塑形谐振腔极化旋转滤波器制造技术

本发明专利技术提供了一种塑形谐振腔极化旋转滤波器，包括金属壳体，金属壳体内具有空气腔，空气腔包括两个矩形波导、两个半球耦合腔、n个塑形谐振腔以及n

【技术实现步骤摘要】
塑形谐振腔极化旋转滤波器


[0001]本专利技术属于电磁场与微波
，更具体地说，是涉及一种塑形谐振腔极化旋转滤波器。

技术介绍

[0002]波导滤波器、扭转波导和弯曲波导是毫米波通信系统中重要的无源器件。滤波器为通信链路提供选频和干扰信号抑制能力，扭转波导用于连接不同朝向和不同电磁场极化方向的波导端口，弯曲波导用于连接不同弯曲方向的波导端口。在传统技术中，波导滤波器、扭转波导和弯曲波导往往是独立设计和制造的器件，为了使波导滤波器具备极化旋转和弯曲功能，可以将分立的波导滤波器、扭转波导和弯曲波导级联，这将导致电路体积增加并引入额外的射频损耗。可以将扭转波导结构融入波导滤波器的设计，在一个器件中同时实现滤波、极化旋转和弯曲三种功能，以提升器件的集成度。在传统技术中，这种极化旋转波导滤波器有两种实现方案，第一是在波导滤波器设计完成之后对规则的滤波器腔体结构进行扭转和弯曲；第二是在波导滤波器的设计过程中对规则的谐振腔和耦合结构进行分级极化旋转和分级弯曲旋转。
[0003]传统技术方案主要存在以下问题：(1)极化旋转和弯曲旋转过程导致滤波器的腔体结构畸变，畸变后的非规则谐振腔及其耦合结构的模式分析复杂化，滤波响应的优化难度加大；(2)畸变后的滤波器结构复杂，加工和装配难度加大；(3)虽然采用3
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D打印技术可以实现极化旋转和弯曲旋转波导滤波器的一体化增材制造成型，简化加工和装配，但传统的极化旋转和弯曲旋转波导滤波器的结构设计方案不兼容3
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D打印工艺。这种结构与工艺之间的兼容性缺陷具体体现在：(1)矩形波导谐振腔及其耦合结构的腔壁为平面，腔壁相交处存在凹或凸的棱角，扭转后会产生畸变，导致3
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D打印的结构成型质量差；(2)矩形波导谐振腔及其耦合结构不是旋转对称结构，在极化旋转过程中会使腔体结构更加复杂，进一步给3
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D打印带来挑战；(3)容易在矩形波导谐振腔及其耦合结构内残留3
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D打印支撑材料，且畸变后的腔体内表面的后处理难度大。上述缺陷均会增大波导滤波器射频性能恶化的风险。因此，提升极化旋转和弯曲旋转波导滤波器的结构灵活性并增强滤波器结构与3
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D打印工艺的兼容性成为有效改善这类滤波器制造质量的重要技术途径。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种塑形谐振腔极化旋转滤波器，旨在利用塑形谐振腔和级间耦合腔的结构对称性以及两者谐振模式的相似性实现具有弯曲和极化旋转特点的波导带通滤波器，增强这类滤波器结构的设计灵活性及其与3
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D打印工艺的兼容性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种塑形谐振腔极化旋转滤波器，包括金属壳体，所述金属壳体内具有空气腔，所述空气腔包括两个矩形波导、两个半球耦合腔、n个塑形谐振腔以及n
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1个级间耦合腔，其中一个所述矩形波导、其中一个所述半球耦合腔、n个所述塑形谐振腔、另一个所述半球耦合腔及另一个所述矩形波导依次连接，n为
大于等于2的整数，相邻两个所述塑形谐振腔之间通过所述级间耦合腔连接，所述矩形波导与其极化方向平行的中心轴、所述塑形谐振腔与其极化方向平行的中心轴均为极化中心轴，相邻两个所述极化中心轴呈夹角设置，所述矩形波导与其轴向方向平行的中心轴、所述半球耦合腔与其轴向方向平行的中心轴、所述塑形谐振腔与其轴向方向平行的中心轴、所述级间耦合腔与其轴向方向平行的中心轴均为弯曲中心轴，相邻两个所述弯曲中心轴呈夹角设置。
[0006]可选地，各个所述弯曲中心轴共面设置。
[0007]可选地，所述塑形谐振腔的横截面为椭圆形，各个所述塑形谐振腔的横截面的椭圆长轴长度相等，各个所述塑形谐振腔的横截面的椭圆短轴长度相等。
