一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，包括：金属腔体、固定设置在金属腔体内的两组差分激励结构和横截面呈十字形的双模介质谐振器、设置在金属腔体外壁上的与两组差分激励结构对应连接的两组微波接头，所述双模介质谐振器等效于两个相同的矩形介质谐振器正交形成，每一组差分激励结构互为镜像且分别与一个等效的矩形介质谐振器的两端部正对设置，优选的，两个矩形介质谐振器相交处形成的一对相对拐角处设置有两个用于正交模式分离的微扰件。本发明专利技术的滤波器能够减小基于介质谐振器的微波差分滤波器的体积，具有尺寸小型化的优势，解决了现有技术中基于介质谐振器的微波差分滤波器体积较大的问题。

A microwave difference filter based on two mode dielectric resonator

The invention discloses a microwave dielectric resonator based on differential filter, comprising a metal cavity, arranged in two groups of metal cavity differential dual-mode dielectric resonator, and the incentive structure with a cruciform cross section is arranged in a metal cavity on the outer wall and the two group difference incentive structure connected to the corresponding two groups microwave connector, the dual-mode dielectric resonator is equivalent to two of the same rectangular dielectric resonator formed by orthogonal, each set of differential incentive structures are mirror and rectangular dielectric resonator with an equivalent on both ends of the opposite set selection, two rectangular dielectric resonator intersecting a pair of opposite corner formed at equipped with two orthogonal mode perturbation for separation of parts. The filter of the invention can reduce the volume of microwave differential filter based on dielectric resonator, with small size advantages, solve the microwave dielectric resonator based on the existing technology problems of large volume difference filter.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器
本专利技术涉及射频通信滤波
，尤其涉及一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器。
技术介绍
与单端电路相比，差分电路凭借其高抗噪声和串扰的能力在微波电路和通信系统中扮演着极其重要的角色。适应于这一趋势，很多具有良好性能的差分滤波器已被广泛地探索和研究。在早期的设计中，许多差分滤波器采用了印刷电路板技术，低温共烧陶瓷技术和基片集成波导技术实现的谐振器，但它们存在着低品质因数(Q)的缺点，限制了其在某些实际工程中的应用。介质谐振器由于具有高Q值，小体积和优异温度稳定性的优势，现已广泛应用于现代无线通信系统中。采用双模或多模谐振器能够实现滤波器尺寸的小型化。例如，双模谐振器作为一种最简单的多模结构，它能够等效为一个双调谐电路。当滤波器的阶数给定时，使用的谐振器数目就能缩减一半，这能够有效地减小滤波器体积。最近，有提出利用TE11δ模矩形介质谐振器和TE01δ模圆环形介质谐振器设计了两种差分滤波器。然而，所设计的差分滤波器的体积相对较大，这是因为采用的介质谐振器都是以单模工作。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的，基于介质谐振器的差分滤波器体积较大的问题，提供了一种基于双模介质谐振器的差分滤波器，能够有效减小滤波器的体积。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，包括金属腔体、固定设置在金属腔体内的两组差分激励结构和横截面呈十字形的双模介质谐振器、设置在金属腔体外壁上的与两组差分激励结构对应连接的两组微波接头，所述双模介质谐振器等效于两个相同的矩形介质谐振器正交形成，每一组差分激励结构互为镜像且分别与一个等效的矩形介质谐振器的两端部正对设置，其中，一组差分激励结构用于信号输入，另一组差分激励结构用于信号输出。优选的，等效的两个矩形介质谐振器在相交处形成四个拐角，至少一对互为对角的拐角处设置有两个用于分离正交模式的沿双模介质谐振器的高度方向延伸的微扰件，微扰件和双模介质谐振器具有相同的介电常数。优选的，所述微扰件横截面呈方形。优选的，等效的两个矩形介质谐振器的主模均为TE11δ模。优选的，差分激励结构为馈电探针，包括与金属腔体内壁垂直的第一馈电部以及自第一馈电部的端部起竖直向下延伸形成的第二馈电部。优选的，所述微波接头包括与第一馈电部对接的内导体以及嵌套在内导体外部的与金属腔体外壁相连的外导体。优选的，所述滤波器还包括固定设置在所述金属腔体底部的用于承载所述双模介质谐振器的底座。优选的，所述金属腔体包括主体部、金属盖板，所述主体部包括四个第一侧壁以及四个连接相邻的第一侧壁的第二侧壁，任意相邻的两个第一侧壁垂直设置，任意相邻的两个第二侧壁垂直设置，每两个相对的第一侧壁安装一组差分激励结构。