專利名稱：高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微波無(wú)源電路領(lǐng)域，涉及一種高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波
器，更具體的是涉及一種實(shí)現(xiàn)小型化、高低端帶寬平衡而不降低其他性能的同軸腔可調(diào)濾 波器。
背景技術(shù)：
濾波器的作用是對(duì)特定頻率的信號(hào)通過(guò)，而對(duì)頻率之外的信號(hào)進(jìn)行衰減。 一般情 況下可以利用在同軸諧振腔之間開矩形耦合孔的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)腔間耦合，進(jìn)而形成同軸腔濾 波器。可調(diào)濾波器的特點(diǎn)就是濾波器的中心頻率可以根據(jù)需要變化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)保密通信。 同軸腔可調(diào)濾波器的耦合通常通過(guò)腔間的耦合窗口實(shí)現(xiàn)。 通常要求可調(diào)同軸腔濾波器的調(diào)諧范圍盡量的寬，在整個(gè)調(diào)諧范圍內(nèi)濾波器的帶 寬盡量保持一致。另外還要求工作中心頻率處具有最小的插入損耗，并且要求帶外具有適 當(dāng)?shù)乃p。 為了更好的理解本實(shí)用新型的背景技術(shù)，現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)同軸腔可調(diào)濾波器進(jìn)行說(shuō)明。 傳統(tǒng)的同軸腔可調(diào)濾波器使用四分之一波長(zhǎng)同軸腔作為諧振腔，其中內(nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度可變。 通過(guò)改變內(nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度來(lái)改變?yōu)V波器開路端加載的等效電容，進(jìn)而改變?yōu)V波器的工作頻 率。濾波器的腔間耦合通過(guò)在腔間隔板上面開一個(gè)矩形的耦合窗口來(lái)實(shí)現(xiàn)，耦合孔的起始 位置一般從同軸腔的短路端開始，通過(guò)帶寬指標(biāo)來(lái)確定耦合孔的長(zhǎng)度和寬度。濾波器與外 界的耦合通過(guò)輸入輸出耦合環(huán)實(shí)現(xiàn)。耦合環(huán)的位置和大小也根據(jù)需要的帶寬和插損來(lái)確 定。 這種傳統(tǒng)的同軸腔可調(diào)濾波器的缺點(diǎn)在于如果想保證可調(diào)同軸腔濾波器在整個(gè) 調(diào)諧范圍內(nèi)帶寬恒定，就要求耦合窗口的長(zhǎng)度要足夠， 一般會(huì)超過(guò)二分之一波長(zhǎng)。如果耦合 窗口的長(zhǎng)度過(guò)短，隨著頻率的升高，窗口的耦合系數(shù)也會(huì)增加，進(jìn)而濾波器的帶寬會(huì)逐漸的 增大，這樣就會(huì)惡化濾波器的帶外隔離性能，也會(huì)增加帶外干擾。如果為了保證可調(diào)同軸腔 濾波器在整個(gè)可調(diào)諧范圍內(nèi)的帶寬恒定，則濾波器的體積又過(guò)大，限制了其在很多場(chǎng)合的 應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有濾波器中體積過(guò)大、高低端帶寬不平衡問(wèn)題，提供一種高低 端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器，采用新的耦合方式來(lái)改進(jìn)小型化同軸腔可調(diào)濾波器在整 個(gè)工作頻段內(nèi)的帶寬，使其在保持帶寬恒定的基礎(chǔ)上腔體長(zhǎng)度小于四分之一波長(zhǎng)，達(dá)到小 型化的目的。 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下 高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體、隔板、輸入同軸接頭、輸 出同軸接頭、輸入耦合環(huán)、輸出耦合環(huán)。 所述的濾波器殼體為中空的長(zhǎng)方體，輸入同軸接頭和輸出同軸接頭分設(shè)在濾波器殼體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上；n塊隔板平行設(shè)置在濾波器殼體內(nèi)，將濾波器殼體分隔成n+l個(gè)
同軸腔，n > 1 ;所述的隔板與輸入同軸接頭和輸出同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁平面平
