[发明专利]一种基于消逝模的小型化波导滤波器

说明书

本发明公开了一种基于消逝摸的小型化波导滤波器，包括标准矩形波导、消逝模滤波通道、用于消逝模滤波通道定位的两个销钉以及用于固定消逝模滤波通道与标准矩形波导的四个固定螺丝钉。本发明采用消逝摸滤波通道折叠的设计方法与金属薄片堆叠的实现方式，实现了高阶消逝摸波导滤波器的设计与小型化。其优点是可以助力高频段微波通信系统的小型化、轻量化、集成化、低成本化，而且其加工周期短，多种不同的器件尺寸可以通过设计不同金属片的厚度轻松实现。

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，更具体的说，涉及一种基于消逝模的小型化波导滤波器。

背景技术

伴随着通信系统工作频段的逐步增高，链路对低损耗的波导器件的需求也逐步提升。滤波器作为一种频率选择器件，也在当今的通信系统中向着小型化、轻量化、低成本化的方向发展，因此，小型化易集成的波导滤波器仍是学术界以及工业界的热门研究对象。

为减小波导滤波器的尺寸，徐立公开了一种多枝节耦合的小型化波导滤波器(徐立、王清源，一种小型化波导滤波器，中国发明专利，申请号201810570576，申请日2018.06.05)，通过在主传输线上沿横向并联多级短路枝节，实现整体滤波器的小型化。但是这种结构需要的枝节数量较多，既导致了加工难度与成本的增加，也使得横向尺寸增加，纵向尺寸也受到限制。为实现在增大滤波器阶数时尽量保持器件尺寸小型化的目的，储鹏公开了一种基于凹陷谐振结构的小型化滤波器(储鹏，一种小型化波导滤波器，中国发明专利，申请号201610758831.4，申请日2016.08.30)，输入输出通过探针完成馈电，谐振器的耦合通过不同尺寸的凹陷结构嵌套完成。但是这种结构的尺寸严重受到最外层凹陷结构的限制，同时随着工作频率的增高，凹陷结构的加工与嵌套将难以实现，输入输出的耦合也难以满足通信系统中波导级联的要求。为了减小谐振单元尺寸，优化耦合结构，等人公开了一种基于消逝模的波导滤波器(Corona-Chavez,A.,et al.(2011).Novel microwave filtersbased on Epsilon Near Zero waveguide tunnels.Microwave and OpticalTechnology Letters 53(8):1706-1710.)，通过消逝模的特性，这种结构的滤波器耦合窗能够实现折叠，但是整体尺寸受到半波长谐振单元的限制，同时，由于无法实现谐振腔之间的交叉耦合，带外抑制相对较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于消逝模的小型化波导滤波器，在实现多阶数的条件下，引入带外传输零点以优化带外抑制度，同时实现结构的小型化、集成化和低成本化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于消逝模的小型化波导滤波器，包括标准矩形波导、消逝模滤波通道、用于消逝模滤波通道定位的两个销钉以及用于固定消逝模滤波通道与标准矩形波导的四个固定螺丝钉，其特征在于：所述消逝模滤波通道由第一消逝模金属片、第二消逝模金属片、第三消逝模金属片、第四消逝模金属片、第五消逝模金属片、第六消逝模金属片、第七消逝模金属片进行堆叠而成；所述的七个消逝模金属片的四个顶角处全部打有用于固定的金属通孔，中部打有用于定位固定的销钉孔。所述的七个消逝模金属片中间位置处分别打有第一导行通道，第二导行通道，第三导行通道，第四导行通道，第五导行通道，第六导行通道，第七导行通道；所述的标准矩形波导的输出端为标准矩形波导法兰盘，四个顶角处打有用于固定的金属通孔；所述的四个固定螺钉与金属片上的金属通孔以及标准法兰盘上金属通孔直径相同；所述的用于定位固定的销钉孔直径与用于消逝模波导通道定位的两个销钉直径相同；通过两个销钉依次穿过七个消逝模金属片上的销钉孔将消逝模金属片位置进行固定形成消逝模滤波通道；四个固定螺钉将消逝模滤波通道固定在标准矩形波导上。

进一步的，所述的第二导行通道、第四导行通道和第六导行通道的长边尺寸为在滤波器通带最低频率处，对应空气填充金属波导在不截止条件下的最小波导长边尺寸；所述的第二导行通道、第四导行通道和第六导行通道的短边尺寸由所需工作带宽决定，工作带宽越宽，短边尺寸越大。