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：
本實用新型屬于微波無源電路領(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)：
濾波器的作用是對特定頻率的信號通過，而對頻率之外的信號進(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實現(xiàn)腔間耦合，進(jìn)而形成同軸腔濾 波器?？烧{(diào)濾波器的特點就是濾波器的中心頻率可以根據(jù)需要變化，以此來實現(xiàn)保密通信。 同軸腔可調(diào)濾波器的耦合通常通過腔間的耦合窗口實現(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用新型的背景技術(shù)，現(xiàn)對傳統(tǒng)同軸腔可調(diào)濾波器進(jìn)行說明。 傳統(tǒng)的同軸腔可調(diào)濾波器使用四分之一波長同軸腔作為諧振腔，其中內(nèi)導(dǎo)體的長度可變。 通過改變內(nèi)導(dǎo)體的長度來改變?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在腔間隔板上面開一個矩形的耦合窗口來實現(xiàn)，耦合孔的起始 位置一般從同軸腔的短路端開始，通過帶寬指標(biāo)來確定耦合孔的長度和寬度。濾波器與外 界的耦合通過輸入輸出耦合環(huán)實現(xiàn)。耦合環(huán)的位置和大小也根據(jù)需要的帶寬和插損來確 定。 這種傳統(tǒng)的同軸腔可調(diào)濾波器的缺點在于如果想保證可調(diào)同軸腔濾波器在整個 調(diào)諧范圍內(nèi)帶寬恒定，就要求耦合窗口的長度要足夠， 一般會超過二分之一波長。如果耦合 窗口的長度過短，隨著頻率的升高，窗口的耦合系數(shù)也會增加，進(jìn)而濾波器的帶寬會逐漸的 增大，這樣就會惡化濾波器的帶外隔離性能，也會增加帶外干擾。如果為了保證可調(diào)同軸腔 濾波器在整個可調(diào)諧范圍內(nèi)的帶寬恒定，則濾波器的體積又過大，限制了其在很多場合的 應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有濾波器中體積過大、高低端帶寬不平衡問題，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改進(jìn)小型化同軸腔可調(diào)濾波器在整 個工作頻段內(nèi)的帶寬，使其在保持帶寬恒定的基礎(chǔ)上腔體長度小于四分之一波長，達(dá)到小 型化的目的。 針對上述技術(shù)問題，本實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)在濾波器殼體相對的兩個側(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
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)濾波器在整個頻率調(diào)
諧范圍內(nèi)帶寬保持恒定。

圖1為本實用新型結(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為本實用新型的帶寬隨頻率變化的曲線； 圖5為本實用新型可調(diào)濾波器在低頻端的性能圖； 圖6為本實用新型可調(diào)濾波器在高頻端的性能圖。
具體實施方式如圖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相對的兩 個側(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)體的長度可變。 通過改變內(nèi)導(dǎo)體的長度來改變?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輸入耦合環(huán)和輸出耦合環(huán)實現(xiàn)。耦合環(huán)的位置和大小根
4據(jù)實際需要的帶寬和插損來確定。 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)系可以通過耦合系數(shù)來導(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。和都會增大，因此，隨著頻率的 升高，濾波器的帶寬會迅速的增大。 本實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)制來實現(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。該曲線也可以通過耦合系數(shù)來解釋，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給出了本實用新型的可調(diào)濾波器的低端性能，圖6給出了本實用新型的可調(diào) 濾波器的高端性能。由圖5和圖6可以看出，采用本實用新型技術(shù)的濾波器高低段帶寬都 是6. 4MHz，實現(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)在濾波器殼體相對的兩個側(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。
專利摘要本實用新型涉及一種高低端帶寬平衡的同軸腔可調(diào)濾波器?，F(xiàn)有的同軸腔可調(diào)濾波器在工作頻段內(nèi)的不同頻率處無法保持恒定的帶寬。本實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同軸腔；每個同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形內(nèi)導(dǎo)體，濾波器殼體相對的兩個側(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同軸腔并引出引線與濾波器殼體底部連接。本實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)能實現(xiàn)濾波器在整個頻率調(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H01P1/205GK201478418SQ20092019700
公開日2010年5月19日 申請日期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 申請人:杭州電子科技大學(xué)