[发明专利]一种双模介质波导滤波器

说明书

本发明公开了一种双模介质波导滤波器，包括一个表面具有导电镀层的介质本体，所述介质本体分隔有若干个谐振腔，至少一个谐振腔的顶部设置双模结构，所述双模结构包括两个调谐盲孔及耦合通槽，该两个调谐盲孔必须从介质本体的同一侧打入，所述耦合通槽位于两个调谐盲孔圆心连线的中垂线上，该两个盲孔产生一对TM₂₁₀奇、偶模，其谐振频率由调谐盲孔深度控制，并且通过两个盲孔增强谐振腔的电容加载效应，降低这对TM₂₁₀奇、偶模的谐振频率，使其成为谐振腔的主模，所述耦合通槽产生电感效应，在TM₂₁₀奇、偶模之间引入磁耦合，与两个调谐盲孔共同形成电磁耦合谐振。本发明通过在一个腔体内使用两个模式，实现了谐振腔乃至滤波器的小型化。

技术领域

本发明涉及射频和微波滤波器的技术领域，尤其是指一种双模介质波导滤波器。

背景技术

物联网和车联网给5G通信系统提出了高速率和低延时的要求，于是5G的通信频率往更高频段发展，载波频率的升高使得5G的传输距离变小，所需部署的基站大大增加，将造成公共空间资源紧张，所以体积小，重量轻，选择性强、带内插入损耗小的滤波器成为了当前急需的器件之一。

已发表的文章或专利多涉及单模的介质波导滤波器，其中大多数的谐振腔采用单盲孔的形式，少数运用了两个到三个盲孔，但是不管盲孔数多少，该类滤波器每个腔内均只运用了一个模式，腔体空间利用率还可以继续提高，有更进一步小型化的可能。

现有的双模和多模技术主要有两种形式，第一种是利用波导腔固有的模式，通过切角进行耦合，这种方式的尺寸设计不灵活，介质块的厚度过大，不利于基站高度的减小。第二种则是通过上下表面各打入一个半径不同盲孔来控制双模，这种方式所需要的双模腔依旧很大，而且所应用的模式是第二、三模式，不是主模，有可能会在低频端产生寄生通带。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种可应用于5G频段、带外选择性强、带内插入损耗小的双模介质波导滤波器，在选择性和损耗方面与单模介质波导滤波器高度一致的基础上，实现了小型化。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种双模介质波导滤波器，包括一个表面具有导电镀层的介质本体，所述介质本体分隔有若干个谐振腔，至少一个谐振腔的顶部设置双模结构，所述双模结构包括两个调谐盲孔及耦合通槽，该两个调谐盲孔必须从介质本体的同一侧打入，所述耦合通槽位于两个调谐盲孔圆心连线的中垂线上，该两个盲孔产生一对TM₂₁₀奇、偶模，其谐振频率由调谐盲孔深度控制，并且通过两个盲孔增强谐振腔的电容加载效应，降低这对TM₂₁₀奇、偶模的谐振频率，使其成为谐振腔的主模，所述耦合通槽产生电感效应，在TM₂₁₀奇、偶模之间引入磁耦合，与两个调谐盲孔共同形成电磁耦合谐振。

进一步，所述TM₂₁₀偶模的电场在两个调谐盲孔圆心连线的中垂线处形成的是磁壁，中垂线左右两侧电场方向相同；所述TM₂₁₀奇模的电场在中垂线处形成的是电壁，中垂线左右两侧电场方向相反；所述TM₂₁₀奇、偶模在中垂线附近的一些电场路径会产生差异，TM₂₁₀偶模的电场路径从腔壁出发，而TM₂₁₀奇模的电场路径从中垂线处出发，TM₂₁₀偶模路径总是长于TM₂₁₀奇模，故TM₂₁₀偶模的频率低于TM₂₁₀奇模；当双模结构中心偏离谐振腔中心时，靠近腔壁的一侧电场强度会变大，另一侧则变小。

进一步，所述耦合通槽的内径越大，或者耦合通槽中心离两个调谐盲孔圆心连线越近，则中垂线附近TM₂₁₀奇、偶模电场的路径差异越小，耦合越小，反之亦然。

进一步，相邻谐振腔之间设置耦合通槽，以引入磁耦合，电耦合则通过设置耦合盲孔来引入。