阅读说明：本技术 一种qj-bp5550-600-c7a1型腔体带通滤波器 (QJ-BP5550-600-C7A1 cavity body band-pass filter ) 是由 陈浩 于 2020-04-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器,滤波器的外形尺寸为分别为9mm、16mm和67.5mm,公差为±0.1,滤波器的材质为H62铜,表面镀银。滤波器的工作温度为-40℃～+70℃,贮存温度为-55℃～+85℃,可承受的温度范围为为-55℃～+85℃,转换时间小于5min、保持30min、循环5次的温度冲击。所述滤波器的通带频率为5250～5850MHz,带内波动≤1dB,带外抑制：≥50dBc@DC～4900MHz；≥50dBc@6～14.5GHz；插入损耗≤2dB；通带驻波≤1.5:1。本发明尽可能的在有限的尺寸内增加滤波器的通带带宽,使之能够得到更小的带内波动要求,来满足生产以及实际要求。此方法带来的问题就是增加通带带宽,使得通带外抑制频点的抑制度降低,解决办法就是适当展开带宽,使边带损耗和边带抑制满足生产以及实际要求,操作简单。(The invention discloses a QJ-BP5550-600-C7A1 cavity body band-pass filter, the overall dimensions of the filter are respectively 9mm, 16mm and 67.5mm, the tolerance is +/-0.1, the filter is made of H62 copper, and the surface of the filter is plated with silver. The working temperature of the filter is-40 ℃ to +70 ℃, the storage temperature is-55 ℃ to +85 ℃, the bearable temperature range is-55 ℃ to +85 ℃, the conversion time is less than 5min, the temperature is kept for 30min, and the temperature impact is circulated for 5 times. The passband frequency of the filter is 5250-5850 MHz, the in-band fluctuation is less than or equal to 1dB, and the out-of-band rejection: more than or equal to 50dBc @ DC-4900 MHz; not less than 50dBc @ 6-14.5 GHz; the insertion loss is less than or equal to 2 dB; the standing wave of the passband is less than or equal to 1.5: 1. The invention increases the passband bandwidth of the filter within the limited size as much as possible, so that the filter can obtain smaller in-band fluctuation requirements to meet the production and practical requirements. The method has the problems that the passband bandwidth is increased, the suppression degree of the suppression frequency points outside the passband is reduced, the solution is to properly expand the bandwidth, the sideband loss and the sideband suppression meet the production and actual requirements, and the operation is simple.)

一种QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器领域，具体的是一种QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器。

背景技术

滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

现有技术中，离通带边带越近的频点***损耗越大，如何处理好通带内中心频点和边带频点的***损耗的波动就显的十分重要，如果设计不得当可能会导致带内波动指标无法满足。在设计时，技术指标复杂，存在一定的设计风险。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种 QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器，本发明尽可能的在有限的尺寸内增加滤波器的通带带宽，使之能够得到更小的带内波动要求，来满足生产以及实际要求。此方法带来的问题就是增加通带带宽，使得通带外抑制频点的抑制度降低，解决办法就是适当展开带宽，使边带损耗和边带抑制满足生产以及实际要求，操作简单。

由于该产品技术指标简单，设计简单，不存在设计风险，实用性很强。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器，所述滤波器的外形尺寸为分别为9mm、16mm和67.5mm，公差为±0.1，滤波器的材质为H62铜，表面镀银。

所述滤波器的工作温度为-40℃～+70℃，贮存温度为-55℃～+85℃，可承受的温度范围为为-55℃～+85℃，转换时间小于5min、保持30min、循环5次的温度冲击。

所述滤波器的中心频率为5550MHz，带内波动≤1dB，带外抑制：≥ [email protected]～4900MHz；≥[email protected]～14.5GHz；***损耗≤2dB；通带驻波≤ 1.5:1。

