基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法及系统与流程

本发明涉及基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法及系统，属于介质波导滤波器。

背景技术：

1、介质波导滤波器因其高q值、低损耗、小体积等优势，被广泛应用于移动通信、卫星通信及雷达系统中。

2、传统的介质波导滤波器主要采用以下两种设计思路：

3、单模谐振器级联结构：将多个单模介质谐振器通过耦合结构（如窗口、探针、金属膜片等）级联，形成多阶滤波响应；

4、多模谐振器结构：在一个介质波导主体内同时利用基模和高阶模，通过模式间的耦合实现紧凑型滤波响应。

5、然而，现有介质波导滤波器在多模设计中缺乏统一的能量交换节点，导致基模与高阶模之间耦合控制困难、设计复杂且对制造误差敏感，而传统分体装配方式进一步造成一致性差、损耗高，因此，亟需对基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法进行改进，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法及系统，通过引入等效介电常数低于主体的模式汇聚窗，为多个谐振模式建立可控的统一能量交换节点，并利用模式融合均衡系数与耦合稳定度量化优化，最终结合一体化成型工艺同步制造，以解决多模耦合稳定性差和产品一致性低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，提供基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，包括如下步骤：

4、根据目标滤波器的中心频率和带宽参数建立介质波导主体模型；

5、在所述介质波导主体内构建多个谐振模式对应的谐振区域，使多个谐振模式分别在不同区域内形成电磁场分布；

6、在多个谐振模式电磁场分布区域的交汇位置设置模式汇聚窗，所述模式汇聚窗是介质波导主体内的一个局部区域，其等效介电常数低于介质波导主体的介电常数，且所述模式汇聚窗作为多个谐振模式的统一能量交换节点；

7、使各谐振模式的边缘电磁场延伸至所述模式汇聚窗，通过该模式汇聚窗实现模式间的能量交换和耦合融合；

8、根据目标滤波响应调节模式汇聚窗的结构参数，控制各谐振模式之间的耦合强度；

9、对调节后的结构进行一体化成型制造，获得介质波导滤波器。

10、进一步地，所述多个谐振模式包括基模和至少一个高阶模，所述基模与高阶模分别对应不同的电场分布区域，且各模式的电场尾部均覆盖至模式汇聚窗区域。

11、进一步地，所述模式汇聚窗设置于介质波导主体中心区域或者多个谐振模式电场强度重叠程度最大的区域。

12、进一步地，所述模式汇聚窗通过局部空腔结构、微孔阵列结构、多孔介质结构或者低密度烧结结构形成。

13、进一步地，所述模式汇聚窗的结构参数包括长度、宽度、高度以及等效介电常数中的一种或多种，通过调整所述结构参数改变模式间的能量传递效率。

14、进一步地，通过增大模式汇聚窗的体积提高模式间耦合强度，通过减小模式汇聚窗的体积降低模式间耦合强度；通过降低模式汇聚窗区域的等效介电常数提高模式转换效率。

15、进一步地，在调节模式汇聚窗结构参数的过程中，获取各谐振模式对应的谐振频率、品质因数以及模式耦合系数，并依据所述谐振频率、品质因数以及模式耦合系数对模式汇聚窗结构进行迭代优化，用于获得预设滤波响应。

16、进一步地，所述一体化成型制造采用陶瓷注射成型、干压成型、凝胶注模成型或增材制造成型中的任一种方式形成整体介质波导主体，并通过一次烧结工艺同步形成所述多个谐振区域和模式汇聚窗。

17、第二方面，提供基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建系统，包括建模模块，用于根据目标滤波参数建立介质波导主体的三维模型；

18、场分布生成模块，用于在介质波导主体内生成多个谐振模式的电磁场分布；

19、汇聚窗设置模块，用于在多个谐振模式电磁场分布区域的交汇处设置等效介电常数低于介质波导主体的模式汇聚窗；

20、优化模块，用于以模式融合均衡系数和耦合稳定度为优化目标，迭代调整所述模式汇聚窗的结构参数；

21、成型控制模块，用于输出优化后的整体模型并控制一体化成型工艺。

22、第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如第一方面所述的方法。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明通过在介质波导主体内设置等效介电常数更低的模式汇聚窗，为多个谐振模式建立了统一的能量交换节点，实现了基模与高阶模边缘电场的自然重叠与可控耦合；同时，基于模式融合均衡系数和耦合稳定度的量化评价与迭代优化，能够精确调节各模式间的耦合强度以匹配目标滤波响应；结合一体化成型工艺同步形成谐振区域与模式汇聚窗，避免了后续装配误差与额外损耗，显著提升了滤波器性能的一致性、稳定性和设计效率。

1.基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：所述多个谐振模式包括基模和至少一个高阶模，所述基模与高阶模分别对应不同的电场分布区域，且各模式的电场尾部均覆盖至模式汇聚窗区域。

3.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：所述模式汇聚窗设置于介质波导主体中心区域或者多个谐振模式电场强度重叠程度最大的区域。

4.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：所述模式汇聚窗通过局部空腔结构、微孔阵列结构、多孔介质结构或者低密度烧结结构形成。

5.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：所述模式汇聚窗的结构参数包括长度、宽度、高度以及等效介电常数中的一种或多种，通过调整所述结构参数改变模式间的能量传递效率。

6.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：通过增大模式汇聚窗的体积提高模式间耦合强度，通过减小模式汇聚窗的体积降低模式间耦合强度；通过降低模式汇聚窗区域的等效介电常数提高模式转换效率。

7.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：在调节模式汇聚窗结构参数的过程中，获取各谐振模式对应的谐振频率、品质因数以及模式耦合系数，并依据所述谐振频率、品质因数以及模式耦合系数对模式汇聚窗结构进行迭代优化，用于获得预设滤波响应。

8.根据权利要求1所述的基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建方法，其特征在于：所述一体化成型制造采用陶瓷注射成型、干压成型、凝胶注模成型或增材制造成型中的任一种方式形成整体介质波导主体，并通过一次烧结工艺同步形成所述多个谐振区域和模式汇聚窗。

9.基于多模谐振模式融合的一体化成型介质波导滤波器构建系统，其特征在于：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如权利要求1-8任一项所述的方法。