本發(fā)明涉及通過增材制造獲得的具有全向諧振器的梳狀波導(dǎo)濾波器。

背景技術(shù)：

1、射頻(rf)信號可以在自由空間或波導(dǎo)裝置中傳播。

2、在專利申請wo2017208153中描述了這樣的常規(guī)波導(dǎo)的示例，其內(nèi)容通過引用并入。常規(guī)波導(dǎo)包括中空裝置，該中空裝置的形狀和比例決定了電磁信號的給定波長的傳播特性。該裝置的內(nèi)通道的截面為矩形。本文中建議了其他通道截面，包括圓形。

3、該現(xiàn)有技術(shù)的波導(dǎo)包括通過將一層疊加在另一層之上而通過增材制造生產(chǎn)的芯。該芯限定用于引導(dǎo)波的內(nèi)通道，該內(nèi)通道的截面由要傳輸?shù)碾姶判盘柕念l率確定。芯的內(nèi)表面覆蓋有導(dǎo)電金屬層。外表面也可以覆蓋有導(dǎo)電金屬層，這有助于裝置的剛性。

4、波導(dǎo)裝置用于引導(dǎo)rf信號或用于在空間域或頻域中操縱rf信號，例如以形成波導(dǎo)濾波器。本發(fā)明特別涉及無源波導(dǎo)濾波器，其允許在不使用有源電子部件的情況下對rf信號進行濾波。

5、用于射頻信號的常規(guī)波導(dǎo)濾波器通常具有矩形截面或圓形截面的內(nèi)部孔徑。這些濾波器的主要目的是抑制不想要的頻率，并且使期望的頻率以最小的衰減通過。例如，旨在用于空間域中的接收和/或發(fā)送系統(tǒng)的濾波器可能需要超過100db或甚至120db的衰減。

6、空間和航空應(yīng)用也需要緊湊、重量輕的波導(dǎo)濾波器。因此，已經(jīng)進行了大量研究工作，以提出滿足這些不同目的的波導(dǎo)濾波器幾何形狀。

7、例如，已知漸逝模式濾波器或梳狀濾波器。它們基本上由在輸入端口與輸出端口之間傳輸電磁能量的若干小腔(低于與截止頻率對應(yīng)的尺寸)組成。連續(xù)的腔由光圈連接，光圈的尺寸有助于確定濾波器的帶寬。若干波峰或極點允許基本模式傳播。由于這種類型的濾波器的高選擇性和減小的重量和尺寸，因此這種類型的濾波器例如用于衛(wèi)星有效載荷的輸入級和輸出級。

8、常規(guī)梳狀波導(dǎo)濾波器是通過加工和組裝各種金屬子組件來制造的。這些操作復(fù)雜且昂貴。此外，以這種方式制造的濾波器很重。

9、此外，因為諧振腔(或諧振器)和連接諧振腔的光圈被設(shè)計成使得諧振腔和光圈必須沿著電磁波的傳播軸連續(xù)布置，因此常規(guī)梳狀波導(dǎo)濾波器的幾何形狀通常受限。這種軸向構(gòu)造使梳狀波導(dǎo)濾波器很笨重，因為梳狀波導(dǎo)濾波器可能很長。此外，濾波的頻率范圍受軸向構(gòu)造的限制，因為只有連續(xù)的腔由光圈連接。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的是提供沒有已知波導(dǎo)濾波器的限制的梳狀波導(dǎo)濾波器。

2、本發(fā)明的另一目的是提供適于增材制造的梳狀波導(dǎo)濾波器。

3、本發(fā)明的另一目的是提供更緊湊且體積更小的梳狀波導(dǎo)濾波器。

4、本發(fā)明的另一目的是提供可以對更寬的頻率范圍進行濾波的梳狀波導(dǎo)濾波器。

5、根據(jù)本發(fā)明，這些目的特別地通過由金屬增材制造獲得的梳狀波導(dǎo)濾波器來實現(xiàn)，該梳狀波導(dǎo)濾波器包括通過主光圈連接在一起的至少兩個諧振器，

6、每個諧振器包括具有第一軸線的腔，

7、每個腔特別地由垂直于第一軸線延伸的平坦基部界定，其特征在于，每個腔還由朝向單點會聚的頂部界定。

8、諧振器具有向單點會聚的頂部的事實通過避免制造復(fù)雜的懸臂部分而使得波導(dǎo)濾波器的增材制造更容易或甚至使其成為可能。其次，頂部向單點會聚的事實意味著避免了常規(guī)濾波器的“軸向”性質(zhì)，在常規(guī)濾波器中，諧振器的幾何形狀在濾波器中電磁信號的傳播方向上受到限制。