[0008]可选地，在多个所述塑形谐振腔的排列方向上，对称设置的两个所述塑形谐振腔的轴向长度相等。
[0009]可选地，所述级间耦合腔为球形，在多个所述级间耦合腔的排列方向上，对称设置的两个所述级间耦合腔的半径相等。
[0010]可选地，相邻两个所述极化中心轴之间的夹角为α，0<α≤45
°
。
[0011]可选地，任意两个相邻所述极化中心轴之间的夹角相等。
[0012]可选地，相邻两个所述弯曲中心轴之间的夹角为β，0<β<45
°
。
[0013]可选地，任意相邻两个所述弯曲中心轴之间的夹角相等。
[0014]可选地，所述塑形谐振腔极化旋转滤波器采用3
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D打印技术一体化制造成型，且所述金属壳体的内壁平滑设置。
[0015]本专利技术提供的塑形谐振腔极化旋转滤波器的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术的塑形谐振腔极化旋转滤波器中各个塑形谐振腔通过级间耦合腔依次级联，塑形谐振腔和级间耦合腔均具有极化旋转参考轴，后一个塑形谐振腔可看作前一个塑形谐振腔极化旋转而成；塑形谐振腔、级间耦合腔和半球耦合腔均具有弯曲中心轴，后一个塑形谐振腔可看作前一个塑形谐振腔绕着确定的圆心和曲率半径旋转而成。因此，滤波器输入端口和输出端口的极化方向可以实现在0
°
至90
°
之间任意角度灵活设计，弯曲方向可以实现在0
°
至180
°
之间任意角度灵活设计，并同时获得良好的带通滤波响应。本专利技术提供的塑形谐振腔极化旋转滤波器的波导端口的极化旋转角度不受结构限制，每一级塑形谐振腔的极化旋转角度不受结构限制，其极化旋转角度取决于滤波器实际需要的总极化旋转角度和滤波器的阶数；本专利技术提供的塑形谐振腔极化旋转滤波器的波导端口的弯曲旋转角度也不受结构限制，每一级腔体的弯曲旋转角度不受结构限制，其弯曲旋转角度取决于滤波器实际需要的总弯曲旋转角度和滤波器的阶数。利用塑形谐振腔和级间耦合腔之间的电磁耦合，以及两者结构的旋转对称性，可以灵活实现滤波器的极化旋转和弯曲旋转功能。理论上，该滤波器可以实现空间任意角度的弯曲结构和端口极化旋转功能。滤波器的所有结构在极化旋转和弯曲旋转过程中均不产生畸变，且维持与3
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D打印工艺良好的兼容性，有助于滤波器采用3
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D打印技术高品质一体化制造成型。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个
实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的塑形谐振腔极化旋转滤波器的空气腔仿真模型的立体结构图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的塑形谐振腔极化旋转滤波器的加工模型的立体结构图；
[0019]图3为图2中滤波器的立体半剖视图；
[0020]图4为图1和图2中滤波器仿真与测量的通带S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塑形谐振腔极化旋转滤波器，其特征在于：包括金属壳体，所述金属壳体内具有空气腔，所述空气腔包括两个矩形波导、两个半球耦合腔、n个塑形谐振腔以及n
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1个级间耦合腔，其中一个所述矩形波导、其中一个所述半球耦合腔、n个所述塑形谐振腔、另一个所述半球耦合腔及另一个所述矩形波导依次连接，n为大于等于2的整数，相邻两个所述塑形谐振腔之间通过所述级间耦合腔连接，所述矩形波导与其极化方向平行的中心轴、所述塑形谐振腔与其极化方向平行的中心轴均为极化中心轴，相邻两个所述极化中心轴呈夹角设置，所述矩形波导与其轴向方向平行的中心轴、所述半球耦合腔与其轴向方向平行的中心轴、所述塑形谐振腔与其轴向方向平行的中心轴、所述级间耦合腔与其轴向方向平行的中心轴均为弯曲中心轴，相邻两个所述弯曲中心轴呈夹角设置。2.如权利要求1所述的塑形谐振腔极化旋转滤波器，其特征在于：各个所述弯曲中心轴共面设置。3.如权利要求1所述的塑形谐振腔极化旋转滤波器，其特征在于：所述塑形谐振腔的横截面为椭圆形，各个所述塑形谐振腔的横截面的椭圆长轴长度相等，各个所述塑形谐振腔的横截面的椭圆短轴长度相等。4.如权利要求1所述的塑形谐振腔极化旋转滤波器，其特征在于：在多个所述塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宇虹，李津，袁涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：