一种TE11双模介质全填充谐振结构及滤波器的制作方法

本发明涉及通信微波
技术领域：
，特别提供了一种te11双模介质全填充谐振结构及滤波器。
背景技术：
：随着通信要求的不断提高，各种通信系统的出现，各系统间的通信干扰越来越大。滤波器在微波通信电路中发挥的作用越来越重要。为了保证各个通信系统之间的干扰最小化，在现有频率资源紧缺的情况下，提高频率资源的利用率将极大提升滤波器的应用价值和科研价值。现今微通信系统集成度越来越高，通信系统朝着小型化发展，体积变得越来越小。因此快速研制出具有更优性能、更小尺寸、重量的微波滤波器已经成为微波通信领域非常重要的研究方向。通信系统中对于小型化及轻重量的滤波器需求愈加的迫切。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种te11双模介质全填充谐振结构及滤波器，该谐振结构使滤波器具有小型化、低插损和轻重量等优点，在通信、卫星和导航等领域有广泛的应用前景。本发明的技术解决方案是：一种te11双模介质全填充谐振结构，包括第一谐振器、第二谐振器和侧壁耦合介质窗，所述第一谐振器和第二谐振器均为方形切角全介质填充谐振器，且介电常数均为21.5±0.5，所述第一谐振器和第二谐振器并排设置，通过位于两个谐振器之间的所述侧壁耦合介质窗连接形成一体结构，所述一体结构外表面设有银镀层，所述第一谐振器垂直的两个侧壁上各设有一个第一调谐孔，两个所述第一调谐孔的轴线相互垂直，两个所述第一调谐孔之间的切角处设有第一耦合孔，所述第二谐振器垂直的两个侧壁上各设有一个第二调谐孔，两个所述第二调谐孔的轴线相互垂直，两个所述第二调谐孔之间的切角处设有第二耦合孔，所述第一耦合孔和第二耦合孔位于所述一体结构的对角，所述第一谐振器的侧壁上设有信号输入孔，所述第二谐振器的侧壁上设有与所述信号输入孔平行的信号输出孔，所述侧壁耦合介质窗设有垂直于所述信号输入孔的第三耦合孔。在一可选实施例中，两个所述第一调谐孔位于所述第一谐振器高度方向正中位置，且直径为2～4mm，所述第一耦合孔位于所述第一协调孔下方4～6mm处，且直径为4～6mm。在一可选实施例中，两个所述第二调谐孔位于所述第二谐振器高度方向正中位置，且直径为2～4mm，所述第二耦合孔位于所述第一协调孔下方4～6mm处，且直径为4～6mm。在一可选实施例中，所述信号输入孔和信号输出孔的直径均为3～5mm。在一可选实施例中，所述第三耦合孔位于所述侧壁耦合介质窗的中线上，直径为4～5mm。在一可选实施例中，所述银镀层的厚度为10～15μm。一种te11双模介质全填充滤波器，包括调谐螺钉、耦合螺钉、同轴连接器、壳体及上述的谐振结构，所述调谐螺钉包括两个第一调谐螺钉和两个第二调谐螺钉，所述第一调谐螺钉与所述第一调谐孔一一对应适配，所述第二调谐螺钉与所述第二调谐孔一一对应适配，所述耦合螺钉包括与所述第一耦合孔适配的第一耦合螺钉、与所述第二耦合孔适配的第二耦合螺钉和与所述第三耦合孔适配的第三耦合螺钉，所述同轴连接器包括与所述信号输入孔适配的第一同轴连接器和与所述信号输出孔适配的第二同轴连接器，所述谐振结构位于所述壳体内，所述调谐螺钉、耦合螺钉、同轴连接器均穿过所述壳体上预留的连接孔插入各自对应适配的孔内。在一可选实施例中，所述壳体包括本体和盖板，所述本体为顶部开口的盒状结构，且高度比所述谐振结构低0.05～0.15mm，所述本体的宽度比所述谐振结构宽度大0.05～0.15mm，所述本体的长度比所述谐振结构长度大0.05～0.15mm，所述盖板与所述本体扣合，用于将所述谐振结构压紧在所述本体和盖板形成的容腔内。在一可选实施例中，所述本体上设有至少一个直径为0.4～0.6mm的透气孔。本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明实施例提供的谐振器单模工作带宽达700mhz以上，q值高达5000以上，采用两个该谐振器通过侧壁耦合介质单窗实现m23与m14的耦合，使滤波器通带为2.16ghz～2.21ghz，两个传输零点，通带内最大插损小于0.5db，回波损耗大于23db，该滤波器的体积为同指标金属滤波器的12％，为同介质下介质谐振器滤波器体积的25％，重量为金属滤波器的1/6。该滤波器具有小型化、低插损和轻重量等优点，在通信、卫星和导航等领域有广泛的应用前景。