專利名稱：低損耗寬帶高通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種具有極小損耗的寬帶微波高通濾波器，它在地面微波通信、衛(wèi)星通信中有著廣泛的用途。
現(xiàn)有的最接近本實(shí)用新型的技術(shù)是半集總參數(shù)的高通濾波器(吉·艾爾·馬撒愛(G·L·Matthaei)的“微波濾波器，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與耦合結(jié)構(gòu)”)。在這種結(jié)構(gòu)中，電感用并聯(lián)短路同軸線實(shí)現(xiàn)，串聯(lián)電容用集總參數(shù)形式，即每個電容都用介質(zhì)隔開的一對金屬圓盤構(gòu)成。并且圓盤的直徑遠(yuǎn)大于各對圓盤連接線的直徑。這種接構(gòu)不穩(wěn)定，從而造成電容量的改變。由于結(jié)構(gòu)上有大的不連續(xù)性，這就造成電壓駐波比的增加，通帶變窄，損耗增大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便的通帶具有極小損耗的寬帶高通波波器。
本實(shí)用新型的任務(wù)是以下述方式完成的全部采用同軸傳輸線來模擬高通濾波器中的電感和電容。串聯(lián)電容采用低特性阻抗開路同軸線，并聯(lián)電感采用高特性阻抗的短路同軸線。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征在于兩個金屬塊用螺釘固定在一起，在兩金屬塊的交界面處有一通孔，其孔壁就構(gòu)成同軸傳輸線外導(dǎo)體，孔的直徑稱為同軸傳輸線外直徑。在其中一個金屬塊上有若干個通孔與同軸傳輸線外導(dǎo)體相連，這些孔壁構(gòu)成并聯(lián)電感同軸線外導(dǎo)體，其直徑稱為并聯(lián)電感同軸線外直徑。同軸傳輸線的中心導(dǎo)體由若干段金屬導(dǎo)體串接而成，這些金屬導(dǎo)體的直徑稱為內(nèi)直徑。在段與段之間的串接處構(gòu)成低特性阻抗的開路同軸線，用于模擬濾波器的串聯(lián)電容。在其中心導(dǎo)體的兩端是接頭，在每個開路同軸線金屬內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間有帽形介質(zhì)套填充。在同軸傳輸線中心導(dǎo)體的各串接處之間接有并聯(lián)電感同軸線中心導(dǎo)體，同時(shí)在并聯(lián)電感同軸線外導(dǎo)體內(nèi)都安裝有可移動的短路活塞，這就構(gòu)成了高特性阻抗的并聯(lián)電感短路同軸線。
同軸傳輸線中心導(dǎo)體的金屬導(dǎo)體段數(shù)及并聯(lián)電感短路同軸線的數(shù)目按設(shè)計(jì)要求而定。
本實(shí)用新型的最佳方案是。同軸傳輸線各段中心導(dǎo)體的直徑相等，各串聯(lián)電容同軸線的特性阻抗相同，其內(nèi)(外)直徑也相等。通過改變串聯(lián)電容開路同軸線內(nèi)金屬導(dǎo)體的長度改變其電容量。并聯(lián)電感短路同軸線與同軸傳輸線垂直，各并聯(lián)電感短路同軸線的特性阻抗相等，其內(nèi)(外)直徑相等。
由于本實(shí)用新型采用了開路同軸線模擬電容，所以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，這就保證了電容量的穩(wěn)定。安裝、拆卸和調(diào)試也很方便，僅改變開路同軸線內(nèi)導(dǎo)體長度即可改變電容量。同時(shí)，接頭之間的同軸傳輸線中心導(dǎo)體的長度保持不變，這給調(diào)試帶來極大的好處。另外，同軸傳輸線各段中心導(dǎo)體的直徑相等，這就大大減小了結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性。還可對濾波器的各金屬件鍍銀。因此，采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)可使濾波器中的電感品質(zhì)因素很大，電容的損失角很小。
已知高通濾波器的電容Ci(微微法)和電感(毫微亨)，就可根據(jù)公式求出對應(yīng)的同軸線長度Si和Sj，即Si＝
ZCCi(i＝1，3，5，7，9，11) (1)Sj＝ (300Li)/(ZL) (j＝2，4，6，8，10) (2)其中，ZC、ZL分別為開路同軸線和短路同軸線的特性阻抗，單位是歐姆，εr是開路同軸線中填充介質(zhì)的介電常數(shù)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。它是電抗元件數(shù)N＝11時(shí)的情況。


圖1是濾波器的正面剖視圖，圖2是側(cè)面剖視圖，圖3是圖1中的13部位的局部放大圖，圖4是第一類T型桿放大圖，圖5是第二類T型桿放大圖。
圖1中的兩個金屬塊(3)和(12)用螺釘固定在一起，其交界面處有一圓孔，其孔壁就是同軸傳輸線外導(dǎo)體，孔的直徑就是同軸傳輸線的外直徑、在金屬塊(3)中有5個通孔與同軸傳輸線外導(dǎo)體垂直相交，其孔壁就是并聯(lián)電感同軸線外導(dǎo)體，其直徑就是并聯(lián)電感同軸線外直徑，(5)(7)和(9)是第一類T型桿，(6)和(8)是第二類T型桿，以上5個T型桿按照圖1所示的順序連接后插入通孔中，再在5個通孔中裝上5個可移動的短路活塞(4)，并用螺釘把它們與金屬塊(3)團(tuán)定起來。為了使同軸傳輸線各段中心導(dǎo)體相互絕緣，在每個串聯(lián)電容開路同軸線內(nèi)、外導(dǎo)體之間都用帽形聚四氟乙烯介質(zhì)套(11)填充。與接頭連接的同軸傳輸線中心導(dǎo)體連接段(10)的一端有一個孔，其孔壁也是串聯(lián)電容開路同軸線外導(dǎo)體，另一端有一個小孔，用來焊接SMA插座的中心導(dǎo)體。兩個SMA插座(1)的中心導(dǎo)體分別與同軸傳輸傳中心導(dǎo)體連接段(10)連接起來。最后用螺釘(2)把同軸傳輸線內(nèi)各部分、SMA插座等固定起來，從而本實(shí)用新型安裝完畢。
