补偿微波滤波器的温度飘移的方法技术

一种补偿微波滤波器(1)的温度漂移的方法，包括以下步骤：测量包括多个谐振滤波器元件(F1‑F6)的微波滤波器(1)在第一温度的第一频率响应，以获得第一测量频率响应；确定与微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)的元件(Y1、Y2、Y3)的值，使得用等效电路(E)计算出的第一模型化频率响应与第一测量频率响应匹配，以获得对微波滤波器(1)在第一温度进行建模的第一模型；测量微波滤波器(1)在第二温度的第二频率响应，以获得第二测量频率响应；重新确定与微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)的元件(Y1、Y2、Y3)的值，使得用等效电路(E)计算出的第二模型化频率响应与第二测量频率响应匹配，以获得对微波滤波器(1)在第二温度进行建模的第二模型；用第一模型和第二模型确定多个谐振滤波器元件(F1‑F6)中每一个元件的谐振频率的温度漂移；并且用多个谐振滤波器元件(F1‑F6)中至少一些元件上的调谐机构(13、14)调整微波滤波器(1)的整体温度漂移，以调整谐振滤波器元件(F1‑F6)的温度漂移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种补偿微波滤波器，特别是微波腔体滤波器的温度漂移的方法。这样的微波滤波器用于例如无线通信，而且可以实现例如带通或带阻滤波器。在这一点上，无线通信在近几十年的连续增长导致了对滤波器和通信系统中的其它装置的更先进、更严格的要求。特别地，需要具有窄带宽、低插入损耗以及高选择性的滤波器，其中这样的滤波器必须能在宽温度范围内运行。一般而言，滤波器必须在寒冷环境的低温和升高的温度——例如在通信系统的组件在运行中变暖后的情况下运行。为了满足这些需求，典型地，使用具有多个谐振滤波器元件，特别是谐振滤波器腔体的微波滤波器，其中谐振滤波器元件彼此电磁耦合。在这样的滤波器中，为了满足在可运行温度范围内所要求的规范，需要一种针对温度漂移稳定谐振频率的机构。为此，滤波器元件的壳体和谐振器元件——例如谐振器杆，可以由有不同热膨胀率(CTE)的材料制成，从而稳定整个滤波器的谐振频率。但是，典型地，这样的谐振频率温度补偿基于这一假设，即该滤波器的所有谐振滤波器元件都在相同的频率谐振。典型地，这可能不正确，因为由滤波器的制备导致滤波器的各谐振滤波器元件可能在有微小差异的频率谐振。因此，不同的谐振滤波器元件可能有不同的由温度偏差导致的谐振频率漂移，因而可能导致滤波器性能的下降。最近提出的称为异型(cul-de-sac)的拓扑，对于给定响应有最小数量的耦合且没有对角耦合，典型地，它比传统拓扑更加温度敏感，并且需要非常精确的温度补偿来从其优势处获益。因此，需要一种方法，能够在各单个谐振滤波器元件处进行精细的温度补偿，从而补偿装配、机械和材料公差。总体上，可以假定，当对该滤波器的所有谐振滤波器元件足够好地进行了温度补偿后，就可以认为对滤波器响应进行了温度补偿。举例而言，温度补偿滤波器可以采用有低热膨胀率的材料，例如所谓的因瓦(Invar)材料。但是，这样的材料成本很高。另一个选择是将具有合适的热膨胀率的不同材料相结合。举例而言，成本效益高的共轴谐振器腔体可以采用铝合金壳体，该壳体包括谐振器元件和由黄铜或钢制成的调谐螺钉。谐振腔的密度可以通过电脑模拟确定，以在其额定谐振器密度、额定热膨胀率数值、额定频率，针对频率漂移补偿该腔体。然而，由于生产偏差和机械及材料公差，不同的谐振腔体可能展示出偏离额定谐振频率温度漂移的不同的谐振频率温度漂移。这影响了滤波器整体的性能，导致滤波器性能的降低。一般而言，对单个谐振滤波器元件或几个隔开的、耦合到主微波线路的谐振滤波器元件的温度补偿是简单且直接的，因为各谐振滤波器元件由温度变化而造成的频率漂移与其它谐振滤波器元件是隔开的，这样，不同谐振滤波器元件的调谐效应可以被清晰地识别。然而，当多个谐振滤波器元件交叉耦合时，特别是对于cul-de-sac拓扑，通过目前已知的技术实际上不可能从整体的滤波器响应中识别特定的谐振滤波器元件的频率漂移时，出现了更复杂的情形。举例而言，微波滤波器的制备，特别是采用cul-de-sac拓扑的微波腔体滤波器的制备，在Cameron等人的文章(”Synthesis of advanced microwave filters without diagonal cross-couplings”,IEEE Trans.MTT,Vol.50,No.12,December 2002)、Fathelbab的文章(”Synthesis of cul-de-sac filter networks utilizing hybrid couplers”,IEEE Microwave and Wireless Components Letters,VOL.17,No.5,May 2007)和Corrales等人的文章(”Microstrip dual-band bandpass filter based on the cul-de-sac topology”,Proceedings of the 40.European Microwave Conference,September 2010)等文章中被描述。在Wang等人的文章(”Temperature compensation of combline resonators and filters”,IEEE MTT-S Digest,1999)中，对一种谐振器温度补偿的方法进行了建模，其中谐振器包括调谐螺钉和圆柱形状、置于腔体内的谐振器杆。由US 6734766可知一种具有温度补偿元件的微波滤波器。该微波滤波器包括壳体壁结构、滤波器盖、谐振器杆、调谐螺钉和温度补偿元件。该温度补偿元件接合到滤波器盖或壳体，并与在环境温度改变时随之变形的滤波器盖或壳体形成双金属复合物。由US 5233319可知一种包括两个调谐螺钉的电介质谐振器，其中一个调谐螺钉是金属的，另一个调谐螺钉是电介质的。这两个调谐螺钉相对壳体是可移动的，其中通过将金属调谐螺钉移动到壳体内，可以调高该谐振器的谐振频率，而通过将电介质调谐螺钉移动到壳体内，可以降低该谐振器的谐振频率。