本發(fā)明涉及通信，具體涉及一種面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器及制法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，計(jì)算機(jī)、微機(jī)電、先進(jìn)制造等行業(yè)的快速發(fā)展推動(dòng)了通信技術(shù)和微小衛(wèi)星技術(shù)升級(jí)換代，進(jìn)而使得衛(wèi)星通信成本的下降，低軌衛(wèi)星通信凸顯出廣泛的應(yīng)用前景。2015年前后，國(guó)內(nèi)外先后提出多個(gè)大規(guī)模低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)。隨著低軌衛(wèi)星通信的快速發(fā)展，對(duì)于高性能和寬阻帶帶通濾波器的需求在逐漸增加。由于固有的低通特性和靈活的上限截止頻率，人工表面等離子極化激元(人工表面等離子激元)被廣泛研究和開發(fā)用于設(shè)計(jì)各種寬帶帶通濾波器(帶通濾波器)。由于波導(dǎo)具有低損耗和高功率處理能力常常和人工表面等離子激元結(jié)合用于設(shè)計(jì)高性能的人工表面等離子激元帶通濾波器。尤其是在金屬波導(dǎo)，例如矩形波導(dǎo)、間隙波導(dǎo)和脊波導(dǎo)等。其中，脊波導(dǎo)因具有比同尺寸波導(dǎo)更低的截止頻率，有利于實(shí)現(xiàn)電路的小型化，同時(shí)獲得更寬的單模工作帶寬。

2、現(xiàn)有的技術(shù)中，在微帶傳輸線和基片集成波導(dǎo)上加載周期性金屬條的結(jié)構(gòu)雖然靈活性大，但是損耗大，難以滿足低損耗的應(yīng)用需求。而在金屬波導(dǎo)中加載周期性單元構(gòu)成人工表面等離子激元的下阻帶選擇性差以及金屬波導(dǎo)不夠靈活的特點(diǎn)；且現(xiàn)存的金屬波導(dǎo)和人工表面等離子激元構(gòu)成的帶通濾波器也無(wú)法有效地達(dá)到上阻帶足夠?qū)挼募夹g(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中在微帶傳輸線和基片集成波導(dǎo)上加載周期性金屬條的結(jié)構(gòu)雖然靈活性大，但是損耗大，難以滿足低損耗的應(yīng)用需求；而在金屬波導(dǎo)中加載周期性單元構(gòu)成人工表面等離子激元的下截止特性僅僅依賴于波導(dǎo)的截止特性且設(shè)計(jì)不夠靈活，不能滿足小尺寸和下阻帶滾降性能好的要求；且現(xiàn)存的金屬波導(dǎo)人工表面等離子激元帶通濾波器也無(wú)法有效地達(dá)到寬阻帶抑制的技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明提供的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器及制法，通過(guò)在中心脊上蝕刻倒t形槽的方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)基礎(chǔ)寬帶帶通濾波器，并探討了人工表面等離子激元的特性。其次通過(guò)在脊波導(dǎo)中心脊的兩端蝕刻一對(duì)對(duì)稱的折疊槽的結(jié)構(gòu)構(gòu)成1/4波長(zhǎng)諧振器，成功地在通帶下方引入一個(gè)新的零點(diǎn)，用于增加通帶下邊緣的滾降程度。同時(shí)，通過(guò)控制光柵的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了寬阻帶的效果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了3.3ghz-5.8ghz的寬頻帶帶通結(jié)構(gòu)。在帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)-15db以下的回波損耗和0.25db的插入損耗。在55％的寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了低損耗和小尺寸，而且脊波導(dǎo)人工表面等離子激元帶通濾波器中引入了一個(gè)可以隨著折疊槽長(zhǎng)度變化而變化的零點(diǎn)。同時(shí)，上阻帶的-30db的抑制水平也從5.95ghz拓展到了20ghz，實(shí)現(xiàn)了很好的阻帶抑制的效果。此外，中心脊具有較低的阻抗，可以直接連接到同軸連接器，從而使整體尺寸更加緊湊。

2、本發(fā)明提供一種面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，包括殼體，所述殼體內(nèi)開設(shè)有空腔；所述空腔內(nèi)設(shè)置有中心脊；所述殼體兩端設(shè)置有水平過(guò)渡軸；所述水平過(guò)渡軸與中心脊兩端連接。所述中心脊上表面開設(shè)有多個(gè)倒t型槽。多個(gè)所述倒t型槽形成人工表面等離子激元；倒t型槽左右兩側(cè)設(shè)置有深度低于倒t形槽的槽構(gòu)成過(guò)渡狀人工表面等離子激元槽。

