一種帶交叉耦合的低通濾波器的製作方法

2023-05-14 15:10:51

專利名稱：一種帶交叉耦合的低通濾波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及濾波器，具體地說，是涉及一種利用同軸內導體和調諧螺釘構成的帶交叉耦合的低通濾波器。
背景技術：
在一根同軸內導體上周期性地電容加載可以實現低通濾波器。最常見到的低通濾波器包括圓盤加載的同軸結構內導體和阻抗突變的微帶內導體兩種。前者有結構複雜、加工精度要求高、支撐難、過渡頻段抑制不夠陡峭、調試難等缺點。後者有通道高端損耗高、功率容量低、阻帶抑制深度有限、過渡頻段抑制不夠陡峭、無法微調等缺點。最近市場上出現的懸置帶線低通濾波器與普通微帶低通濾波器相比，由於引入傳輸零點使過渡頻段抑制陡峭度得到一定程度的改善。同時，由於信號能量部分分布於空氣中，帶通濾波器通帶高端插損高的問題也得到部分解決。但是，懸置帶線低通濾波器仍存在功率容量低、阻帶抑制深度有限、無法微調等缺點。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、調試方便、通帶截止頻率高、過渡頻段抑制陡峭的帶交叉耦合的低通濾波器。為達到上述目的，本發明採用的技術方案為一種帶交叉耦合的低通濾波器，主要由金屬通道、若干調諧螺釘、以及輸入輸出結構構成，所述調諧螺釘和輸入輸出結構均貫穿金屬通道外壁並延伸進金屬通道內部。所述金屬通道主要由金屬管、以及設置在金屬管內的內導體構成，所述內導體與輸入輸出結構連接，且內導體與金屬管之間內壁存在間隙，且調諧螺釘沿內導體的軸線排列。所述調諧螺釘延伸進金屬通道部位指向內導體，調諧螺釘並與內導體之間存在間隙。所述金屬管內壁連接有介質材料，且所述介質材料與內導體連接。所述金屬管內還設置有耦合導體，所述耦合導體與介質材料連接，且金屬管內壁和內導體均與耦合導體之間存在間隙。所述金屬管外壁還設置有貫穿金屬管外壁的耦合調諧螺釘，且所述耦合調諧螺釘延伸進金屬管部位指向耦合導體，且耦合調諧螺釘與耦合導體存在間隙。每兩個調諧螺釘附近設置一個耦合導體，且相鄰的兩個耦合導體分別位於內導體兩邊。所述金屬管為U彎管，所述內導體為U形、並與金屬管相配合，且耦合導體位於內導體的凹面內。所述內導體的橫截面形狀為圓形或矩形，所述金屬管為直管。所述調諧螺釘延伸進金屬通道內部的頂端為光滑平面。
本發明包括輸入輸出結構，內導體，金屬通道，多顆調諧螺釘。內導體與金屬管不連接。調諧螺釘從金屬管外插入金屬管中，其深度可以從金屬管外加以調節。調諧螺釘沿內導體軸線排列，其指向金屬管內的頂端與內導體之間有一定間隙，用於調整內導體的電容加載。內導體在金屬管內的位置由介質材料支撐固定。為了在阻帶低端引入傳輸零點以改善過渡頻段傳輸係數的陡峭度，該濾波器還可以包括耦合導體。為了在低通濾波器的通帶高端外產生傳輸零點，耦合導體與內導體形成交叉耦合，將每兩顆調諧螺釘附近設置耦合導體。耦合導體由支撐介質材料支撐，使耦合導體與金屬管不連接。為了調整交叉耦合的大小，在金屬管外設置有插入金屬管內的耦合調諧螺釘，其深度可以從金屬管外加以調節。 所述內導體的橫截面形狀為圓形或矩形。前者有加工成本低的優點。後者有利於實現最大程度的電容加載。為此，調諧螺釘指向金屬通道內的頂端被磨平呈光滑平面。為了減小濾波器的體積，我們將所述金屬管設置為U彎管，內導體在沿金屬管軸線方向設置是也呈現與U彎管相匹配的U形、並與金屬管相配合，此時在U彎管凹面內存在空隙部位，為了減小濾波器的空間，因此耦合導體位於內導體的凹面內；同時每兩個調諧螺釘附近設置一個耦合導體，且相鄰的兩個耦合導體分別位於內導體兩邊；即，在第一個調諧螺釘附近沒有設置耦合導體的情況下，相應的處於第二個調諧螺釘的附近設置有耦合導體，依次類推處於偶數位置的調諧螺釘附近均設置有耦合導體，同時相鄰的兩個耦合導體分別位於內導體兩邊，即可形成一個交叉的耦合。