[发明专利]SIR同轴腔体带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带通滤波器，具体涉及一种能实现高性能小型化的3G通信基站带通滤波器，应用于无线通信技术领域中。

背景技术

微波带通滤波器是现代3G通信系统中发射端和接收端必不可少的选频器件，其性能的好坏往往会影响整个通信系统的质量。随着无线通信的快速发展，信号之间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和选频性能的要求越来越苛刻。

同轴腔体滤波器因为具有高Q值、低插入损耗、高选择性、易于实现等优点而广泛应用于现代移动通信系统中。3G手机基站通信系统也普遍采用了同轴腔体滤波器，因为只有同轴腔体滤波器才能满足其对滤波器小型化、低插入损耗、高选择性的要求。

传统的同轴腔体带通滤波器具有由谐振器单元耦合形成的多腔体梳状滤波器结构，参见图12，谐振器单元由内部金属传输线、与内层金属传输线同轴的外层筒状金属壁和中间介质层三部分组成，中间介质层位于内部金属传输线和外层筒状金属壁之间的谐振腔体内，外层筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将中间介质层固定于谐振腔体中，内部金属传输线为均匀阻抗谐振杆，形成均匀阻抗的谐振器UIR，传统的同轴腔体带通滤波器体积较大，谐波抑制特性不好，选择性不理想，在现代移动通讯系统中的应用受到限制，不能很好地满足滤波器小型化、低插入损耗、高选择性的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SIR同轴腔体带通滤波器，目的在于针对目前市场上应用的通信基站滤波器体积过大、谐波抑制特性不好的缺陷，使滤波器尺寸远小于传统基站滤波器的尺寸，并且带内损耗低，带外抑制能力强，同时还有很好的谐波抑制能力。经过仿真和实测分析，当本发明和传统结构同轴腔体滤波器的中心频率都为1G时，使滤波器的体积减小了80%以上，实现滤波器的小型化，提高谐波抑制能力。

为达到上述发明目的，本发明的构思是：

1. 使用阶跃阻抗变换器SIR代替传统的均匀阻抗谐振器UIR，采用外方内圆的空气或陶瓷介质填充的同轴腔体结构来增加功率容量，SIR谐振器开路端电容加载进一步减少滤波器尺寸，顶端加调谐螺钉用于调谐谐振器的频率和相邻腔体间耦合。

2. SIR谐振器之间通过开窗和加耦合螺钉进行电容性耦合，耦合结构简单，微调方便，容性耦合产生的耦合电容适合滤波器小型化设计。

3. 输入输出采用直接耦合结构，50欧姆同轴探头直接焊接在SIR谐振杆上，因为抽头线与谐振杆有良好的接触，结构稳定。

4. SIR同轴腔体滤波器采用多阶梳状结构，滤波器加工时，腔体内表面和调谐螺钉、耦合螺钉需进行镀银处理以减少插入损耗。

5. 加工后滤波器包括三部分，即以阶跃阻抗变换器SIR为基本单元的谐振器，谐振器间的电容性耦合结构，直接耦合的输入输出结构，滤波器用空气或陶瓷介质填充，输入输出端口处焊接SMA接头，可用于实际测量。阶跃阻抗变换器SIR是由开路面、短路面和它们之间的阶跃结合面组成，短路面和开路面之间为低阻抗同轴传输线和一段高阻抗同轴传输线，合理调节阻抗比可以很好抑制谐波，由于阶跃面和开路面的边缘电容的存在使得谐振器尺寸可以大大减少。谐振器间容性耦合和谐振器开路端的电容加载分别产生的耦合电容和加载电容使得滤波器尺寸进一步缩小。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

 一种SIR同轴腔体带通滤波器，具有由SIR基本谐振器单元耦合形成的梳状滤波器结构，SIR基本谐振器单元由杆状的内层金属传输线、与内层金属传输线同轴的外层筒状金属壁和中间介质层三部分组成，中间介质层位于内层金属传输线和外层筒状金属壁之间的谐振腔体内，外层筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将中间介质层固定于谐振腔体中。内层金属传输线是由直径不同的两段同轴传输线结合构成的                                               阶跃阻抗变换器SIR谐振杆，大直径的同轴传输线形成低阻抗谐振杆，小直径的同轴传输线形成高阻抗谐振杆，低阻抗谐振杆和高阻抗谐振杆之间的连接处形成阶跃阻抗结合面，低阻抗谐振杆的另一端形成金属传输线开路端，金属传输线开路端的顶端设有开路端同轴挖孔，靠近开路端同轴挖孔的开口方向设置同轴的调谐螺钉，调谐螺钉连接在外层封盖板上，高阻抗谐振杆的另一端形成金属传输线短路端，梳状滤波器结构中最外侧的两个SIR基本谐振器单元的高阻抗谐振杆与SMA接头电连接。

在相互耦合的任意相邻的两个SIR基本谐振器单元之间设有开窗间隙，在开窗间隙内增设耦合螺钉实现容性耦合，耦合螺钉也连接在外层封盖板上。