一种易于3D打印的大功率腔体滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种易于3D打印的大功率腔体滤波器，包括：至少两个球形谐振器和至少一个耦合孔；相邻两个球形谐振器之间通过一个耦合孔连通；其中，耦合孔的横向截面为封闭形状，纵向截面为通孔。本发明专利技术采用球形谐振器结合耦合孔的设计实现了无调谐双模设计，在达到预期电性能的前提下避免了传统调谐结构及可能的窄间距引发的微放电效应，提高了微放电阈值；提出了大耦合窗结构，在微波部件内部避免了窄间距和微小结构，进一步实现了微放电阈值的提升；同时兼顾考虑了3D打印的工艺特点，在一体化设计和实现的基础上，降低了大功率腔体滤波器对加工精度的需求，实现了抗无源互调设计；在空间工业和卫星大功率微波产品领域极具工程应用价值和市场前景。程应用价值和市场前景。程应用价值和市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种易于3D打印的大功率腔体滤波器


[0001]本专利技术属于空间微波
，尤其涉及一种易于3D打印的大功率腔体滤波器。

技术介绍

[0002]微放电效应和无源互调效应是影响卫星大功率无源微波部件在轨安全可靠、长寿命运行的关键因素。当微放电效应发生时，会导致微波部件表面损坏、信号恶化等，甚至引发表面射频击穿、气体放电等连锁物理效应和灾难性硬故障，导致卫星在轨失效。当无源互调发生时，将导致通信信道堵塞、功率电平下降等，导致卫星数据传输中断。因此，开展大功率星载微波部件抗微放电、抗无源互调设计与实现技术研究，将显著提高星载大功率微波系统可靠性，具有广泛的应用前景。
[0003]为了便于电性能调试和系统装配，传统的腔体滤波器往往具有调谐结构、采用分离式设计，通过调谐结构实现电性能的优化、通过组装装配实现腔体内部加工。这样带来的主要问题在于调谐结构往往位于电场最强处，调谐结构与微波部件表面之间的窄间距容易引发微放电效应和低气压放电；而分离件之间的连接接触面非线性是引发无源互调最为关键的因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种易于3D打印的大功率腔体滤波器，旨在提高微放电阈值。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种易于3D打印的大功率腔体滤波器，包括：至少两个球形谐振器和至少一个耦合孔；
[0006]相邻两个球形谐振器之间通过一个耦合孔连通；其中，耦合孔的横向截面为封闭形状，纵向截面为通孔。
[0007]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，封闭形状为：圆形、长方形或椭圆形；纵向截面形状为双曲线型。
[0008]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，球形谐振器，包括：一个球形腔体和两个柱形耦合谐振体；
[0009]柱形耦合谐振体位于球形腔体内表面上，柱形耦合谐振体底部与球形腔体连接；
[0010]两个柱形耦合谐振体分别位于球形腔体侧壁45
°
和90
°
位置处、或135
°
和90
°
位置处。
[0011]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，球形腔体的半径为R0；其中，R0的值根据滤波器的工作频率f0确定。
[0012]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，柱形耦合谐振体的半径为R1、高度为H1；其中，R1和H1的值根据滤波器的工作频率f0确定。
[0013]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，柱形耦合谐振体的中央包含至少一个柱形孔；其中，柱形孔为通孔，柱形孔两端分别位于球形腔体的内、外表面。
[0014]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，柱形孔的半径为r2；其中，r2＜R1，且r2不大于滤波器工作波长的百分之一。
[0015]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，球形谐振器为具有一定斜切角的球形腔体：圆形斜切面位于球形腔体上，与球形腔体共同构成具有一定斜切角的球形腔体；其中，圆形斜切面的圆心和球形腔体的球心之间的连线A与垂直方向的夹角为θ，θ＝θ1或θ＝θ2，0
°
≤θ1≤90
°
，θ2＝θ1+90
°
。
[0016]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，圆形斜切面的深度为t；其中，t≥0.5R0，R0表示球形腔体的半径。
