一种带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器

本发明属于射频通信，具体涉及一种带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器，尤其适用于无线通信基站、卫星通信系统中使用的带通金属腔体滤波器。

背景技术：

1、金属腔体滤波器凭借低插入损耗、高带外抑制、高功率容量以及优异的温度稳定性等优势，已成为射频通信系统中不可或缺的核心器件，被广泛应用于5g/6g基站、卫星通信、雷达等领域。腔体滤波器的交叉耦合结构是实现高带外抑制的重要技术手段，其中容性交叉耦合因能在通带边缘引入传输零点而被广泛采用。

2、在实现容性交叉耦合的cq型滤波器中，一种常用技术方案是：从一段半刚性同轴电缆的两端剥去外导体，形成与腔体外壳绝缘的探针。该方法将半刚性电缆两端的中心导体暴露为耦合探针，通过探针与谐振杆之间的近场电场实现容性耦合。为保证耦合强度，探针尖端需贴近谐振杆蘑菇头；加工与装配的微小偏差会导致耦合量剧烈波动，进而造成滤波器中心频率偏移、回波损耗恶化。此外，即便探针尖端与谐振杆蘑菇头保持安全距离，由于半刚性电缆机械强度有限，长期使用仍易发生形变，从而引发耦合量漂移。

3、另一种较为常见的容性交叉耦合结构为哑铃式耦合结构，通常由中间连接杆与两端圆盘状耦合片构成，整体呈哑铃形。该结构通过两端圆盘与谐振杆之间形成电容耦合，可在一定程度上提升耦合稳定性。然而，哑铃式结构仍需将两端圆盘靠近谐振杆蘑菇头以获得足够耦合量，对加工公差与装配偏差依然敏感；同时，圆盘与谐振杆之间的电场集中区域较小，耦合量调节范围有限。此外，该结构整体呈对称凸起式，占用腔体空间较大，不利于实现小型化设计。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器，以解决解决现有cq型滤波器半刚性同轴探针耦合结构、哑铃式容性交叉耦合结构存在的加工装配公差敏感、耦合量易漂移、量产一致性差、产品良率低等问题，在不降低耦合强度的前提下，通过提升耦合结构与谐振杆蘑菇头的安全间距，从根源上降低加工装配误差对滤波器电性能的影响，提升产品量产一致性与良率，同时结构简单，兼容现有加工工艺。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器，包括：金属腔体、四个谐振杆、三个耦合螺钉和桨叶式耦合结构；

4、所述金属腔体内设置有第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔构成cq型四腔交叉耦合滤波器拓扑结构；

5、所述四个谐振杆分别为第一谐振杆、第二谐振杆、第三谐振杆和第四谐振杆，第一谐振杆至第四谐振杆均为中空结构，并一一对应的设置于第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔内；

6、所述三个耦合螺钉分别为第一耦合螺钉、第二耦合螺钉和第三耦合螺钉，分别对应设置于第一谐振腔与第二谐振腔之间、第二谐振腔与第三谐振腔之间以及第三谐振腔与第四谐振腔之间；

7、所述桨叶式耦合结构设置于第一谐振腔与第四谐振腔之间；包括支撑件、连接杆、第一桨叶式耦合片和第二桨叶式耦合片，所述连接杆的一端与第一桨叶式耦合片连接，另一端穿过支撑件与第二桨叶式耦合片连接；所述第一桨叶式耦合片伸入第一谐振腔内且与第一谐振杆的侧壁相对设置，第二桨叶式耦合片伸入第四谐振腔内且与第四谐振杆的侧壁相对设置；所述第一桨叶式耦合片和第二桨叶式耦合片均为平板状金属结构且其板面与对应的谐振杆的中心轴线平行设置，以平板正对的方式与谐振杆形成容性耦合。

8、进一步的，所述的金属腔体滤波器还包括一个盖板，所述盖板设于金属腔顶部，盖板上对应每个谐振杆均螺纹连接有一个调谐螺钉，所述调谐螺钉向下穿过盖板并伸入对应的谐振杆内，且调谐螺钉与谐振杆的中空结构同轴设置。

9、进一步的，所述第一谐振腔与第二谐振腔相邻，所述第二谐振腔与第三谐振腔相邻，所述第三谐振腔与第四谐振腔相邻，第一谐振腔与第四谐振腔之间设置有公共隔离筋，所述公共隔离筋上开设有凹槽，所述桨叶式耦合结构通过凹槽嵌入安装在第一谐振腔与第四谐振腔之间。