圖3表明了兩個T型桿在(13)部位連接的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
第一類T型桿的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。并聯(lián)電感同軸線中心導(dǎo)體(41)、同軸傳輸線中心導(dǎo)體段(42)和串聯(lián)電容開路同軸線的中心內(nèi)導(dǎo)體(43)、按照圖4表明的方法設(shè)計(jì)成T型桿。
圖5是第二類T型桿的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。并聯(lián)電感同軸線中心導(dǎo)體(51)同軸傳輸線中心導(dǎo)體段(52)按圖5所示設(shè)計(jì)成第二類T型桿。(52)的兩端有一直徑為φ2的孔，孔壁就是串聯(lián)電容開路同軸線外導(dǎo)體。第一類T型桿中的(43)插入到第二類T型桿(52)的孔中，并用帽形聚四氟乙烯介質(zhì)套填充，這就構(gòu)成串聯(lián)電容的開路同軸線。
這里，所有串聯(lián)電容同軸線內(nèi)(外)導(dǎo)體直徑均取相同的值，因此只要改變中心導(dǎo)體的長度就可改變其電容量，電容量可由公式計(jì)算給出。
下面是本發(fā)明的兩個實(shí)施例，并給出測試結(jié)果。
采用本發(fā)明設(shè)計(jì)了1－2，2－4GHZ兩個頻段的高通濾波器。選用N＝11，起伏為0.1dB的等起伏響應(yīng)。通過頻率變換可得高通濾波器的電容Ci和電感Lj，由(1)和(2)分別求出同軸線長度。選用2個SMA插座，經(jīng)調(diào)試后，使用HP公司儀器，即掃頻源(8350B)，網(wǎng)絡(luò)分析儀(8756A)和繪圖儀(7475A)，測試結(jié)果如下
通帶(MHZ) 通帶損耗(dB) 通帶駐波 30dB頻率(MHZ)1100-20000.21 1.2 5302100-40000.21 1.3 780第一個實(shí)施例適用于1－2GHZ頻段，測試結(jié)果為圖6和圖7所示。圖6表示損耗隨頻率變化的結(jié)果。在1.1－2.0GHZ范圍內(nèi)。損耗典型值小于0.2dB。當(dāng)頻率低于530MHZ時(shí)，其損耗值均大于30dB。圖7表示回波損耗隨頻率變化的結(jié)果，換算成電壓駐波比時(shí)，通帶內(nèi)均小于1.2。
第二個實(shí)例施適用于2－4GHZ頻段，測試結(jié)果如圖8和圖9所示。從圖8可以看出，在2.1－4.0GHZ通帶內(nèi)，損耗的典型值小于 0.2dB。當(dāng)頻率低于780MHZ時(shí)，損耗均大于30dB。從圖9中可以看出，在通帶內(nèi)的電壓駐波比小于1.3。
在圖6和圖8的縱座標(biāo)中，對于曲線1來說，每格代表10dB，而對曲線2則每格代表0.1dB。在圖7和圖9中，縱座標(biāo)每格代表5dB。
權(quán)利要求1.一種低損耗寬帶高通濾波器，其特征在于(1)、腔體由兩塊金屬塊組成，用螺釘固定在一起，在金屬塊交界面處有一通孔，其中一個金屬塊中有若干個通孔與此相連，(2)、同軸傳輸線的中心導(dǎo)體由若干段金屬導(dǎo)體串接而成，段與段之間的串接處構(gòu)成低特性阻抗的開路同軸線，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電容，每個開路同軸線內(nèi)、外導(dǎo)體之間用帽形介質(zhì)套填充，中心導(dǎo)體的兩端與接頭的中心導(dǎo)體相連，(3)、在同軸傳輸線中心導(dǎo)體的各段之間接有高特性阻抗岡軸線的中心導(dǎo)體，并在該岡軸線內(nèi)、外導(dǎo)體之間安裝可移動的短路活塞，構(gòu)成并聯(lián)電感，(4)、岡軸傳輸線各段內(nèi)直徑相等，外直徑相等，(5)、各開路岡軸線內(nèi)直徑相等，外直徑相等，(6)、各個并聯(lián)電感短路同軸線與同軸傳輸線垂直。
專利摘要本實(shí)用新型是一種在通帶內(nèi)有極小損耗的微波高通濾波器，它全部采用分布參數(shù)的同軸傳輸線模擬濾波器中的集中元件，串聯(lián)電容采用低特性阻抗的開路同軸線，并聯(lián)電感采用高特性阻抗的短路同軸線。根據(jù)本裝置做出的樣品，其性能優(yōu)良。其損耗低于目前世界上的同類濾波器。本實(shí)用新型還具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，制作方便，重復(fù)性好的特點(diǎn)，在地面微波通信，衛(wèi)星通信中有著廣泛的用途。
文檔編號H01P1/20GK2059532SQ8821887
公開日1990年7月18日 申請日期1988年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月27日
發(fā)明者趙清明 申請人:趙清明