【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，属于通信。
技术介绍
1、带通滤波器是一种允许特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率信号的电路元件。它在无线通信、雷达、导航和测量系统等众多领域中扮演着关键角色。带通滤波器的设计和性能直接影响着系统的整体性能，例如频率选择性、信号的传输质量和抗干扰能力。
2、随着通信设备和传感器设备向着轻量化、便携化和多功能化方向发展，小型化带通滤波器的需求不断增长。在卫星通讯领域，卫星通信系统要求设备具备高可靠性和紧凑的设计。小型化带通滤波器可以降低卫星通信设备的重量和体积，有助于提高卫星的有效载荷和降低发射成本。在5g和未来的无线通信系统中，频率范围的扩展和频谱利用率的提高对滤波器的性能提出了更高要求。小型化带通滤波器可以实现对高频信号的有效选择，同时保持系统的紧凑设计，以适应5g基站和终端设备的尺寸和性能需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
3、所述基于半模谐振腔的小型带通滤波器，从上至下依此包括：输入端口、输出端口、介质谐振腔。该半模谐振滤波器具有较高的带外抑制比，在保证高性能的同时实现滤波器的小型化。
4、所述基于半膜谐振腔的小型带通滤波器的输入端口及输出端口为由两根大小完全相同的50欧姆同轴线组成，同轴线外导体下表面与涂敷有金属层的介质谐振腔上表面相连接，内导体接入谐振腔内部。所述输
5、作为优选方案，输入端口内导体半径为r1＝0.75mm，长度为l1＝5.78mm，内导体选择银为制作材料，室温(20℃)下电导率为6.301*10^7s/m。
6、作为优选方案，输入端口外导体半径为r2＝1.73mm，长度为l2＝2mm，外导体内部填充空气，相对介电常数为1。
7、作为优选方案，输出端口内导体半径为r1＝0.75mm，长度为l1＝5.78mm，内导体选择银为制作材料，室温(20℃)下电导率为6.301*107s/m。
8、作为优选方案，输出端口外导体半径为r2＝1.73mm，长度为l2＝2mm，外导体内部填充空气，相对介电常数为1。
9、作为优选方案，输入端口中心与输出端口中心距离为l3＝7mm。
10、作为优选方案，输入端口、输出端口中心至介质谐振腔中心距离均为l4＝20.2mm。
11、作为优选方案，介质谐振腔上下表面为四个角被切割的正方形，边长为l5＝16.7mm。
12、作为优选方案，介质谐振腔上下表面切角边缘处做平滑处理，切割长度为l6＝1.2mm。
13、作为优选方案，介质谐振腔高度h1＝6mm，厚度为d1＝0.3mm，材料材料选用高介电常数介质，相对介电常数为20.3。
14、作为优选方案，十字缝隙中心与介质谐振腔中心重合，十字长轴长l7＝25.3mm，短轴长l9＝19.8mm。
15、作为优选方案，谐振腔下表面圆柱形凸起半径r3＝1.5mm，高度h2＝1.1mm。
16、作为优选方案，四个圆柱形凸起相对介质谐振腔中心呈中心对称分布，各个凸起间距为l10＝6mm。
17、作为优选方案，各个金属涂覆层厚度均为d2＝0.01mm。
18、本专利技术的目的在于提供一种基于半模谐振腔的小型化带通滤波器。
19、本专利技术的原理：
20、根据谐振腔理论，立方体谐振腔谐振频率满足等式：
21、
22、其中，fmnl为谐振频率，c为光速等于3*108m/s，μr、εr分别为填充介质材料的相对磁导率与相对介电常数，a、b、l分别为矩形谐振腔长度、宽度与高度，m、n、p则代表谐振腔模式数。根据上述公式结合麦克斯韦方程、边界条件可以推导出，当谐振腔工作在te101模时，其磁场分布可由下列等式进行描述：
23、
24、其中，hx、hz分别代表x方向及z方向的磁场大小。通过hx不难看出切向磁场在平面z＝l/2上恒等于0。因此，z＝l/2平面可以等效为一个理想磁壁。
25、根据电磁波在不同媒质分界面上的反射系数计算公式，当电磁波由高介电常数媒质入射至空气时，其反射系数满足等式：
26、
27、其中，γ代表反射系数，εr代表媒质相对介电常数。从式中可以看出当εr趋近与正无穷时，γ趋近于1，此时媒质分界面即可等效为一个虚拟磁壁。
28、因此，采用高介电常数的陶瓷材料制作谐振腔，沿着平面z＝l/2进行切割，并在其余平面覆银，即可在平面z＝l/2等效生成一个虚拟磁壁。如此一来，在不破坏腔体内部谐振特性的情况下可将谐振腔体积缩减至原来的1/2。依照hz计算公式，上述原理同样适用于平面x＝a/2。
29、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)小型化：体积比传统滤波器缩小近50％，大幅减小了设备整体尺寸，适用于空间受限的应用，如移动通信设备、物联网终端和卫星通信系统。2)高带外抑制比：滤波器具备高带外抑制比，确保卓越的频率选择性，有效减少了邻近频段的干扰，提高了系统的信号质量和性能稳定性。3)易于集成：由于体积小且性能优异，该滤波器更容易集成到复杂的电子系统中，有助于设备的轻量化设计和多功能化，提高系统设计的灵活性。
30、下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。
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1.一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，具备优秀的频率选择特性以及较小的体积；
2.根据权利要求1所述的一种基于半膜谐振腔的小型带通滤波器，其谐振频率满足等式：
3.根据权利要求1所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：采用高介电常数媒质作为谐振腔制作材料，在除切面以外的平面涂覆银，以此在切面建立等效磁壁实现在不破坏腔内谐振特性的前提下将体积缩小至原来的一半。
4.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：同轴线(101)、同轴线(201)内导体半径为r1，长度为L1，外导体半径为r2，长度为L2。
5.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：同轴线(101)、(201)中心距离为L3，二者中心至介质谐振腔中心距离均为L4。
6.根据权利要求4所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：介质谐振腔(3)上下表面为四个角被切割的正方形，边长为L5，上下表面切角边缘处做平滑处理，切割长度为L6，介质谐振腔(3)高度h1，厚度为d1，材料材料选用高介
7.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：十字缝隙(301)中心与介质谐振腔(3)中心重合，十字长轴长为L7，短轴长为L9。
8.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：谐振腔(3)下表面圆柱形凸起(309)、(310)、(311)、(312)半径r3，高度h2，四个圆柱形凸起(309)、(310)、(311)、(312)相对介质谐振腔(3)中心呈中心对称分布，各个凸起间距为L1。
9.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：各个金属涂覆层(302)、(303)、(304)、(305)、(306)、(307)、(308)厚度均为d2。
...【技术特征摘要】
1.一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，具备优秀的频率选择特性以及较小的体积；
2.根据权利要求1所述的一种基于半膜谐振腔的小型带通滤波器，其谐振频率满足等式：
3.根据权利要求1所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：采用高介电常数媒质作为谐振腔制作材料，在除切面以外的平面涂覆银，以此在切面建立等效磁壁实现在不破坏腔内谐振特性的前提下将体积缩小至原来的一半。
4.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：同轴线(101)、同轴线(201)内导体半径为r1，长度为l1，外导体半径为r2，长度为l2。
5.根据权利要求3所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：同轴线(101)、(201)中心距离为l3，二者中心至介质谐振腔中心距离均为l4。
6.根据权利要求4所述的一种基于半模谐振腔的小型带通滤波器，其特征在于：介质谐振腔(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘锦，杜正军，周学海，杨德强，刘思豪，刘贤峰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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