[发明专利]基于频变似金属性材料抑制微波滤波器寄生通带的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种雷达及微波通信技术领域的抑制微波滤波器寄生通带的方法，特别是一种基于频变似金属性材料抑制微波滤波器寄生通带的方法。

背景技术

微波滤波器一般由多个谐振器和耦合结构组成，具有结构简单、容易设计等特点，在微波通信领域得到广泛应用。但是，由于谐振器具有多重谐振特性，使得在微波滤波器的频率响应中，除中心频率ω₀所处工作通带外，还在与ω₀成整数倍的频率处存在寄生通带。这些寄生通带的存在会影响系统的正常工作，带来严重的电磁兼容(EMC)问题。在实际应用中，往往需要采用一些方法对其进行抑制，以便获得较宽的阻带，降低寄生通带对系统的干扰。

一种可行的方法是在微波滤波器的谐振器内部或者和耦合结构之间加入波导段，波导的截止频率高于滤波器的工作通带，但低于寄生通带，并在其末端放置微波吸收材料，使得处于寄生通带的电磁波获得较大衰减，从而实现抑制作用。

经对现有技术的文献检索发现，在1993年第三十二届欧洲微波会议上，Wolfgang Menzel和Jan Machac所发表的《Waveguide bandpass filters withattenuation of higher-order passbands》一文中，就是介绍了：在该滤波器的谐振器之间，放置了一种截止频率高于滤波器工作通带但低于寄生通带的小矩形波导。在该结构内，只有频率高于小矩形波导截止频率的电磁波可以穿透这些小波导，并被处于这些小波导末端的微波吸收材料所吸收，从而被抑制。而对于工作通带内的频率而言，由于低于小矩形波导的截止频率，所以不会穿透这些小波导，微波吸收材料对于他们而言是透明的，基本没有影响。这种结构的缺点是由于小波导的尺寸固定以及微波吸收材料的介质参数不可变，使得该结构不可调，无法适用于可调滤波器寄生通带的抑制，而且由于此方法采用了微波吸收材料将高于小矩形波导截止频率的电磁波吸收掉，使得此方法不适于分频通信，会对相邻频道的有用信息产生不可估量的破坏。此外，此方法需要在相邻谐振器之间附加小波导，会破坏滤波器的基本滤波结构。

近几年，由于冷等离子体具有优良的频率选择特性(高通特性)和可调性，以及对于频率低于等离子体频率的电磁波而言，具有似金属性的特点，再加上等离子体生成技术的发展，使得冷等离子体作为一种优良的频变似金属性材料，在微波通信领域的得到越来越多的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的一些不足和缺陷，提供一种基于频变似金属性材料抑制微波滤波器寄生通带的方法，使其利用频变似金属性材料(冷等离子体)。本发明具有适用性广、可调、结构简单、容易实现等优点，可以在不改变传统微波滤波器基本滤波结构的前提下，仅仅通过改造其输入输出耦合结构即可实现其寄生通带的高抑制效果。而且，本发明不仅可以抑制中心频率的偶数倍频率所处的寄生通带，还可以抑制中心频率的奇数倍频率所处的寄生通带。更为重要的是本发明可用来对可调滤波器的寄生通带进行抑制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过改造微波滤波器的输入输出耦合结构，实现对其寄生通带的抑制，具体为：在滤波器的输入输出耦合结构内的激励探针和短路面之间增加频变似金属性材料(冷等离子体)，使激励探针对于滤波器中心频率而言处于电压波腹点，而对于寄生通带的中心频率而言处于电压波节点，从而使其寄生通带得到抑制。

本发明方法包括以下步骤：

第一步，采用探针耦合方式作为微波滤波器的输入输出耦合结构，并通过输入输出阻抗匹配的方式，确定探针插入深度以及探针距短路面的距离。

第二步，选择频变似金属性材料。频变似金属性材料是指在全频率范围内具有频选特性，在部分频段可以实现全反射，呈现似金属性，而且其材料本身参数可调，比较常用的如冷等离子体等。冷等离子体具有高通特性，对高于其等离子体频率的波而言，可以透射，但对低于其等离子体频率的波而言，发生全反射，呈现似金属性。冷等离子体可以由任何适于电离的物质组成，如惰性气体和其它混合气体等。常用惰性气体如氩气、氖气、氦气、氪气、氙气等。采用不同的气体电离生成等离子体时，所需要的电离电位是不同的。一般采用石英玻璃腔作为等离子体容器，其长和宽近似等于滤波器的波导宽边和窄边。