实施本专利技术的基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，具有以下有益效果：本专利技术采用的谐振器由两个相同的矩形介质谐振器正交形成，根据矩形介质谐振器固有的电磁特性，每个矩形谐振器的主模都可以被一对位于其两侧的馈电探针差分激励，由于采用双模介质谐振器的原因，滤波器仅需要一个金属腔体，从而具有尺寸小型化的优势。进一步优选的，本专利技术还可以在两个矩形介质谐振器相交形成的一对相对拐角处设置两个用于正交模式分离的微扰件。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是本专利技术基于双模介质谐振器的微波差分滤波器的较佳实施例的主透视图；图2是本专利技术基于双模介质谐振器的微波差分滤波器的较佳实施例的俯视图；图3是双模介质谐振器的结构示意图；图4是双模介质谐振器主模TE11δ模的电磁场在x-y平面内的分布示意图；图5是双模介质谐振器的TE11δx模的差分激励原理示意图；图6是差分双模介质滤波器在差模工作状态下的耦合路径；图7是微扰件的参数a和耦合系数之间的关系；图8是馈电探针的参数l1和l3与外部Q值之间的关系；图9是馈电探针的参数l2与外部Q值之间的关系；图10是耦合矩阵M对应的频率响应与仿真频率响应的对比图；图11是差分双模介质滤波器的仿真和实测结果示意图。具体实施方式本专利技术的差分滤波器所采用的谐振器等效于两个相同的矩形介质谐振器正交形成，根据矩形介质谐振器固有的电磁特性，每个矩形谐振器的主模都可以被一对位于其两侧的馈电探针差分激励，由于采用双模介质谐振器的原因，滤波器仅需要一个金属腔体，从而具有尺寸小型化的优势。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施例对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本专利技术实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本专利技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。参考图1-2，较佳实施例中，差分滤波器包括金属腔体1、固定设置在金属腔体1内的两组差分激励结构21、22和双模介质谐振器3、设置在金属腔体1的外壁上的与两组差分激励结构21、22对应连接的两组微波接头，如图中，端口1-1’为一组微波接头，端口2-2’为另一组微波接头。其中，金属腔体1包括高度为l4的主体部以及封盖所述主体部的金属盖板，所述主体部包括四个第一侧壁11以及四个连接相邻的第一侧壁11的第二侧壁12，第一侧壁11的宽度大于第二侧壁12的宽度，任意相邻的两个第一侧壁11垂直设置，任意相邻的两个第二侧壁12垂直设置。实际上，其横截面等效于一个边长为w1的正方形的四个拐角被切除形成。每两个相对的第一侧壁11安装一组差分激励结构21或者差分激励结构22。差分激励结构21互为镜像且与一个等效的矩形介质谐振器31的两端部正对设置，同理，差分激励结构22互为镜像且与一个等效的矩形介质谐振器32的两端部正对设置。一组差分激励结构21/22用于信号输入，另一组差分激励结构22/21用于信号输出，它们具有相同的尺寸并且开路于金属腔体1的底部。本实施例中，差分激励结构21、22为馈电探针，具体包括与金属腔体1内壁垂直的第一馈电部以及自第一馈电部的端部起竖直向下延伸形成的第二馈电部，如图2中，第一馈电部长度为l1，如图1中，第二馈电部长度为l2。参考图3，所述双模介质谐振器3等效于相同的两个矩形介质谐振器31和32正交形成，双模介质谐振器3的与竖直方向垂直的横截面呈十字形。其中，等效的两个矩形介质谐振器在相交处形成四个拐角。优选的，至少一对互为对角的拐角处设置有两个用于分离两个正交模式的沿双模介质谐振器3的高度方向延伸的微扰件4。微扰件4和双模介质谐振器3具有相同的介电常数。本实施例中，双模介质谐振器3的介电常数和损耗角正切分别38和2.5×10-4。如图2中，较佳实施例在一对互为对角的拐角处分别设置了一个微扰件4。当然，还可以将微扰件4设置在另外一对互为对角的拐角处，或者在4个拐角处均设置微扰件4。较佳实施例中，所述微扰件4横截面呈方形。可以理解的是，具体的形状并不限于此，横截面还可以是矩形，或者微扰件4还可以是柱形甚至是不规则的条形，这些都在本专利技术的保护范围之内。另外，本实施例中，所述微扰件4与所述双模介质谐振器3一体成型。需要明确的是，一体成型仅仅是本专利技术的一个优选方案，实际上微扰件4还可以是与双模介质谐振器3分离的结构，这些都在本专利技术的保护范围之内。微波接头的高度为l3，所述微波接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，其特征在于，包括金属腔体、固定设置在金属腔体内的两组差分激励结构和横截面呈十字形的双模介质谐振器、设置在金属腔体外壁上的与两组差分激励结构对应连接的两组微波接头，所述双模介质谐振器等效于两个相同的矩形介质谐振器正交形成，每一组差分激励结构互为镜像且分别与一个等效的矩形介质谐振器的两端部正对设置，其中，一组差分激励结构用于信号输入，另一组差分激励结构用于信号输出。

【技术特征摘要】
2016.12.05 CN 20161110405291.一种基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，其特征在于，包括金属腔体、固定设置在金属腔体内的两组差分激励结构和横截面呈十字形的双模介质谐振器、设置在金属腔体外壁上的与两组差分激励结构对应连接的两组微波接头，所述双模介质谐振器等效于两个相同的矩形介质谐振器正交形成，每一组差分激励结构互为镜像且分别与一个等效的矩形介质谐振器的两端部正对设置，其中，一组差分激励结构用于信号输入，另一组差分激励结构用于信号输出。2.根据权利要求1所述的基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，其特征在于，等效的两个矩形介质谐振器在相交处形成四个拐角，至少一对互为对角的拐角处设置有两个用于分离正交模式的沿双模介质谐振器的高度方向延伸的微扰件，微扰件和双模介质谐振器具有相同的介电常数。3.根据权利要求2所述的基于双模介质谐振器的微波差分滤波器，其特征在于，所述微扰件横截面呈方形。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，李姜，詹扬，秦伟，施金，唐慧，包志华，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32