一种可调谐的高功率波导带阻滤波器

摘要

本发明公开了一种可调谐的高功率波导带阻滤波器，包括一个具有左接口和右接口的主波导腔体，至少两个结构相同且具有一个接口及调谐结构的副波导腔体；所述主波导腔体的两个相对侧面上均设有矩形耦合口，且矩形耦合口的尺寸与所述副波导腔体的接口尺寸相适配；所述副波导腔体固定在主波导腔体的矩形耦合口处，且主波导腔体的空腔与副波导腔体的空腔相连通。本发明具有功率容量大、实用性强、工作频率可调谐等优点，且整个滤波器的结构新颖、重量轻，为后续系统的微型化、集成化提供了有利支持。

说明书

技术领域

本发明涉及应用于射频和微波领域的滤波器，尤其涉及一种可调谐的高功率波导带阻滤波器。

背景技术

随着无线通信技术的发展和全球信息化的推进，大量的无线电信号都需要通过射频、微波等通信系统进行传输，且不同频段的通信系统只有在各自对应的频带内才能正常工作，这就需要通信系统中的滤波器在频率选择方面具有较高的准确性，以实现对不需要的干扰、杂散和寄生等噪声信号有较大的衰减，对需要的信号以尽可能小的衰减在通信系统中传输，然而，随着民用通讯系统和军用通信系统的发展，大量的信息需要在有限频带资源的通信系统间传递，这就要求通信系统具有更快的传输速度、更宽的传输带宽和更强的抗干扰能力，这在某种程度上决定了对通信系统的各项性能指标有着直接影响的滤波器必须具有更加优良的性能，特别是在微波深空探测等应用领域，由于微波信号的频率高、能量大、且具有的频带较宽，以往功率容量较小且选频特性较单一的滤波器根本无法满足其实际需要。因此，为了适应微波深空探测等应用领域的发展， 研究小型化、可调谐、大功率容量的滤波器至关重要。

发明内容

 本发明的目的是提供一种可调谐的高功率波导带阻滤波器，根据滤波器的主波导腔体所具有的漏壁式结构对空间电场强度的影响，以达到改善滤波器输入、输出阻抗匹配形式的目的，从而提高滤波器的功率容量，同时，在调谐结构的作用下，实现滤波器工作频率的可调谐。

 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可调谐的高功率波导带阻滤波器，包括一个具有左接口和右接口的主波导腔体，至少两个结构相同且具有一个接口及调谐结构的副波导腔体；所述主波导腔体的两个相对侧面上均设有耦合口，且耦合口的尺寸与所述副波导腔体的接口尺寸相适配；所述副波导腔体固定在主波导腔体的耦合口处，且主波导腔体的空腔与副波导腔体的空腔相连通。

优选地，所述主波导腔体包括固定在一起的第一壳体和第二壳体，且两壳体均包括左连接部、中间部和右连接部；第一壳体左连接部和第二壳体左连接部的左端分别设有第一左半波导接口和第二左半波导接口，且第一左半波导接口和第二左半波导接口共同构成主波导腔体的左接口；第一壳体右连接部和第二壳体右连接部的右端分别设有第一右半波导接口和第二右半波导接口，且第一右半波导接口和第二右半波导接口共同构成主波导腔体的右接口；第一壳体中间部的前侧面上和第二壳体中间部的前侧面上，从左至右均依次设有耦合口，且第一壳体中间部前侧面上的耦合口和第二壳体中间部前侧面上的耦合口的位置交错设置，第一壳体中间部前侧面上相邻耦合口间的间距和第二壳体中间部前侧面上相邻耦合口间的间距均为1/4波导波长的奇数倍。

优选地，所述副波导腔体包括调谐结构和具有一个接口的腔体，所述调谐结构包括设置在腔体侧面上的调谐螺孔和与之匹配的调谐螺钉，且设有调谐螺孔的侧面与接口所在面垂直。

优选地，所述的耦合口呈矩形，且第一壳体中间部前侧面上矩形耦合口的尺寸，沿第一壳体中间部的中部向左端和右端递减设置，第二壳体中间部前侧面上矩形耦合口的尺寸均相同。

优选地，设置在所述第一壳体中间部前侧面上和第二壳体中间部前侧面上，相邻耦合口间的间距均采用1/4波导波长的三倍，即3/4波导波长。

优选地，所述主波导腔体的左、右接口均采用BJ70型标准波导接口。

优选地，所述第一壳体和第二壳体的前侧面上、靠近上、下端面处及耦合口的周围均设有螺孔和与之匹配的螺钉。

优选地，所述第一壳体与第二壳体间，以及各个副波导腔体与主波导腔体间经螺纹连接和/或焊接方式固定在一起。

本发明通过设有耦合口的第一壳体和第二壳体固定在一起所形成的漏壁式腔体结构对空间电场强度的影响，从而改善滤波器输入、输出阻抗的匹配形式，使得滤波器的插入损耗小于0.1dB，驻波比小于1.1，从而大大提高滤波器的功率容量；通过副波导腔体上的调谐结构，使得滤波器的实际工作频率可以在一定范围内变动，增强了滤波器的适用性；采用副波导腔体分居主波导腔体两侧，且同一侧副波导腔体间的间距为3/4波导波长的结构，避免了简单的一字排开所造成的滤波器性能下降的问题，使得滤波器对收带抑制度大于110dB，极大地降低了对接收信道的干扰，从而保证了在高功率发射机正常工作时，不影响接收设备的正常运作。此外，滤波器采用的BJ70标准波导接口 ，便于滤波器的整体安装，且整个滤波器的结构新颖、重量轻，为后续系统的微型化、集成化提供了有利支持。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主波导腔体的结构示意图；

