一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器，采用圆波导六花瓣变形结构谐振腔来构建第一、二、三、四阶谐振腔，圆波导六花瓣变形结构谐振腔内均匀分布的六个圆柱对圆波导边界引入深周期扰动，通过大幅扰动圆波导金属边界条件，拓宽波导本征模谱之间间距，从而实现波导谐振模式之间高隔离度特性，此外，波导输入端口与第一阶谐振腔开窗即耦合位置为第一阶谐振腔边界的一单圆柱中心位置处，第二阶谐振腔底面中心与第一阶谐振腔顶面中心开窗耦合，第二阶谐振腔，第三阶谐振腔的耦合位置为第二阶谐振腔后方位置边界的两圆柱之间的中心位置以及第三阶谐振腔边界的一两单圆柱之间的中心位置，第三阶谐振腔底面中心与第四阶谐振腔顶面中心开窗耦合，使得滤波器耦合结构区域场强降低，进一步增大了滤波器功率容量。波器功率容量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器


[0001]本专利技术属于滤波器
，更为具体地讲，涉及一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器。

技术介绍

[0002]目前，随着无线通信技术的不断发展，越来越多的设备需要进行高功率信号传输。例如，雷达、卫星通信等设备需要传输高功率信号以达到远距离通信的目的。此外，高功率微波(HPM)合成技术的发展也提出了百MW量级高功率容量滤波器的需求。传统的高功率滤波器设计中，往往需要平衡频率选择性和功率容量，因此需要进行权衡。对于HPM合成技术来说来，功率容量是至关重要的因素，因为它需要微波链路能够在高功率传输时稳定运行，且需要宽阻带特性，以有效实现多个HPM源非相干功率合成。
[0003]在高功率滤波器应用场合，传统微波传输线选择主要为微带线波导等。微带线滤波器由于其小型化的优势已经成为了许多通信设备中的主要选择，但由于微带线传输线体积小及损耗问题，微带线滤波器功率容量有限。而对于高功率应用来说，体积较大的波导滤波器更加适用，因为它们具有更高功率容量。然而，目前已知的波导滤波器结构设计一些问题。例如波导谐振单元和调谐单元存在较多的螺钉调节结构，大量的调谐、耦合调节结构大幅增加了滤波器设计、加工、调试复杂；在高频段，特别是X波段以上，随着波导传输线体积的急剧减小，传统滤波器高频结构设计功率容量难以满足MW量级应用需求。
[0004]圆波导TE011模式适合于高功率器件应用，但经典工作于圆波导TE011模式的滤波器由于简并模原因导致模式隔离度低，造成器件阻带窄，难以满足多通道合成阻带带宽要求，且耦合单元存在高电场集中区域，功率容量大幅受限。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有圆波导高功率滤波器功率容量不足和阻带宽度不够的技术原理缺陷，提供一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器，以有效地将谐振模式TE011与其简并模式TM111高度分离，提高与其它临近干扰振荡模式之间的模式隔离度，使其具备宽阻带特性，同时还具有较高的功率容量。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器，其特征在于，包括波导输入端口、第一、二、三、四阶谐振腔以及波导输出端口；
[0007]第一、二、三、四阶谐振腔均为圆波导六花瓣变形结构谐振腔，所述圆波导六花瓣变形结构谐振腔为六个相同的圆弧柱片围绕中心圆形均匀分布，上下密封而形成的腔体，这样腔体内侧形成均匀分布的六个圆柱；
[0008]波导输入端口与第一阶谐振腔通过矩形耦合窗耦合，耦合位置为第一阶谐振腔边界的一单圆柱中心位置处；
[0009]第二阶谐振腔位于第一阶谐振腔正上方即中心重合，并交错30
°
，第一阶谐振腔与第二阶谐振腔通过十字耦合窗耦合，耦合位置为第一阶谐振腔顶面、第二阶谐振腔底面中
心位置；
[0010]第三阶谐振腔位于第二阶谐振腔的后方同一水平位置，第二阶谐振腔与第三阶谐振腔通过矩形耦合窗耦合，耦合位置为第二阶谐振腔后方位置边界的两圆柱之间的中心位置以及第三阶谐振腔边界的一两单圆柱之间的中心位置；
[0011]第四阶谐振腔位于第三阶谐振腔正下方即中心重合，并交错30
°
，第三阶谐振腔与第四阶谐振腔通过十字耦合窗耦合，耦合位置为第三阶谐振腔底面、第四阶谐振腔顶面中心位置；
[0012]波导输出端口与第四阶谐振腔通过矩形耦合窗耦合，耦合位置为第四阶谐振腔后方位置边界的单圆柱中心位置处。
[0013]本专利技术的目的是这样实现的。
