基于同轴腔滤波器的五工器设计
易 波，李丽英，陈紫琪
(解放军78118部队，四川 成都 610000)
随着现代无线电技术的快速发展，短波、超短波、集群通信等多种通信手段集成至单一平台成为发展趋势[1-2]。为合理利用单一平台的有限空间，通常采用多装备共用1副天线[3-4]。多工器能够同时收/发多路特定频率信号，屏蔽干扰信号频率，保证多套通信系统同时正常工作[5-6]。同轴腔滤波器具有插入损耗低、Q值高、功率容量大、寄生通带频带间隔宽且设计灵活等优点，已在无源器件中得到越来越广泛的应用[7-8]。本文针对750～950 MHz频段内包含集群通信、移动电信业务、数据链、接力通信等多种通信业务天线共用需求[9-10]，设计了一款基于同轴腔滤波器的五工器，能够被该频段通信系统天线共用。
同轴谐振腔内部结构与电磁场分布如图1所示[11]。
图1 同轴谐振腔内场分布
为了方便滤波器的调试，在设计同轴谐振腔时，通常会在开路端加入调谐螺钉，通过调节调谐螺钉伸入腔体长度，改变同轴腔谐振频率[12]。
当2个谐振腔串联时，谐振腔间电磁能量会相互耦合。耦合系数是表征2个谐振腔之间耦合强度的一个物理量，耦合系数绝对值越大，说明2个谐振腔间耦合越强。双模提取法是一种简单而实用的耦合系数提取算法[13]，公式为：
(1)
式中：f1和f2分别代表第1个和第2个谐振腔谐振频率。
除却谐振腔间的耦合，在设计腔体滤波器时，还需要考虑谐振腔与输入输出之间的耦合，同轴腔微波滤波器常用的输入输出结构有：直接耦合、电容耦合(电耦合)以及磁环耦合(磁耦合)，如图2所示[14]。
3种耦合结构中，直接耦合结构相对简单，损耗小，适合目标多工器设计。
目标五工器性能指标如表1所示。
根据表1中五工器技术指标，本文首先设计了单路滤波器。在此基础之上，完成五工器结构整体优化。为保证目标五工器整体指标满足表1要求，单路滤波器结构形式采用四腔体滤波器。
在HFSS电磁仿真软件中建立单通道滤波器三维仿真模型，如图3所示。调节调谐螺钉进入腔体长度可调节谐振频率，在两相邻腔体间窗中央加入调谐螺钉，调节相邻两腔体之间的耦合度。为了便于加工，在边缘处进行了R5的倒角。
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