3、進(jìn)一步地，所述中心脊底部?jī)蓚?cè)均開設(shè)有從中心脊一端開縫貫穿脊并向上折疊的折疊槽。所述中心脊前后兩側(cè)空腔側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)立柱。多個(gè)所述立柱形成雙光柵結(jié)構(gòu)；在水平方向上，中心脊兩端的立柱伸出長(zhǎng)度逐漸減小。

4、進(jìn)一步地，所述人工表面等離子激元與雙光柵結(jié)構(gòu)形成通帶。兩個(gè)所述折疊槽左右對(duì)稱。

5、進(jìn)一步地，濾波器整體采用鋁制材質(zhì)。

6、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

7、1.本發(fā)明提供的一種面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，利用人工表面等離子激元和在中心脊上蝕刻的折疊形槽實(shí)現(xiàn)了高選擇性寬帶脊波導(dǎo)帶通濾波器的設(shè)計(jì)。相較于在介質(zhì)板上制作的人工表面等離子激元帶通濾波器，本設(shè)計(jì)使用金屬波導(dǎo)具有更低的損耗。由于金屬波導(dǎo)在設(shè)計(jì)濾波器上的靈活性不高，不能像介質(zhì)板上隨意增加結(jié)構(gòu)來(lái)增加零點(diǎn)。所以設(shè)計(jì)在中心脊上蝕刻一對(duì)折疊槽構(gòu)成1/4波長(zhǎng)諧振器來(lái)在濾波器下阻帶增加一個(gè)可以隨意移動(dòng)的零點(diǎn)且易于制造。

8、2.本發(fā)明提供的一種面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，在工作頻段內(nèi)插入損耗低于0.25db，帶寬高達(dá)55％，回波損耗低于-15db，而且上阻帶-30db以下的抑制達(dá)到20ghz，實(shí)現(xiàn)了較寬的阻帶。

技術(shù)特征：

1.面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，包括殼體(6)，所述殼體(6)內(nèi)開設(shè)有空腔(7)；所述空腔(7)內(nèi)設(shè)置有中心脊(1)；所述殼體(6)兩端設(shè)置有水平過(guò)渡軸(5)；所述水平過(guò)渡軸(5)與中心脊(1)兩端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，所述中心脊(1)上表面開設(shè)有多個(gè)倒t型槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，多個(gè)所述倒t型槽形成人工表面等離子激元(2)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，所述中心脊(1)底部?jī)蓚?cè)均開設(shè)有折疊槽(3)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，所述中心脊(1)前后兩側(cè)空腔(7)側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)立柱。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，多個(gè)所述立柱形成雙光柵結(jié)構(gòu)(4)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，所述人工表面等離子激元(2)與雙光柵結(jié)構(gòu)(4)形成通帶。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，兩個(gè)所述折疊槽(3)左右對(duì)稱。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器，其特征在于，濾波器整體采用鋁制材質(zhì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器的制法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向低軌衛(wèi)星通信的高選擇性寬帶腔體帶通濾波器及制法，具體涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在微帶傳輸線和基片集成波導(dǎo)上加載周期性金屬條的結(jié)構(gòu)損耗大，在金屬波導(dǎo)中加載周期性單元構(gòu)成人工表面等離子激元的下阻帶選擇性差以及金屬波導(dǎo)不夠靈活的特點(diǎn)；且現(xiàn)存的金屬波導(dǎo)人工表面等離子激元也無(wú)法有效地達(dá)到上阻帶足夠?qū)挼募夹g(shù)問(wèn)題；其技術(shù)方案為：在中心脊上蝕刻倒T形槽的人工表面等離子激元的帶通濾波器的基礎(chǔ)上蝕刻一對(duì)對(duì)稱的折疊槽的結(jié)構(gòu)構(gòu)成1/4波長(zhǎng)諧振器，用于在下阻帶產(chǎn)生零點(diǎn)，提高了帶通濾波器的選擇性，同時(shí)，通過(guò)控制光柵的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了寬阻帶的特性；本發(fā)明具有更低的損耗，實(shí)現(xiàn)了較寬的阻帶。

技術(shù)研發(fā)人員：陳建新,朱鵬旭,施旭,秦偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8