CN112952312A - 一种传输零点可控的双模介质波导滤波器 - Google Patents

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黄正伟
程勇
冒东星
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Abstract

本发明公开了一种传输零点可控的双模介质波导滤波器，包括介质波导体，所述介质波导体包括至少两个双模谐振器，所述介质波导体还包括相反的第一表面和第二表面，每个双模谐振器包括相同数量的谐振盲孔，且谐振盲孔设置在第一表面，通过旋转其中任意一个双模谐振器，改变两双模谐振器谐振盲孔之间的相对位置，实现传输零点位置的变化。本发明通过旋转双模谐振器波导体的方向，改变三个谐振盲孔的相对位置，进而实现滤波器带外传输零点位置的改变；既能够将零点位置设置在通带低端，又能够设置在通带高端，或在通带低端和高端各产生一个零点，提高了滤波器的选择性。

Description

一种传输零点可控的双模介质波导滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器，特别涉及一种传输零点可控的双模介质波导滤波器。
背景技术
随着无线通信的迅速发展，介质波导滤波器以其小型化、高性能、低成本和易集成等优势，在学术界和工业界有广泛的应用前景。双模介质波导滤波器是通过实现谐振腔中两个模式的耦合得到与物理腔体之间耦合相同的效果，如一个两腔双模滤波器，可以得到与一个四腔单模滤波器相同的性能，但相比之前，双模介质波导滤波器具有更小的尺寸，更加有利于***的集成，同时降低加工成本。为进一步提高滤波器的带外选择性，基于双模滤波器的带外传输零点的任意实现，具有一定的挑战。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种传输零点可控的双模介质波导滤波器，通过旋转双模谐振器，改变两双模谐振器谐振盲孔之间的相对位置，实现传输零点位置的变化。
技术方案：本发明所述的一种传输零点可控的双模介质波导滤波器，包括介质波导体，所述介质波导体包括至少两个双模谐振器，所述介质波导体还包括相反的第一表面和第二表面，每个双模谐振器包括相同数量的谐振盲孔，且谐振盲孔设置在第一表面，通过旋转其中任意一个双模谐振器，改变两双模谐振器谐振盲孔之间的相对位置，实现传输零点位置的变化。
每个所述双模谐振器包括3个谐振盲孔，所述谐振盲孔位于双模谐振器的中心与波导边缘的中间位置。
所述双模谐振器包括馈电盲孔，设置在第二表面，且位于每个双模谐振器3个谐振盲孔中中间谐振盲孔的下方，通过调节馈电盲孔的深度，实现调节端口与两个简并模之间的输入输出耦合。
所述谐振盲孔间的深度不同，通过设置不同深度，调整两个简并模的谐振频率。
所述双模介质波导滤波器还包括耦合盲孔和矩形通槽，所述耦合盲孔设置在第一表面，且位于两双模谐振器中间，所述矩形通槽也设置在两双模谐振器中间。
所述双模介质波导滤波器为长方体，所述双模谐振器介质波导体结构的宽边与长边相等，厚度小于宽边。
所述矩形通槽的长度能够改变，所述耦合盲孔的深度能够改变，不同的矩形通槽长度或耦合盲孔深度实现两个双模谐振器之间的简并模耦合。
所述谐振盲孔、耦合盲孔、馈电盲孔形状为圆形、矩形或椭圆形。
所述双模介质波导滤波器的材质为陶瓷介质材料，表面做金属处理。
所述第一表面与第二表面为长方体两个相对的表面。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明通过旋转双模谐振器波导体的方向，改变三个谐振盲孔的相对位置，进而实现滤波器带外传输零点位置的改变；既能够将零点位置设置在通带低端，又能够设置在通带高端，或在通带低端和高端各产生一个零点，提高了滤波器的选择性。
附图说明
图1为本发明双模谐振器的磁场分布图；
图2为实例1的三维结构示意图；
图3为实例1的第一表面俯视图；
图4为实例1的第二表面俯视图；
图5为实例1的侧视图；
图6为实例1的耦合拓扑结构；
图7为实例1的S参数曲线；
图8为实例2的三维结构示意图；
图9为实例2的耦合拓扑结构；
图10为实例2的S参数曲线；
图11为实例3的三维结构示意图；
图12为实例3的耦合拓扑结构；
图13为实例3的S参数曲线。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的一种传输零点可控的双模介质波导滤波器包括介质波导体，介质波导体包括两个双模谐振器，分别为第一双模谐振器11和第二双模谐振器12；介质波导体具有相反的第一表面和第二表面；第一双模谐振器11包括第一馈电盲孔114和3个谐振盲孔，分别为第一谐振盲孔111、第二谐振盲孔112和第三谐振盲孔113；第二双模谐振器12包括第二馈电盲孔124和3个谐振盲孔，分别为第四谐振盲孔121、第五谐振盲孔122和第六谐振盲孔123，所有谐振盲孔均设置在第一表面，所有馈电盲孔设置在第二表面。
本实施例中的双模介质波导滤波器10还包括耦合盲孔102和矩形通槽101，其中耦合盲孔102设置在第一表面；该双模介质波导滤波器10的材质为陶瓷介质材料，表面为金属化处理。
本实施例的双模介质波导滤波器10为长方体介质波导结构，每个双模谐振器的3个谐振盲孔位于第一表面距离波导边壁和波导中心的中间位置。
图1是双模谐振器的磁场分布，双模谐振器的两个简并模分别是准TM210模和准TM120模，通过调节三个谐振盲孔的深度，改变两个简并模的谐振频率。
双模介质波导滤波器10结构如图2-图5所示：图2是三维结构示意图，图3是第一表面俯视图，图4是第二表面俯视图，图5是侧视图。
双模谐振器的波导宽边和波导长边相等，波导厚度小于波导宽边；第一谐振盲孔111的深度大于第二谐振盲孔112和第三谐振盲孔113；调节第一谐振盲孔111、第二谐振盲孔112、第三谐振盲孔113的深度能够改变两个简并模的谐振频率，实现谐振频率的微调。
第四谐振盲孔121与第一谐振盲孔111深度相同，第五谐振盲孔122与第二谐振盲孔112深度相同，第六谐振盲孔123与第三谐振盲孔113相同，也可根据实际参数进行优化。
在第三谐振盲孔113下方表面位置分别设置第一馈电盲孔114，激励了输入输出端口分别与两个简并模之间的耦合；分别调节第一馈电盲孔114的深度，可以调节输入输出耦合量的大小；在第六谐振盲孔123下方设置的第二馈电盲孔124，原理与第一双模谐振器11相同。
第一双模谐振器11和第二双模谐振器12之间的两个简并模之间的互耦合通过窄的矩形通槽101和浅的耦合盲孔102实现，通过调节矩形通槽101的长度和耦合盲孔102的深度控制两个简并模之间互耦合量的大小。
根据两个双模谐振器的互耦合结构和简并模的场分布，可知两个双模谐振器之间两个简并模之间的互耦合关系。双模介质波导滤波器10耦合拓扑如图6所示，其中m表示源、负载和谐振器之间的耦合关系，第一谐振器和第二谐振器为第一双模谐振器11的两个简并模，第三谐振器和第四谐振器为第二双模谐振器12的两个简并模，第二谐振器和第三谐振器之间为主耦合，第一谐振器和第三谐振器、第二谐振器和第四谐振器之间为符号相反的交叉耦合，第一谐振器和第四谐振器之间为弱耦合，可忽略，根据耦合矩阵理论，可知该结构在带外分别产生两个传输零点。
双模介质波导滤波器10的S参数结果如图7所示，其中S21代表正向传输系数，S11代表反射系数，由此可知，本实施例中的滤波器实现了中心频率3.5GHz，相对带宽大于5％，分别在3.3GHz和3.7GHz产生两个带外传输零点，即曲线S21的两个最低点，该滤波器具有优异的性能。
实施例2
与实例1不同的是本实施例中将第二双模谐振器12波导结构沿顺时针方向旋转90度，即改变第二双模谐振器12谐振盲孔与第一双模谐振器11的相对位置，结构如图8所示。双模介质波导滤波器10拓扑结构和S参数结果如图9和10所示。第二谐振器和第四谐振器为主耦合，第一谐振器和第四谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间为符号相反的交叉耦合，第一谐振器和第三谐振器之间为弱耦合，可忽略，因此在带外低端产生两个重合的传输零点，如图10所示。
实施例3
与实例1不同的是本实施例中将第一双模谐振器11介质波导体沿顺时针方向旋转90度，即改变第一双模谐振器11谐振盲孔与第二双模谐振器12相对位置，双模介质波导滤波器10的结构示意图、拓扑结构和S参数结果如图11、12和13所示。第一谐振器和第三谐振器为主耦合，第一谐振器和第四谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间为符号相反的交叉耦合，第二谐振器和第四谐振器之间为弱耦合，可忽略，因此在带外高端产生两个重合的传输零点，如图13所示。