附图说明图1为本发明实施例提供的一种te11双模介质全填充谐振结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种te11双模介质全填充滤波器俯视透视图；图3为本发明实施例提供的一种te11双模介质全填充滤波器另一角度透视图；图4为本发明实施例提供的一种te11双模介质全填充滤波器实物图；图5为本发明实施例提供的一种te11双模全介质填充滤波器s参数测试图；图6为本发明实施例提供的一种te11双模全介质填充滤波器群时延参数测试图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。如图1所示，本发明实施例提供了一种te11双模介质全填充谐振结构，包括第一谐振器10、第二谐振器20和侧壁耦合介质窗30，所述第一谐振器10和第二谐振器20均为方形切角(即如图1所示的将扁平立方体的四条侧棱对应的角全切后得到的结构)全介质填充谐振器，且介电常数均为21.5±0.5，所述第一谐振器10和第二谐振器20并排设置，通过位于第一谐振器10和第二谐振器20之间的所述侧壁耦合介质窗30连接形成一体结构，所述一体结构外表面设有银镀层，如图2所示，本实施例中定义谐振器(第一谐振器10或第二谐振器20)与侧壁耦合介质窗30连接的侧壁为第一侧壁，按顺时针方向，其他侧壁分别为第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，相邻两侧壁垂直，其中，所述第一谐振器10的第二侧壁和第三侧壁上各设有一个第一调谐孔，两个所述第一调谐孔的轴线相互垂直，两个所述第一调谐孔之间的切角处(切角后形成的平面)设有第一耦合孔，第一耦合孔优选平行于两个所述第一调谐孔夹角的平分线，如图2所示，其中第一谐振器10的第二侧壁上的第一谐振孔用于与谐振螺钉配合形成第一谐振器10的第一个模式调谐机构m11，其中第一谐振器10的第三侧壁上的第一谐振孔用于与谐振螺钉配合形成第一谐振器10的第二个模式调谐机构m22，第一耦合孔用于与耦合螺钉配合形成第一谐振器10的m11和m22耦合m12；所述第二谐振器20的第二侧壁和第三侧壁上设有一个第二调谐孔，两个所述第二调谐孔的轴线相互垂直，两个所述第二调谐孔之间的切角处设有第二耦合孔，第二耦合孔优选平行于两个所述第二调谐孔夹角的平分线，其中第二谐振器20的第三侧壁上的第二谐振孔用于与谐振螺钉配合形成第二谐振器20的第一个模式调谐机构m33，其中第二谐振器20的第二侧壁上的第二谐振孔用于与谐振螺钉配合形成第二谐振器20的第二个模式调谐机构m44，第二耦合孔与耦合螺钉配合形成第二谐振器20的m33和m44耦合m34；如图1所示，所述第一耦合孔和第二耦合孔位于所述一体结构的对角，所述第一谐振器10的第四侧壁上设有信号输入孔，用于输入信号，所述第二谐振器20的第四侧壁上设有与所述信号输入孔平行的信号输出孔，用于输出信号，所述侧壁耦合介质窗30设有垂直于所述信号输入孔的第三耦合孔，用于m22和m33的耦合，如图1所示，侧壁耦合介质窗30的长度l控制m23大小，侧壁耦合介质窗30的高度h控制m14大小，可以实现传输零点。具体地，本发明实施例中所述一体结构宽度优选25.5～25.6mm，长度优选55～55.1mm，高度优选19～19.1mm。本发明实施例提供的te11双模介质全填充谐振结构，通过将介电常数均为21.5±0.5的介质制成方形切角全填充谐振结构，使谐振器具有单模工作带宽较宽、q值高等特点，实现te11模双工作模式，并使其谐振频率处于s波段，通过将单个谐振器设计两个调谐机构，并在两个调谐结构之间形成耦合，利用侧壁耦合介质窗将两个方形切角谐振器连接形成一体结构，使该一体结构实现m23和m14耦合，通过在一体结构外部镀银形成银镀层，确保电磁波不会泄露，该谐振结构实现了双模、全介质填充，可以大大减小滤波器的体积。具体地，两个所述第一调谐孔位于所述第一谐振器10高度方向正中位置，且直径为2～4mm，所述第一耦合孔位于所述第一协调孔下方4～6mm处，且直径为4～6mm；两个所述第二调谐孔位于所述第二谐振器20高度方向正中位置，且直径为2～4mm，所述第二耦合孔位于所述第一协调孔下方4～6mm处，且直径为4～6mm。既保证各孔在打孔时互不干涉，又能保证调谐、调耦合及输入输出耦合可以自由深入谐振器。具体地，所述信号输入孔和信号输出孔的直径均为3～5mm。