本發(fā)明涉及一種帶通濾波器，尤其是一種基于三層金屬板結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，屬于無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微波濾波器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中發(fā)射端和接收端必不可少的器件，它對(duì)信號(hào)起分離作用，讓有用的信號(hào)盡可能無衰減的通過，對(duì)無用的信號(hào)盡可能大的衰減抑制其通過。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)間的頻帶越來越窄，這就對(duì)濾波器的規(guī)格和可靠性提出了更高的要求。矩形腔體濾波器具有高的頻率選擇性、低插損、功率容量大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而具有很高的應(yīng)用價(jià)值。許多學(xué)者對(duì)腔體濾波器產(chǎn)生多模的通帶進(jìn)行了研究，通過調(diào)節(jié)諧振器之間的耦合來改變分離多模，產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，進(jìn)一步提高帶通性能。

據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下：

1990年，F(xiàn).Arnd首次提出了濾波器非諧振模的概念。在后續(xù)學(xué)者的探索研究中，利用非諧振模的概念，對(duì)金屬腔體濾波器在傳輸特性上的多模及傳輸零點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段直列型金屬諧振腔的多模及傳輸零點(diǎn)的主要實(shí)現(xiàn)方法，是在源端激勵(lì)模式TE10，源端的腔體與濾波器諧振腔通過孔徑進(jìn)行耦合，改變孔徑的位置及金屬諧振腔的大小，來激勵(lì)諧振模TM120、TM210模和非諧振模TM11，由于非諧振模對(duì)能量有傳遞作用，使得能量傳遞過程中存在多徑，而實(shí)現(xiàn)了傳輸零點(diǎn)。同時(shí)，諧振模的存在使得傳輸通帶里有多個(gè)傳輸模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于三層金屬板結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，該濾波器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足通信系統(tǒng)的要求，且應(yīng)用范圍廣。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種基于三層金屬板結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，包括三層金屬板、第一導(dǎo)體組件和第二導(dǎo)體組件，所述三層金屬板分別為第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板，所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板從底部到頂部依次設(shè)置，且三層金屬板的左端由第四金屬板固定，右端由第五金屬板固定，三層金屬板之間具有間隙，所述第二金屬板上開有槽線，并在槽線附近用金屬塊將三層金屬板固定在一起；所述第一導(dǎo)體組件設(shè)置在第四金屬板上，并與第二金屬板的左端連接，所述第二導(dǎo)體組件設(shè)置在第五金屬板上，并與第二金屬板的右端連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述金屬板上的槽線為工字形槽線。

作為一種優(yōu)選方案，所述工字形槽線有三個(gè)，三個(gè)工字形槽線分別為第一工字形槽線、第二工字形槽線和第三工字形槽線，所述第一工字形槽線、第二工字形槽線和第三工字形槽線從左到右依次排列，其中第一工字形槽線和第三工字形槽線左右對(duì)稱。

作為一種優(yōu)選方案，所述金屬塊有六個(gè)，其中三個(gè)金屬塊分別位于第一工字形槽線、第二工字形槽線和第三工字形槽線的上端附近位置上，并將三層金屬板的上端固定在一起，另外三個(gè)金屬塊分別位于第一工字形槽線、第二工字形槽線和第三工字形槽線的下端附近位置上，并將三層金屬板的下端固定在一起。

