旋轉型可調濾波器的製作方法

2023-05-09 18:41:01

專利名稱：旋轉型可調濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種濾波器，具體地說，是涉及一種結構簡單、成本低，通帶或阻帶頻率可以方便調整的旋轉型可調濾波器。
背景技術：
濾波器是現代微波通信和軍事電子系統中的一種通用原件。旋轉型可調濾波器在微波測量和保密通信中有重要應用。已有的旋轉型可調濾波器可以分為基於變容二極體的純電調諧、電機驅動電調諧和手動調諧等類型。其中第一類器件由於插入損耗太大，應用受到限制。第二類器件有的採用一個精密步進電機推動多根調諧杆，所有的調諧杆伸入到各諧振腔中的深度變化相同，使得該旋轉型可調濾波器在不同頻率處的匹配無法做到最佳。同時，由於每個諧振腔的頻率受調諧杆的影響很大，為了精確控制每個調諧杆的位置和深度，對所有零部件的加工精度和配合精度要求很高，導致該類濾波器的成本很高。而且，由於精密步進電機的採用，更推高了器件的製造成本。第三類器件，以美國K&L的可調帶通濾波器為代表，採用一根旋轉軸帶動位於每一個諧振腔中的調諧裝置同時等量旋轉，從而達到調節濾波器頻率的目的，同樣需要非常精確的加工精度和裝配精度。其售價為幾千至幾萬元一隻，是大規模特別是民用通信所無法承受的。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、成本低，通帶頻率可以方便調整的旋轉型可調濾波器。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:旋轉型可調濾波器，包括至少兩個依次串接連通的諧振腔，還包括兩個輸入輸出結構，這兩個輸入輸出結構分別連通在用以接受輸入信號的諧振腔和釋放輸出信號的諧振腔上，相鄰兩諧振腔之間通過主耦合結構連通，每個諧振腔的蓋板或底板或側板上設置有用以調節諧振頻率並延伸進諧振腔的可調金屬柱，可調金屬柱伸入諧振腔內的一端連接的至少一根金屬杆，還包括位於諧振腔內的金屬體。在所述可調金屬柱延伸出諧振腔的外端面上標記有可調金屬柱繞其軸線旋轉角度的記號線。還包括固定不動並與可調金屬柱同軸的刻度盤，該刻度盤上有至少2根刻度線相交於對應的可調金屬柱的軸線；通過位於所述可調金屬柱外端面上的記號線和刻度盤上的刻度，用於度量所述可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度。所述金屬體在對應的可調金屬柱的軸線上的高度根據繞可調金屬柱軸線旋轉的角度單調遞增或遞減。所述金屬體的一端與諧振腔內壁連接，金屬體另一端靠近可調金屬柱，靠近可調金屬柱的一端設置有至少兩片金屬片，金屬杆位於相鄰兩金屬片之間，對應的所述金屬杆在對應的可調金屬柱繞其軸線旋轉時，金屬杆與該金屬片之間的重合部分面積單調遞增或遞減。所述的旋轉型可調濾波器，還包括金屬外殼，諧振腔設置在金屬外殼的空腔內，可調金屬柱的外端面貫穿金屬外殼後並延伸至金屬外殼的外部，對應於每一個所述可調金屬柱，在金屬外殼的蓋板或底板或側板上設置有用以固定可調金屬柱的鎖緊裝置；通過鬆開該鎖緊裝置，其對應的可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度從諧振腔外加以調節；通過鎖緊該鎖緊裝置，其對應的可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度被固定。