【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频/微波/毫米波电路与器件，尤其涉及一种基于球形谐振器的可调谐微波滤波器。
技术介绍
1、高选择性、宽带外抑制和高速可调谐微波滤波器是现代无线通信关键组件之一，高选择性和宽带外抑制特性意味着滤波器能够实现较好的抗干扰特性，增强接收机的频率选择性和灵敏度；高速可调谐特性意味着滤波器能够实现对多种频段信号的兼容，降低了接收机系统的复杂度。
2、传统的高选择性和高速可调谐微波滤波器一般采用机械调谐的腔体滤波器，它通过调节金属谐振腔中加载的金属螺钉的长度实现滤波器的工作频率可调，具有q值高、功率容量大、插入损耗低和调谐范围宽等优点，但是也存在着结构复杂，体积和重量大，调谐速度慢等缺点，限制了其在电子对抗和空间探测等对调谐速度具有较高要求的场景。因此部分研究者对电调谐腔体滤波器展开了研究。通过在金属腔体表面加载可调谐电容控制电路板，利用电容实现腔体滤波器工作频率的快速调谐。
3、随着三维打印的发展，基于三维打印的球形谐振器展示出比腔体滤波器更优异的性能。球形谐振器与矩形谐振器和圆柱谐振器相比，其体积与表面积的比值最高，据计算，在10ghz的时候球形谐振器的无载品质因数分别比矩形谐振器和圆柱谐振器高81％和29％。更高的无载品质因数意味着基于球形谐振器的滤波器具有更低的插入损耗，能够有效降低接收机的噪声系数，增加接收机的灵敏度。但是公开报道的基于球形谐振器的微波滤波器尚未见到可调谐的相关装置，不能满足电子战接收机对多频段连续调谐的要求。
4、为了实现基于球形谐振器的微带滤波器调谐功能，一个
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，解决目前基于球形谐振器的微波滤波器只能工作在固定频段，无法通过调谐以适应多种频段信号的问题。
2、为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，包括第一可调谐谐振单元、第二可调谐谐振单元、第三可调谐谐振单元以及第四可调谐谐振单元，四个可调谐谐振单元通过交叉耦合的方式在滤波器通带左右两侧添加零点，所述可调谐微波滤波器的输入输出端为正交形式。
3、本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种新型的球形谐振腔，在球形谐振器表面加载缝隙结构和引入滤波器的正交输入输出端口结构，改善球形谐振腔的带外杂散抑制能力；同时在球形谐振器内部引入螺旋状开路枝节线，降低球形谐振器的谐振频率；本专利技术设计了球形谐振器的二维调谐结构，滤波器先通过机械调谐实现工作频率的粗略调整，再通过可变电容实现工作频率的精细调节，本专利技术提出的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器具有调谐方式灵活、调谐速度快、插入损耗低、功率容量高、带外抑制能力强和选择性好等优点。
4、进一步地，所述第一可调谐谐振单元、第二可调谐谐振单元、第三可调谐谐振单元以及第四可调谐谐振单元的结构均相同，各可调谐谐振单元均包括球形谐振器、调谐螺钉、非金属弹簧、底座金属杆、螺旋状开路枝节线、电调谐控制电路板和机械调谐驱动机构；
5、所述球形谐振器为薄壳状中空金属结构，所述调谐螺钉通过薄壳顶部的螺纹孔进入球形谐振器，所述底座金属杆位于球形谐振器底部，所述调谐螺钉、非金属弹簧和底座金属杆顺次直线型排列，所述机械调谐驱动机构通过驱动电机带动附加在调谐螺钉上的齿轮控制调谐螺钉和底座金属杆之间的间距，所述螺旋状开路枝节线位于底座金属杆顶部，并围绕底座金属杆，所述螺旋状开路枝节线的直径大于底座金属杆的直径，且不与薄壳谐振器内部接触，所述电调谐控制电路板设置在球形谐振器的正上方。
6、上述进一步方案的有益效果是：本专利技术所提及的球形谐振器通过在底座金属杆附近引入螺旋状开路枝节线，降低球形谐振器的谐振频率，减小了谐振器的体积，有利于谐振器的小型化。
7、再进一步地，所述球形谐振器的上半球设置有多组第一缝隙，每组第一缝隙沿着上半球经度分布且两两之间的夹角为90°，每组第一缝隙由多节缝隙构成类高低阻抗线形式，且谐振点在球形谐振器的二次谐振点和三次谐振点处。
8、再进一步地，各所述缝隙的分布形式为对称分布或非对称分布。
9、上述进一步方案的有益效果是：本专利技术在球形谐振器表面加载类高低阻抗线的缝隙结构，增加了球形谐振器杂散抑制的可调变量，能够有效抑制二次和三次谐波，改善带外抑制情况。
10、再进一步地，所述第一可调谐谐振单元、第二可调谐谐振单元、第三可调谐谐振单元以及第四可调谐谐振单元按二行二列的形式紧密排列成闭端交叉耦合结构，其中，
11、第一行第一列的第一可调谐谐振单元、第一行第二列的第二可调谐谐振单元、第二行第二列的第三可调谐谐振单元和第二行第一列的第四可调谐谐振单元分别通过第二缝隙实现磁耦合，所述第一可调谐谐振单元和第四可调谐谐振单元之间通过容性探针实现电耦合，其中，所述第二缝隙为两个球形谐振器之间相连所产生的缝隙。
12、上述进一步方案的有益效果是：四个谐振单元的耦合量可以根据球形谐振器之间的第二缝隙进行调节，从而改变滤波器的频率响应函数。
13、再进一步地，所述螺旋状开路枝节线的一端通过电连接至底座金属杆的顶部，所述螺旋状开路枝节线的另一端开路，且所述螺旋状开路枝节线不限于螺旋状。
14、再进一步地，所述电调谐控制电路板通过支架与球形谐振器分隔；
15、所述电调谐控制电路板为三层结构，从上至下为电路层、介质层和金属地层，所述电调谐控制电路板的中心为挖空结构，所述电调谐控制电路板与调谐螺钉通过电路层的方形微带线电连接。
16、再进一步地，所述方形微带线左右两侧分别设置有两组可调电容，各所述可调电容的一端连接方形微带线，各所述可调电容的另一端通过隔直电感连接至可调的直流电源。
17、再进一步地，所述可调谐微波滤波器的输入端口通过方形波导与第一可调谐谐振单元连接，所述可调谐微波滤波器的输入端口采用环耦合的形式实现馈电；