作為一種優(yōu)選方案，所述第四金屬板和所述第五金屬板均為U形金屬板。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一導(dǎo)體組件與第二導(dǎo)體組件左右對(duì)稱。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一導(dǎo)體組件由第一同軸外導(dǎo)體和第一同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第一同軸外導(dǎo)體固定在第四金屬板的外壁上，作為第一輸入/輸出端口，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體作為第一探針，該第一同軸內(nèi)導(dǎo)體的一端與第一同軸外導(dǎo)體連接，另一端穿過第四金屬板外壁和內(nèi)壁后與第二金屬板的左端連接；所述第二導(dǎo)體組件由第二同軸外導(dǎo)體和第二同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第二同軸外導(dǎo)體固定在第五金屬板的外壁上，作為第二輸入/輸出端口，所述第二同軸內(nèi)導(dǎo)體作為第二探針，該第二同軸內(nèi)導(dǎo)體的一端與第二同軸外導(dǎo)體連接，另一端穿過第四金屬板外壁和內(nèi)壁后與第二金屬板的右端連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一同軸外導(dǎo)體采用第一SMA接頭，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體采用第一耦合桿，所述第二同軸外導(dǎo)體采用第二SMA接頭，所述第二同軸內(nèi)導(dǎo)體采用第二耦合桿；所述第一SMA接頭的末端與第一耦合桿的一端焊接，所述第二SMA接頭的末端與第二耦合桿的一端焊接。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明的濾波器通過將三層金屬板從底部到頂部依次設(shè)置，且三層金屬板之間具有間隙，并在中間層金屬板上開出槽線，并在槽線附近用金屬塊將三層金屬板固定在一起，其左右兩端通過其它金屬板進(jìn)行固定，槽線充當(dāng)耦合結(jié)構(gòu)，槽線隔開的中間層金屬板其余部分、底層金屬板和頂層金屬板充當(dāng)諧振器，通過調(diào)節(jié)中間層金屬板的尺寸、中間層金屬板上工字形槽線的位置及尺寸，可以分別控制濾波器的多模諧振及傳輸零點(diǎn)；此外，金屬塊將三層金屬板的上端和下端固定，使三層金屬板形成的金屬結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，使諧振更穩(wěn)定；整個(gè)濾波器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足通信系統(tǒng)的要求，且應(yīng)用范圍廣。

2、本發(fā)明的濾波器在9.96～10.04GHz的頻率范圍內(nèi)，|S11|的值都在-10dB以下，并有三個(gè)明顯的諧振點(diǎn)，可見是帶有傳輸零點(diǎn)的多模金屬帶通濾波器，與傳統(tǒng)的金屬諧振腔都是封閉結(jié)構(gòu)相比，由三層金屬板形成的金屬結(jié)構(gòu)不封閉，能夠滿足小型化、高選擇性、高Q值、設(shè)計(jì)和加工簡單等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器結(jié)構(gòu)正視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器結(jié)構(gòu)左視圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的帶通濾波器的加工示意圖。

其中，1-第一金屬板，2-第二金屬板，3-第三金屬板，4-第四金屬板，5-第五金屬板，6-金屬塊，7-第一工字形槽線，8-第二工字形槽線，9-第三工字形槽線，10-第一同軸外導(dǎo)體，11-第一同軸內(nèi)導(dǎo)體，12-第二同軸外導(dǎo)體，13-第二同軸內(nèi)導(dǎo)體，14-第一小金屬塊，15-第一螺孔，16-第一U形金屬塊，17-第二U形金屬塊，18-第一通孔下半部分，19-第二螺孔，20-第二通孔下半部分，21-第三螺孔，22-第二小金屬塊，23-第四螺孔，24-第三小金屬塊，25-第四小金屬塊，26-第五螺孔，27-第六螺孔，28-第五小金屬塊，29-第七螺孔，30-第三U形金屬塊，31-第四U形金屬塊，32-第八螺孔，33-第九螺孔，34-螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1～圖4所示，本實(shí)施例的帶通濾波器包括三層金屬板、第一導(dǎo)體組件和第二導(dǎo)體組件。

