一种环形金属谐振腔波导滤波器的制作方法

本实用新型涉及一种金属谐振腔滤波器，尤其是一种环形金属谐振腔波导滤波器，属于无线通信领域。

背景技术：

微波滤波器是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，它对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过。随着无线通信技术的发展，信号间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和可靠性提出了更高的要求。矩形腔体滤波器具有高的频率选择性、低插损、功率容量大、性能稳定等优点而具有很高的应用价值。许多学者对腔体滤波器产生多模的通带进行了研究，通过调节谐振器之间的耦合来改变分离多模，产生传输零点，进一步提高带通性能。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

1990年，F.Arnd首次提出了滤波器非谐振模的概念。在后续学者的探索研究中，利用非谐振模的概念，对金属腔体滤波器在传输特性上的多模及传输零点进行了实现。现阶段直列型金属谐振腔的多模及传输零点的主要实现方法，是在源端激励模式TE10，源端的腔体与滤波器谐振腔通过孔径进行耦合，改变孔径的位置及金属谐振腔的大小，来激励谐振模TM120、TM210模和非谐振模TM11，由于非谐振模对能量有传递作用，使得能量传递过程中存在多径，而实现了传输零点。同时，谐振模的存在使得传输通带里有多个传输模式。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种环形金属谐振腔波导滤波器，该滤波器具有结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种环形金属谐振腔波导滤波器，包括金属谐振腔、第一波导馈电端口和第二波导馈电端口，所述金属谐振腔内嵌一块或多块金属板，所述金属板和金属谐振腔一起形成环形金属谐振腔，所述环形金属谐振腔的左、右壁上分别开有第一馈电耦合缝隙和第二馈电耦合缝隙，所述第一馈电耦合缝隙与第一波导馈电端口连接，所述第二馈电耦合缝隙与第二波导馈电端口连接。

作为一种优选方案，所述第一波导馈电端口和第二波导馈电端口为矩形波导馈电端口。

作为一种优选方案，所述金属谐振腔由第一腔体和第二腔体构成，所述第一腔体上开有多个第一螺纹孔，所述第二腔体上开有多个第二螺纹孔，所述多个第二螺纹孔的位置与多个第一螺纹孔的位置相对应，通过螺钉依次与第二螺纹孔、第一螺纹孔配合将第二腔体固定在第一腔体上。

作为一种优选方案，所述第一腔体上还开有凹槽，每块金属板上开有两个第三螺纹孔，每块金属板上两个第三螺纹孔的位置与第一腔体上其中两个第一螺纹孔的位置相对应，所述第一腔体上与金属板的第三螺纹孔对应的第一螺纹孔开在凹槽上，通过螺钉依次与第二螺纹孔、第三螺纹孔、第一螺纹孔配合将每块金属板嵌入凹槽中。

作为一种优选方案，所述第一腔体在第一馈电耦合缝隙附近还开有四个第四螺纹孔，所述第一波导馈电端口的四个边角处分别开有第五螺纹孔，四个第五螺纹孔的位置与四个第四螺纹孔的位置相对应，通过螺钉依次与第五螺纹孔、第四螺纹孔配合将第一波导馈电端口固定在第一腔体上；

所述第二腔体在第二馈电耦合缝隙附近还开有四个第六螺纹孔，所述第二波导馈电端口的四个边角处分别开有第七螺纹孔，四个第七螺纹孔的位置与四个第六螺纹孔的位置相对应，通过螺钉依次与第七螺纹孔、第六螺纹孔配合将第二波导馈电端口固定在第二腔体上。

作为一种优选方案，所述第一馈电耦合缝隙从环形金属谐振腔的左壁外侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；

所述第二馈电耦合缝隙从环形金属谐振腔的右壁外侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；

作为一种优选方案，所述第一波导馈电端口与第二波导馈电端口相对称，所述第一馈电耦合缝隙与第二馈电耦合缝隙相对称。

作为一种优选方案，所述金属谐振腔为矩形金属谐振腔。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型的滤波器中，金属谐振腔可以内嵌一块或多块金属板，金属板与金属谐振腔一起形成环形金属谐振腔，在环形金属谐振腔的左、右壁上分别开有一个馈电耦合缝隙，每个馈电耦合缝隙连接一个波导馈电端口，通过调节金属谐振腔尺寸、金属板的数量及尺寸，以及馈电耦合缝隙的位置，可以控制滤波器的多模及传输零点的位置，整个滤波器具有结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

2、本实用新型的滤波器在9.96～10.04GHz的频率范围内，|S11|的值都在-10dB以下，并有两个或以上(由金属板的数量决定)明显的谐振点，可见是带有传输零点的多模金属腔体滤波器，能够满足高选择性、高Q值、设计和加工简单等特点，在实现良好滤波性能的同时，其结构简单，便于加工实现。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器结构正视图。

图3为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器结构左视图。

图4为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器结构俯视图。

图5为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。

图6为本实用新型实施例1的环形金属谐振腔波导滤波器的加工示意图。

其中，1-金属谐振腔，2-第一波导馈电端口，3-第二波导馈电端口，4-金属板，5-第一馈电耦合缝隙，6-第二馈电耦合缝隙，7-第一腔体，8-第二腔体，9-第一螺纹孔，10-第二螺纹孔，11-凹槽，12-第三螺纹孔，13-第五螺纹孔，14-第六螺纹孔，15-第七螺纹孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图4所示，本实施例的环形金属谐振腔波导滤波器包括金属谐振腔1、第一波导馈电端口2和第二波导馈电端口3。