18、所述可调谐微波滤波器的输出端口通过方形波导与第四可调谐谐振单元连接，所述可调谐微波滤波器的输出端口采用环耦合的形式实现馈电。
19、上述进一步方案的有益效果是：可调谐微波滤波器组的输入输出端口采用正交形式，能够进一步改善带外抑制深度和谐波抑制能力。
20、再进一步地，所述可调谐微波滤波器包括机械调谐和电调谐两个调谐维度。
21、上述进一步方案的有益效果是：本专利技术所提及的球形谐振器具有二维调谐结构，分别是通过机械装置控制调谐螺钉进入球形谐振器的深度和控制与调谐螺钉相连的可变电容的电容值，分别实现谐振频率的粗略调节和精细调节。
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1.一种基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，包括第一可调谐谐振单元(1)、第二可调谐谐振单元(2)、第三可调谐谐振单元(3)以及第四可调谐谐振单元(4)，四个可调谐谐振单元通过交叉耦合的方式在滤波器通带左右两侧添加零点，所述可调谐微波滤波器的输入输出端为正交形式。
2.根据权利要求1所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述第一可调谐谐振单元(1)、第二可调谐谐振单元(2)、第三可调谐谐振单元(3)以及第四可调谐谐振单元(4)的结构均相同，各可调谐谐振单元均包括球形谐振器(5)、调谐螺钉(6)、非金属弹簧(7)、底座金属杆(8)、螺旋状开路枝节线(9)、电调谐控制电路板(10)和机械调谐驱动机构；
3.根据权利要求2所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述球形谐振器(5)的上半球设置有多组第一缝隙，每组第一缝隙沿着上半球经度分布且两两之间的夹角为90°，每组第一缝隙由多节缝隙构成类高低阻抗线形式，且谐振点在球形谐振器的二次谐振点和三次谐振点处。
4.根据权利要求3所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其
5.根据权利要求3所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述第一可调谐谐振单元(1)、第二可调谐谐振单元(2)、第三可调谐谐振单元(3)以及第四可调谐谐振单元(4)按二行二列的形式紧密排列成闭端交叉耦合结构，其中，
6.根据权利要求2所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述螺旋状开路枝节线(9)的一端通过电连接至底座金属杆(8)的顶部，所述螺旋状开路枝节线(9)的另一端开路，且所述螺旋状开路枝节线(9)不限于螺旋状。
7.根据权利要求2所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述电调谐控制电路板(10)通过支架与球形谐振器(5)分隔；
8.根据权利要求7所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述方形微带线(101)左右两侧分别设置有两组可调电容(102)，各所述可调电容(102)的一端连接方形微带线(101)，各所述可调电容(102)的另一端通过隔直电感(103)连接至可调的直流电源。
9.根据权利要求1所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述可调谐微波滤波器的输入端口通过方形波导与第一可调谐谐振单元(1)连接，所述可调谐微波滤波器的输入端口采用环耦合的形式实现馈电；
10.根据权利要求1所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述可调谐微波滤波器包括机械调谐和电调谐两个调谐维度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，包括第一可调谐谐振单元(1)、第二可调谐谐振单元(2)、第三可调谐谐振单元(3)以及第四可调谐谐振单元(4)，四个可调谐谐振单元通过交叉耦合的方式在滤波器通带左右两侧添加零点，所述可调谐微波滤波器的输入输出端为正交形式。
2.根据权利要求1所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述第一可调谐谐振单元(1)、第二可调谐谐振单元(2)、第三可调谐谐振单元(3)以及第四可调谐谐振单元(4)的结构均相同，各可调谐谐振单元均包括球形谐振器(5)、调谐螺钉(6)、非金属弹簧(7)、底座金属杆(8)、螺旋状开路枝节线(9)、电调谐控制电路板(10)和机械调谐驱动机构；
3.根据权利要求2所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述球形谐振器(5)的上半球设置有多组第一缝隙，每组第一缝隙沿着上半球经度分布且两两之间的夹角为90°，每组第一缝隙由多节缝隙构成类高低阻抗线形式，且谐振点在球形谐振器的二次谐振点和三次谐振点处。
4.根据权利要求3所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，各所述缝隙的分布形式为对称分布或非对称分布。
5.根据权利要求3所述的基于球形谐振器的可调谐微波滤波器，其特征在于，所述第一可调谐谐振单...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，李永刚，严明，马利娟，谭明民，施洋，廖大芬，刘炫，熊旭，陈红卫，王毅，
申请(专利权)人：成都燎原星光电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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