行，每塊隔板開有矩形的耦合窗口 ；每個(gè)同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體，輸入耦
合環(huán)的一端與輸入同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸出耦合環(huán)的一端
與輸出同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接；每個(gè)隔板的耦合窗口上架設(shè)有
腔間耦合環(huán)，所述的腔間耦合環(huán)為螺線管型結(jié)構(gòu)，腔間耦合環(huán)的軸線位于耦合窗口所在的
平面內(nèi)，并與耦合窗口的底邊平行，腔間耦合環(huán)的螺旋線的兩端分別位于相鄰的兩個(gè)同軸
腔，螺旋線的兩端引出引線與所在同軸腔的底部連接。 所述的腔間耦合環(huán)的螺線管的截面為等腰梯形、矩形或三角形。 本實(shí)用新型將濾波器耦合窗口和跨腔螺旋線耦合環(huán)結(jié)合，而螺旋線耦合環(huán)的耦合
系數(shù)隨著頻率的升高而降低，因此利用這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)同軸腔可調(diào)濾波器在整個(gè)頻率調(diào)
諧范圍內(nèi)帶寬保持恒定。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A向視圖； 圖3為矩形耦合窗口的耦合系數(shù)隨頻率變化的曲線； 圖4為本實(shí)用新型的帶寬隨頻率變化的曲線； 圖5為本實(shí)用新型可調(diào)濾波器在低頻端的性能圖； 圖6為本實(shí)用新型可調(diào)濾波器在高頻端的性能圖。
具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示，高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體1、隔板 3、輸入N型同軸接頭8、輸出N型同軸接頭4、輸入耦合環(huán)7、輸出耦合環(huán)5 ;濾波器殼體1為 中空的長(zhǎng)方體，輸入N型同軸接頭8和輸出N型同軸接頭4分設(shè)在濾波器殼體1相對(duì)的兩 個(gè)側(cè)壁上；兩塊隔板3平行設(shè)置在濾波器殼體1內(nèi)，將濾波器殼體1分隔成三個(gè)同軸腔；隔 板與輸入N型同軸接頭8和輸出N型同軸接頭4所在的濾波器殼體1側(cè)壁平面平行，每塊 隔板3開有矩形的耦合窗口 9 ;每個(gè)同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體2，輸入耦合 環(huán)7的一端與輸入N型同軸接頭8連接、另一端與濾波器殼體1腔內(nèi)底部連接，輸出耦合環(huán) 5的一端與輸出N型同軸接頭4連接、另一端與濾波器殼體1腔內(nèi)底部連接；每個(gè)隔板3的 耦合窗口 9上架設(shè)有腔間耦合環(huán)6，腔間耦合環(huán)6為螺線管型結(jié)構(gòu)，腔間耦合環(huán)6的軸線位 于耦合窗口 9所在的平面內(nèi)，并與耦合窗口 9的底邊平行，腔間耦合環(huán)6的螺旋線的兩端分 別位于相鄰的兩個(gè)同軸腔，螺旋線的兩端引出引線與所在同軸腔的濾波器殼體1腔內(nèi)底部 連接。 本實(shí)施例中腔間耦合環(huán)的螺線管的截面為矩形。 同軸腔可調(diào)濾波器亦使用四分之一同軸腔作為諧振腔，其中內(nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度可變。 通過(guò)改變內(nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度來(lái)改變?yōu)V波器開路端加載的等效電容，進(jìn)而改變?yōu)V波器的工作頻率。 濾波器與外界的耦合通過(guò)輸入耦合環(huán)和輸出耦合環(huán)實(shí)現(xiàn)。耦合環(huán)的位置和大小根