所述鎖緊裝置為軸線與可調金屬柱垂直的普通螺母；或所述鎖緊裝置為螺杆和軟質材料、以及鎖緊螺母構成的組合體，鎖緊螺母和軟質材料分別設置在螺杆的兩端，鎖緊螺母套設在螺杆外徑上，其中，螺杆的軸線與對應的可調金屬柱軸線垂直，且所述軟質材料位於螺杆與對應的可調金屬柱之間。在所述可調金屬柱外端面設置有方便旋轉該可調金屬柱的凹槽。所述輸入輸出結構為波導、雙導體探針或雙導體耦合環結構。在間隔至少I個諧振腔的兩個諧振腔之間設置有交叉耦合結構。旋轉型可調濾波器的每個諧振腔的諧振頻率可以通過旋轉其可調金屬柱獨立調節。可調金屬柱的旋轉角度通過位於所述可調金屬柱外端面上的記號線和刻度盤上的刻度讀取，記號線和刻度盤可以度量所述可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度。為了通過旋轉所述可調金屬柱改變對應諧振腔的諧振頻率，我們可以採用兩種方案。所述金屬體在對應的可調金屬柱的軸線方向上的高度根據繞可調金屬柱軸線旋轉的角度單調遞增或遞減；當可調金屬柱上的金屬杆隨該可調金屬柱轉動時，其與對應的金屬體之間的間隙單調遞增或遞減，從而單調調節對應的諧振腔的諧振頻率。位於可調金屬柱下方的金屬體的上端面的設計軌跡與金屬杆的運動軌跡一致，即金屬杆的運動軌跡構成的面位於金屬體的上端面的上方，優先位於正上方。第二種方案，所述金屬體的一端與諧振腔內壁連接，金屬體另一端靠近可調金屬柱，靠近可調金屬柱的一端設置有至少兩片金屬片，金屬杆位於相鄰兩金屬片之間；當可調金屬柱的金屬杆隨該可調金屬柱轉動時，其與對應的金屬片之間的重疊部分的面積單調遞增或遞減變化，從而單調調節對應的諧振腔的諧振頻率。相鄰兩片金屬片之間的間隙能夠允許可調金屬柱滑動即可，即相鄰兩片金屬片始終分別位於可調金屬柱運動軌跡構成的平面的兩側。對應於每一個所述可調金屬柱，在旋轉型可調濾波器的蓋板、底板或側板上設置有鎖緊裝置，即在金屬外殼設置有鎖緊裝置，鎖緊裝置與可調金屬柱通過頂壓配合用於固定可調金屬柱；通過鬆開該鎖緊裝置，可調金屬柱處於鬆弛狀態，通過旋轉調節該可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度可以從諧振腔外加以調節，具體是通過調節可調金屬柱伸入相應諧振腔中的深度來調節諧振頻率；通過鎖緊該鎖緊裝置，可調金屬柱處於緊固狀態，可調金屬柱繞其軸線旋轉的角度被固定，即可調金屬柱伸入相應諧振腔中的深度被固定。所述鎖緊裝置可以為普通螺母，也可以由軸線與該可調金屬柱軸線垂直的螺杆，軟質材料和鎖緊螺母組成。其中軟質材料可以避免對可調金屬柱的表面造成損傷。所述可調金屬柱上有外螺紋，與每個諧振腔的蓋板、底板或側板上的內螺紋配合。通過繞可調金屬柱的軸線旋轉該可調金屬柱，可以調節該可調金屬柱伸入對應的諧振腔中的深度，從而調節該諧振腔的諧振頻率。[0020]在所述可調金屬柱外端頂部設置有有利於旋轉該可調金屬柱的凹槽。該凹槽可以為「一」字形，也可以為六角形，便於使用改錐或六角工具。在所述諧振腔中，在與對應的可調金屬柱相對的位置上，設置有與該諧振腔的內壁連接的金屬體。該金屬體可以在所對應的可調金屬柱位置位於其初始值時，方便地將對應的諧振腔的諧振頻率調整到給定頻率。交叉稱合結構在王稱合結構串接的各諧振腔基礎之上。