9、每個頂部可以包括與平坦基部相鄰并與平坦基部垂直的第一側(cè)部和向單點會聚的第二側(cè)部。

10、每個諧振器可以具有關(guān)于第一軸線的旋轉(zhuǎn)對稱性。

11、每個平坦基部可以是圓形或具有至少三條邊的多邊形，優(yōu)選地是圓形、正方形、五邊形、六邊形或八邊形。

12、每個諧振器還可以包括平行于第一軸線從平坦基部升起的柱。

13、至少一個柱可以與諧振器的平坦基部一體地形成。

14、諧振器的柱可以具有圓形截面或具有包括至少三條邊的多邊形截面，優(yōu)選地具有圓形截面、正方形截面、五邊形截面、六邊形截面或八邊形截面。

15、有利地，諧振器柱可以是螺旋形的并且沿第一軸線延伸。這種配置使得可以增加柱的長度，并且因此允許對諧振器腔的阻抗的更大適應(yīng)性。

16、在一個實施方式中，螺旋形柱的直徑可以沿第一z軸是可變的。

17、至少一個諧振器的頂部可以包括平行于第一軸線延伸到至少一個諧振器的腔中的突出部分。

18、至少一個主光圈可以包括與平坦基部不平行的連接部分，該連接部分在由至少一個主光圈連接的兩個諧振器之間延伸。

19、連接部分可以連接由所述至少一個主光圈連接的諧振器的所述單點。

20、至少一個諧振器可以包括不同軸布置的若干主光圈。

21、波導(dǎo)濾波器可以包括通過所述主光圈連續(xù)連接的至少三個諧振器，第一諧振器和第二諧振器通過次級光圈連接在一起。

22、諧振器的這種交叉耦合(法語為“couplage?croisé”)允許提高濾波器在某些頻率范圍內(nèi)的選擇性。

23、次級光圈可以具有與主光圈不同的截面，以例如對不同的頻率范圍進行濾波。

24、至少一個所述次級光圈可以包括在由至少一個所述次級光圈連接的諧振器之間延伸的次級連接部分。

25、諧振器的主光圈沿著電磁信號傳播軸同軸地布置。

26、波導(dǎo)濾波器可以包括至少四個諧振器，至少四個諧振器中的一個諧振器被連接到至少三個獨立的諧振器。

27、特別地，該特征使得可以獲得結(jié)合例如濾波器和功率分配器以及/或者偏振器的功能的濾波器。

28、至少一個諧振器可以包括偏振器和/或隔膜。

29、根據(jù)本發(fā)明，這些目的還通過制造具有至少一個上述特性的梳狀波導(dǎo)濾波器的方法來實現(xiàn)，該方法包括對至少兩個諧振器和連接諧振器的主光圈的增材制造。

技術(shù)特征：

1.一種通過金屬增材制造獲得的梳狀波導(dǎo)濾波器(1)，所述梳狀波導(dǎo)濾波器(1)包括通過主光圈(24)互連的至少兩個諧振器(2)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，每個頂部(22)包括與所述平坦基部(21)相鄰并且垂直于所述平坦基部的第一側(cè)部(26)和朝向所述單點(23)會聚的第二側(cè)部(27)。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，每個諧振器(2)具有關(guān)于所述第一軸線(z)的旋轉(zhuǎn)對稱性。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，每個平坦基部(21)是圓形或具有至少三條邊的多邊形，優(yōu)選地是圓形、正方形、五邊形、六邊形或八邊形。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的波導(dǎo)濾波器(21)，其特征在于，每個諧振器(2)還包括平行于所述第一軸線(z)從所述平坦基部(21)升起的柱(28)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個柱(28)與諧振器(2)的平坦基部(21)一體地形成。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，每個諧振器的柱(28)具有圓形的或具有至少三條邊的多邊形的截面，優(yōu)選地具有圓形、正方形、五邊形、六邊形或八邊形的截面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述柱(28)是螺旋形的并且沿所述第一軸線(z)延伸。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述柱(28)的直徑沿所述第一軸線(z)是可變的。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個諧振器(2)的頂部(22)包括平行于所述第一軸線(z)朝向所述至少一個諧振器的腔(20)的內(nèi)部延伸的突出部分。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個主光圈(24)包括與所述平坦基部(21)不平行的連接部分(25)，所述連接部分在由所述至少一個主光圈(24)連接的兩個諧振器之間延伸。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述連接部分(25)連接由所述至少一個主光圈(24)連接的所述諧振器(2)的所述單點(23)。

13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個諧振器(2)包括非同軸布置的若干主光圈(24)。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述波導(dǎo)濾波器包括由所述主光圈(24)連續(xù)連接的至少三個諧振器(2)，第一諧振器(2)和第二諧振器(2)通過次級光圈(29)連接在一起。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述次級光圈(29)具有與所述主光圈(24)不同的截面。

16.根據(jù)權(quán)利要求13至14中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個所述次級光圈(29)包括在通過所述至少一個所述次級光圈(29)連接的所述諧振器(2)之間延伸的次級連接部分(30)。

17.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述諧振器(2)的主光圈(24)沿電磁信號的傳播軸(x)同軸地布置。

18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，所述波導(dǎo)濾波器包括至少四個諧振器(2)，所述至少四個諧振器中的一個諧振器被連接到至少三個獨立的諧振器。

19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的波導(dǎo)濾波器(1)，其特征在于，至少一個諧振器(2)包括偏振器和/或隔膜。

20.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至19中的一項所述的梳狀波導(dǎo)濾波器(1)的方法，包括對至少兩個諧振器(2)和連接所述諧振器的主光圈(24)的增材制造。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種通過金屬增材制造獲得的梳狀波導(dǎo)濾波器1，該梳狀波導(dǎo)濾波器包括通過主光圈24彼此連接的至少兩個諧振器2，每個諧振器包括設(shè)置有第一軸線的腔20，每個腔20特別地由垂直于第一軸線z延伸的平坦基部21界定，其特征在于，每個腔20另外由朝向單點23會聚的頂部22界定。本發(fā)明還涉及一種制造如所述的梳狀波導(dǎo)濾波器的方法，該方法包括對至少兩個諧振器和連接諧振器的主光圈的增材制造。

技術(shù)研發(fā)人員：埃斯特萬·梅納格戈麥斯,桑蒂亞戈·卡德維拉卡斯坎特,斯特凡諾·西爾奇
受保護的技術(shù)使用者：瑞士十二公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9