[发明专利]一种基于TM模式的介质双模带通滤波器及控制方法

说明书

本发明属于微波通信技术领域，公开了一种基于TM模式的介质双模带通滤波器及控制方法，滤波器包括介质谐振器，所述介质谐振器的外表面镀银；通过所述介质谐振器的半径控制其谐振模式的谐振频率；在所述介质谐振器两个谐振模式的磁场分布交加处开一个通孔，通过所述通孔控制介质谐振器两个谐振模式之间的耦合强度；在与所述介质谐振器谐振模式电场平行的方向引入同轴探针作为端口耦合结构，通过所述同轴探针的位置及同轴探针内导体的长度控制外部品质因数。本发明的介质双模带通滤波器结构简单，体积小，实现方便，采用介质谐振器表面镀银的方法，不需要金属外腔，与传统介质滤波器不同。

技术领域

本发明属于微波通信技术领域，尤其涉及一种基于TM模式的介质双模带通滤波器及控制方法。

背景技术

微波滤波器是无线通信系统射频前端的重要器件，对整个无线通信系统的性能有直接的影响。微波滤波器可以对通信过程中所需要的频率进行选择，让其能够顺利通过，同时抑制不需要的频率，避免其对通信带来影响，从而保证良好的通信信号传输，提高通信质量。

随着无线通信系统的迅猛发展，频谱资源变得愈发的稀缺，无线信号间的频率间隙也随之越来越小，这对微波滤波器的性能提出了更高的要求。由于介质双模滤波器具有较高的Q值、相对小的体积以及良好的热稳定性，因此成为实现高性能微波滤波器的理想解决途径，被广泛应用于蜂窝基站等无线通信设备中。传统的介质双模滤波器利用外部金属腔体来实现对电磁波的屏蔽，大大增加了滤波器的体积；利用切角技术或者螺钉技术来实现谐振频率控制和谐振模式之间的耦合，增加了加工的技术难度与成本。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

(1)1999年，国外学者Ian C.Hunter等人在IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques上发表了题为“Dual-Mode Filters With Conductor-LoadedDielectric Resonators”的研究论文，提出了一种基于HE_11d简并模式的介质双模滤波器。该滤波器包括一个高介电常数的圆形介质谐振器，一个位于介质谐振器上表面的金属圆盘以及外部金属腔体。该滤波器的腔内耦合是通过对金属圆盘进行开槽，然后通过控制开槽结构的深度和宽度来实现的，开槽的位置位于HE_11d简并模两个模式的场分布相交处；相邻两个金属腔体之间谐振模式的耦合，则通过在两个腔体之间进行开窗引入磁耦合来实现。

(2)2009年，国外学者Raafat R.Mansour等人在IEEE Transactions onMicrowave Theory and Techniques上发表了题为“Quad-Mode and Dual-ModeDielectric Resonator Filters”的研究论文，提出了一种基于1/2HEH₁₁模和1/2HEE₁₁模的半圆形介质双模滤波器。通过控制半圆形介质谐振器的尺寸比D/L(直径/高度)可以实现1/2HEH₁₁模和1/2HEE₁₁模谐振频率的靠近，然后采用螺钉结构对电场进行微扰，从而实现对这两个模式的谐振频率和耦合强度的控制。

(3)2013年，香港学者Ke-Li Wu等人在IEEE Transactions on Microwave Theoryand Techniques上发表了题为“A TM11Dual-Mode Dielectric Resonator Filter WithPlanar Coupling Configuration”的研究论文，文中采用圆柱形介质谐振器的一对TM₁₁简并模式，通过在介质谐振器中挖多个孔并插入金属螺钉，实现对两个模式频率的控制和模式间耦合强度的控制，从而设计介质双模滤波器。