實現芳路稱合，在該濾波器的傳輸曲線上形成傳輸零點，改善該濾波器的帶外抑制。本實用新型的最大特點是在旋轉型可調濾波器的每一個諧振腔上都獨立設置了調諧裝置，即調諧裝置為可調金屬柱。通過可調金屬柱外端面的記號線和相應的刻度盤上的刻度，可以度量頻率變化後每個可調金屬柱的旋轉角度，從而調節每個可調金屬柱的金屬杆與諧振腔內部金屬體之間的電容。該器件不需要所有的可調金屬柱的旋轉角度同時等量變化，從而對機械調諧裝置的精度要求大大降低，從而達到了低成本調節濾波器通帶頻率的目的。普通的濾波器的通帶頻率原則上也可以通過調諧螺釘加以調節。但由於沒有類此可調金屬柱頂端的記號線和相應的刻度盤，每個調諧螺釘繞其軸線旋轉的角度不易控制。這時若要改變濾波器的通帶頻率，需要將該濾波器從系統中取下，在測試儀器，比如矢量網絡分析儀的監控下完成。這種方法無法在線完成，在實際操作中將是很不方便的。旋轉型可調濾波器的實用新型的工作原理與普通帶通濾波器類似。輸入信號經過若干個互相耦合的頻率相同的諧振腔實現濾波特性。由於其準周期結構，具有頻譜上的通帶和阻帶特性。可調金屬柱起到電容加載改變諧振腔諧振頻率的目的。交叉耦合在傳輸特性上產生傳輸零點改善濾波器的帶外抑制。本實用新型的優點在於:結構簡單、成本低，通帶頻率可以方便調整。

圖1為本實用新型去除蓋板後(包括可調金屬柱和金屬杆)的俯視圖。圖2為本實用新型包括蓋板的俯視圖。圖3為可調金屬柱、金屬杆和金屬體在諧振腔中的位置示意圖。圖4為可調金屬柱、金屬杆和金屬體、金屬片在諧振腔中的位置示意圖。圖5為實施實例2去除蓋板後俯視圖。圖6為實施實例3去除蓋板後俯視圖。附圖中標號對應名稱:1-諧振腔,2-輸入輸出結構，3-主稱合結構,4-金屬體，41-金屬片，5-可調金屬柱,51-金屬杆,6-鎖緊裝置,7-刻度盤,8-凹槽,9-記號線，10-交叉耦合結構。
具體實施方式
實施實例I參見圖1至圖3，一種旋轉型可調濾波器，包括4個諧振腔1，兩個波導結構形式的輸入輸出結構2，串接各諧振腔I的3個主耦合結構3，位於每個諧振腔I的蓋板上的可調金屬柱5，每根可調金屬柱5伸入諧振腔I內的一端設置了一根金屬杆51，還包括位於每個諧振腔I內的一個金屬體4，所述每個諧振腔I的諧振頻率可以通過旋轉其可調金屬柱5獨立調節。優先將金屬杆51的軸線設置成與可調金屬柱5的軸線垂直。在所述可調金屬柱5對應的諧振腔I的外端面上有標記該可調金屬柱5繞其軸線旋轉角度的記號線9。與所述可調金屬柱5同軸設置有一個刻度盤7，該刻度盤7不隨可調金屬柱5的轉動而轉動並固定在金屬外殼的蓋板上，該刻度盤7上設置有10餘根刻度線相交於對應的可調金屬柱5的軸線。通過位於所述可調金屬柱5外端面上的記號線9和對應的刻度盤7上的刻度，可以度量所述可調金屬柱5繞其軸線旋轉的角度。金屬體4在對應的可調金屬柱5的軸線方向上的高度根據繞可調金屬柱5軸線旋轉的角度單調遞增或遞減。當可調金屬柱5的金屬杆51隨該可調金屬柱5轉動時，金屬杆51與對應的金屬體4之間的間隙單調變化，從而單調調節對應的諧振腔I的諧振頻率。對應於每一個所述可調金屬柱5，在旋轉型可調濾波器的蓋板上設置有鎖緊裝置6；通過鬆開該鎖緊裝置6，該可調金屬柱5繞其軸線旋轉的角度和深度可以從諧振腔I外加以調節；通過鎖緊該鎖緊裝置6，可調金屬柱5繞其軸線旋轉的角度和深度被固定。