[发明专利]基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的双频带滤波器，具体涉及一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器。

背景技术

由于无线通信技术的迅速发展以及人们对无线通信的需要日益增加，当今市场2G、3G、4G网络并存，许多无线终端，比如移动电话、平板电脑等，在设计时都希望能兼容多个通信标准，这就可以让终端用户同时享受不同运营商提供的服务。多频滤波器在一个电路上同时实现多个通带或者阻带，能显著减小电路尺寸并降低成本，因此是一个研究的热点。在实际工业生产中，最常用的是腔体滤波器，因为与平面滤波器相比，腔体滤波器具有更高的功率容量。在腔体滤波器中，使用同轴腔体制成的滤波器一般可实现较高的带宽，在对通信速度要求越来越高的当今社会，这是一个明显的优点。另外，相对于波导滤波器，同轴腔体滤波器具有极小的色散，通过的信号几乎不会产生畸变。因此，同轴腔体滤波器具有非常高的实际应用价值。

现有技术中，设计双频滤波器最直接的方法是对每个频段设计一个独立的谐振器，然后将它们组合成一个双频滤波器。但是为了避免两个谐振器互相影响，谐振器之间必须有足够的距离，这样必然导致滤波器尺寸变大，且成本也很高。2010年，Xiaoguang Liu,Linda P.B.Katehi,Dimitrios Peroulis在本技术领域期刊IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS上发表题为Novel Dual‐Band Microwave Filter Using Dual‐Capacitively‐Loaded Cavity Resonators的文章，其提出设计双频滤波器时分别使用两个谐振器来产生两个通带。使用这种结构设计的滤波器不仅体积较大，而且第一个寄生通带位于第一通带的三倍频处，因此离第二通带较近，容易引入干扰。

现有技术中，另外一个设计思路是在一个通带内插入零点来实现两个通带，如下面二个例子：2006年，Giuseppe Macchiarella和Stefano Tamiazzo在本技术领域期刊IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上发表题为Design Techniques for Dual‐Passband Filters的文章，其提出设计双频滤波器时使用同轴腔体设计了双频带通滤波器，该滤波器使用均匀的谐振器；中国专利申请号为201310062624.1、专利名称为SIR同轴腔体双通带滤波器的技术方案，同样使用同轴腔体设计了双频带通滤波器，该滤波器使用阶跃阻抗结构的谐振器。这种在一个通带内插入零点来实现两个通带的方法，导致通带频率比可调范围小；并且需要设计出众多谐振器严格并列形成矩阵的结构，从而使得滤波器体积大、外形不能灵活调整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通带频率比可调范围大、体积小、结构简单合理和成本低的基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于阶跃阻抗结构的同轴腔体双频滤波器，由若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元耦合组成，每个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元由两个杆状的实心金属导体（1）和（2）、筒状金属壁（4）和充填物（5）三部分组成，充填物（5）为空气，位于筒状金属壁和杆状的实心金属导体之间的谐振腔内，筒状金属壁的上下两端设置外层封盖板，将谐振腔密闭。所述若干个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元呈线状并列结构，所述两个杆状的实心金属导体是两段直径不同的同轴柱体，分为下导体柱（1）和上导体柱（2），两段导体柱上下串联。由于两段导体柱的直径不同，也即特性阻抗不同，那么，通过改变其阻抗比，可以实现第一和第二个通带的频率比可控。下导体柱与输入或者输出端口的馈电线（6）或者（8）电连接。

更具体的，所述筒状金属壁（4）为方形金属壳；所述下导体柱（1）和上导体柱（2）长度相等，且和所述筒状金属壁（4）同轴。

更具体的，相邻两个阶跃阻抗同轴腔体谐振器单元之间设置调谐螺钉(3)，调谐螺钉连接在外层封盖板上，其长度可灵活调节，用于对滤波器进行微调，从而降低加工误差对最终结果产生的影响。