4據(jù)實(shí)際需要的帶寬和插損來(lái)確定。 如圖3所示為矩形耦合窗口的同軸腔可調(diào)濾波器的帶寬隨頻率變化的曲線。帶寬 與頻率的關(guān)系可以通過(guò)耦合系數(shù)來(lái)導(dǎo)出。耦合系數(shù)與可調(diào)濾波器的帶寬以及頻率的關(guān)系 為 Mv=/。^i^*~ 其中，為第i腔和第j腔之間的耦合系數(shù)，gi和gj是濾波器的低通原型值為常 數(shù)，不隨頻率的改變而改變，f。是可調(diào)濾波器工作中心頻率，bw代表在頻率為f。時(shí)濾波器 的帶寬。由圖3和上面的公式可知，隨著頻率的升高，f。和都會(huì)增大，因此，隨著頻率的 升高，濾波器的帶寬會(huì)迅速的增大。 本實(shí)用新型采用矩形耦合窗口與截面為矩形的螺線管型腔間耦合環(huán)結(jié)合的耦合 機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)腔間耦合，濾波器的帶寬是矩形耦合窗口和螺線管型腔間耦合環(huán)的共同貢獻(xiàn)。 如圖4所示是采用本實(shí)用新型的截面為矩形的螺線管型腔間耦合環(huán)的同軸腔可調(diào)濾波器 的帶寬隨著頻率變化的曲線。該曲線也可以通過(guò)耦合系數(shù)來(lái)解釋，矩形耦合窗口的耦合系 數(shù)kij隨著頻率的升高而增大，腔間耦合環(huán)的耦合系數(shù)kij隨著頻率的升高而減小，兩者中和 的結(jié)果可以使總的耦合系數(shù)隨著頻率的升高而減小，因此根據(jù)上面的公式，在整個(gè)工作頻 率范圍內(nèi)能保持濾波器的帶寬幾乎是常數(shù)。 圖5給出了本實(shí)用新型的可調(diào)濾波器的低端性能，圖6給出了本實(shí)用新型的可調(diào) 濾波器的高端性能。由圖5和圖6可以看出，采用本實(shí)用新型技術(shù)的濾波器高低段帶寬都 是6. 4MHz，實(shí)現(xiàn)了高低端平衡。
權(quán)利要求高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體、隔板、輸入同軸接頭、輸出同軸接頭、輸入耦合環(huán)、輸出耦合環(huán)，濾波器殼體為中空的長(zhǎng)方體，輸入同軸接頭和輸出同軸接頭分設(shè)在濾波器殼體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上；n塊隔板平行設(shè)置在濾波器殼體內(nèi)，將濾波器殼體分隔成n+1個(gè)同軸腔，n≥1；所述的隔板與輸入同軸接頭和輸出同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁平面平行，每塊隔板開有矩形的耦合窗口；每個(gè)同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體，輸入耦合環(huán)的一端與輸入同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸出耦合環(huán)的一端與輸出同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接；其特征在于每個(gè)隔板的耦合窗口上架設(shè)有腔間耦合環(huán)，所述的腔間耦合環(huán)為螺線管型結(jié)構(gòu)，腔間耦合環(huán)的軸線位于耦合窗口所在的平面內(nèi)，并與耦合窗口的底邊平行，腔間耦合環(huán)的螺旋線的兩端分別位于相鄰的兩個(gè)同軸腔，螺旋線的兩端引出引線與所在同軸腔的底部連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器，其特征在于腔間耦 合環(huán)的螺線管的截面為等腰梯形、矩形或三角形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器。現(xiàn)有的同軸腔可調(diào)濾波器在工作頻段內(nèi)的不同頻率處無(wú)法保持恒定的帶寬。本實(shí)用新型包括濾波器殼體；開有矩形耦合窗口的隔板將濾波器殼體分隔成多個(gè)同軸腔；每個(gè)同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形內(nèi)導(dǎo)體，濾波器殼體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)置有輸入同軸接頭和輸出同軸接頭，耦合環(huán)一端與同軸接頭連接，另一端與濾波器殼體的腔內(nèi)底部連接；腔間耦合環(huán)為螺線管型結(jié)構(gòu)，螺旋線兩端分別位于相鄰的兩個(gè)同軸腔并引出引線與濾波器殼體底部連接。本實(shí)用新型將濾波器耦合窗口和跨腔螺線管型腔間耦合環(huán)結(jié)合，利用此結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)濾波器在整個(gè)頻率調(diào)諧范圍內(nèi)帶寬保持恒定且大大改善濾波器的插入損耗以及紋波。
文檔編號(hào)H01P1/205GK201478418SQ20092019700
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者吳恒恒, 官伯然, 張忠海, 王東 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)