所述鎖緊裝置6為普通螺母，或所述鎖緊裝置6為螺杆和軟質材料、以及鎖緊螺母構成的組合體，鎖緊螺母和軟質材料分別設置在螺杆的兩端，鎖緊螺母套設在螺杆外徑上，其中，螺杆的軸線與對應的可調金屬柱5軸線垂直，且所述軟質材料位於螺杆與對應的可調金屬柱5之間。旋動鎖緊螺母導致螺杆帶動軟質材料向著可調金屬柱5方向或者背離可調金屬柱5方向移動，以固定或鬆弛可調金屬柱5。方便可調金屬柱5定位，以定位濾波器的各個參數。每一根可調金屬柱5上有外螺紋，與每個諧振腔I的蓋板、底板或側板上的內螺紋配合。通過繞可調金屬柱5的軸線旋轉該可調金屬柱5，可以調節該可調金屬柱5伸入對應的諧振腔I中的深度，從而調節該諧振腔I的諧振頻率。在每一根可調金屬柱5外端頂部設置有有利於旋轉該可調金屬柱5的「一」字形凹槽8。所述輸入輸出結構2為波導。在所述諧振腔I內設置有根部與該諧振腔I的內壁連接的金屬體4，金屬體4位於對應可調金屬柱5的正下方，該金屬體4深入對應諧振腔I中的深度可以從外界加以調節。四個諧振腔分別為依次串接連通的第一個諧振腔、第二個諧振腔、第三個諧振腔和第四個諧振腔，在第一個諧振腔和第四個諧振腔之間，還有一個交叉耦合結構10。該交叉耦合結構為一條介質絕緣的金屬耦合線。其中第一個諧振腔I和第四個諧振腔之間間隔有第二個諧振腔和第三個諧振腔這兩個諧振腔。連接在第四個諧振腔的輸入輸出結構2為輸出，連接在第I個諧振腔的輸入輸出結構2為輸入。實施實例2如圖4和5，與實施實例I的區別僅在於，所述金屬體4的一端與諧振腔I內壁連接，金屬體4另一端靠近可調金屬柱5，靠近可調金屬柱5的一端設置有至少兩片金屬片41,金屬杆51位於相鄰兩金屬片41之間；當可調金屬柱5的金屬杆51隨該可調金屬柱5轉動時，其與對應的金屬片41之間的重疊部分的面積單調遞增或遞減變化，從而單調調節對應的諧振腔I的諧振頻率。優先將可調金屬柱5的軸線垂直與金屬片的上端面，其中，上端面是指與諧振腔蓋板平行的面，同時所述金屬體4安裝在諧振腔的側壁。[0047]實施實例3如圖6，與實施實例I的區別僅在於，兩個輸入輸出結構2分別位於金屬外殼相對的兩面上。上述僅為舉例。所有的諧振腔I都為矩形諧振腔。實際生產中，這些諧振腔可以為圓柱形諧振腔或其它更複雜結構。如上所述，即可實現本實用新型，但本實用新型並不局限於上述實施例。
權利要求1.旋轉型可調濾波器，其特徵在於，包括至少兩個依次串接連通的諧振腔(1)，還包括兩個輸入輸出結構(2)，這兩個輸入輸出結構(2)分別連通在用以接受輸入信號的諧振腔(I)和釋放輸出信號的諧振腔(I)上，相鄰兩諧振腔(I)之間通過主耦合結構(3)連通，每個諧振腔(I)的蓋板或底板或側板上設置有用以調節諧振頻率並延伸進諧振腔(I)的可調金屬柱(5)，可調金屬柱(5)伸入諧振腔(I)內的一端連接的至少一根金屬杆(51)，還包括位於諧振腔(I)內的金屬體(4)。
2.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，在所述可調金屬柱(5)延伸出諧振腔(I)的外端面上標記有可調金屬柱(5)繞其軸線旋轉角度的記號線(9)。
3.根據權利要求2所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，還包括固定不動並與可調金屬柱(5)同軸的刻度盤(7)，該刻度盤(7)上有至少2根刻度線相交於對應的可調金屬柱(5)的軸線；通過位於所述可調金屬柱(5)外端面上的記號線(9)和刻度盤(7)上的刻度，用於度量所述可調金屬柱(5)繞其軸線旋轉的角度。
