E面超導膜片毫米波波導濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的E面超導膜片毫米波波導濾波器為了解決現有的毫米波濾波器無法滿足工程中對高性能毫米波接收機的需求，包括矩形波導和其中央E面上固定的兩個或兩個以上的超導膜片，超導膜片與矩形波導耦合形成諧振腔。其中矩形波導由兩個內壁生長有超導膜的匚字形波導腔相向對接組成。匚型波導的連接面為矩形波導的中央E面。中間的膜片優選采用外表面生長有超導膜的金屬膜片。同時引入對位孔，通過對位孔實現濾波器的精準裝配。解決了現有的波導濾波器毫米波波段插損大、帶外抑制度不夠的問題。并且，由于減小了濾波器的插入損耗，進而可以設計出更多級的濾波器，提高濾波器的帶外抑制，最終使毫米波濾波器的性能大大提高。
【專利說明】E面超導膜片毫米波波導濾波器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于毫米波波導濾波【技術領域】，涉及毫米波波導濾波器，特別涉及一種E面為超導膜片的毫米波波導濾波器。
【背景技術】
[0002]毫米波在雷達通信、衛星通信和導航等領域中有著越來越廣泛的應用，而濾波器作為毫米波接收機的重要部件，也扮演著舉足輕重的角色，其濾波性能是影響接收機性能的重要因素之一。現有的毫米波濾波器主要有波導濾波器和平面電路濾波器兩種。然而，由于毫米波具有頻段高(波長短)等特點，其傳播在普通的基片上引起的損耗較大，因此平面電路濾波器幾乎不予采用。
[0003]目前，毫米波波段濾波器研究的較多的是波導濾波器。波導濾波器主要分為直接耦合腔濾波器、E面膜片波導濾波器和梳狀波導濾波器。其中，直接耦合腔濾波器采用的是電感膜片進行耦合，其帶外抑制度差；E面膜片濾波器又分為單膜片濾波器和雙膜片濾波器，該種濾波器的優點是在一定程度上提高了濾波器的帶外抑制度。但是，現有技術中不管是直接耦合腔濾波器還是采用電感膜片進行耦合的E面膜片濾波器都無法很好得滿足工程中對高性能毫米波接收機的需求。因此，仍須提高濾波器的性能，即降低插入損耗、增加帶外抑制和并獲得好的矩形系數。隨著超導材料技術/工藝的成熟，超導膜在毫米波波段的表面電阻比一般金屬銅的表面電阻至少低一個數量級等優勢越發被重視。但是截至目前，尚未發現有將超導膜片應用于毫米波濾波以提高現有濾波器濾波性能的技術。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是為了解決現有的毫米波濾波器因插入損耗、帶外抑制及矩形系數等參數無法滿足工程中對高性能毫米波接收機的需求，提出了一種E面超導膜片毫米波波導濾波器。
[0005]本實用新型的技術方案為:E面超導膜片毫米波波導濾波器，包括矩形波導，其特征在于，矩形波導中央E面上固定有兩個或兩個以上的超導膜片，超導膜片與矩形波導耦合形成諧振腔；相鄰超導膜片不等間隔分布，相鄰超導膜片在沿矩形波導長度方向上共面。
[0006]進一步的，矩形波導由兩個截面為匚型的波導相對固定組成，匚型波導的連接面為所構成的矩形波導用于固定超導膜片的中央E面。
[0007]進一步的，用于匚型波導固定的結構為匚型波導相對的邊緣在平行于連接面的方向向外延伸形成的凸起以及凸起上的螺栓孔。
[0008]進一步的，超導膜片被夾持固定于矩形波導的中央E面。
[0009]進一步的，兩個或兩個以上的超導膜片通過固定板固定連接，固定板用于與矩形波導連接。
[0010]進一步的，固定板及匚型波導的連接面上設置有相互對應的對位標記。
[0011]進一步的，所述對位標記為分別設置于固定板和匚型波導的凸起上的對位通孔，所述對位通孔同時用作使匚型波導固定組成矩形波導的螺栓孔。
[0012]進一步的，所述矩形波導的內壁生長有超導膜。
