[发明专利]一种大功率切角方腔滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率切角方腔滤波器，属于微波滤波器领域。

背景技术

在卫星通信系统中，腔体滤波器是不可或缺的无源器件。它可以单独作为一个部件对某一频段的信号起滤波作用，也可以组合起来作为多工器的通道滤波器形成一个多工器网络。随着通信卫星通信容量的不断增大，对腔体滤波器的功率、质量、体积的要求也越来越高。

目前国际和国内常用的腔体滤波器有矩形波导膜片式滤波器，殷钢薄壁圆腔双模滤波器等，前者一般用于宽带滤波器，其Q值(即滤波器的品质因数，衡量滤波器的滤波器特性的关键参数)也相对较低，后者则常作为传统输出多工器的通道滤波器。由于圆腔双模滤波器一个谐振腔体内包含两个模式，发热量大且圆波导腔体的谐振器散热性能较差，限制了功率容量，目前Ku频段150W的功率容量已经成为殷钢薄壁圆腔双模滤波器的极限，在需要高Q值，大功率的场合，现有技术已经不能满足需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大功率切角方腔滤波器，该滤波器具有大功率、高Q值、单模工作范围宽、调试简单、可以应用于窄带设计等特点，可以满足现阶段日益增加的通信系统应用要求。

本发明的技术解决方案是：一种大功率切角方腔滤波器，包括上散热片、侧散热片、散热片固定夹、上半腔体、下半腔体、下散热片、支架、频率调谐螺钉和耦合调谐螺钉；

所述大功率切角方腔滤波器为4阶滤波器，由上半腔体和下半腔体扣合形成四个谐振腔体，均为长方体，呈田字形分布，且四个谐振腔体排列在同一水平面上，均工作在模式TE011模，按照微波信号在所述大功率切角方腔滤波器中的传输顺序，四个谐振腔体依次为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；

所述四个谐振腔体均对四个侧壁的棱切圆角，第一谐振腔侧壁有长方形输入耦合窗口；第四谐振腔侧壁有长方形输出耦合窗口；在第一谐振腔和第二谐振腔之间、第一谐振腔和第四谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间的侧壁上有长方形耦合窗口；在第二谐振腔和第三谐振腔之间有两个耦合窗口，一个为U形窗口，另一个为长方形窗口；所述耦合窗口位于各个谐振腔体的圆角处；

上半腔体的顶部，在每一个谐振腔体的正对中心处位置有螺纹孔，用于安装频率调谐螺钉；上半腔体的顶部位于谐振腔体之间的长方形耦合窗口的位置有螺纹孔，用于安装耦合调谐螺钉；

上散热片通过螺钉连接在上半腔体上，下散热片通过螺钉连接在下半腔体上，支架通过螺钉连接在下散热片上，侧散热片由散热片固定夹按压通过螺钉连接在上散热片和支架上。

所述对谐振腔体四个侧壁的棱切圆角半径大小在5mm～12mm之间。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明结构上考虑将整个滤波器各耦合腔体垂直底面排布，呈田字型，使整个滤波器成平面排布结构，并在滤波器周围增加散热片。这样做的可以增加散热面积，即增强热辐射能力；同时加大滤波器与冷基板的接触面积，增强传导散热能力。能够满足真空环境中300W以上的大功率设计要求。

(2)本发明将滤波器谐振腔设计为介于方腔和圆腔之间的切角方腔，并使其工作在模式TE011模。各耦合孔都位于谐振腔的中心部位，形成侧壁耦合，且均为磁耦合孔。各耦合孔开孔都较大，没有形成小缝隙，从而减小了低气压放电和微放电的可能性。

(3)本发明的滤波器谐振腔采用TE011模式，该模式具有很高的Q值，远高于矩形谐振器的TE101模式，也高于目前常用圆腔双模滤波器使用的TE113和TE114模式。

(4)本发明的滤波器采用的TE011模及使用的耦合窗口结构具有很宽的单模工作范围，完全能够满足多工器的通道滤波器的需求，且由于本发明频率调整螺钉和耦合调整螺钉的设计，滤波器的耦合和频率均可以方便的进行调试，滤波器能够实现窄带和交宽带的设计，能够满足广泛的通信系统应用要求。

附图说明

图1是一个典型的四阶广义切比雪夫带两个传输零点的S参数幅度曲线；

图2是一个典型的大功率切角滤波器在CST中的传输特性仿真曲线。

图3是本发明大功率切角滤波器的整体结构示意图；

图4是本发明大功率切角滤波器的爆炸结构示意图；

图5是本发明大功率切角滤波器在CST中的仿真结构示意图；

图6是本发明大功率切角滤波器的腔体正面示意图；

图7是本发明切角方腔滤波器输入/输出耦合孔计算模型；

图8是本发明切角方腔滤波器输入/输出孔群时延计算结果；

图9是本发明切角方腔滤波器腔间耦合计算模型。

具体实施方式