本发明专利技术属于电磁场与微波技术领域，公开了一种小型化非接触式低无源互调波导滤波器及设计方法、应用，包括滤波器顶盖和滤波器底座，通过非接触电磁屏蔽实现波导结构组装及法兰连接的非接触化，在非接触式的波导槽内设置多组间隙结构的非接触式金属膜片实现带通滤波，同时在波导槽内加载周期性的金属膜片以有效缩减滤波器纵向尺寸。本发明专利技术提供了一种针对小型化非接触式低无源互调波导滤波器的一种快速、高效的设计方法，相比现有的波导滤波器，实现了滤波器内部结构、组装、端口等的全面非电接触化，从根本上消除了金属接触非线性，从而获得稳定的低无源互调性能，大幅实现了滤波器的尺寸小型化，适用于各种低无源互调微波毫米波应用系统。波应用系统。波应用系统。
【技术实现步骤摘要】
小型化非接触式低无源互调波导滤波器及设计方法、应用
[0001]本专利技术属于电磁场与微波
，尤其涉及一种小型化非接触式低无源互调波导滤波器及设计方法、应用。
技术介绍
[0002]目前，无源互调(PIM)是微波无源部件及系统在多个大功率载波激励下所产生的一种非线性互调现象，广泛存在于各种微波毫米波部件及系统中，极易对通信系统形成干扰，PIM问题在航天器收发共用通信系统中尤为严重，亟需采取有效的抑制方法。微波无源部件及系统中产生PIM干扰的主要机理包括金属接触非线性和材料非线性，其中材料非线性可以通过选择合适的材料而避免，而接触非线性则普遍存在于各种微波无源结构中。
[0003]在大功率微波及天线系统中，电磁信号经功率放大之后往往需要通过滤波器以进一步滤除杂波，如果滤波器自身产生PIM，则PIM产物会混入整个系统形成干扰。此外，在测试系统中，大功率通道上的滤波器，如发射滤波器、负载滤波器等的PIM性能对于整个测试系统的检测能力有着决定性的影响。因此，低PIM滤波器是大功率低PIM微波毫米波系统中的关键部件。而波导滤波器由于功率容量高，更是大功率微波毫米波系统中的常用关键部件。
[0004]对于波导滤波器，由于内部功能结构较为复杂，通常难以实现一体化加工制造。在滤波器的制造过程中，通常采用结构切割分别制造，然后通过螺钉连接、焊接等方式完成滤波器组装，从而产生很多金属接触结构。由于结构本身特征以及电镀工艺、粗糙度、脏污、界面材料过渡等多种因素，这些金属接触结构在实际中无法实现理想的电接触状态，在接触界面上容易形成各种微观不良电接触结构，极易产生金属接触非线性，从而导致无源互调干扰。
[0005]为控制滤波器的PIM干扰，现有技术主要集中于尽量减小电接触面积、减少电流不连续点、改善电接触状态等，通常需要严格控制材料、加工制造、表面处理工艺，且在装配过程中需要采用高压连接结构配合大量连接螺钉实现接触面紧固连接，使得电接触面接近理想电接触状态，工艺繁琐复杂。此外，现有方法无法从根本上消除滤波器中的金属接触非线性，存在长期可靠性隐患，且在温变及振动环境下，原始接触面的微观接触状态容易被破坏，导致非线性效应增强，更加导致PIM干扰发生。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0007](1)现有的传统波导滤波器通常采用结构切割加工再组装的方式，在加工制造、装配过程中极易产生由于不良金属接触所导致的无源互调干扰。
[0008](2)现有的传统波导滤波器，为实现对无源互调干扰的抑制，通常需要复杂严格的材料、制造、表面处理及装配工艺要求，导致设计实现过程繁琐复杂，且无法从根本上消除金属接触非线性，无源互调性能可靠性受限。
[0009]解决以上问题及缺陷的难度为：实现滤波器低无源互调设计的关键在于如何高效地抑制滤波器中的金属接触非线性。现有技术中，波导滤波器大多为传统的接触式结构，通
过改善接触实现其无源互调抑制存在局限性。如果采用消除金属接触的方式抑制滤波器的无源互调干扰，则需要对滤波器采取全面非接触化设计，在此过程中，如何实现全非接触的同时又具有正常的滤波性能成为关键难点之一。此外，如果采用现有的常规非接触式波导实现波导滤波器，当滤波器的阶数较高时，滤波器尺寸增加，再结合非接触式波导，势必会导致滤波器的体积重量大幅增加，从而难以实际应用，因此，如何实现尺寸小型化的全非接触式低无源互调滤波器是另一个关键难点。以上两个关键难点的解决需要对波导中的电磁场传播理论及非接触电磁屏蔽理论、结构进行深入研究，并提出有效的新方案。
[0010]解决以上问题及缺陷的意义为：本专利技术打破传统波导滤波器的技术常规，提出了一种全新的小型化非接触式低无源互调波导滤波器及其设计方法。通过非接触电磁屏蔽实现了波导组装及法兰连接的非接触化，在非接触波导槽内设置多组间隙结构的非接触式金属膜片实现带通滤波，同时在波导槽内加载周期性的金属膜片实现波导纵向长度的小型化。本专利技术滤波器设计方法公开了针对该滤波器所提出的一种快速、高效的设计方法。本专利技术相比现有的波导滤波器，实现了滤波器内部结构、组装、端口等的全面非电接触化，且适用于一体化加工，从而可以从根本上消除金属接触非线性，获得稳定的低无源互调性能，同时大幅缩减了滤波器纵向尺寸，适用于各种低无源互调微波毫米波应用系统。
技术实现思路
[0011]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种小型化非接触式低无源互调波导滤波器及设计方法、应用。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种小型化非接触式低无源互调波导滤波器，所述小型化非接触式低无源互调波导滤波器包括：滤波器底座和滤波器顶盖；