[0013]本實用新型的有益效果:本實用新型的E面超導膜片毫米波波導濾波器不僅解決了現有的波導濾波器毫米波波段插損大、帶外抑制度不夠的問題，同時提出的新穎的矩形波導結構易于裝配，增設的對位標記確保了仿真值和實際測試值得一致性。與傳統的金屬形成的波導腔體相比，本實用新型的腔體內壁生長有超導膜，同時將E面膜片采用超導膜片，減小了濾波器的插入損耗，進而可以設計出更多級的濾波器，提高濾波器的帶外抑制，最終使毫米波濾波器的性能大大提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的E面超導膜片毫米波波導濾波器的一種具體結構；
[0015]圖2為圖1所示毫米波波導濾波器的爆炸結構圖示。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型的實施例是根據本實用新型的原理而設計，下面結合附圖和具體的實施例對本實用新型的原理作進一步的闡述。
[0017]如圖1及圖2所示，本實施例的E面超導膜片毫米波波導濾波器，包括矩形波導1，矩形波導中央E面上固定有兩個或兩個以上的超導膜片3 ;相鄰超導膜片不等間隔分布，相鄰超導膜片在沿矩形波導長度方向上共面。調整諧振腔的個數和諧振腔間的耦合系數以獲得不同的設計指標，所述設計指標是指濾波器的工作帶寬、紋波系數、插入損耗以及帶外抑制等參數。其中諧振腔的個數和諧振腔間的耦合系數通過改變超導膜片的尺寸、數量以及矩形波導的尺寸可以得到。
[0018]由于超導膜片在矩形波導中的位置非常重要，直接影響到濾波器的性能及與設計參數的一致性。為了便于超導膜片的安裝，使其方便地固定到矩形波導的正確位置上，本實施例的矩形波導由兩個截面為匚型的波導11(12)相對固定組成，匚型波導的連接面為所構成的矩形波導用于固定超導膜片的中央E面。即，超導膜片應固定安裝于匚型波導的連接面上。
[0019]矩形波導采用兩個匚型波導拼接的方式是為了方便準確安裝超導膜片，進而確保產品與軟件建模設計的濾波器性能參數保持一致。而使匚型波導固定組成矩形波導可以采用各種可行的固定方式，本實施例也例舉了一種較為實用的固定方式:具體結構為匚型波導相對的邊緣在平行于連接面的方向向外延伸形成的凸起21(22)以及凸起上的螺栓孔。通過螺栓即可實現兩個匚型波導的可靠固定。并且采用螺栓固定也有一定好處:螺栓為可拆卸結構，可以通過重復安裝和測試使超導膜片安裝于最佳位置。
[0020]超導膜片與矩形波導的固定以滿足相對位置為標準，原則上可以采用任意固定方式。作為本實用新型的優選方式，所述超導膜片采用被夾持固定的方式固定于矩形波導的中央E面。其優點在于，無需額外工藝或材料，并且固定位置可根據測試結果重復調整。
[0021]雖然在本實用新型的實施例中超導膜片的位置都可以根據測試結果調整，但是畢竟測試調整難度較大，特別對于超導膜片數量較多的情況，由于影響結果的因素較多，所以調整更是無從下手。為了使多個超導膜片快速固定到設計的位置上，本實施例將兩個或兩個以上的超導膜片31通過固定板32固定連接，固定板用于與矩形波導連接。固定板的主要作用之一是使多個超導膜片的相對位置準確固定。為了使被固定板固定的多個超導膜片快速準確安裝于矩形波導上，本實用新型采用了如下優選實施方式:在固定板及匚型波導的連接面上設置有相互對應的對位標記。對位標記的作用在于使超導膜片整體與矩形波導快速準確對位，可以采用諸如刻度、卡扣等各種方式。
[0022]本實用新型對所述對位標記提出了如下優選方式，所述對位標記為分別設置于固定板和匚型波導的凸起上的對位通孔4(41，42，43)，所述對位通孔同時用作使匚型波導固定組成矩形波導的螺栓孔。該結構簡單，實現工藝簡單，利于產品標準化生產。不過，上述對位標記方式仍存在安裝誤差，誤差來源主要在于螺栓與螺栓通孔的預留間隙。為了克服這種問題，本實施例進一步提出了改進方案，改進方案為:增加固定套筒，固定套筒的外徑與上述對位通孔內徑相同，固定套筒的內徑螺栓外徑相應，固定套筒的長度不超過對應的螺栓孔的深度之和，所述固定套筒插入準確對位的對位通孔內并連接兩個匚型波導實現對位固定。
[0023]為了進一步降低器件的插入損耗，提高器件性能，本實施例在所述矩形波導的內壁生長超導膜(超導厚膜)或者采用內壁生長有超導膜的矩形波導。由于超導厚膜生長工藝并非本實用新型的創新點，同時屬于現有技術范疇，故在此不做詳述。