10、进一步的，所述第一谐振腔与第二谐振腔之间还开设有第一耦合窗口，所述第二谐振腔与第三谐振腔之间开设有第二耦合窗口，所述第三谐振腔与第四谐振腔之间开设有第三耦合窗口；所述第一耦合螺钉、第二耦合螺钉和第三耦合螺钉分别对应设置于第一耦合窗口、第二耦合窗口和第三耦合窗口处。

11、进一步的，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔在金属腔体内呈2×2矩阵式排列。

12、进一步的，所述支撑件为空心圆柱体结构，所述连接杆穿设于支撑件的中心通孔内且与支撑件同轴设置。

13、进一步的，所述连接杆为l型倒角形状。

14、进一步的，所述第一桨叶式耦合片和所述第二桨叶式耦合片与连接杆为一体成型结构，或通过焊接方式固定电连接。

15、进一步的，所述金属腔体、第一谐振杆、第二谐振杆、第三谐振杆和第四谐振杆的基材为为体电导率范围为1×107s/m～6.1×107s/m的导电金属，且基材表面设置有体电导率不低于4×107s/m的导电金属镀层。

16、进一步的，所述支撑件为相对介电常数为2.0～2.2且介质损耗角正切值≤0.001的绝缘材料制成。

17、进一步的，所述金属腔体为一体式铣削加工成型结构。

18、本发明提供的金属腔体滤波器，采用平板式桨叶耦合结构替代传统探针式、圆盘式耦合结构，通过平板式桨叶结构增大耦合正对面积，在保证额定耦合强度的前提下，将耦合结构与谐振杆顶部蘑菇头的安全间距由传统结构的1mm以内提升至5mm以上，大幅提升了耦合结构与谐振杆蘑菇头之间的安全间距。这一设计从根源上降低了加工与装配位置误差对耦合量的干扰，使得滤波器中心频率、回波损耗等关键电性能指标的波动范围得到显著降低，从而有效缓解了加工装配误差对滤波器电气性能的负面影响，提升了产品量产一致性与成品良率；同时整体结构简洁，可适配现有腔体滤波器加工制程，便于规模化量产

1.一种带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器，其特征在于，包括：金属腔体、四个谐振杆、三个耦合螺钉和桨叶式耦合结构；

2.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述的金属腔体滤波器还包括一个盖板，所述盖板设于金属腔顶部，盖板上对应每个谐振杆均螺纹连接有一个调谐螺钉，所述调谐螺钉向下穿过盖板并伸入对应的谐振杆内，且调谐螺钉与谐振杆的中空结构同轴设置。

3.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述第一谐振腔与第二谐振腔相邻，所述第二谐振腔与第三谐振腔相邻，所述第三谐振腔与第四谐振腔相邻，第一谐振腔与第四谐振腔之间设置有公共隔离筋，所述公共隔离筋上开设有凹槽，所述桨叶式耦合结构通过凹槽嵌入安装在第一谐振腔与第四谐振腔之间。

4.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述第一谐振腔与第二谐振腔之间还开设有第一耦合窗口，所述第二谐振腔与第三谐振腔之间开设有第二耦合窗口，所述第三谐振腔与第四谐振腔之间开设有第三耦合窗口；所述第一耦合螺钉、第二耦合螺钉和第三耦合螺钉分别对应设置于第一耦合窗口、第二耦合窗口和第三耦合窗口处。

5.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔在金属腔体内呈2×2矩阵式排列。

6.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述支撑件为空心圆柱体结构，所述连接杆穿设于支撑件的中心通孔内且与支撑件同轴设置。

7.根据权利要求1所述的带桨叶式容性交叉耦合结构的金属腔体滤波器，其特征在于，所述连接杆为l型倒角形状。

8.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述第一桨叶式耦合片和所述第二桨叶式耦合片与连接杆为一体成型结构，或通过焊接方式固定电连接。

9.根据权利要求1所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述金属腔体、第一谐振杆、第二谐振杆、第三谐振杆和第四谐振杆的基材为体电导率范围为1×107s/m～6.1×107s/m的导电金属，且基材表面设置有体电导率不低于4×107s/m的导电金属镀层。

10.根据权利要求1至9任一项所述的金属腔体滤波器，其特征在于，所述支撑件为相对介电常数为2.0～2.2且介质损耗角正切值≤0.001的绝缘材料制成。