[0013]所述滤波器底座和滤波器顶盖的宽度相同，均以平板结构为基体；所述滤波器底座和滤波器顶盖的材料为金属或表面具有金属导电特性的材料；
[0014]所述滤波器底座的金属平板中心设置有第一波导槽，所述第一波导槽为矩形凹槽状结构，在第一波导槽中设置第一滤波膜片组及周期性金属膜片组；
[0015]所述滤波器顶盖的金属平板两侧设置波导金属凸体阵列及波导支撑台，所述滤波器顶盖的金属平板中心设置有第二波导槽，所述第二波导槽中设置有第二滤波膜片组；
[0016]第一波导槽的宽度与第二波导槽的宽度相同，第一波导槽相对于滤波器底座金属平板面的法向投影尺寸与第二波导槽相对于滤波器顶盖金属平板面的法向投影尺寸相同；
[0017]所述滤波器底座和滤波器顶盖的两端均设置有金属法兰面，所述金属法兰面外侧设置有法兰金属凸体阵列和法兰支撑台；
[0018]所述滤波器顶盖安装于滤波器底座上，波导金属凸体阵列与其顶面之上的金属平板面不接触，存在间距，间距尺寸为波导支撑台与波导金属凸体阵列的高度差，构成非接触电磁带隙结构；
[0019]所述第一滤波膜片组与第二滤波膜片组间不接触，存在顶面的法向间距。
[0020]进一步，所述第一滤波膜片组包括两排高度相同的若干矩形金属柱，两排金属柱分别设置于第一波导槽中靠近两侧壁处，两排金属柱基于第一波导槽的中心轴线相互对称，且金属柱与第一波导槽的侧壁不接触。
[0021]进一步，所述周期性金属膜片组包括若干尺寸相同的矩形金属柱，设置于第一波
导槽的中心轴线上，位于第一滤波膜片组的两排金属柱中间。
[0022]进一步，所述波导金属凸体阵列包括若干个尺寸相同的矩形柱金属凸体，以周期性规则分别排布于滤波器顶盖的金属平板两侧，使得金属平板中间构成第二波导槽。
[0023]进一步，所述波导金属凸体阵列包括若干个尺寸相同的矩形柱金属凸体，以上下互补的方式分别任意设置于滤波器底座中第一波导槽和滤波器顶盖中第二波导槽两侧的金属平板上。
[0024]进一步，所述第二滤波膜片组包括两排高度相同的若干矩形金属柱，设置于第二波导槽中；第二滤波膜片组相对于第二波导槽底面的法向投影尺寸与第一滤波膜片组相对于第一波导槽底面的法向投影尺寸相同。
[0025]进一步，所述波导支撑台设置于滤波本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述小型化非接触式低无源互调波导滤波器包括：滤波器底座和滤波器顶盖；所述滤波器底座和滤波器顶盖的宽度相同，均以平板结构为基体；所述滤波器底座和滤波器顶盖的材料为金属或表面具有金属导电特性的材料；所述滤波器底座的金属平板中心设置有第一波导槽，所述第一波导槽为矩形凹槽状结构，在第一波导槽中设置第一滤波膜片组及周期性金属膜片组；所述滤波器顶盖的金属平板两侧设置波导金属凸体阵列及波导支撑台，所述滤波器顶盖的金属平板中心设置有第二波导槽，所述第二波导槽中设置有第二滤波膜片组；第一波导槽的宽度与第二波导槽的宽度相同，第一波导槽相对于滤波器底座金属平板面的法向投影尺寸与第二波导槽相对于滤波器顶盖金属平板面的法向投影尺寸相同；所述滤波器底座和滤波器顶盖的两端均设置有金属法兰面，所述金属法兰面外侧设置有法兰金属凸体阵列和法兰支撑台；所述滤波器顶盖安装于滤波器底座上，波导金属凸体阵列与其顶面之上的金属平板面不接触，存在间距，间距尺寸为波导支撑台与波导金属凸体阵列的高度差，构成非接触电磁带隙结构；所述第一滤波膜片组与第二滤波膜片组间不接触，存在顶面的法向间距。2.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述第一滤波膜片组包括两排高度相同的若干矩形金属柱，两排金属柱分别设置于第一波导槽中靠近两侧壁处，两排金属柱基于第一波导槽的中心轴线相互对称，且金属柱与第一波导槽的侧壁不接触。3.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述周期性金属膜片组包括若干尺寸相同的矩形金属柱，设置于第一波导槽的中心轴线上，位于第一滤波膜片组的两排金属柱中间。4.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述波导金属凸体阵列包括若干个尺寸相同的矩形柱金属凸体，以周期性规则分别排布于滤波器顶盖的金属平板两侧，使得金属平板中间构成第二波导槽。5.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述波导金属凸体阵列包括若干个尺寸相同的矩形柱金属凸体，以上下互补的方式分别任意设置于滤波器底座中第一波导槽和滤波器顶盖中第二波导槽两侧的金属平板上。6.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述第二滤波膜片组包括两排高度相同的若干矩形金属柱，设置于第二波导槽中；第二滤波膜片组相对于第二波导槽底面的法向投影尺寸与第一滤波膜片组相对于第一波导槽底面的法向投影尺寸相同。7.如权利要求1所述的小型化非接触式低无源互调波导滤波器，其特征在于，所述波导支撑台设置于滤波器顶盖或滤波器底座...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈翔，孙冬全，李小军，崔万照，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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