[0024]以下為本實用新型的一優選實施方式:包括內壁上生長有超導膜的矩形波導，和在矩形波導腔的中央E面插入的生長有超導膜的膜片。其中矩形波導由兩個內壁生長有超導膜的匚字形波導腔相向對接組成。E面插入的生長有超導膜的金屬膜片由匚字形波導腔相向擠壓，并通過螺孔固定。膜片和矩形波導共同作用形成一個個諧振腔，設計的諧振腔的個數和諧振腔間的耦合系數由濾波器的設計指標(如工作帶寬，紋波系數，插入損耗，帶外抑制等)得到。諧振腔腔的尺寸由設計的濾波器的中心頻率決定。
[0025]中間的膜片優選采用外表面生長有超導膜的金屬膜片(力學性能更佳)。諧振腔間通過膜片耦合，其中膜片的寬度決定了各個諧振腔間的耦合系數的大小，通過調節模片的寬度即可調節出所需耦合系數。由于在實際應用中膜片的厚度通常很小，為了方便裝配，同時為了滿足加工精度的需求，本實用新型將濾波器中所使用的膜片一體化，即在同一個生長有超導膜的金屬膜片上切割出所需要的膜片形狀(連接個膜片的公共部分作為連接板)。因為膜片相對于矩形波導的位置直接會影響到諧振腔的諧振頻率和耦合系數最終影響濾波器的性能，基于此，本實用新型專利引入了一個pin對位孔(對位通孔)，對位孔的直徑為0.2_。通過對位孔，實現濾波器的精準裝配。
[0026]上述實施例將原腔體、膜片一體化濾波器，改變為左腔體，膜片，右腔體三部分構成的濾波器，方便安裝，同時也大大減低了加工難度，降低了加工成本，提高了加工精度，使仿真值和測試值最大程度的保持一致。該種結構的濾波器具有插入損耗小、帶外抑制度高、矩形系數好等特點。
[0027]本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.E面超導膜片毫米波波導濾波器，包括矩形波導，其特征在于，矩形波導中央E面上固定有兩個或兩個以上的超導膜片，超導膜片與矩形波導耦合形成諧振腔；相鄰超導膜片不等間隔分布，相鄰超導膜片在沿矩形波導長度方向上共面。
2.根據權利要求1所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，矩形波導由兩個截面為匚型的波導相對固定組成，匚型波導的連接面為所構成的矩形波導用于固定超導膜片的中央E面。
3.根據權利要求2所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，用于匚型波導固定的結構為匚型波導相對的邊緣在平行于連接面的方向向外延伸形成的凸起以及凸起上的螺栓孔。
4.根據權利要求2或3所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，超導膜片被夾持固定于矩形波導的中央E面。
5.根據權利要求4所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，兩個或兩個以上的超導膜片通過固定板固定連接，固定板用于與矩形波導連接。
6.根據權利要求5所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，固定板及匚型波導的連接面上設置有相互對應的對位標記。
7.根據權利要求6所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，所述對位標記為分別設置于固定板和匚型波導的凸起上的對位通孔，所述對位通孔同時用作使匚型波導固定組成矩形波導的螺栓孔。
8.根據權利要求5-7之任一項權利要求所述的E面超導膜片毫米波波導濾波器，其特征在于，所述矩形波導的內壁生長有超導膜。
【文檔編號】H01P1/208GK204088534SQ201420609544
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】羊愷, 舒紹敏, 任向陽, 段東林, 周凌俐, 楊超偉 申請人:成都順為超導科技股份有限公司