断金属膜片及其构成的E面波导滤波器。
技术介绍
滤波器作为频率选择元件在当今的通讯系统中具有重要作用，也是高频微波电路不可或缺的重要组成部分。现今在微波、毫米波及太赫兹电路中常用的带通滤波器都是基于波导传输元件实现的波导滤波器，特别是E面金属膜片波导滤波器因其具有结构简单，易于加工和安装，易于批量生产，能获得较高的Q值和良好的滤波特性等优点而获得了广泛的应用。对于普通的E面金属膜片滤波器由于其耦合金属跟波导内的电场平行使耦合金属上的电流值较小使谐振腔之间的耦合较小，在谐振腔个数较少的时候滤波器的高频抑制性能和带内波纹不是很理想。且E面金属膜片滤波器因其膜片厚度的加工精度问题在高频段应用时存在难加工、加工误差大、一致性差等一些系类问题。在高频段为获得比较好的滤波器性能，E面膜片波导滤波器中的金属膜片的第一级金属膜片长度通常要取很小的值，这使得加工困难且实物与仿真结果相差较大，且随着频率增加金属膜片长度更小，第一级金属膜片的长度已无法加工。普通E面金属膜片滤波器当谐振腔个数较少的时候其高频抑制性能较差若要增加其性能需要增加谐振腔个数，但谐振腔个数增加后滤波器的性能对各个参数的值比较敏感是设计仿真较为困难，且加工一致性较差。微波滤波器是微波系统中用来分离或组合各种不同频率信号的重要元件，在微波中继通讯、卫星通讯、雷达、电子对抗及微波测量仪表中都有极其广泛的应用。为了满足各种不同的用途，出现了许多种类的微波滤波器。过去，带通滤波器多采用感性金属杆和横向膜片结构，不仅结构复杂不利于集成，而且制造成本高，不宜大批量生产，在毫米波段尤其如此。1974年Konishi首先提出由E面膜片构成的矩形波导带通滤波器，由于这种滤波器具有结构简单、易于加工和安装、易于批量生产，能获得较高的Q值和良好的滤波特性等优点，因而获得了广泛的应用。其后，在结构上，除了全金属插入，还有介质基片制成的单侧鳍线，双侧鳍线以及双金属条带插入、偏置膜片、变形波导、高温超导等多种E面结构形式的滤波器。与鳍线插入相比，全金属片插入由于无介质的影响而具有较小的插入损耗和较高的Q值，并且现在对金属片的加工能达到很高的精度，因而金属片E面滤波器得以广泛应用。但是，当带宽增大时，由于需要较强的耦合，单金属膜片的第一级就变得很细，当带宽要求达到一定的程度时，加工精度和机械强度将无法满足设计和使用的需求，便会遇到加工上的困难。另外这些结构的阻带特性并不令人满意，特别是高频段的阻带抑制度差，在许多对阻带特性要求较高的场合，如双工器中的滤波器，就很难满足相应的指标。为解决这些问题提出了大量的设计想法，其中比较有效的一种是采用双膜片法来设计滤波器，但采用双模片后会使加工和装配变得困难，且在要求宽频带的时候仍然存在第一级金属太短的问题。例如专利号为：201020607942.3的Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器。如图1，的结构，金属膜片中有五个谐振腔，编号分别为202、204、206、208、210，五个谐振腔的长度相同，五个谐振腔的宽度由外向内依次增加，其中谐振腔202和210的宽度一致，谐振腔204和208的宽度一致，谐振腔206的宽度最大。五个谐振腔共形成六条耦合机构，编号依次为201、203、205、207、209、211，六条耦合机构的长度相同，六条耦合机构的宽度由外向内依次增加，其中耦合机构201和211的宽度一致，耦合机构203和209的宽度一致，耦合机构205和207的宽度一致。