所述三層金屬板分別為第一金屬板1、第二金屬板2和第三金屬板3，所述第一金屬板1、第二金屬板2和第三金屬板3從底部到頂部依次設(shè)置，即第一金屬板1為底層金屬板，第二金屬板2為中間層金屬板，第三金屬板3為底層金屬板，且三層金屬板的左端由第四金屬板4固定，右端由第五金屬板5固定，上端和下端由六個(gè)金屬塊6固定，這六個(gè)金屬塊6的尺寸是相同的，其中三個(gè)金屬塊6將三層金屬板的上端固定在一起，另外三個(gè)金屬塊6將三層金屬板的下端固定在一起，通過這種方式固定，可以使三層金屬板之間具有間隙，即三層金屬板所形成的金屬結(jié)構(gòu)不封閉；所述第二金屬板2上開有三個(gè)工字形槽線，采用工字形槽線只是為了方便進(jìn)行尺寸調(diào)整，也可以采用其它形狀的槽線，三個(gè)工字形槽線分別為第一工字形槽線7、第二工字形槽線8和第三工字形槽線9，所述第一工字形槽線7、第二工字形槽線8和第三工字形槽線9從左到右依次排列，其中第一工字形槽線7和第三工字形槽線9左右對(duì)稱(即這兩個(gè)工字形槽線的尺寸相同)，將三層金屬板上端固定在一起的三個(gè)金屬塊6分別位于第一工字形槽線7、第二工字形槽線8和第三工字形槽線9的上端附近位置上，將三層金屬板下端固定在一起的三個(gè)金屬塊6分別位于第一工字形槽線7、第二工字形槽線8和第三工字形槽線9的下端附近位置上，工字形槽線充當(dāng)耦合結(jié)構(gòu)，工字形槽線隔開的第二金屬板2其余部分、第一金屬板1和第三金屬板3充當(dāng)諧振器，通過調(diào)節(jié)第二金屬板2的尺寸、第二金屬板2上工字形槽線的位置及尺寸，可以實(shí)現(xiàn)模式諧振和傳輸零點(diǎn)的控制；所述第四金屬板4和所述第五金屬板5均為U形金屬板。

所述第一導(dǎo)體組件與第二導(dǎo)體組件左右對(duì)稱，所述第一導(dǎo)體組件由第一同軸外導(dǎo)體10和第一同軸內(nèi)導(dǎo)體11組成，所述第一同軸外導(dǎo)體10固定在第四金屬板4的外壁上，作為第一輸入/輸出端口，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體11作為第一探針，該第一同軸內(nèi)導(dǎo)體11的一端與第一同軸外導(dǎo)體10連接，另一端穿過第四金屬板4外壁和內(nèi)壁后與第二金屬板2的左端連接；所述第二導(dǎo)體組件由第二同軸外導(dǎo)體12和第二同軸內(nèi)導(dǎo)體13組成，所述第二同軸外導(dǎo)體12固定在第五金屬板5的外壁上，作為第二輸入/輸出端口，所述第二同軸內(nèi)導(dǎo)體13作為第二探針，該第二同軸內(nèi)導(dǎo)體13的一端與第二同軸外導(dǎo)體12連接，另一端穿過第四金屬板4外壁和內(nèi)壁后與第二金屬板2的右端連接。

本實(shí)施例中，所述第一同軸外導(dǎo)體10采用第一SMA接頭，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體11采用第一耦合桿，所述第二同軸外導(dǎo)體12采用第二SMA接頭，所述第二同軸內(nèi)導(dǎo)體13采用第二耦合桿；所述第一SMA接頭的末端與第一耦合桿的一端焊接，所述第二SMA接頭的末端與第二耦合桿的一端焊接。

本實(shí)施例的金屬諧振腔濾波器頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線如圖5所示，圖中虛線表示|S11|，是輸入端口的回波損耗；實(shí)線表示|S21|，是輸入端口到輸出端口的正向傳輸系數(shù)，可以看到在2.85～3.12GHz的頻率范圍內(nèi)，|S11|的值都在-10dB以下，并有三個(gè)明顯的諧振點(diǎn)。

如圖6所示，本實(shí)施例的帶通濾波器加工過程如下：

1)取三層金屬板，三層金屬板分別為第一金屬板1、第二金屬板2和第三金屬板3；

2)第一金屬板1的上端、下端分別具有三個(gè)第一小金屬塊14，在每個(gè)第一小金屬塊14上開出用于固定的第一螺孔15，第一金屬板1的左端具有第一U形金屬塊16，右端具有第二U形金屬塊17，在第一U形金屬塊16的兩邊分別開出用于固定第二金屬板2的凹槽，且在第一U形金屬塊16上開出用于容納第一SMA接頭(第一同軸外導(dǎo)體10)的內(nèi)導(dǎo)體(即第一耦合桿)的第一通孔下半部分18，并在凹槽上開出用于固定的第二螺孔19；在第二U形金屬塊17的兩邊分別開出用于固定第二金屬板2的凹槽，且第二U形金屬塊17上開出用于容納第二SMA接頭(第二同軸外導(dǎo)體12)的內(nèi)導(dǎo)體(即第二耦合桿)的第二通孔下半部分20，并在凹槽上開出用于固定的第三螺孔21；