為了進一步說明交叉耦合，現取一個正弦波，其只取其一個周期的波形，將波形線視為內導體，其初始位置零點處，設置第一個調諧螺釘，四分之一周期波峰處設置第二個調諧螺釘，半周期位置設置第三個調諧螺釘，四分之三周期波谷處設置第四個調諧螺釘，一個周期處設置第五個調諧螺釘，上述調諧螺釘以及內導體即可構成一個不帶交叉耦合的濾波器；耦合導體以及與耦合導體相匹配的耦合調諧螺釘分別設置在金屬管和內導體的內凹側。低通濾波器的工作原理可以敘述如下。首先，電磁波信號從內導體的一端輸入到內導體中並沿內導體傳輸。當信號遇到任意一顆調諧螺釘時，一部分沿內導體繼續傳輸，另一部分被反射回來。在某個頻率，被所有的調諧螺釘反射回來的信號相互抵消，它們的和為零，這個頻率的所有信號沿內導體傳輸。這個頻率處於低通濾波器的通帶內。在某個頻率，被所有的調諧螺釘反射回來的信號相互疊加，這個頻率的大部分信號被反射。這個頻率處於低通濾波器的阻帶內。總之，採用調諧螺釘實現電容加載，可以方便地對低通濾波器進行微調。由於只在支撐內導體時採用少量支撐介質材料，即每間隔一段距離才設置一個介質材料，用於支撐內導體，因此濾波器由於介質帶來的損耗被降低。採用懸置的耦合導體設置在隔位的調諧螺釘附與內導體形成交叉耦合，在低通濾波器通道高端外形成傳輸零點，可以有效地改善通帶高端外過渡頻段的抑制陡峭度。本發明的優點在於，結構簡單、調試方便、通帶截止頻率高、過渡頻段抑制，損耗低。本發明的低通濾波器可望廣泛用於各微波波段的電子系統中，特別是雷達、飛彈制導、 通信等軍事及民用領域。


圖1為本發明實施例一的俯視圖示意圖。圖2為本發明實施例二的側視示意圖。圖3為圖2的A-A向剖視圖。圖中標號分別表示為1、輸入輸出結構；2、內導體；3、金屬通道；4、調諧螺釘；5、 介質材料；6、金屬管；7、耦合導體；8、耦合調諧螺釘。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。實施例一
如圖ι所示，一種低通濾波器，包括輸入輸出結構1，1根內導體2，1條金屬管6，7顆調諧螺釘4。內導體2置於金屬管6內並不與金屬管6內表面連接。金屬管6、以及設置在金屬管6內的內導體2構成金屬通道3。調諧螺釘4從金屬管6外上方插入金屬管6中。在低通濾波器調諧時，其深度可以從金屬管6外加以調節。調試結束後，調諧螺釘4在金屬管 6中的位置及其與內導體2之間的位置關係被位於金屬通帶外的螺帽固定。為了有利於實現交叉耦合，內導體2軸線成彎曲形，如圖1所示，金屬管6為U彎管，且內部的內導體2呈U形。此處如圖1所示，我們視內導體2為一個二分之三周期的正弦波形，7顆調諧螺釘4均勻的分布在內導體2軸線上，其中三個耦合導體7分別位於金屬管6和內導體2的內凹側，即可形成交叉耦合。調諧螺釘4沿內導體2軸線排列，其指向金屬管6內的頂端與內導體2之間有一定間隙，用於調整內導體2的電容加載。內導體2在金屬管6內的位置由5塊介質材料5支撐固定。為了在阻帶低端引入傳輸零點以改善過渡頻段傳輸係數的陡峭度，該濾波器還採用了 3根耦合導體7。每根耦合導體7在金屬管2中的位置由一塊支撐介質材料5支撐，使耦合導體7與金屬管2不連接。為了調整交叉耦合的大小，在每條金屬管2外設置有一顆插入金屬管2內的耦合調諧螺釘8，其深度可以從金屬管2外加以調節。這裡的內導體2的橫截面形狀為任意形狀。為了實現最大程度的電容加載，調諧螺釘4指向金屬管6內的頂端被磨平。實施例二
如圖2所示，包括輸入輸出同軸結構，1根內導體2，1條金屬管6。共使用了 7顆調諧螺釘4，其中3顆調諧螺釘4位於金屬管6的上方，2顆調諧螺釘4位於金屬管6的下方，金屬管6的前方和背後各有一顆調諧螺釘4。內導體2置於金屬管6內並不與金屬管6內表面連接。調諧螺釘4從金屬管6外上方插入金屬管6中。在低通濾波器調諧時，其深度可以從金屬管6外加以調節。調試結束後，調諧螺釘4在金屬管6中的位置及其與內導體2 之間的位置關係被位於金屬通帶外的螺帽固定。該低通濾波器沒有任何交叉耦合結構。調諧螺釘4沿內導體2軸線排列。其指向金屬管6內的頂端與內導體2之間有一定間隙，用於調整內導體2的電容加載。內導體2在金屬管6內的位置由2塊介質材料5支撐固定。 為了實現最大程度的電容加載，這裡的內導體2的橫截面形狀為矩形，調諧螺釘4指向金屬管6內的頂端被磨平。我們在這裡給出了兩隻低通濾波器的實施實例。本發明的實現方式是沒有限制的。比如，根據阻帶抑制的要求，構成濾波器的調諧螺釘4的數目可以設置成3 50。本濾波器也可以作為部分用於構成其它濾波器件和微波組件。