4.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，所述金屬體(4)在對應的可調金屬柱(5)的軸線上的高度根據繞可調金屬柱(5)軸線旋轉的角度單調遞增或遞減。
5.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，所述金屬體(4)的一端與諧振腔(I)內壁連接，金屬體(4)另一端靠近可調金屬柱(5)，靠近可調金屬柱(5)的一端設置有至少兩片金屬片(41)，金屬杆(51)位於相鄰兩金屬片(41)之間，對應的所述金屬杆(51)在對應的可調金屬柱(5)繞其軸線旋轉時，金屬杆(51)與該金屬片(41)之間的重合部分面積單調遞增或遞減。
6.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，還包括金屬外殼，諧振腔(I)設置在金屬外殼的空腔內，可調金屬柱(5)的外端面貫穿金屬外殼後並延伸至金屬外殼的外部，對應於每一個所述可調金屬柱(5)，在金屬外殼的蓋板或底板或側板上設置有用以固定可調金屬柱(5)的鎖緊裝置(6);通過鬆開該鎖緊裝置(6)，其對應的可調金屬柱(5)繞其軸線旋轉的角度從諧振腔(I)外加以調節；通過鎖緊該鎖緊裝置(6)，其對應的可調金屬柱(5)繞其軸線旋轉的角度被固定。
7.根據權利要求6所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，所述鎖緊裝置(6)為軸線與可調金屬柱(5)垂直的普通螺母；或所述鎖緊裝置(6)為螺杆和軟質材料、以及鎖緊螺母構成的組合體，鎖緊螺母和軟質材料分別設置在螺杆的兩端，鎖緊螺母套設在螺杆外徑上，其中，螺杆的軸線與對應的可調金屬柱(5)軸線垂直，且所述軟質材料位於螺杆與對應的可調金屬柱(5)之間。
8.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，在所述可調金屬柱(5)外端面設置有方便旋轉該可調金屬柱(5)的凹槽(8)。
9.根據權利要求1所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，所述輸入輸出結構(2)為波導、雙導體探針或雙導體耦合環結構。
10.根據權利要求1-9中任意一項所述的旋轉型可調濾波器，其特徵在於，在間隔至少I個諧振腔(I)的兩個諧振腔之間設置有交叉耦合結構(10)。
專利摘要本實用新型公布了一種旋轉型可調濾波器，包括至少兩個依次串接連通的諧振腔，相鄰兩諧振腔之間通過主耦合結構連通，還包括兩個輸入輸出結構，這兩個輸入輸出結構分別連通在用以接受輸入信號和釋放輸出信號的諧振腔上，每個諧振腔的蓋板或底板或側板上設置有用以調節諧振頻率並延伸進諧振腔的可調金屬柱，可調金屬柱伸入諧振腔內的一端連接有至少一根金屬杆，還包括位於諧振腔內的金屬體。本實用新型具有結構簡單、成本低，其工作頻率可以在其裝入系統後方便地得到調節。本實用新型可以廣泛用於軍用和民用通信領域。
文檔編號H01P5/04GK202940314SQ201220657838
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者王清源, 譚宜成, 陳娜 申請人:成都賽納賽德科技有限公司