Claims (10)

1.一种传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，包括介质波导体，所述介质波导体包括至少两个双模谐振器，所述介质波导体还包括相反的第一表面和第二表面，每个双模谐振器包括相同数量的谐振盲孔，且谐振盲孔设置在第一表面，通过旋转其中任意一个双模谐振器，改变两双模谐振器谐振盲孔之间的相对位置，实现传输零点位置的变化。
2.根据权利要求1所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，每个所述双模谐振器包括3个谐振盲孔，所述谐振盲孔位于双模谐振器的中心与波导边缘的中间位置。
3.根据权利要求2所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述双模谐振器包括馈电盲孔，设置在第二表面，且位于每个双模谐振器3个谐振盲孔中中间谐振盲孔的下方，通过调节馈电盲孔的深度，实现调节端口与两个简并模之间的输入输出耦合。
4.根据权利要求2所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述谐振盲孔间的深度不同，通过设置不同深度，调整两个简并模的谐振频率。
5.根据权利要求1所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，该双模介质波导滤波器(10)还包括耦合盲孔(102)和矩形通槽(101)，所述耦合盲孔(102)设置在第一表面，且位于两双模谐振器中间，所述矩形通槽(101)也设置在两双模谐振器中间。
6.根据权利要求1所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，该双模介质波导滤波器(10)为长方体，所述双模谐振器介质波导体结构的宽边与长边相等，厚度小于宽边。
7.根据权利要求5所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述矩形通槽(101)的长度能够改变，所述耦合盲孔(102)的深度能够改变，不同的矩形通槽(101)长度或耦合盲孔(102)深度实现两个双模谐振器之间的简并模耦合。
8.根据权利要求3或5任一所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述谐振盲孔、耦合盲孔(102)、馈电盲孔形状为圆形、矩形或椭圆形。
9.根据权利要求1所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，该双模介质波导滤波器(10)的材质为陶瓷介质材料，表面做金属处理。
10.根据权利要求1所述的传输零点可控的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述第一表面与第二表面为长方体两个相对的表面。
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