[0017]在上述易于3D打印的大功率腔体滤波器中，滤波器采用3D打印工艺一体成型，滤波器材料为金属铝合金或金属殷钢。
[0018]本专利技术具有以下优点：
[0019]本专利技术公开了一种易于3D打印的大功率腔体滤波器，采用球形谐振器结合耦合孔的设计实现了无调谐双模设计，在达到预期电性能的前提下避免了传统调谐结构及可能的窄间距引发的微放电效应，提高了微放电阈值；提出了大耦合窗结构，在微波部件内部避免了窄间距和微小结构，进一步实现了微放电阈值的提升；同时兼顾考虑了3D打印的工艺特点，在一体化设计和实现的基础上，降低了大功率腔体滤波器对加工精度的需求，实现了抗无源互调设计；在空间工业和卫星大功率微波产品领域极具工程应用价值和市场前景。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例中一种易于3D打印的大功率腔体滤波器的结构示意图；
[0021]图2是图1所示结构对应的A
‑
A向和B
‑
B向视图；
[0022]图3是图1所示结构的尺寸标注示意图；
[0023]图4是本专利技术实施例中又一种易于3D打印的大功率腔体滤波器的结构示意图；
[0024]图5是图4所示结构对应的A
‑
A向和B
‑
B向视图；
[0025]图6是实例1结构的电性能仿真值与实测值的对比示意图；
[0026]图7是实例3结构的电性能仿真值与实测值的对比示意图；
[0027]图8是实例3结构的微放电阈值的仿真示意图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。
[0029]如图1，在本实施例中，该易于3D打印的大功率腔体滤波器，包括：至少两个球形谐振器1和至少一个耦合孔2。其中，相邻两个球形谐振器1之间通过一个耦合孔2连通。需要说明的是，在保证电性能的前提下耦合孔2的尺寸应尽量大，使得耦合孔2的横向截面的相对边间距最大，避免窄缝结构。本实施例中所选用的耦合孔2为一种大耦合窗结构：耦合孔2的横向截面每条边之间间距大，不是传统的窄条型、十字型等，也区别于锲型，利于电子扩散、大功率使用。
[0030]进一步的，如图2，耦合孔2的横向截面(即图2中所示的A
‑
A向截面)为封闭形状，纵向截面(即图2中所示的B
‑
B向截面)为通孔。其中，封闭形状优选为：圆形、长方形或椭圆形；
纵向截面形状优选为双曲线型。
[0031]在本专利技术的一种优选实施例中，如图1，该球形谐振器1具体可以包括：一个球形腔体101和两个柱形耦合谐振体102。其中，柱形耦合谐振体102位于球形腔体101内表面上，柱形耦合谐振体102底部与球形腔体101连接；两个柱形耦合谐振体102分别位于球形腔体101侧壁45
°
和90
°
位置处、或135
°
和90
°
位置处。
[0032]进一步的，如图3，球形腔体101的半径为R0；柱形耦合谐振体102的半径为R1、高度为H1。其中，R0、R1、H1的值可根据滤波器的工作频率f0确定。
[0033]例如，R0的取值约为(含)，在实际工程应用中，可先将R0设置为再根据具体情况进行综合优化调整确定。同理，R1的取值约为在实际工程应用中，可先将R1设置为再根据具体情况进行综合优化调整确定。H1的取值约为在实际工程应用中，可先将H1设置为再根据具体情况进行综合优化调整确定。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易于3D打印的大功率腔体滤波器，其特征在于，包括：至少两个球形谐振器(1)和至少一个耦合孔(2)；相邻两个球形谐振器(1)之间通过一个耦合孔(2)连通；其中，耦合孔(2)的横向截面为封闭形状，纵向截面为通孔。2.根据权利要求1所述的易于3D打印的大功率腔体滤波器，其特征在于，封闭形状为：圆形、长方形或椭圆形；纵向截面形状为双曲线型。3.根据权利要求1所述的易于3D打印的大功率腔体滤波器，其特征在于，球形谐振器(1)，包括：一个球形腔体(101)和两个柱形耦合谐振体(102)；柱形耦合谐振体(102)位于球形腔体(101)内表面上，柱形耦合谐振体(102)底部与球形腔体(101)连接；两个柱形耦合谐振体(102)分别位于球形腔体(101)侧壁45
°
和90
°
位置处、或135
°
和90
°
位置处。4.根据权利要求3所述的易于3D打印的大功率腔体滤波器，其特征在于，球形腔体(101)的半径为R0；其中，R0的值根据滤波器的工作频率f0确定。5.根据权利要求3所述的易于3D打印的大功率腔体滤波器，其特征在于，柱形耦合谐振体(102)的半径为R1、高度为H1；其中，R1和H1的值根据滤波器的工作频率f0确定。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李韵，李亚峰，王琪，李小军，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：