一种大功率切角方腔滤波器制造技术

一种大功率切角方腔滤波器，包括上散热片、侧散热片、散热片固定夹、上半腔体、下半腔体、下散热片、支架、频率调谐螺钉和耦合调谐螺钉，用于通信系统中，可单独作为一个部件对某一频段的信号起滤波作用，也可以组合起来作为多工器的通道滤波器形成一个多工器网络，实现了滤波器谐振腔体TE011模的成功应用，显著提高了滤波器的功率容量，具有很高的品质因数，巧妙设计了一个U形窗和矩形窗两窗共同实现一个负耦合的结构，既降低了滤波器低气压放电和微放电的可能性，又保证了滤波器的传输对称特性，且易于调试，整个滤波器成平面排布结构能够很好的散热且可以安装外部温度补偿装置，保证了滤波器的温度稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大功率切角方腔滤波器，属于微波滤波器领域。
技术介绍
在卫星通信系统中，腔体滤波器是不可或缺的无源器件。它可以单独作为一个部件对某一频段的信号起滤波作用，也可以组合起来作为多工器的通道滤波器形成一个多工器网络。随着通信卫星通信容量的不断增大，对腔体滤波器的功率、质量、体积的要求也越来越高。目前国际和国内常用的腔体滤波器有矩形波导膜片式滤波器，殷钢薄壁圆腔双模滤波器等，前者一般用于宽带滤波器，其Q值(即滤波器的品质因数，衡量滤波器的滤波器特性的关键参数)也相对较低，后者则常作为传统输出多工器的通道滤波器。由于圆腔双模滤波器一个谐振腔体内包含两个模式，发热量大且圆波导腔体的谐振器散热性能较差， 限制了功率容量，目前Ku频段150W的功率容量已经成为殷钢薄壁圆腔双模滤波器的极限， 在需要高Q值，大功率的场合，现有技术已经不能满足需求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种大功率切角方腔滤波器，该滤波器具有大功率、高Q值、单模工作范围宽、调试简单、可以应用于窄带设计等特点，可以满足现阶段日益增加的通信系统应用要求。本专利技术的技术解决方案是一种大功率切角方腔滤波器，包括上散热片、侧散热片、散热片固定夹、上半腔体、下半腔体、下散热片、支架、频率调谐螺钉和耦合调谐螺钉；所述大功率切角方腔滤波器为4阶滤波器，由上半腔体和下半腔体扣合形成四个谐振腔体，均为长方体，呈田字形分布，且四个谐振腔体排列在同一水平面上，均工作在模式TEOll模，按照微波信号在所述大功率切角方腔滤波器中的传输顺序，四个谐振腔体依次为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；所述四个谐振腔体均对四个侧壁的棱切圆角，第一谐振腔侧壁有长方形输入耦合窗口 ；第四谐振腔侧壁有长方形输出耦合窗口 ；在第一谐振腔和第二谐振腔之间、第一谐振腔和第四谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间的侧壁上有长方形耦合窗口 ；在第二谐振腔和第三谐振腔之间有两个耦合窗口，一个为U形窗口，另一个为长方形窗口 ；所述耦合窗口位于各个谐振腔体的圆角处；上半腔体的顶部，在每一个谐振腔体的正对中心处位置有螺纹孔，用于安装频率调谐螺钉；上半腔体的顶部位于谐振腔体之间的长方形耦合窗口的位置有螺纹孔，用于安装耦合调谐螺钉；上散热片通过螺钉连接在上半腔体上，下散热片通过螺钉连接在下半腔体上，支架通过螺钉连接在下散热片上，侧散热片由散热片固定夹按压通过螺钉连接在上散热片和支架上。所述对谐振腔体四个侧壁的棱切圆角半径大小在5mm 12mm之间。本专利技术与现有技术相比的有益效果是(1)本专利技术结构上考虑将整个滤波器各耦合腔体垂直底面排布，呈田字型，使整个滤波器成平面排布结构，并在滤波器周围增加散热片。这样做的可以增加散热面积，即增强热辐射能力；同时加大滤波器与冷基板的接触面积，增强传导散热能力。能够满足真空环境中300W以上的大功率设计要求。(2)本专利技术将滤波器谐振腔设计为介于方腔和圆腔之间的切角方腔，并使其工作在模式TEOll模。各耦合孔都位于谐振腔的中心部位，形成侧壁耦合，且均为磁耦合孔。各耦合孔开孔都较大，没有形成小缝隙，从而减小了低气压放电和微放电的可能性。(3)本专利技术的滤波器谐振腔采用TEOll模式，该模式具有很高的Q值，远高于矩形谐振器的TElOl模式，也高于目前常用圆腔双模滤波器使用的TE113和TE114模式。(4)本专利技术的滤波器采用的TEOll模及使用的耦合窗口结构具有很宽的单模工作范围，完全能够满足多工器的通道滤波器的需求，且由于本专利技术频率调整螺钉和耦合调整螺钉的设计，滤波器的耦合和频率均可以方便的进行调试，滤波器能够实现窄带和交宽带的设计，能够满足广泛的通信系统应用要求。附图说明图1是一个典型的四阶广义切比雪夫带两个传输零点的S参数幅度曲线；图2是一个典型的大功率切角滤波器在CST中的传输特性仿真曲线。图3是本专利技术大功率切角滤波器的整体结构示意图；图4是本专利技术大功率切角滤波器的爆炸结构示意图；图5是本专利技术大功率切角滤波器在CST中的仿真结构示意图；图6是本专利技术大功率切角滤波器的腔体正面示意图；图7是本专利技术切角方腔滤波器输入/输出耦合孔计算模型；图8是本专利技术切角方腔滤波器输入/输出孔群时延计算结果；图9是本专利技术切角方腔滤波器腔间耦合计算模型。