[发明专利]基于交叉耦合和源-负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器

说明书

本发明公开了基于交叉耦合和源‑负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器，其中：包括依次连接的源端、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔和负载端；相连谐振腔间磁耦合，第一谐振腔与第四谐振腔之间交叉电耦合，实现一对传输零点，源端与负载端之间形成源‑负载磁耦合，形成另一对传输零点。本发明具有4个传输零点，结构简单易实现，能有效提高探测系统的整体性能。

技术领域

本发明属于毫米波射频电路的技术领域，尤其涉及毫米波频段波导滤波器，具体的说，是一种应用于射电天文探测系统中的基于交叉耦合和源-负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器。

背景技术

W波段处于太赫兹低频段的边缘，但仍然是毫米波、太赫兹频段中重要的窗口频率，对于射电天文的观测研究具有非常重要的意义。

滤波器具有频率选择特性，是探测系统中重要的无源器件之一，能够滤除工作带宽外的干扰频率和环境噪声，优先提取特征信息并提高系统性能。波导具有完全闭合的金属结构，能够避免电磁辐射损耗和介质损耗，同时具有低损耗、功率容量大、易安装、固定等特性，被广泛应用于滤波器的设计。

近年来，随着工艺技术的快速发展，W波段波导滤波器的研制成为了国内外热门的研究对象，被大量报道。目前报道过的用于W波段波导滤波器实现的工艺主要有：深反应离子刻蚀(Deep-Reactive Iron Etching，DRIE)，新型的厚SU-8光刻技术(Thick SU-8Photoresist)，电铸(Electroforming)工艺，数控铣削(CNC)工艺和基片集成波导技术等。它们之中，使用传统CNC加工的波导滤波器因为无需任何其他转换结构，往往能获得比较出色的插损特性。另一方面，W波段的波导滤波器大部分采用切比雪夫函数逼近的直接耦合式滤波器，边带响应过渡缓慢，且带外抑制较差。

因此在重要的窗口W-频段，研究适用于CNC工艺实现，具有带外存在多个传输零点(准椭圆响应)的波导滤波器具有很强的现实意义和工程价值。该发明对射电天文探测系统的发展与应用起到积极作用。

发明内容

本发明的目的是解决W-频段波导滤波器普遍存在的边带过度缓慢及带外抑制较差等问题，发明了一种具有4个传输零点的基于交叉耦合和源-负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器，该滤波器具有结构简单易实现，有效提高探测系统的整体性能的优点。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

基于交叉耦合和源-负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器，其中：包括依次连接的源端、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔和负载端；相连谐振腔间磁耦合，第一谐振腔与第四谐振腔之间交叉电耦合，实现一对传输零点，源端与负载端之间形成源负载磁耦合，形成另一对传输零点。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的基于交叉耦合和源-负载耦合的W波段准椭圆波导滤波器由第一滤波器座和第二滤波器座组成，源端、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔和负载端均开设在第一滤波器座表面，第二滤波器座紧密盖合在第一滤波器座的该表面上，第二滤波器座与源端、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔和负载端对应处为平面，使得第一滤波器座和第二滤波器座共同组成了H面单侧裂缝导波结构。

上述的源端、第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔和负载端折叠排列，使源端与负载端相邻，第一谐振腔与第四谐振腔相邻。

上述的源端和负载端为WR-10波导。

上述的第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔均为TE₁₀₁-模波导腔体谐振器。

上述的相连谐振腔间的磁耦合为H-面双侧感性膜片。