图3为本发明主波导腔的第一壳体结构示意图；

图4为本发明主波导腔的第二壳体结构示意图；

图5为本发明主波导腔体的左接口的结构示意图；

图6为本发明副波导腔体的结构示意图；

图7为本发明调谐螺钉的结构示意图。

具体实施方式

如图1 所示，本发明包括一个主波导腔体1和至少两个结构相同的副波导腔体2，且多个副波导腔体2分别固定在主波导腔体1的前、后侧面上。

如图2至图5所示，所述主波导腔体1采用具有左接口1-1和右接口1-2的腔体结构，包括固定在一起的第一壳体3和第二壳体4，且两壳体均包括左连接部、中间部和右连接部；第一壳体左连接部3-1和第二壳体左连接部4-1的左端分别设有第一左半波导接口5-1和第二左半波导接口5-2，且第一左半波导接口5-1和第二左半波导接口5-2共同构成主波导腔体1的左接口1-1；第一壳体右连接部3-3和第二壳体右连接部4-3的右端分别设有第一右半波导接口6-1和第二右半波导接口6-2，且第一右半波导接口6-1和第二右半波导接口6-2共同构成主波导腔体1的右接口1-2，且所述左接口1-1和右接口1-2均采用BJ70型标准波导接口；第一壳体中间部3-2的前侧面上从左至右依次设有贯穿前、后侧面的矩形耦合口7-1，第二壳体中间部4-2的前侧面上从左至右依次设有贯穿前、后侧面的矩形耦合口7-2，且第一壳体中间部3-2前侧面上矩形耦合口7-1的尺寸，沿第一壳体中间部3-2的中部向左端和右端递减设置，第二壳体中间部4-2前侧面上矩形耦合口7-2的尺寸均相同，第一壳体中间部3-2前侧面上的矩形耦合口7-1和第二壳体中间部4-2前侧面上的矩形耦合口7-2的位置交错设置，且在本实施例中，第一壳体中间部3-2上相邻矩形耦合口7-1的间距与第二壳体中间部4-2上相邻矩形耦合口7-2的间距均为1/4波导波长的三倍，即3/4波导波长，使得具有左接口1-1和右接口1-2的腔体结构呈现漏壁式结构；此外，第一壳体3和第二壳体4的前侧面上、靠近上、下端面处以及耦合口7-1和矩形耦合口7-2的周围均设有贯穿前、后侧面的第一螺孔8-1和与之匹配的螺钉，以便将第一壳体3和第二壳体4经第一螺孔8-1和与之匹配的螺钉固定在一起。

如图6和图7所示，所述副波导腔体2包括调谐结构和柱状腔体9，调谐结构包括设置在柱状腔体9上端面上的调谐螺孔10和与之匹配的调谐螺钉11，在与柱状腔体9上端面相互垂直的左侧面上，设有一个与所述耦合口7-1和矩形耦合口7-2的尺寸相适配的槽口9-1，且槽口9-1上设有相应接口9-2，接口9-2上设有与第一螺孔8-1的尺寸相适配的第二螺孔8-2，以便将副波导腔体2经第二螺孔8-2、第一螺孔8-1和与之匹配的螺钉，安装在主波导腔体1的耦合口7-1和矩形耦合口7-2处，使得主波导腔体1的空腔与副波导腔体2的空腔相连通。

本发明是由主波导腔体1和副波导腔体2构成的可调谐波导带阻滤波器，通过具有BJ70型标准波导接口的左接口1-1或右接口1-2安装在通信系统发射机的信号发射端，当通信系统经发射机向外发射信号时，待发信号经左接口1-1或右接口1-2进入可调谐波导带阻滤波器，并在主波导腔体1的矩形耦合口7-1和矩形耦合口7-2周围形成边缘磁场，此时安装在矩形耦合口7-1和矩形耦合口7-2处的副波导腔体2在边缘磁场的作用下，形成了一系列具有特性导纳的波导谐振器，如此一来，在具有电感特性的矩形耦合口7-1和矩形耦合口7-2以及具有电容特性的副波导腔体2的共同作用下，使得可调谐波导带阻滤波器的阻带相应地出现单一高衰减峰，从而实现了对接收频带信号寄生输出的抑制。

本发明的主波导腔体1在一系列宽度均匀变化的矩形耦合口7-1和矩形耦合口7-2的共同作用下，所形成的漏壁式腔体结构，使得滤波器的特性阻抗和负载阻抗具有良好的匹配度，从而让滤波器的插入损耗小于0.1dB，驻波比小于1.1，进而大大提高了滤波器的功率容量；同时，设置在矩形耦合口7-1和矩形耦合口7-2处的一系列副波导腔体2由于具有波导谐振器的作用，加之，相邻副波导腔体2间的间距为3/4波导波长，从而保证了滤波器对收带的抑制度大于110dB，极大地降低了寄生信号对接收信道的干扰；设置在副波导腔体2侧面上的调谐螺孔10和与之相匹配的调谐螺钉11共同构成了调谐结构，通过改变调谐螺钉11旋入调谐螺孔10的深度，实现改变滤波器实际工作频段的目的，从而保证滤波器的实用性。

此外，本发明应用于深空微波探测领域，考虑到微波高功率泄漏辐射等问题，经调试达到预期指标后，对各个部件接触面的边缘均进行真空焊接。