[发明专利]基于超传输的高Q值级联弯折波导腔体滤波器

说明书

本发明公开了一种基于超传输的高Q值级联弯折波导腔体滤波器，主要解决现有滤波器损耗大和Q值低的问题。其包括矩形波导腔体和超传输隔膜，该矩形波导腔体采用由前波导(1)、中波导(2)和后波导(3)依次级联形成的E面弯折矩形波导腔体；该超传隔膜由第一超传输隔膜(4)和第二超传输隔膜(5)组成；第一超传输隔膜上开有第一C型缝隙(41)，并加载于前波导与中波导的级联位置，第二超传输隔膜上开有第二C型缝隙(51)，并加载于中波导与后波导的级联位置，用于实现波导腔体滤波器的高Q值选频滤波。本发明在实现X波段选频滤波功能的同时，减小了损耗，极大地提高了滤波器的Q值，可用于各类微波系统。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种高Q值级联弯折波导腔体滤波器，可用于各类微波系统。

技术背景

波导腔体滤波器是一种由金属导电壁封闭而成的腔体结构，在微波系统中用来分离不同频率微波信号，相比于其它滤波器，具有插入损耗低、功率容量大、品质因数Q值高等优点，在各类微波系统中有广泛的应用。

在波导腔体滤波器的设计中，Q值是一个很重要的参数，它反映了腔体的储能能力或频率选择的能力大小，Q＝f₀/BW_(3dB)，其中f₀指滤波器的中心频率，BW_(3dB)指3dB通频带带宽，滤波器的Q值越高，其谐振曲线越尖锐，频率选择能力更高。同时，Q值等于腔体内储存的总能量与一个周期内腔体损耗能量的比值，当Q值越高，其通带内衰减越低，插入损耗越小。常见的腔体结构，比如同轴腔体的Q值一般为3000-5000左右，波导腔体的Q值一般为10000左右，但是波导腔体滤波器难以达到理论上的高Q值，这是因为滤波器是由多个波导腔体耦合级联而成，造成滤波器的损耗增大，从而降低滤波器的Q值。

为提高腔体滤波器的Q值，国内外学者做了大量的研究。例如，2014年，授权公告号为CN 102969549 B，题目为“新型腔体介质腔体滤波器”的发明专利，公开了一种新型介质腔体滤波器，主模为TM模，其结构为在滤波器各个腔体内部焊接介质谐振器，并且在谐振器背离腔体的一端表面涂覆银层，腔体结构和介质谐振器分别采用不同成分的陶瓷材料，相比于金属谐振器，其TM模的场在介质内更加集中，损耗更低，频率特性更陡峭，Q值提高了一倍。同时通过移动调谐装置实现频率调谐，其调谐范围可达7％-10％。又如，2015年，授权公告号为CN 103650237 B，“一种滤波器调谐装置及滤波器”的发明专利，公开了一种新型的滤波器调谐装置，腔体底部设有通孔，谐振杆从腔体内部通过通孔并且在与腔体底部垂直的方向上移动，通过调节谐振杆伸入腔体内的长度改变滤波器的电容大小，从而达到频率调谐的目的，相比传统的采用调谐螺钉调谐频率的方式，避免了受到调谐螺钉的限制，减小谐振杆的直径从而提高腔体滤波器的Q值，以及降低滤波器的损耗。

上述现有技术尽管能够实现腔体滤波器的较高Q值设计，但是不管是在腔体内部加载介质谐振器或是改变滤波器调谐方式，滤波器的Q值主要还是受到腔体结构的限制，并且滤波器的结构都比较复杂，在一定程度上增大了损耗，降低了Q值。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于超传输的高Q值级联弯折波导腔体滤波器，以通过E面弯折矩形波导相互级联形成腔体结构，并且在波导弯折处加载超传输隔膜，有效实现波导腔体滤波器在X波段选频滤波功能，提高滤波器的品质因数Q值。

为实现上述目的，本发明基于超传输的高Q值级联弯折波导腔体滤波器，包括矩形波导腔体和超传输隔膜，其特征在于：所述矩形波导腔体，采用由前波导1、中波导2和后波导3依次级联形成的E面弯折矩形波导腔体；所述超传输隔膜，由第一超传输隔膜4和第二超传输隔膜5组成，该第一超传输隔膜4上开有第一C型缝隙41，并加载于前波导1与中波导2的级联位置，该第二超传输隔膜5上开有第二C型缝隙51，并加载于中波导2与后波导3的级联位置，用于实现波导腔体滤波器的高Q值选频滤波。

作为优选，所述E面弯折矩形波导腔体，弯折角度θ的取值根据波导的参数确定，其范围为：