图1中的耦合机构201和211即为我们所说的第一级金属，可以看出，耦合机构201和211的宽度比其他耦合机构的宽度要小很多，在通常的E面金属膜片滤波器设计中为提高滤波器的性能需要将第一级金属膜片的长度（耦合机构201和211的宽度）设计的很小，特别是在微波的高频段和太赫兹的低频段长度更小，这使的加工不易（精度达不到），且由于第一级金属膜片长度太小会使加工误差过大对滤波器的性能影响较大。波导滤波器由于在高频段尺寸较小，膜片的长度和厚度也随之减小，这会使金属膜片易变型、不稳定。现有技术的缺点为：现有的E面膜片滤波器随着频率的升高滤波器的尺寸会减小，E面金属的整体尺寸也会减小，特别是E面膜片的第一级金属膜片减小更加剧烈，在高频段第一级金属膜片长度太短不易加工，由于第一膜片控制着能量的耦合其对滤波器的性能影响很大，太短的长度会使加工一致性变差。太小的金属膜片尺寸会使金属膜片易变型不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供椭圆孔截断金属膜片及其构成的E面波导滤波器，用以解决第一级金属膜片太短的问题，达到方便制作、带内波纹更小、高频抑制性能更好的目的。本专利技术的实现方案如下：椭圆孔截断金属膜片，包括一个矩形的金属膜片，设有一个与金属膜片长边平行的Y轴，设置有一个与金属膜片宽边平行的Z轴，金属膜片开有4个椭圆形通孔，4个椭圆形通孔沿Y轴方向直线排列，椭圆形通孔的长轴为a，椭圆形通孔的短轴为b，b的取值小于或等于金属膜片的宽边长度，在金属膜片左端到右端方向上、4个椭圆形通孔依次分别为椭圆孔A、椭圆孔B、椭圆孔C、椭圆孔D，金属膜片的左端设置有左裂缝、左裂缝与椭圆孔A连通，左裂缝是由金属膜片的左端开始向右端方向延伸的狭长缝隙，金属膜片的右端设置有右裂缝，右裂缝与椭圆孔D连通，右裂缝是由金属膜片的右端开始向左端方向延伸的狭长缝隙；椭圆孔A左侧的金属膜片形成前截断金属膜片，椭圆孔D右侧的金属膜片形成后截断金属膜片，椭圆孔A与椭圆孔B之间的金属膜片形成第一耦合金属膜片，椭圆孔B与椭圆孔C之间的金属膜片形成第二耦合金属膜片，椭圆孔C与椭圆孔D之间的金属膜片形成第三耦合金属膜片。在高频段为获得比较好的滤波器性能，普通E面金属膜片波导滤波器中的金属膜片的第一级金属膜片长度通常要取很小的值，这使得加工困难且实物与仿真结果相差较大，且随着频率增加金属膜片长度更小，第一级金属膜片的长度已无法加工。为解决第一金属膜片的长度问题，本专利技术使用了截断单元，将第一级金属膜片从中间截断。在本专利技术中，前截断金属膜片和后截断金属膜片即为本专利技术
技术介绍
中提及的第一级金属膜片，本专利技术中由于采用椭圆形的通孔和对前截断金属膜片和后截断金属膜片进行开孔设置，将前截断金属膜片和后截断金属膜片从中间截断，形成左裂缝和右裂缝，从而使得本专利技术中的前截断金属膜片和后截断金属膜片能做到很长的尺寸，这样就可以方便进行加工，易于安装生产。设置为矩形金属膜片方便制作，降低生产成本。在上述结构中，标准波导为标准矩形波导WR-10，其传输频率为75GHz到110GHz，标准波导作为传输波导，信号由其两端输入、输出；其中金属膜片用0.1mm厚的铜质金属板，其他金属板材也可以采用，椭圆形通孔是在金属膜片上腐蚀得到的通孔，分开的金属膜片将标准波导分割成谐振腔和加载波导，谐振腔控制谐振频率即滤波器的中心频率，加载波导中的金属膜片控制耦合实现滤波功能；其中前截断金属膜片和后截断金属膜片中间被挖空构成上下两个对称的金属膜片，挖空区域分别称为左裂缝和右裂缝，中间的左裂缝和右裂缝可增加电场耦合量达到可达到类似短金属的效果，以此来增加第一级金属膜片的长度，即增加了前截断金属膜片和后截本文档来自技高网...

