[发明专利]SIR同轴腔体双通带滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于无线通信领域中的双频带滤波器，具体涉及一种能实现小型化、高性能的SIR同轴腔体双频带滤波器，滤波器采用SIR阶跃阻抗结构能大大缩减滤波器体积从而提高基站系统的集成度。

背景技术

3G通信系统中的发射端和接收端均需滤波器件，微波滤波器性能的好坏直接影响整个通信系统的质量。目前，射频及微波频段低频段是移动通信系统的主要应用频域，这使得频谱资源非常拥挤，提高频谱利用率成为研究热点，具有双频特性的选频器件发展迅速。

同轴腔体滤波器具有功率容量大、高选择性、低插入损耗、易于实现等优点广泛应用于通信系统基站中。国内外对同轴腔体带频带滤波器的研究做了很多工作，但在双频带通信当中往往用两个单通带滤波器并联以实现具有双频选择的器件，为了实现滤波器小型化易集成的目标，设计单一器件就能实现双频选择功能的双通带同轴腔体滤波器成为了关键。

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18，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，由于均匀阻抗谐振器UIR设计出的滤波器体积比较大，本发明中采用阶跃阻抗谐振器SIR作为基本谐振单元可以大大缩减滤波器尺寸。 

同轴腔体双工器由T型接头将两个同轴腔体带通滤波器并联而成，参见图19，由于T接头和同轴腔体滤波器的结构不同使得功率匹配成为复杂的问题，为了缩减双频选频器件体积和设计复杂度，采用SIR结构同轴腔体谐振器设计的双频带滤波器成为本文发明创新的亮点。

发明内容

本发明的目的在于针对目前市场上应用的通信基站中双工器体积过大、设计过程复杂的缺陷，提供一种SIR同轴腔体双通带滤波器，采用阶跃阻抗同轴腔体谐振器(SIR)作为基本谐振单元，在腔体间引入交叉耦合产生两个传输零点大大提高了带外抑制能力，经过仿真和实测分析，相较于传统双工器，本发明的双频带滤波器在尺寸上得到了显著的缩减，并且滤波器的双频选择性能非常好。

为达到上述发明目的，本发明的构思是：

1. 采用阶跃阻抗同轴腔体谐振器(SIR)代替传统的均匀阻抗谐振器UIR，采用外方内圆结构的同轴腔体结构，同轴腔体中用空气或陶瓷介质填充以增加功率容量，SIR谐振器顶端加调谐螺钉用于调谐谐振器的频率，开路端电容加载进一步减少滤波器尺寸。

2. SIR谐振器之间的级联型耦合采用开窗和加耦合螺钉以实现磁耦合（耦合系数正），交叉型耦合采用开窗和加耦合棒以实现电耦合（耦合系数为负）。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。

3. SIR同轴腔体双频带滤波器采用CQ拓扑型结构，CQ型单通带滤波器是四腔交叉耦合型结构（在1腔和4腔有交叉耦合），由CQ型单通带滤波器为基础的双频带滤波器具有八腔体结构，参见图13和图14。腔体a、b、c、d为通带谐振腔，它们具有相同的谐振频率，腔体a'、b' 、c'、d'为阻带谐振腔，它们也具有相同的谐振频率。滤波器的加工应以电磁软件中仿真得到的滤波器尺寸为依据，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。

4. 加工后滤波器包括四部分：（1）以SIR为基本单元的同轴腔体谐振器（2）同轴腔体谐振器间的磁性耦合结构（3）同轴腔体谐振器间的容性耦合结构（4）直接耦合的输入输出结构。SIR同轴腔体谐振器用空气或陶瓷介质填充，SIR结构是由短路面、开路面、阻抗阶跃面及一段低阻抗同轴传输线和一段高阻抗同轴传输线组成，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。输入输出端口处焊接SMA接头，可用于实际测量，谐振器间的磁性耦合结构和容性耦合结构可以分别通过开窗或加耦合棒实现。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：