[发明专利]一种短毫米波高阻带抑制带通滤波器

说明书

本发明公开一种短毫米波高阻带抑制带通滤波器，属于毫米波与太赫兹器件设计技术领域，包括依次连接的第一矩形波导、带通滤波器、过渡连接谐振腔、高低阻抗线腔体低通滤波器和第二矩形波导；带通滤波器由交替设置的带通滤波减高波导枝节和带通滤波谐振腔构成，高低阻抗线腔体低通滤波器由交替设置的低通滤波窄边枝节和低通滤波宽边枝节构成。本发明通过将带通滤波器和高低阻抗线腔体低通滤波器结合，保证带通滤波器的通带内低损耗特性，同时兼顾高低阻抗线腔体低通滤波器的带外高抑制度特性，克服传统带通滤波器在高频段阻带抑制差的问题，实现宽阻带范围、低通带内插损。

技术领域

本发明属于毫米波与太赫兹器件设计技术领域，具体涉及一种短毫米波高阻带抑制带通滤波器。

背景技术

短毫米波是指波长为1～3毫米的电磁波，频率介于100～300GHz之间，属于毫米波与太赫兹相交叠的范围，因而兼有两种波谱的特点，具有广阔的应用前景。

滤波器作为现代微波、毫米波通信系统中至关重要的器件，是一种典型的频率选择装置，能够有效抑制无用信号通过，只有有用信号顺利通过滤波器，因此，滤波器性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。随着现在越来越复杂的电磁环境，对滤波器的性能提出更高要求。因此，在设计滤波器时需要更加关注如何降低有用信号在系统中的衰减，高效处理所需有用信号，同时有效抑制其他无用信号对有用信号的强烈干扰。

短毫米波领域常采用腔体滤波器，虽然传统的波导腔体滤波器在通带内插损较低，但由于矩形波导的高通滤波器性质，不论如何改进滤波器结构，其高频段的阻带抑制都不会太好，这是受限于传统波导带通滤波器理论本身，与滤波器结构无关。因此，采用传统波导腔体滤波器结构必然存在高阻带抑制不好的问题，这对具有宽带需求的器件设计来说是不可接受的。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种短毫米波高阻带抑制带通滤波器，将传统的腔体带通滤波器和腔体低通滤波器相结合，既保证了通带范围内的低损耗，又保证了高频处良好的阻带抑制，具有结构简单、低损耗的特点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种短毫米波高阻带抑制带通滤波器，其特征在于，包括依次连接的第一矩形波导、带通滤波器、过渡连接谐振腔、高低阻抗线腔体低通滤波器和第二矩形波导；所述带通滤波器为N阶腔体带通滤波器，由交替设置的N+1个带通滤波减高波导枝节和N个带通滤波谐振腔构成，并分别通过带通滤波减高波导枝节与第一矩形波导和过渡连接谐振腔连接；所述高低阻抗线腔体低通滤波器为2M+1阶腔体带通滤波器，由交替设置的M+1个低通滤波窄边枝节和M个低通滤波宽边枝节构成，并分别通过低通滤波窄边枝节与过渡连接谐振腔和第二矩形波导连接。

进一步地，所述第一矩形波导和第二矩形波导的类型由所述短毫米波高阻带抑制带通滤波器的工作频点决定。

进一步地，所述第一矩形波导和第二矩形波导均可作为输入波导或输出波导；当第一矩形波导为输入波导时，第二矩形波导为输出波导；当第二矩形波导为输入波导时，第一矩形波导为输出波导。

进一步地，所述过渡连接谐振腔基于矩形波导设计，对矩形波导与带通滤波减高波导枝节相连的一部分做窄边尺寸加宽处理，对另一部分的窄边一侧做挖槽处理。

进一步地，所述M个低通滤波宽边枝节的尺寸相同。

进一步地，采用散射矩阵法确定所述带通滤波器的结构尺寸，具体过程如下：

S1：根据所需短毫米波高阻带抑制带通滤波器的相对带宽和技术指标，确定所述带通滤波器的阶数N；

S2：根据所述带通滤波器的阶数N查询低通滤波器原型表，确定元件值g_j,j＝0,1,...,N；

S3：根据查询到的元件值g_j,j＝0,1,...,N，确定对应的阻抗变换器归一化值计算公式如下：