使得同轴连接器的内导体可以伸入滤波器内部，形成合理的输入输出耦合。具体地，所述第三耦合孔位于所述侧壁耦合介质窗30的中线上，直径为4～5mm。使得耦合螺钉可以伸入介质窗内，可以对对耦合的大小进行调节。具体地，所述银镀层的厚度为12～15μm。屏蔽电磁场，使信号不泄露。如图2和3所示，本发明实施例还提供了一种te11双模介质全填充滤波器，其特征在于，包括调谐螺钉、耦合螺钉、同轴连接器、壳体及谐振结构，所述调谐螺钉包括两个第一调谐螺钉a和两个第二调谐螺钉b，所述第一调谐螺钉a与所述第一调谐孔一一对应适配，所述第二调谐螺钉b与所述第二调谐孔一一对应适配，所述耦合螺钉包括与所述第一耦合孔适配的第一耦合螺钉c、与所述第二耦合孔适配的第二耦合螺钉d和与所述第三耦合孔适配的第三耦合螺钉e，所述同轴连接器包括与所述信号输入孔适配的第一同轴连接器m01和与所述信号输出孔适配的第二同轴连接器m4l，所述谐振结构位于所述壳体内，所述调谐螺钉、耦合螺钉、同轴连接器均穿过所述壳体上预留的连接孔插入各自对应适配的孔内。具体地，所述谐振结构由上述谐振结构实施例，优选谐振结构的具体描述及对应的效果参见上述实施例，在此不再赘述；本实施例中，调谐螺钉优选m2螺钉，耦合螺钉优选m4螺钉，同轴连接器优选tnc-kfd6同轴连接器。具体地，如图3所示，所述壳体包括本体和盖板，所述本体为顶部开口的盒状结构，且高度比所述谐振结构低0.05～0.15mm，所述本体的宽度比所述谐振结构宽度大0.05～0.15mm，所述本体的长度比所述谐振结构长度大0.05～0.15mm，所述盖板与所述本体扣合，用于将所述谐振结构压紧在所述本体和盖板形成的容腔内。该壳体结构既能保证将谐振结构紧紧固定于本体与盖板之间，又便于将谐振结构装入本体腔体中。进一步地，所述本体上设有至少一个直径为0.4～0.6mm的透气孔。可以使介质释放的气体通过透气孔漏出来，提高滤波器的微放电和低气压放电阈值。以下为本发明的一个具体实施例：如图2～4所示，本实施例提供了一种te11双模全介质填充滤波器，该滤波器具体参数如下：(1)一体谐振结构尺寸为25.5mm*55mm*19mm，介质介电常数为21.5±0.5，尺寸公差为±0.04，切角形成的长方形平面宽度为5mm；(2)方形切角全介质填充谐振器具有高q值达到5000以上，工作带宽较宽的te11模双工作模式达到700mhz以上，使其谐振频率处于2.185ghz，同轴连接器采用tnc-kfd6；(3)两个所述第一调谐孔位于所述第一谐振器10高度方向正中位置，且直径为3mm，所述第一耦合孔位于所述第一协调孔下方5mm处，且直径为5mm；两个所述第二调谐孔位于所述第二谐振器20高度方向正中位置，且直径为3mm，所述第二耦合孔位于所述第一协调孔下方5mm处，且直径为5mm。调谐螺钉采用m2，耦合螺钉采用m4，一体谐振结构实现四阶滤波器，m11为第一谐振器10的第一个模式调谐机构、m22为第一谐振器10的第二个模式调谐机构、模式1和模式2采用45°耦合螺钉实现m12；m33为第二谐振器20的第一个模式调谐机构、m44为第二谐振器20的第二个模式调谐机构、模式3和模式4采用45°耦合螺钉实现m34，介质窗的高度控制着m14的大小，可以实现传输零点；(4)一体谐振结构表面银镀厚度为12um；(5)所述壳体包括本体和盖板，所述本体为顶部开口的盒状结构，且高度比所述谐振结构低0.1mm，所述本体的宽度比所述谐振结构宽度大0.1mm，所述本体的长度比所述谐振结构长度大0.1mm；该滤波器设计频率为2.16ghz～2.21ghz，为四阶准椭圆函数滤波器。如图5和6所示该滤波器的性能非常好：回波损耗s11<-23db、中心频率插入损耗s21>-0.3db、带内波动<0.3db。如表1所示该种滤波器的尺寸采用了双模、全介质填充的方式，大大减小了滤波器的体积。其体积为同指标金属滤波器的12％，为同介质下介质谐振器滤波器体积的25％。表1在相同功能指标下本实施例和传统滤波器尺寸对比表类型尺寸te11模全介质填充滤波器25.5mm*55mm*19mmtm01模金属滤波器80mm*80mm*40mmtm01模介质谐振器滤波器60mm*60mm*30mmte01模介质谐振器滤波器大于tm01模金属滤波器以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。当前第1页12