本专利技术的目标是提供一种方法，能够用一种简单的、可自动化的方式来对微波滤波器的谐振滤波器元件进行调谐，以补偿滤波器整体的温度漂移。通过包括权利要求1所述特征的方法，这一目标得以实现。此处提供了一种补偿微波滤波器温度漂移的方法，该方法包括：-测量包括多个谐振滤波器元件的微波滤波器在第一温度的第一频率响应，以获得第一测量频率响应，-优化所述与微波滤波器相对应的等效电路，使得用所述等效电路计算出的第一模型化频率响应与所述第一测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器在所述第一温度进行建模的第一模型，-测量所述微波滤波器在第二温度的第二频率响应，以获得第二测量频率响应，-重新优化所述微波滤波器相对应的等效电路，使得用所述等效电路计算出的第二模型化频率响应与所述第二测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器在所述第二温度进行建模的第二模型，-用所述第一模型和所述第二模型确定所述多个谐振滤波器元件中每一个元件的谐振频率的温度漂移，以及-用所述多个谐振滤波器元件中的至少一些元件上的调谐机构调整所述微波滤波器的整体温度漂移，以调整所述谐振滤波器元件的所述温度漂移。本专利技术基于这一思路，即用一种两步的方案来实现微波滤波器的温度漂移补偿。在此，在第一步中，在不同温度分析滤波器响应，例如在室温和在一个或多个室温以上的温度，以获得关于滤波器中所包括的各谐振滤波器元件的频率漂移的信息。一旦已知该滤波器的各具体的谐振滤波器元件的频率漂移，这些谐振滤波器元件就可以被彼此独立地进行补偿。之后，在第二步中，通过采用合适的、为了对粗略补偿后的谐振器进行精细的温度漂移补偿而设计的调谐机构，实现适当的温度漂移补偿。在这一方法的背景下，在第一温度——如室温测量微波滤波器的频率响应，以获得第一测量频率响应。此外，在第二温度——如远高于室温的温度测量微波滤波器的第二频率响应，以获得第二测量频率响应。之后，所称第一测量频率响应和所称第二频率响测量结果被用于优化微波滤波器的等效电路，该等效电路包括多个电路元件，这些元件以其多个耦合谐振滤波器元件对微波滤波器的特性进行建模。在此，优化该等效电路，从而确定其电路元件的值，使得用等效电路计算出的模型化频率响应与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补偿微波滤波器(1)的温度漂移的方法，所述方法包括：‑测量包括多个谐振滤波器元件(F1‑F6)的微波滤波器(1)在第一温度的第一频率响应，以获得第一测量频率响应，‑优化与所述微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)，使得用所述等效电路(E)计算出的第一模型化频率响应与所述第一测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器(1)在所述第一温度进行建模的第一模型，‑测量所述微波滤波器(1)在第二温度的第二频率响应，以获得第二测量频率响应，‑重新优化与所述微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)，使得用所述等效电路(E)计算出的第二模型化频率响应与所述第二测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器(1)在所述第二温度进行建模的第二模型，‑用所述第一模型和所述第二模型确定所述多个谐振滤波器元件(F1‑F6)中每个元件的谐振频率的温度漂移，以及‑用所述多个谐振滤波器元件(F1‑F6)中的至少一些元件上的调谐机构(13、14)调整所述微波滤波器(1)的整体温度漂移，以调整所述谐振滤波器元件(F1‑F6)的所述温度漂移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 EP 14153459.41.一种补偿微波滤波器(1)的温度漂移的方法，所述方法包括：-测量包括多个谐振滤波器元件(F1-F6)的微波滤波器(1)在第一温度的第一频率响应，以获得第一测量频率响应，-优化与所述微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)，使得用所述等效电路(E)计算出的第一模型化频率响应与所述第一测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器(1)在所述第一温度进行建模的第一模型，-测量所述微波滤波器(1)在第二温度的第二频率响应，以获得第二测量频率响应，-重新优化与所述微波滤波器(1)相对应的等效电路(E)，使得用所述等效电路(E)计算出的第二模型化频率响应与所述第二测量频率响应匹配，以获得对所述微波滤波器(1)在所述第二温度进行建模的第二模型，-用所述第一模型和所述第二模型确定所述多个谐振滤波器元件(F1-F6)中每个元件的谐振频率的温度漂移，以及-用所述多个谐振滤波器元件(F1-F6)中的至少一些元件上的调谐机构(13、14)调整所述微波滤波器(1)的整体温度漂移，以调整所述谐振滤波器元件(F1-F6)的所述温度漂移。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述等效电路(E)对所述微波滤波器(1)的所述谐振滤波器元件(F1-F6)进行建模。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一温度对应于室温。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述第二温度对应于室温以上的温度，例如50℃以上，特别地，在60℃和100℃之间。5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述微波滤波器(1)，如所述谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·特卡德莱茨，F·赫尼科，G·托特，
申请(专利权)人：安德鲁无线系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE