一种小型化宽带电调腔体滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化宽带电调腔体滤波器，解决传统电调滤波器不能实现在宽频带内调谐，及尺寸大的问题。其结构包括五级级联谐振器，每级谐振器开路端设方形内腔，底部一侧开矩形切口，谐振器开路端加载L形枝节，减小了尺寸；调谐螺杆一端旋入方形内腔内部，另一端穿过介质基板上金属片的中心电连接，金属片与接地金属环间依次通过四个电容—焊盘—PIN开关连接；每级谐振器对四个电容选组加载实现谐振频率调谐，五谐振器中相同电容的PIN开关共用一个直流偏置电压源，控制四个电压源的通断，实现滤波器的快速调频。本发明专利技术实现了宽频带内可调。本发明专利技术小型化，宽带可调，作为微波电路的基础元件，应用于无线通信系统射频前段。

A miniaturized wide live tuning cavity filter

The invention discloses a miniaturized wide live tuned cavity filter, which solves the problem that the traditional electrically tunable filter can not be tuned in wide frequency band and has large size. The structure consists of five cascaded resonators, each resonator to the open end is provided with a square cavity, one side of the bottom of rectangular incision, open end side loading L shaped resonator, reduced in size; tuning screw is screwed in the square cavity, the other end passes through the substrate is connected to the central electrical sheet metal, metal sheet and grounding metal ring between one through four - capacitor pads - PIN switch connection; each resonator to four capacitors selected group loading resonant frequency tuning, the same five capacitors in the resonator PIN switches share a DC bias voltage source, a voltage source control four on-off, fast FM filter realization. The invention realizes the adjustable in the wide band. The invention is miniaturized and broadband adjustable, and is used as the basic component of the microwave circuit, and is applied to the front of the radio frequency of the wireless communication system.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化宽带电调腔体滤波器
本专利技术属于微波滤波器
，特别涉及电调滤波器，具体是一种小型化宽带电调腔体滤波器，可用于无线通信系统射频前端。
技术介绍
近年来，无线通信得到迅速发展，各种通信业务在不同频段应运而生,尤其在雷达、电子对抗等调频通信系统中，需要支持多带、多模的可重构射频前端来覆盖各种通信系统的数据传输。可调射频滤波器件是可重构射频前端的核心关键器件之一，承担着特定频率选择或特定频率抑制的作用。因此,研究高无载品质因数、宽可调范围、高调谐速度、高频选特性和小型化等特性的可调射频滤波器件具有重要的意义。可调滤波器最早出现于20世纪40年代，作为电子对抗战中一种新型的微波器件，主要应用于微波通信系统中。然而可调滤波器最初的性能比较差，主要表现在可调范围小和体积大等。在整个调谐过程中，不能维持较好的通带性能，并且由于一直是采用机械或磁材料进行可调谐，所以滤波器存在调谐速度慢、调频不准确等问题。2013年S.Fouladi,F.Huang等人在IEEETrans.MicrowaveTheoryTech期刊(vol.61,pp.393-402,Feb.2013)上发表了“High-QnarrowbandtunablecomblinebandpassfiltersusingMEMScapacitorbanksandpiezomotors”，提出了一种电调同轴腔体带通滤波器，采用在腔外加载射频微机电电容组，通过射频微机电系统RF-MEMS控制电路，实现了一个六级窄带可调带通滤波器，具备结构紧凑，调谐速度快的特点，该滤波器工作在2.634GHz到2.59GHz频段，调谐范围只有44MHz，其存在调谐范围过小，体积仍然较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种高功率容量，高Q值，更宽的频率范围内可调的小型化宽带电调带通滤波器。本专利技术是一种小型化宽带电调腔体滤波器，包括金属腔体，谐振器，调谐螺杆，介质基板，介质基板上打有金属过孔，馈电采用直接抽头，介质基板安装于金属腔体顶部外侧，介质基板上排列有五个电调控制单元，每个电调控制单元通过调谐螺杆连接金属腔体内部位于同一纵列上的谐振器，电调控制单元中，金属片与接地金属环之间依次连接电容，焊盘，PIN开关，通过直流偏置电路控制PIN开关通断，其特征在于：小型化宽带电调腔体滤波器为宽频段内可调滤波器，谐振器开路端设有方形内腔，方形内腔底部一侧开有矩形切口断面，调谐螺杆底端通过谐振器开路端顶部螺孔旋入方形内腔内部，调谐螺杆顶端穿过金属腔顶部外侧介质基板上的金属片的中心孔，并与之电连接，谐振器开路端底部加载了一个L形金属枝节。本专利技术在谐振器开路端顶部设有一个底部一侧开矩形切口的方形内腔，通过将调谐螺杆底端螺孔旋入方形内腔的连接方式实现了宽频带调谐，同时在谐振器开路端底部加载L形枝节，对滤波器的尺寸进行缩减，实现小型化。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1，本专利技术采用腔体滤波器外部加载PCB可调电路结构，因为腔体结构，其介质损耗小，辐射损耗小，同时本专利技术的可调电路结构全部集成在腔外的介质基板5上，减少了腔体内结构的复杂度和额外的损耗，所以具备了高Q值、高功率容量、低插损等优点；2，本专利技术在谐振器2开路端设有一个底部一侧开有矩形切口面的方形内腔22，调谐螺杆4通过谐振器2开路端顶部螺孔旋入方形内腔22腔内，与方形内腔22内腔壁之间有电容效应，通过调节调谐螺杆4的伸入长度来增强或减弱这个电容效应，对谐振器2的谐振频率起到微调的作用。通过在AWR中进行电路级建模仿真，结果证明调谐螺杆4与谐振器2之间的电容值大小决定了滤波器可调谐的频率范围，本专利技术采用的调谐螺杆4与谐振器2的这种直接连接方式，解决了这一难题，实现了宽频段的调谐范围。3，本专利技术通过电容加载和L型枝节加载相结合的方式来实现小型化。谐振器2的谐振频率电容加载，增大了分母中的电容C，谐振频率f降低，L形枝节加载属于开路枝节加载，等效一个并联电容C，同样增大了中分母的电容C的值，谐振频率f减小，在谐振器尺寸不变的情况下，通过这俩种方式，降低了其谐振频率，缩减了谐振器的尺寸，进而减小了整个带通滤波器的体积，实现了小型化。附图说明图1为本专利技术的三维结构图；图2为图1的正面结构图；图3位图1的侧视图；图4为直流偏置控制电路结构图；图5为本专利技术实例仿真传输响应S11曲线图；图6为本专利技术实例仿真反射响应S21曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术详细说明：实施例1近年来，无线通信得到迅速发展，各种通信业务在不同频段应运而生,尤其在雷达、电子对抗等调频通信系统中，需要支持多带、多模的可重构射频前端来覆盖各种通信系统的数据传输。可调射频滤波器件是可重构射频前端的核心关键器件之一，承担着特定频率选择或特定频率抑制的作用。因此,研究高无载品质因数、宽可调范围、高调谐速度、高频选特性和小型化等特性的可调射频滤波器件具有重要的意义。可调滤波器主要分为两种：机械调谐与电调谐。机械调谐式的滤波器具有高无载品质因数、宽可调范围的优点，但是存在调谐速度慢，滤波器体积大的缺点。而一般常见的微带结构的电调滤波器，虽然具有尺寸小，调谐速度快等优点，但是存在功率容量小，插损大，无载Q值低的缺点。2013年S.Fouladi,F.Huang等人提出了一种电调同轴腔体带通滤波器，具备了高功率容量，高无载品质因数，调谐速度快的优点，但是调谐范围过小，在2.634GHz到2.59GHz频段，调谐范围只有44MHz。本专利技术根据客观实际需要以及现有技术存在的不足提出一种更宽的频率范围内可调的小型化宽带电调腔体滤波器，参见图1，本专利技术的滤波器包括金属腔体1，谐振器2，调谐螺杆4，介质基板5，介质基板5上打有金属过孔6，馈电采用直接抽头7，介质基板5安装于金属腔体1顶部外侧，介质基板5上排列有五个电调控制单元，每个电调控制单元通过调谐螺杆4连接金属腔体内部同一纵列上的谐振器2；电调控制单元中，金属片8与接地金属环12之间依次连接电容9，焊盘10，PIN开关11，通过直流偏置电路13控制PIN开关11通断，参见图1，谐振器2开路端设有方形内腔22，方形内腔22底部一侧开有矩形切口断面，调谐螺杆4底端通过谐振器2开路端顶部螺孔旋入方形内腔内部22，调谐螺杆4在方形内腔22内与其内壁不接触，调谐螺杆4顶端穿过金属腔体1顶部外侧介质基板5上的金属片8的中心孔，并与之电连接。本专利技术中调谐螺杆4一端通过谐振器2开路端顶部的螺孔旋入方形内腔22内部，参见图2，与内壁不接触，调谐螺杆4的顶端穿过金属腔体1顶部腔体壁，与金属腔体1顶部金属壁之间通过相对介电常数为2.1的介质材料Teflon隔开，调谐螺杆4顶端穿过金属腔体1顶部外侧介质基板5上的金属片8的中心孔，并与金属片8电连接，参见图1。传统的滤波器包括2013年S.Fouladi,F.Huang等人提出的电调同轴腔体带通滤波器，采用的都是调谐螺杆与谐振器不接触的方式，它们之间的电容值很小，导致可调频段很窄，而本专利技术采用的调谐螺杆与谐振器的这种直接连接方式，解决了这一技术难题，实现了宽频段的调谐范围。实施例2小型化宽带电调腔体滤波器的总体构成和结构同实施例1，本专利技术谐振器2开路端的方形内腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化宽带电调腔体滤波器，包括金属腔体(1)，谐振器(2)，调谐螺杆(4)，介质基板(5)，介质基板上打有金属过孔(6)，馈电采用直接抽头(7)，介质基板(5)安装于金属腔体(1)顶部外侧，介质基板(5)上排列有五个电调控制单元，每个电调控制单元通过调谐螺杆(4)连接金属腔体(1)内部位于同一纵列上的谐振器(2)，电调控制单元中，金属片(8)与接地金属环之间(12)依次连接电容(9)，焊盘(10)，PIN开关(11)，通过直流偏置电路(13)控制PIN开关(11)通断，其特征在于：小型化宽带电调腔体滤波器为宽频段内可电调滤波器，谐振器(2)开路端设有方形内腔(22)，方形内腔(22)底部一侧开有矩形切口断面，调谐螺杆(4)底端通过谐振器(2)开路端顶部螺孔旋入方形内腔(22)内部，调谐螺杆4顶端穿过金属腔体(1)顶部外侧介质基板(5)上的金属片(8)的中心孔并与之电连接。

【技术特征摘要】
1.一种小型化宽带电调腔体滤波器，包括金属腔体(1)，谐振器(2)，调谐螺杆(4)，介质基板(5)，介质基板上打有金属过孔(6)，馈电采用直接抽头(7)，介质基板(5)安装于金属腔体(1)顶部外侧，介质基板(5)上排列有五个电调控制单元，每个电调控制单元通过调谐螺杆(4)连接金属腔体(1)内部位于同一纵列上的谐振器(2)，电调控制单元中，金属片(8)与接地金属环之间(12)依次连接电容(9)，焊盘(10)，PIN开关(11)，通过直流偏置电路(13)控制PIN开关(11)通断，其特征在于：小型化宽带电调腔体滤波器为宽频段内可电调滤波器，谐振器(2)开路端设有方形内腔(22)，方形内腔(22)底部一侧开有矩形切口...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴边，郭泳欣，夏磊，徐扬，许梅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61