进一步地，所述滤波器采用梳状线结构，CNC数控加工线切割壳体，镀银厚度不小于8μm，信号针为φ0.38玻珠，可拆卸SMA接头，焊接使用焊锡丝温度≥183℃。

进一步地，所述滤波器由机加工零件及外购零件组成，具体组成包括：机加工腔体、盖板、调节螺杆、外购玻璃绝缘子、螺母、紧固螺钉。

进一步地，所述滤波器的可靠性计算采用元器件计算法，并以此作为该设备可靠性预计的基础；

所述可靠性指标用失效率来表示：

式中，dN_f(t)为dt时间内的故障产品数。

进一步地，所述滤波器的可靠性模型为：

总失效率为：

所述滤波器的基本可靠性：MTBF＝1/λ；

其中：λ为整个产品的失效率，10^-6/h；

其中：λ_i为各个零部件的失效率，10^-6/h；

MTBF为产品平均故障间隔时间，h(小时)。

进一步地，所述滤波器的近似预计模型：

λ_p＝λ_bπ_Eπ_Qπ_f

式中：

λ_p为工作失效率，10^-6/h

λ_b为基本失效率，10^-6/h；

π_E为环境系数；

π_Q为质量系数；

π_f为频率系数。

进一步地，所述滤波器的基本失效率λ_b为0.111，环境系数π_E为4，质量系数π_Q为5，频率系数π_f为9.44，工作失效率λp为20.96(10^-6/h)。

本发明的有益效果：

本发明尽可能的在有限的尺寸内增加滤波器的通带带宽，使之能够得到更小的带内波动要求，来满足生产以及实际要求。此方法带来的问题就是增加通带带宽，使得通带外抑制频点的抑制度降低，解决办法就是适当展开带宽，使边带损耗和边带抑制满足生产以及实际要求，操作简单。

由于该产品技术指标简单，设计简单，不存在设计风险，实用性很强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明滤波器结构示意图；

图2是本发明滤波器结构示意图；

图3是本发明滤波器仿真曲线示意图；

图4是本发明滤波器单腔仿真模型示意图；

图5是本发明滤波器两腔仿真耦合系数示意图；

图6是本发明滤波器级联仿真示意图；

图7是本发明基本失效率λ_b示意图；

图8是本发明环境系数π_E示意图；

图9是本发明质量等级与质量系数π_Q示意图；

图10是本发明频率系数π_f示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种QJ-BP5550-600-C7A1型腔体带通滤波器，如图1所示，滤波器的外形尺寸分别为9mm、16mm和67.5mm，未注公差：±0.1，滤波器的材质为H62 铜，表面镀银。

工作温度：-40℃～+70℃；贮存温度：-55℃～+85℃。产品可承受的温度范围为：-55℃～+85℃，转换时间小于5min，保持30min，循环5次的温度冲击。

腔体滤波器的电性能指标如下表所示：

产品采用梳状线结构，CNC数控加工线切割壳体，镀银厚度不能小于8μ m；信号针为φ0.38玻珠，可拆卸SMA接头；焊接使用焊锡丝温度≥183℃。

产品主要由各种机加工零件及外购零件组成，具体组成包括：机加工腔体、盖板、调节螺杆等；外购玻璃绝缘子(插针)、螺母、紧固螺钉等。

产品的工作原理为：

由腔体内的谐振腔及腔体内的谐振杆和旋入到腔体上的调节螺杆构成了一个同轴腔的谐振器，通过调节同轴腔上的谐振杆的高度及调节螺杆(频率)的配合来调节谐振器的频率使之达到要求的频点；各谐振腔之间通过耦合窗口进行连接，并且通过调节耦合窗口上的调节螺杆(耦合)使每个腔之间达到匹配，以满足客户指标，并且通过密闭的玻璃绝缘子(插针)对信号进行输入输出。

通道设计指标分配如下表所示：

依据产品的技术指标分配、外形结构尺寸及功率容量要求，对项目产品进行结构设计，并确定了通道的单腔尺寸，滤波器单腔仿真如下表：

滤波器设计中应充分考虑温度变化引起的频率漂移(根据以前同类产品的经验，该产品的温度漂移高低温应各小于10M)，所以在综合仿真时，通带要适当展宽，下表为综合仿真结果：