所述金属谐振腔1为矩形金属谐振腔，其内嵌一块金属板4，所述金属板4和金属谐振腔1一起形成环形金属谐振腔；所述环形金属谐振腔的左、右壁上分别开有第一馈电耦合缝隙5和第二馈电耦合缝隙6，所述第一馈电耦合缝隙5与第一波导馈电端口2连接，所述第二馈电耦合缝隙6与第二波导馈电端口3连接，通过调节金属谐振腔1的尺寸、金属板4的尺寸以及馈电耦合缝隙(第一馈电耦合缝隙5和第二馈电耦合缝隙6)的位置，可以控制滤波器的多模及传输零点的位置。

在本实施例中，所述第一波导馈电端口2和第二波导馈电端口3为矩形波导馈电端口；所述第一馈电耦合缝隙5从环形金属谐振腔的左壁外侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；所述第二馈电耦合缝隙6从环形金属谐振腔的右壁外侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；所述第一波导馈电端口2与第二波导馈电端口3相对称，所述第一馈电耦合缝隙5与第二馈电耦合缝隙6相对称。

本实施例的环形金属谐振腔波导滤波器工作原理是：能量从第一波导馈电端口2输入，通过第一馈电耦合缝隙5将能量传输到环形金属谐振腔内部，环形金属谐振腔内部通过第二馈电耦合缝隙6将能量传输给第二波导馈电端口3，由第二波导馈电端口3将能量输出。

本实施例的环形金属谐振腔波导滤波器频率响应的电磁仿真曲线如图5所示，图中实线表示|S11|，是输入端口(第一波导馈电端口)的回波损耗；虚线表示|S21|，是输入端口(第一波导馈电端口)到输出端口(第二波导馈电端口)的正向传输系数，可以看到在9.96～10.04GHz的频率范围内，|S11|的值都在-10dB以下，并有两个明显的谐振点(即金属板和两个馈电耦合缝隙，构成了双模谐振器)。

如图6所示，本实施例的环形金属谐振腔波导滤波器加工过程如下：

1)将一个矩形金属谐振腔切开分为第一腔体7和第二腔体8，整个环形金属谐振腔波导滤波器由第一腔体7、第二腔体8、金属板4、第一波导馈电端口2和第二波导馈电端口3组成；

2)在第一腔体7上开出四个第一螺纹孔9，在第二腔体8上开出四个第二螺纹孔10，四个第一螺纹孔9的位置与四个第二螺纹孔10的位置相对应；

3)在第一腔体7上开出一个凹槽11，该凹槽11用于固定金属板4，其中两个第一螺纹孔9开在凹槽11上，金属板4上开有两个第三螺纹孔12，两个第三螺纹孔12的位置与凹槽11上两个第一螺纹孔9的位置相对应；

4)在第一腔体7的壁上开出第一馈电耦合缝隙5，在第一馈电耦合缝隙5附近开出四个第四螺纹孔(图中未示出)，在第一波导馈电端口2的四个边角处分别开出第五螺纹孔13，四个第五螺纹孔13的位置与四个第四螺纹孔的位置相对应；在第二腔体8的壁上开出第二馈电耦合缝隙6，在第二馈电耦合缝隙6附近开出四个第六螺纹孔14，在第二波导馈电端口3的四个边角处分别开出第七螺纹孔15，四个第七螺纹孔15的位置与四个第六螺纹孔14的位置相对应；

5)通过螺钉依次与第五螺纹孔13、第四螺纹孔配合将第一波导馈电端口2固定在第一腔体7上，以及通过螺钉依次与第七螺纹孔15、第六螺纹孔14配合将第二波导馈电端口3固定在第二腔体8上；

6)通过螺钉依次与两个第二螺纹孔10、两个第三螺纹孔12、两个第一螺纹孔9配合将金属板4嵌入凹槽11中，并通过螺钉依次另外两个第二螺纹孔10、另外两个第一螺纹孔9配合，将第二腔体8固定在第一腔体7上，即第二腔体8、金属板4和第一腔体7已经固定在一起，整个环形金属谐振腔波导滤波器加工完毕，最后进行测试。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别之处在于：所述金属谐振腔1可以内嵌多块金属板4，通过调节金属谐振腔1尺寸、金属板4的数量及尺寸，以及馈电耦合缝隙(第一馈电耦合缝隙5和第二馈电耦合缝隙6)的位置，可以控制滤波器的多模及传输零点的位置。

上述实施例1和2中，所述金属谐振腔1和金属板4采用的金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。

综上所述，本实用新型的滤波器中，金属谐振腔可以内嵌一块或多块金属板，金属板与金属谐振腔一起形成环形金属谐振腔，在环形金属谐振腔的左、右壁上分别开有一个馈电耦合缝隙，每个馈电耦合缝隙连接一个波导馈电端口，通过调节金属谐振腔尺寸、金属板的数量及尺寸，以及馈电耦合缝隙，可以控制滤波器的多模及传输零点的位置，整个滤波器具有结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。