[发明专利]小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器

说明书

本发明公开了小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器，属于微波元器件技术领域，包括直波导段（1），在所述直波导段（1）的中间的左右两端对称设置有两个完全尺寸耦合腔（2），在两个所述完全尺寸耦合腔（2）之间设置有数个不完全尺寸耦合腔B（5），所述不完全尺寸耦合腔B（5）的一边与完全尺寸耦合腔（2）平齐；本发明在低通滤波器的基础上，增加了波导宽边尺寸变化的耦合腔，通过耦合腔宽边尺寸变化，在满足对TE₁₀模与TE₀₁模吸收的情况下，有效抑制了波导系统中TE₂₀模的传播，实现波导内高频高阶模谐波的高效抑制，从而能够以较小的尺寸（小至17mm），实现矩形波导系统高频主要模式的抑制，避免干扰或烧毁电子通讯设备。

技术领域

本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种小型化高频高阶模谐波抑制波导滤波器。

背景技术

采用矩形波导系统传输微波信号时，往往产生高频谐波，具体而言：

（1）武器装备发展趋势之一是功率容量的不断提高，但高功率发射机难于达到高的谐波谱纯度，因此传输的功率中存在高频谐波能量，若不进行抑制，可能达到甚至超过临近电子通讯设备的工作功率，会严重干扰甚至烧毁电子通讯设备；

（2）现有武器装备部分采用双频天线，低频发射信号中的高频谐波容易干扰高频信号的传输与接收；

（3）微波传输系统中也会产生高频谐波，如不对称的波导同轴转换，高功率下波导环行器中的铁氧体基片。

究其原因，矩形波导传输系统中，存在多个传输模式，包括主模TE₁₀模，高频还存在TE₂₀模与TE₀₁模等模式。滤波器则是在需要的频段范围让主模通过，带外高频或低频则根据需要，对主模和部分高次模进行抑制。

为了对主模和部分高次模进行抑制，目前的滤波器采用的主要方案如下：

现有方案一：低通滤波器结构，如图1所示，包括直波导段1，直波导段1的中间部分为完全尺寸耦合腔2，其中直波导段1包括波导宽边11和波导窄边12，在波导宽边11传输方向，先压缩了波导口窄边尺寸，再增加了完全尺寸耦合腔2，所述的“完全尺寸耦合腔2”的宽边尺寸与直波导段1的波导宽边11尺寸一致，但是窄边尺寸变化。这种结构的特点是传输方向尺寸小，图中最小传输尺寸为12mm（需要说明的是：这里的“最小传输尺寸”是指做完后的波导滤波器整体尺寸，从输入到输出口的，图中不是完全产品，在现有图1中无法准确标注，但产品的传输尺寸是通用的），可抑制TE₁₀模与TE₀₁模，但不能抑制TE₂₀模，其工作频率回波损耗（图2中的“b”）与传输损耗（图2中的“a”）仿真曲线如图2所示，谐波频率传输损耗仿真曲线如图3所示，从图3可以看出，谐波频率中TE₁₀模（图3中的“B”）与TE₀₁模（图3中的“A”）抑制可达60dB，但TE₂₀模（图3中的“C”）抑制度0～10dB；

现有方案二：带阻滤波器结构，如图4所示，在波导宽边传输方向，保持波导窄边尺寸不变的情况下，在对称于波导口中心的位置上，增加了宽度小于波导宽边的不完全尺寸耦合腔A3结构。这种结构的特点是传输方向尺寸小，图中最小传输尺寸为14mm，可抑制TE₁₀模与TE₀₁模，但不能抑制TE₂₀模，其工作频率回波损耗与传输损耗仿真曲线如图5所示，谐波频率传输损耗仿真曲线如图6所示，从图6可以看出，谐波频率中TE₁₀模抑制达到45dB，TE₀₁模抑制可达60dB，但TE₂₀模抑制度未见衰减；