[实用新型]一种基于四模介质谐振器的窄带滤波环形耦合器

说明书

本实用新型公开了一种基于四模介质谐振器的窄带滤波环形耦合器，包括一个四模介质谐振器、金属腔和四根馈电金属杆，四根馈电金属杆与四模介质谐振器相互平行靠近，且形成耦合，四根馈电金属杆分别为第一、第二、第三及第四金属杆，第二金属杆与金属腔中心点的连线垂直于第三金属杆与金属腔中心点的连线，第一金属杆位于第二和第三金属杆的中轴面上，第四金属杆与金属腔中心点的连线垂直于第一金属杆与金属腔中心点的连线。本实用新型提出的窄带滤波环形耦合器具有小型化、高集成度的特点，具有创造性和实用性。

技术领域

本实用新型涉及一种滤波环形耦合器，具体涉及一种基于四模介质谐振器的窄带滤波环形耦合器。

背景技术

耦合器和带通滤波器是无线通信系统射频前端电路的重要组成器件，一般两个滤波器与环形耦合器级联实现滤波耦合功能，占据较大的电路体积，同时级间不匹配也降低电路性能。为了克服这些问题，许多学者开展研究来设计多功能滤波耦合器。

在平面印刷电路板(PCB)上，可以通过使用四个有带通滤波功能的±K转换器代替经典环形耦合器中一个或三个四分之一波长传输线，或者用四分之一波长和半波长微带谐振器来构建滤波耦合器等；另外，基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现的多层滤波环形耦合器也能有效减小体积。然而上述多功能器件存在Q值和功率容限低的缺点，不适用于窄带应用。为了克服这个缺点，许多学者采用高Q值和高功率容限的介质谐振器和腔体来设计电路。其中，最常用的是介质谐振器和腔体中的单模谐振器，它们可以很容易地用来实现各种滤波器的拓扑结构，但是由于是单模谐振器，所需要的谐振腔较多，存在体积大的问题；为了减小体积，多模的谐振器也被用来设计滤波器，比如有学者构建了双模，三模或四模的介质谐振器来设计了滤波器；此外，有学者用四个TE模介质谐振器实现耦合器，但是体积较大；另外，也有学者用十字型的双模介质谐振器实现滤波耦合器，但只有单阶滤波功能且带外抑制不佳。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于四模介质谐振器的窄带滤波环形耦合器，应用于射频前端电路。

本实用新型一个四模介质谐振器和四根馈电金属杆；它集成了带通滤波器和环形耦合器两种功能，体积比两个带通滤波器和一个环形耦合器的传统级联形式大幅减小；通过设置四根馈电针的位置，并利用四模谐振器的两组谐振模式对的电磁场特性，可以实现滤波环形耦合器所需要的振幅和相位特性；该滤波环形耦合器的通带两侧具有传输零点，实现了很好的滤波效果；本实用新型提出的窄带滤波环形耦合器具有小型化、高集成度的特点，具有创造性和实用性。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于四模介质谐振器的窄带滤波环形耦合器，包括金属腔、四模介质谐振器及四根馈电金属杆，所述金属腔内设置四模介质谐振器，所述四根馈电金属杆分别为第一金属杆、第二金属杆、第三金属杆及第四金属杆，第一、第二、第三及第四金属杆分别设置第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；

第一金属杆及第四金属杆从金属腔顶部沿着与腔体内壁平行的方向伸入到金属腔体内，第二金属杆和第三金属杆从金属腔底部沿着与腔体内壁平行的方向伸入金属腔体内，四根馈电金属杆与四模介质谐振器相互平行，且形成耦合；

第二金属杆与金属腔中心点的连线垂直于第三金属杆与金属腔中心点的连线，第一金属杆位于第二和第三金属杆的中轴面上，使从第一端口输入的信号激励起四模介质谐振器中的两个模式，使信号被平分到第二和第三端口，实现0°的相位差和二阶滤波响应；

第四金属杆与金属腔中心点的连线垂直于第一金属杆与金属腔中心点的连线，使第四端口输入信号激励四模介质谐振器的另外两个模式，输入信号被平分到第二和第三端口，方向相反，实现180°的相位差和二阶滤波响应。

所述金属腔为长和宽相等的长方体。

所述第一端口及第四端口设置在第一金属杆及第四金属杆的上端；