【技术保护点】
椭圆孔截断金属膜片，其特征在于：包括一个矩形的金属膜片，设有一个与金属膜片长边平行的Y轴，设置有一个与金属膜片宽边平行的Z轴，金属膜片开有4个椭圆形通孔，4个椭圆形通孔沿Y轴方向直线排列，椭圆形通孔的长轴为a，椭圆形通孔的短轴为b，b的取值小于或等于金属膜片的宽边长度，在金属膜片左端到右端方向上、4个椭圆形通孔依次分别为椭圆孔A（4）、椭圆孔B（6）、椭圆孔C（8）、椭圆孔D（9），金属膜片的左端设置有左裂缝、左裂缝与椭圆孔A（4）连通，左裂缝是由金属膜片的左端开始向右端方向延伸的狭长缝隙，金属膜片的右端设置有右裂缝，右裂缝与椭圆孔D（9）连通，右裂缝是由金属膜片的右端开始向左端方向延伸的狭长缝隙；椭圆孔A（4）左侧的金属膜片形成前截断金属膜片（3），椭圆孔D（9）右侧的金属膜片形成后截断金属膜片（10），椭圆孔A（4）与椭圆孔B（6）之间的金属膜片形成第一耦合金属膜片（5），椭圆孔B（6）与椭圆孔C（8）之间的金属膜片形成第二耦合金属膜片（7），椭圆孔C（8）与椭圆孔D（9）之间的金属膜片形成第三耦合金属膜片（12）。

【技术特征摘要】
1.椭圆孔截断金属膜片，其特征在于：包括一个矩形的金属膜片，设有一个与金属膜片长边平行的Y轴，设置有一个与金属膜片宽边平行的Z轴，金属膜片开有4个椭圆形通孔，4个椭圆形通孔沿Y轴方向直线排列，椭圆形通孔的长轴为a，椭圆形通孔的短轴为b，b的取值小于或等于金属膜片的宽边长度，在金属膜片左端到右端方向上、4个椭圆形通孔依次分别为椭圆孔A（4）、椭圆孔B（6）、椭圆孔C（8）、椭圆孔D（9），金属膜片的左端设置有左裂缝、左裂缝与椭圆孔A（4）连通，左裂缝是由金属膜片的左端开始向右端方向延伸的狭长缝隙，金属膜片的右端设置有右裂缝，右裂缝与椭圆孔D（9）连通，右裂缝是由金属膜片的右端开始向左端方向延伸的狭长缝隙；椭圆孔A（4）左侧的金属膜片形成前截断金属膜片（3），椭圆孔D（9）右侧的金属膜片形成后截断金属膜片（10），椭圆孔A（4）与椭圆孔B（6）之间的金属膜片形成第一耦合金属膜片（5），椭圆孔B（6）与椭圆孔C（8）之间的金属膜片形成第二耦合金属膜片（7），椭圆孔C（8）与椭圆孔D（9）之间的金属膜片形成第三耦合金属膜片（12）。2.根据权利要求1所述的椭圆孔截断金属膜片，其特征在于：还包括上支架板（2）和下支架板（11），金属膜片夹持在上支架板（2）和下支架板（11）之间，上支架板（2）连接在金属膜片的上侧长边上，下支架板（11）连接在金属膜片的下侧长边上，上支架板（2）的轴线和下支架板（11）的轴线均与Y轴平行。3.根据权利要求1所述的椭圆孔截断金属膜片，其特征在于：短轴b的取值为：1mm至2mm，长轴a的取值为：1mm至2mm。4.根据权利要求1所述的椭圆孔截断...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，纪东峰，刘戈，周游，蒙泽祖，牛中乾，司梦姣，樊勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51