權利要求
1.一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，主要由金屬通道(3)、若干調諧螺釘 (4)、以及輸入輸出結構(1)構成，所述調諧螺釘(4)和輸入輸出結構(1)均貫穿金屬通道 (3)外壁並延伸進金屬通道(3)內部。
2.根據權利要求1所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述金屬通道(3)主要由金屬管(6)、以及設置在金屬管(6)內的內導體(2)構成，所述內導體(2)與輸入輸出結構(1)連接，且內導體(2)與金屬管(6)之間內壁存在間隙，且調諧螺釘(4)沿內導體(2)的軸線排列。
3.根據權利要求2所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述調諧螺釘(4)延伸進金屬通道(3)部位指向內導體(2)，調諧螺釘(4)並與內導體(2)之間存在間隙。
4.根據權利要求2所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述金屬管(6) 內壁連接有介質材料(5 )，且所述介質材料(5 )與內導體(2 )連接。
5.根據權利要求2所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述金屬管(6) 內還設置有耦合導體(7)，所述耦合導體(7)與介質材料(5)連接，且金屬管(6)內壁和內導體(2)均與耦合導體(7)之間存在間隙。
6.根據權利要求5所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述金屬管(6) 外壁還設置有貫穿金屬管(6)外壁的耦合調諧螺釘(8)，且所述耦合調諧螺釘(8)延伸進金屬管(6)部位指向耦合導體(7)，且耦合調諧螺釘(8)與耦合導體(7)存在間隙。
7.根據權利要求5或6所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，每兩個調諧螺釘(4)附近設置一個耦合導體(7)，且相鄰的兩個耦合導體(7)分別位於內導體(2)兩邊。
8.根據權利要求7所述的一種帶交叉耦合的低通濾波器，其特徵在於，所述金屬管(6) 為U彎管，所述內導體(2)為U形、並與金屬管(6)相配合，且耦合導體(7)位於內導體(2) 的凹面內。
9.根據權利要求2所述的低通濾波器，其特徵在於所述內導體(2)的橫截面形狀為圓形或矩形，所述金屬管(6)為直管。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、6、8、9中任意一項所述的低通濾波器，其特徵在於所述調諧螺釘(4)延伸進金屬通道(3)內部的頂端為光滑平面。
全文摘要
本發明公開了一種帶交叉耦合的低通濾波器，包括輸入輸出結構，內導體，金屬通道，多顆調諧螺釘。內導體與金屬通道不連接。調諧螺釘從金屬通道外插入金屬通道中，其深度可以從金屬通道外加以調節。調諧螺釘沿內導體軸線排列，其指向金屬通道內的頂端與內導體之間有一定間隙。內導體在金屬通道內的位置由介質材料支撐固定。該濾波器還可以包括耦合通道和耦合導體。本發明的低通濾波器可望廣泛用於各微波波段的電子系統中，特別是雷達、飛彈制導、通信等軍事及民用領域。
文檔編號H01P1/20GK102306858SQ20111017031
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者王清源, 王邱林, 相海露 申請人:成都賽納賽德科技有限公司