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。专利技术的滤波器为带一对传输零点的四阶广义切比雪夫滤波器，其耦合矩阵的综合与典型的广义切比雪夫滤波器相同，现有自编程序或商用软件可以得出满足指标要求的滤波器耦合矩阵，如图1为耦合矩阵求出的滤波器传输特性曲线。图2为CST中最终得到的传输特性仿真曲线。如图3、图4、图5、图6所示，本专利技术提供了一种大功率切角方腔滤波器，包括上散热片1、侧散热片2、散热片固定夹3、上半腔体4、下半腔体5、下散热片6、支架7、频率调谐螺钉8和耦合调谐螺钉9 ；所述大功率切角方腔滤波器为4阶滤波器，由上半腔体4和下半腔体5扣合形成四个谐振腔体，均为长方体，呈田字形分布，且四个谐振腔体排列在同一水平面上，均工作在模式TEOll模，按照微波信号在所述大功率切角方腔滤波器中的传输顺序，四个谐振腔体依次为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；所述四个谐振腔体均对四个侧壁的棱切圆角，该切角不同于一般的为了方便加工的导圆角，是针对谐振腔体工作在TEOll模式进行的切角，谐振腔体四个侧壁的棱切圆角半径大小在5mm 12mm之间，本专利技术中采用半径8. 5mm，如图5中a为长方形耦合窗口，b 为U形耦合窗口分。第一谐振腔侧壁有长方形输入耦合窗口 ；第四谐振腔侧壁有长方形输出耦合窗口 ；在第一谐振腔和第二谐振腔之间、第一谐振腔和第四谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间的侧壁上有长方形耦合窗口 ；在第二谐振腔和第三谐振腔之间有两个耦合窗口，一个为U形窗口，如图5中b所示，另一个为长方形窗口 ；所述耦合窗口位于各个谐振腔体的圆角处；谐振腔体的大小根据滤波器频率的不同进行设计，耦合窗口的大小根据滤波器带宽的不同进行设计，输入输出耦合窗口连接到波导端口，波导端口也由上半腔体4 和下半腔体5扣合而成，并设计了对外通过螺钉连接的法兰接口。上半腔体4的顶部，在每一个谐振腔体的正对中心处位置有螺纹孔，用于安装频率调谐螺钉8 ；上半腔体4的顶部位于谐振腔体之间的长方形耦合窗口的位置有螺纹孔，用于安装耦合调谐螺钉9 ；上散热片1通过螺钉连接在上半腔体4上，下散热片6通过螺钉连接在下半腔体 5上，支架7通过螺钉连接在下散热片6上，侧散热片2由散热片固定夹3按压通过螺钉连接在上散热片1和支架7上，为了增强导热性能，连接面处均涂抹导热材料。上半腔体4和下半腔体5均有法兰面，上半腔体和下半腔体通过两个法兰面使用紧固螺钉连接，谐振腔体间的金属墙壁上也设计有垂直于谐振腔体上下表面的螺孔，可通过螺钉连接，同时，谐振腔体间金属墙壁上为了安装紧固螺钉，对金属墙壁局部进行了扩大，预留了紧固螺钉的安装位置。上半腔体4和下半腔体5使用低膨胀合金材料，并进行表面处理。本专利技术大功率切角滤波器新颖的设计，即平面的谐振腔排列，大切角的方腔，精巧的窗口排列，侧壁耦合等都是在考虑大功率的前提下进行设计的。这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大功率切角方腔滤波器，其特征在于：包括上散热片（１）、侧散热片（２）、散热片固定夹（３）、上半腔体（４）、下半腔体（５）、下散热片（６）、支架（７）、频率调谐螺钉（８）和耦合调谐螺钉（９）；所述大功率切角方腔滤波器为４阶滤波器，由上半腔体（４）和下半腔体（５）扣合形成四个谐振腔体，均为长方体，呈田字形分布，且四个谐振腔体排列在同一水平面上，均工作在模式ＴＥ０１１模，按照微波信号在所述大功率切角方腔滤波器中的传输顺序，四个谐振腔体依次为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；所述四个谐振腔体均对四个侧壁的棱切圆角，第一谐振腔侧壁有长方形输入耦合窗口；第四谐振腔侧壁有长方形输出耦合窗口；在第一谐振腔和第二谐振腔之间、第一谐振腔和第四谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间的侧壁上有长方形耦合窗口；在第二谐振腔和第三谐振腔之间有两个耦合窗口，一个为Ｕ形窗口，另一个为长方形窗口；所述耦合窗口位于各个谐振腔体的圆角处；上半腔体（４）的顶部，在每一个谐振腔体的正对中心处位置有螺纹孔，用于安装频率调谐螺钉（８）；上半腔体（４）的顶部位于谐振腔体之间的长方形耦合窗口的位置有螺纹孔，用于安装耦合调谐螺钉（９）；上散热片（１）通过螺钉连接在上半腔体（４）上，下散热片（６）通过螺钉连接在下半腔体（５）上，支架（７）通过螺钉连接在下散热片（６）上，侧散热片（２）由散热片固定夹（３）按压通过螺钉连接在上散热片（１）和支架（７）上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷新社，张燚，夏亚峰，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：87