由于系统中对通带频段的波动要求较高，所以该产品中通过增加通带带宽以实现通带范围内波动小于0.5dB。

本产品在设计时采用了精度较高的综合协同仿真技术，仿真曲线如下：

图3为滤波器仿真曲线，计算产品在满足客户要求时需要的级数、各耦合窗口的耦合值、需要的Q值等信息；

图4、图5、图6为进行磁场仿真的模型。

可靠性计算：

QJ-BP5550-600-C7A1型带通滤波器的可靠性计算采用元器件计算法，并以此作为该设备可靠性预计的基础。

电子元器件的可靠性指标常用失效率来表示：

式中，dN_f(t)为dt时间内的故障产品数。

基本可靠性:平均故障间隔时间(MTBF)，MTBF与失效率的关系:

MTBF＝1/λ。

为了提高产品的可靠性指标，可采用如下措施：方案上简化产品的设计复杂程度，减少零件的运用；结构上保证产品的加工可操作性，生产可装配性，装配牢固性，焊接紧固性。对外购单元厂家进行优化、方案干预等。

本产品的基本可靠性模型为：

总失效率为：

基本可靠性：MTBF＝1/λ；

其中：λ为整个产品的失效率，10^-6/h；

其中：λ_i为各个零部件的失效率，10^-6/h；

MTBF为产品平均故障间隔时间，h(小时)。

详细预计滤波器失效率的方法是将所有构成滤波器的单位元器件的失效率相加，而单个元器件的失效率可由本指导性技术文件所提供的预计模型给出，其确定方法可采用元器件应力分析法或元器件计数法。若信息不充分，可采用如下的近似预计模型：

λ_p＝λ_bπ_Eπ_Qπ_f

式中：

λ_p为工作失效率，10^-6/h

λ_b为基本失效率，10^-6/h；

π_E为环境系数；

π_Q为质量系数；

π_f为频率系数。

下表给出产品各部分的可靠性分配(根据每个零件的实际组成参照现有的类似零件模块的可靠性指标进行分配)，得出产品的平均无故障时间：

MTBF＝1/λ≈47700(小时)≥30000(小时)

本款滤波器为同轴腔体滤波器因此查表可得出λb，环境符合GM1标准，质量等级为C级，频率系数πf由公式πf＝1.3(f)^0.23可得πf＝9.44，由此可得工作失效率如下表：

维修性：由于本产品无法在故障现场在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修，只能更换新产品或返厂维修，故维修性对本产品不适用；

保障性：由于本产品无法在故障现场进行维修，只能在设计产品时提高产品的可靠性或在产品出现问题时对产品进行更换，故保证性对本产品不适用；

测试性：由于本产品属密封结构，只有输入及输出的两个接口，无测试接口，且属无源器件，一旦出现故障通常无法通过仪表做出判断，即使依据经验能做出初步判断，但无法对产品出现问题的具***置做定性或定量分析，必须返厂维修，故测试性对本产品不适用；

安全性：由于产品属于无源器件，且为密封屏蔽结构，即使产品出现故障也不会导致人员伤亡、系统毁坏、重大财产损失和危及人员健康等，故安全性本产品不适用；

环境适应性：由于本产品在材料上使用了铜、铝等导电性能良好的材料，在结构上采用了紧密的配合方式进行装配，所以整个产品整体为密封屏蔽结构，完全不受外界电磁波干扰。

本产品的关键技术是通过设计解决带通滤波器通带频段的波动问题。大家都知道离通带边带越近的频点***损耗越大，如何处理好通带内中心频点和边带频点的***损耗的波动就显的十分重要，如果设计不得当可能会导致带内波动指标无法满足。对于该问题我们解决的办法就是尽可能的在有限的尺寸内增加滤波器的通带带宽，使之能够得到更晓得带内波动要求，来满足客户要求。此方法带来的问题就是增加通带带宽，使得通带外抑制频点的抑制度降低，解决办法就是适当展开带宽，使边带损耗和边带抑制满足客户要求。由于改产品技术指标简单，设计简单，不存在设计风险。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。