腔体滤波器工作原理

　　近年来，伴随着科学技术的飞速发展，无线通信系统也在微波、毫米波技术的迅猛发展中得到了长足的进步。而滤波器是一种典型的频率选择装置，它能够有效的抑制无用信号，使其不能通过滤波器，只有有用信号顺利通过滤波器，因此，滤波器性能的优劣直接影响到整个通信系统的质量，滤波器就是现代微波、毫米波通信系统中至关重要的器件之无线通讯系统可以的工作的频段很广，从几十MHZ 的低频段到几十GHZ 的高频段都可以正常工作。因此，在无线通讯系统工作的频率范围内，就可以使用很多不同种类的滤波器。并且随着现在越来越复杂的电磁环境，则需要性能要求更高的微波滤波器。因此，对于- 一个性能优越的滤波器的设计，就需要在设计时更加关心如何降低有用信号在系统中的衰减，并且还能高效的处理出所需要的有用信号，并且能够很好的抑制其他无用信号对有用信号的强烈干扰。

　　1、腔体滤波器的工作原理

　　腔体滤波器就是采用谐振腔体结构的微波滤波器;。一个腔体能够等效成电感并联电容，从而形成一一个谐振级，实现微波滤波功能： 较之其他性质的微波滤波器而言，腔体滤波器结构牢周，性能稳定可靠，体积更小，Q 值适中，高端寄生通带较远i 可且其散热性好。因此，在各大通信基站中腔体滤波器应用十分普遍。

　　就产品生产而言，腔体滤波器的性能与其结构参与构成的微波电路的性能密切相关，而它的装配是其生产过程中决定性能的重要环节之一。高品质的螺纹装配是生产高性能腔体滤波器的关键。

　　由于腔体滤波器的产品结构特殊性，尤其是在螺纹装配过程中谐振频率调试的复杂程度，国内的滤波器生产几乎都采用传统的人工组装、调试，高性能的滤波器却只能从国外发达国家大量进口，究其原因，主要表现在：

　　（1） 装配自动化水平不高，生产效率和产品质量低;

　　（2） 近年来国家对工人劳动环境和劳动强度监管日益

　　严格，人力成本持续上升;

　　（3）劳动力流动率高，员工的技术能力难以保证;

　　（4） 产品的创新力度不足。

　　在很大程度上，以上主要问题已经阻碍了企业的发展。就必须很各个企业要想冲破束缚，寻求长远、稳定的发展，好地解除上述限制。大力发展腔体滤波器无疑是- -条很好的途径。腔体滤波器是，工业自动化技术运用于微波工程领域的创新型实践。

　　国外的实验和生产表明，腔体滤波器在大规模的批量生产中可以显著提高生产效率、提升所生产滤波器产品的品质。

　　2 、腔体滤波器的结构与传统装配

　　腔体滤波器主要由腔体、覆盖在腔体，上的盖板、调试螺钉、锁紧螺母和紧定螺钉等组成，其中所属的腔体上有谐振柱，盖板上设有用于安装紧定螺钉和调试螺钉的螺钉过孔。

　　腔体滤波器的传统装配腔体滤波器的传统装配都是熟练的操作工利用相应工具和测量仪器进行手动装配的过程。所用的工具和仪器为：

　　（1） 工具：电批、十字花螺丝刀、内六角扳手、一字调试螺丝刀等;

　　（2）仪器： 矢量网络分析仪，如E5071B、MS4622B 等;腔体滤波器传统的机械装配流程如下：

　　（3）盖板安装于谐振腔体利用紧定螺钉将盖板锁紧在谐振腔体上;

　　（4）盖板螺纹组装将调试螺钉拧入盖板，以备下道： 工序即谐振频率的调试;

　　（5） 谐振频率调试由于机加I 误差对腔体滤波器物理和电路结构的影响，所以一般都需要进行谐振频率的调试;

　　（6）锁螺母利用内六角扳手拧紧螺母，以紧固调完成的调试螺钉;

　　（7）环境实验处理包括高低温实验（-40C~80C ）和检验。环境实验要求根据产品的特定规范进行;

　　（8） 表面处理检验合格后根据客户要求进行表面喷漆（如黑色等）。

　　据调研发现，一般规格的腔体滤波器，仅仅初调环节所需要标准工时就达90 分钟，复调的标准工时至少15 分钟，再加。上人工组装盖板与谐振腔体则耗时将会更多： 另外，对于高阶复杂的腔体滤波器更甚。如此低下的作业效率不得不迫使企业招聘大量的装配人员以满足市场的产品需求。

　　3 、腔体滤波器的应用

　　3.1腔体滤波器在国外的应用

　　1995 年，全球无线通讯基础设施的领先生产商一一加拿大康姆迪公司开发了滤波器计算机辅助谐振频率调试软件，成功用于指导卫星用滤波器和双工器的调试。2003 年，康姆迪公司研制出无线基站双工器的自动调试系统RoboCAT。该系统结合有效的辅助调试算法和先进的机电一体化设备首次实现了滤波器的自动调试。

　　3.2 腔体滤波器在国内的应用

　　相比之下，国内对于腔体滤波器的研究则起步较晚，而且主要集中于针对谐振频率调试技术的研究。2007 年，针对高温超导滤波器，左涛等人创造性地开发了- -套相应的计算机辅助调试专用软件; 该软件基于MATLAB 7.0 开发环境，利用所设计的机辅调谐I 具包从超导滤波器的测试数据中分析出各谐振器的频率失谐量以及耦合系数等信息，进而确立失谐量与螺钉调节量之间的关系; 该工具包不仅提供两种可选的最优化算法一一梯度法和遗传算法，而且支持神经网络建模，可以通过建立表征频率失谐量与螺钉调谐量之间关系的BP神经网络模型，由模型计算出各调谐螺钉的调节量，从而实现后期谐振频率调试的半自动化。

　　2012 年，针对螺丝自动安装领域，中国科学院深圳先进技术研究院的谢小辉、孙强等人研制出自动锁螺丝装置，实现了螺丝的自动送料和自动拧紧，且性能可靠。