[0014]本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器，采用圆波导六花瓣变形结构谐振腔来构建第一、二、三、四阶谐振腔，圆波导六花瓣变形结构谐振腔内均匀分布的六个圆柱对圆波导边界引入深周期扰动，通过大幅扰动圆波导金属边界条件，拓宽波导本征模谱之间间距，从而实现波导谐振模式之间高隔离度特性，此外，波导输入端口与第一阶谐振腔开窗即耦合位置为第一阶谐振腔边界的一单圆柱中心位置处，第二阶谐振腔底面中心与第一阶谐振腔顶面中心开窗耦合，第二阶谐振腔，第三阶谐振腔的耦合位置为第二阶谐振腔后方位置边界的两圆柱之间的中心位置以及第三阶谐振腔边界的一两单圆柱之间的中心位置，第三阶谐振腔底面中心与第四阶谐振腔顶面中心开窗耦合，使得滤波器耦合结构区域场强降低，进一步增大了滤波器功率容量。
[0015]此外，输入耦合窗采用矩形耦合窗开在谐振腔边界的单圆柱位置处，在第一阶谐振腔内激发出TE011模式，第一阶谐振腔与第二阶谐振腔间耦合窗采用十字耦合窗的结构分别开在顶面、底面中心位置处，抑制主要TE谐振干扰模式耦合传播，第二阶谐振腔与第三阶谐振腔间耦合窗采用矩形耦合窗的结构均开在两个谐振腔边界的两圆柱中间位置处，抑制主要TM谐振干扰模式的耦合传播。第三阶谐振腔与第四阶谐振腔间耦合窗和第一阶谐振腔与第二阶谐振腔间耦合窗对称，输出耦合窗和输入耦合窗也为对称结构。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0017]1、所提出的圆波导六花瓣变形结构谐振腔为深周期变形边界的圆波导谐振腔，具有更高的TE011模式隔离度；
[0018]2、本专利技术同时具有较高功率容量和较宽阻带宽度；
[0019]3、本专利技术结构简单，设计与加工方便；
[0020]4、测试证明，相较于现有技术中专利公布号为CN109687069的中国专利技术专利申请中公开的“一种X波段大功率圆波导腔滤波器”功率容量超过2000W，本专利技术功率容量超过0.45GW，功率容量提升超过5个数量级。
附图说明
[0021]图1是本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器一具体实施方式的结构示意图；
[0022]图2是图1所示谐振腔横截面示意图；
[0023]图3为图1所示波导输入端口与第一阶谐振腔通过矩形耦合窗耦合的结构示意图；
[0024]图4是图1所示的第一阶谐振腔与第二阶谐振腔间的十字耦合窗的结构示意图；
[0025]图5是图1所示的第二阶谐振腔与第三阶谐振腔间它通过矩形耦合窗耦合的结构示意图；
[0026]图6是图1所示圆波导高功率滤波器S参数的计算结果图；
[0027]图7是图1所示圆波导高功率滤波器的截面电场分布示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0029]图1是本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器一具体实施方式的结构示意图。
[0030]在本实施例中，如图1所示，本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器包括波导输入端口1、第一、二、三、四阶谐振腔2、3、4、5以及波导输出端口6。
[0031]在实施例中，本专利技术基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器可工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边界深周期扰动机制的圆波导高功率滤波器，其特征在于，包括波导输入端口、第一、二、三、四阶谐振腔以及波导输出端口；第一、二、三、四阶谐振腔均为圆波导六花瓣变形结构谐振腔，所述圆波导六花瓣变形结构谐振腔为六个相同的圆弧柱片围绕中心圆形均匀分布，上下密封而形成的腔体，这样腔体内侧形成均匀分布的六个圆柱；波导输入端口与第一阶谐振腔通过矩形耦合窗耦合，耦合位置为第一阶谐振腔边界的一单圆柱中心位置处；第二阶谐振腔位于第一阶谐振腔正上方即中心重合，并交错30
°
，第一阶谐振腔与第二阶谐振腔通过十字耦合窗耦合，耦合位置为第一阶谐振腔顶面、第二阶谐振腔底面中心位置；第三阶谐振腔位于第二阶谐振腔的后方同一水平位置，第二阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪海洋，吴靖祎，邹焕，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：