[发明专利]一种基于带隙闭环的微波选频器件

说明书

本发明公开了一种基于带隙闭环的微波选频器件，其包括闭环状带隙结构、输入波导和输出波导，闭环状带隙结构为由内环金属薄片、外环金属薄片、上方金属薄片和下方金属薄片首尾相连包围形成的闭环柱状结构，闭环状带隙结构的内环横截面积与外环横截面积之比大于90％，闭环状带隙结构侧边分别设置有输入端口和输出端口，输入端口与输入波导的端口连接，输出端口与输出波导的端口连接，相比目前的微波选频技术，该波导滤波选频器件具有选频灵敏准确，透射率调节方便灵活，结构简单不易损坏，拆装灵活，传输稳定损耗小、承受功率大等优点。

技术领域

本发明属于微波领域，具体涉及一种基于带隙闭环的微波选频器件。

背景技术

微波选频器件研发是微波工程领域一个重要的方向。微波选频器件在各种微波射频设备中均有着广泛的应用。目前的微波选频器件主要采用两种技术途径实现，即采用LC元件的选频电路多级串联来实现，或者采用微带滤波选频来实现。

然而，对于LC元件的选频电路多级串联这种实现方式来说，滤波精度要求越高，需要串联的LC选频电路就越多，造成此类高精度滤波器件成本居高不下，结构复杂，LC元件容易损坏，承受的功率也小，不适用于大功率微波射频设备，且使用额频率也比较低，不适用于高频滤波。进一步的，采用微带滤波选频，这种方式频率响应慢，传输损耗大，滤波选频曲线较平滑，选频灵敏度差，承受的功率也比较小。同时，通过波导金属盒中介质填充，仅在波导盒截止频点实现整个结构的与传输线阻抗匹配，令处于波导盒截止频点的电磁波顺利通过而令其他频点电磁波被阻止，从而实现选频特性，该方法可以实现大功率的选频和分频，但对于波导盒中填充介质的电磁参数选择很严格，制备起来比较困难，影响了工程的实际应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于带隙闭环的微波选频器件，旨在解决微波选频器件在实现高频滤波的同时可以进行灵活调整的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于带隙闭环的微波选频器件，微波选频器件包括闭环状带隙结构、输入波导和输出波导，闭环状带隙结构为由内环金属薄片、外环金属薄片、上方金属薄片和下方金属薄片首尾相连包围形成的闭环柱状结构，闭环状带隙结构的内环横截面积与外环横截面积之比大于90％，闭环状带隙结构侧边分别设置有输入端口和输出端口，输入端口与输入波导的端口连接，输出端口与输出波导的端口连接。

作为本发明的进一步改进，通过改变闭环状带隙结构的高度来调整微波选频器件的截止频率。

作为本发明的进一步改进，微波选频器件的输入阻抗Z₁具体为：

Z₁＝Z₀a_o/a₁-jωμ₀(1-S₁/S)S/a₁

其中，Z₀为输入波导的特性阻抗(为实现阻抗匹配，输入波导的特性阻抗和输出波导的特性阻抗相同)，a_o为输入端口的宽度，a₁为输出端口的宽度，S₁为闭环状带隙结构的内环横截面积，S为闭环状带隙结构的外环横截面积，ω为通过该微波选频器件的微波频率，μ₀为闭环状带隙结构的闭环内部填充介质的磁导率。

作为本发明的进一步改进，微波选频器件的等效磁导率_μeff具体为：

其中，S₁为闭环状带隙结构的内环横截面积，S为闭环状带隙结构的外环横截面积。

作为本发明的进一步改进，闭环状带隙结构的闭环内部填充介质为空气。

作为本发明的进一步改进，通过改变闭环状带隙结构的闭环内部填充介质来调整微波选频器件的截止频率。