[发明专利]一种低气压大功率阈值的介质滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低气压大功率阈值的介质滤波器，属于地面和卫星通信微波器件设计领域。

背景技术

我国应用卫星技术飞速发展：一方面，为了提高通信传输性能，要求星载微波设备的工作功率越来越高；另一方面，为提高集成度，要求星载微波设备的体积重量越来越小。两方面导致在星载微波设备中出现不均匀且高强度的电场，将会引发放电效应。同轴滤波器广泛应用于卫星转发、测控和遥感系统中，为了获得更大功率阈值必然要增大体积重量。

在气象卫星、测控和跟踪系统中，微波部件从发射到入轨全过程均处于工作状态，传统的同轴滤波器由于电场分布特性，其低气压功率阈值已经不能满足型号的需求，为此具有体积小、重量轻、Q值高和低气压功率阈值高的滤波器的研究迫在眉睫。

TM01模介质滤波器的电磁场分布特性的特殊性使其低气压功率阈值远大于同轴结构滤波器。但是国内外现有介质滤波器结构无法完全满足星载滤波器要求的可靠性和完备性，比如盖板变形结构（图1）和双层盖板结构（图2）不能满足在不同力学、温度环境以及真空条件下的需求：前者由于应力在卫星疲劳耐受试验中，薄盖板的形变最终不能恢复，导致滤波器性能失效；后者在力学冲击振动试验中产生的应力不能快速释放，致使滤波器性能发生变化。另外，传统的介质滤波器采用限位台或者金属频率调节螺钉结构形式，对介质谐振器空腔内电磁场扰动太大，使介质滤波器的功率阈值迅速降低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种低气压大功率阈值的介质滤波器，通过根据环境应力产生的极限值给出预设形变，获得相应的力矩，通过盖板-压紧力调节螺钉-金属压块-薄盖板组成的压力调节机构把压紧力均匀的分布在薄盖板上，在不同环境中，通过薄盖板的孔把应力释放出，有效的增加了介质滤波器的疲劳度和寿命，同时采用定位介质块和介质调谐螺钉相结合方法来提高滤波器的低气压功率阈值，满足卫星使用要求。

本发明的技术解决方案是：

一种低气压大功率阈值的介质滤波器包括：压力调节机构、腔体、介质谐振器、频率调谐螺钉、定位介质块、焊接杆、接头、紧固螺钉；压力调节结构又包括上盖板、压紧力调节螺钉、金属压块、薄盖板；

上盖板的底面有沉孔，金属压块位于上盖板的沉孔下，金属压块和上盖板位于薄盖板的上表面，压紧力调节螺钉的一端穿过上盖板顶在金属压块的中央位置使得压力均匀分布在薄盖板上，进而使介质谐振器与腔体和薄盖板在不同环境下接触良好；

薄盖板通过紧固螺钉与腔体的上部紧密相连；介质谐振器位于腔体和薄盖板之间，薄盖板对应腔体的中间开有圆孔，薄盖板的圆孔直径大于介质谐振器的内径，小于介质谐振器的外径；定位介质块下端位于介质谐振器内，上端位于薄盖板的圆孔中用于防止介质谐振器其受切向力的冲击造成偏移；频率调谐螺钉穿过腔体底面伸入介质谐振器用于微扰介质谐振器内部电磁场实现频率调谐。

所述上盖板底面沉孔为圆形，所述金属块为环形结构，上盖板底面沉孔的高度大于金属压块高度，直径与金属压块直径相配合。

所述金属压块底端的增压槽直径大于介质谐振器的外径。

所述薄盖板为平面结构，材料为铍青铜。

所述频率调谐螺钉材料为聚酰亚胺、氮化铝。

所述的定位介质块下端安装在介质谐振器内和上端安装在薄盖板的圆孔中后，通过导热胶与薄盖板连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明结构上采用盖板-压紧力调节螺钉-金属压块-薄盖板组成的压力调节机构，可以计算出腔体、介质谐振器和盖板不同材料在工作环境下的极限形变，预先给予压紧调节螺钉最大形变相对应的力矩，保证薄盖板在所工作环境下的不会发生形变疲劳，即不会发生薄盖板形变不能恢复的情况，同时可以使施加在金属压块上的力均匀分布在薄盖板上，保证薄盖板与介质谐振器在不同环境下有效接触。

（2）本发明的滤波器腔体采用定位介质块和介质调谐螺钉相配合的设计，减小对介质谐振器中孔内的电磁场的扰动，可以有效的提高滤波器的低气压功率阈值。采用限位台和金属螺钉的结构形式，会使金属螺钉进入介质谐振器内的孔位，扰动了内部场强，导致场强和电压值迅速增大，降低了介质滤波器的功率阈值。采用定位介质块和介质调谐螺钉可以有效的降低空气内的最大电场值和电压值，增加功率阈值，能够满足气象卫星和跟踪和测控系统的需求。