3)第二金屬板2的上端、下端分別具有三個(gè)第二小金屬塊22，在每個(gè)第二小金屬塊22上開出用于固定的第四螺孔23，第二金屬板2的左端具有兩個(gè)第三小金屬塊24，右端具有兩個(gè)第四小金屬塊25，在每個(gè)第三小金屬塊24上開出用于固定的第五螺孔26，在每個(gè)第四小金屬塊25上開出用于固定的第六螺孔27，在第二金屬板2開出第一工字形槽線7、第二工字形槽線8和第三工字形槽線9；

4)第三金屬板3的上端、下端分別具有三個(gè)第五小金屬塊28，在每個(gè)第五小金屬塊28上開出用于固定的第七螺孔29，第三金屬板3的左端具有第三U形金屬塊30，右端具有第四U形金屬塊31，在第三U形金屬塊30的兩邊分別開出用于固定第二金屬板2的凹槽，且第三U形金屬塊30上開出于容納第一SMA接頭(第一同軸外導(dǎo)體10)的內(nèi)導(dǎo)體(即第一耦合桿)的第一通孔上半部分(圖中未示出)，并在凹槽上開出用于固定的第八螺孔32；在第四U形金屬塊31的兩邊分別開出用于固定第二金屬板2的凹槽，且第四U形金屬塊31上開出用于容納第二SMA接頭(第二同軸外導(dǎo)體12)的內(nèi)導(dǎo)體(即第二耦合桿)的第二通孔上半部分(圖中未示出)，并在凹槽上開出用于固定的第九螺孔33；

5)將第二金屬板2嵌入第一金屬板1，將第一SMA頭的內(nèi)導(dǎo)體與第二金屬板2的左端焊接，以及將第二SMA頭的內(nèi)導(dǎo)體與第二金屬板2的右端焊接，蓋上第三金屬板3，并通過螺釘34與各個(gè)螺孔配合，將第一U形金屬塊16、兩個(gè)第三小金屬塊24和第三U形金屬塊30組合起來，構(gòu)成第四金屬板4，將第二U形金屬塊17、兩個(gè)第四小金屬塊25和第四U形金屬塊31組合起來，構(gòu)成第五金屬板5，將第一小金屬塊14、第二小金屬塊22和第五小金屬塊28組合起來，構(gòu)成六個(gè)金屬塊6，此時(shí)第一金屬板1、第二金屬板2、第三金屬板3已進(jìn)行固定，組成了三層金屬板的金屬濾波器結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)行測試。

上述實(shí)施例中，所述第一金屬板1、第二金屬板2、第三金屬板3、第四金屬板4、第五金屬板5、金屬塊6、第一導(dǎo)體組件和第二導(dǎo)體組件采用的金屬材料可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉑的任意一種，或可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉑任意一種的合金。

綜上所述，本發(fā)明的濾波器通過將三層金屬板從底部到頂部依次設(shè)置，且三層金屬板之間具有間隙，并在中間層金屬板上開出槽線，并在槽線附近用金屬塊將三層金屬板固定在一起，其左右兩端通過其它金屬板進(jìn)行固定，槽線充當(dāng)耦合結(jié)構(gòu)，槽線隔開的中間層金屬板其余部分、底層金屬板和頂層金屬板充當(dāng)諧振器，通過調(diào)節(jié)中間層金屬板的尺寸、中間層金屬板上工字形槽線的位置及尺寸，可以分別控制濾波器的多模諧振及傳輸零點(diǎn)；此外，金屬塊將三層金屬板的上端和下端固定，使三層金屬板形成的金屬結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，使諧振更穩(wěn)定；整個(gè)濾波器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足通信系統(tǒng)的要求，且應(yīng)用范圍廣。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。