採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器的製造方法
2023-08-02 04:05:46 2
採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，包括圓柱腔體、第一埠以及第二埠，第一埠和第二埠設置在圓柱腔體上，並貫穿圓柱腔體的外壁和內壁；第一埠處設有第一導體組件，第二埠處設有第二導體組件；第一導體組件包括第一x軸嚮導體、第一y軸嚮導體以及第一z軸嚮導體，所述第二導體組件包括第二x軸嚮導體、第二y軸嚮導體以及第二z軸嚮導體；在圓柱腔體內，第一x軸嚮導體的一端通過第一y軸嚮導體與第一z軸嚮導體的一端連接，第二x軸嚮導體的一端通過第二y軸嚮導體與第二z軸嚮導體的一端連接。本發明具有結構簡單、加工容易、性能好的優點，而且具有比較寬的分數帶寬，能夠滿足通信系統要求。
【專利說明】採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種濾波器，尤其是一種採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，屬於無線通信領域。
【背景技術】
[0002]微波濾波器是現代通信系統中發射端和接收端必不可少的器件，它對信號起分離作用，讓有用的信號儘可能無衰減的通過，對無用的信號儘可能大的衰減抑制其通過。隨著無線通信技術的發展，信號間的頻帶越來越窄，這就對濾波器的規格和可靠性提出了更高的要求。腔體濾波器具有高Q值、功率容量大、易於實現、性能穩定等優點而具有很高的應用價值。腔體濾波器通過在各腔諧振器之間開孔或加探針，實現電感或電容耦合，通過改變孔的位置、大小或者探針的粗細長短等來控制耦合電感或耦合電容的強弱以實現各種濾波器；而且很容易實現諧振器之間的交叉耦合，通過控制交叉耦合的數量和強弱得以實現傳輸零點的位置和數目。由於以上特點，研究腔體濾波器多模結構、腔體濾波器的小型化得到學者們的廣泛關注。
[0003]據調查與了解，已經公開的現有技術如下:
[0004]I)諧振器的分離簡併模一般有四種方法:1.1)如圖1a和Ib所示，通過耦合螺釘來實現簡併模耦合時，為了避免相互作用，其位置應位於兩個諧振(要耦合)的電場強度最大值附近，且其餘簡併模電場為零的區域，通常耦合螺釘與兩個極化的電場成450，但這種耦合方式可調諧範圍比較小；1.2)如圖2a和2b所示，在諧振器45°角上方伸進耦合螺釘，同樣可以分離簡併模；1.3)如圖3a和3b所示，剖出個矩形切角，但這種耦合方式不易加工；1.4)如圖4a和4b所示，在諧振器中心開槽，同樣這種耦合方式不易加工。
[0005]2) 1951年林為幹院士基于波導腔體內模式的諧振頻率基本公式提出圓柱形諧振腔中存在著多個簡併模式，並設計了顯著減小波導濾波器體積的一腔五模濾波器，為一腔多模濾波器的研究奠定基礎。
[0006]3) 1998 年 10 月，G.Lastoria 等人在 IEEE MICROWAVE AND ⑶IDED WAVE LETTERS發表題為 「CAD of Triple-Mode Cavities in Rectangular Waveguide」 的文章中。作者提出了一種採用金屬腔體切角的三模結構，結構如圖5a所示，通過控制切角的大小將若干個諧振模式平移到我們所需的通帶內，它的仿真結果如圖5b所示；這種耦合方式的結構不易加工。
[0007]4) 2004 年 I 月，L.H.Chua 等人發表題為 「Analysis of dielectric loadedcubical cavity for triplemode filter design」文章中，提出利用同軸線作為饋電，如圖6a所示，採用調諧螺釘的介質腔體濾波器結構，仿真結果如圖6b所示；這種採用耦合螺釘的結構可調諧的範圍比較少，存在一定的不足。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種具有結構簡單、加工容易、性能好的優點，而且具有比較寬的分數帶寬，能夠滿足通信系統要求的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器。
[0009]本發明的目的可以通過採取如下技術方案達到:
[0010]採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:包括圓柱腔體、第一埠以及第二埠，所述第一埠和第二埠設置在圓柱腔體上，並貫穿圓柱腔體的外壁和內壁；所述第一埠處設有第一導體組件，所述第二埠處設有第二導體組件；所述第一導體組件包括第一 X軸嚮導體、第一 y軸嚮導體以及第一 Z軸嚮導體，所述第二導體組件包括第二 X軸嚮導體、第二 y軸嚮導體以及第二 z軸嚮導體；在所述圓柱腔體內，所述第一I軸嚮導體的一端通過第一 X軸嚮導體與第一 z軸嚮導體的一端連接,所述第二 y軸嚮導體的一端通過第二 X軸嚮導體與第二 z軸嚮導體的一端連接。
[0011]作為一種優選方案，所述第一埠和第二埠均設置在圓柱腔體的底部；所述第一 Z軸嚮導體為第一同軸內導體，其另一端從第一埠伸出圓柱腔體外，並焊接有第一同軸外導體，所述第一同軸外導體固定在第一埠處的圓柱腔體外壁上；所述第二z軸嚮導體為第二同軸內導體，其另一端從第二埠伸出圓柱腔體外，並連接有第二同軸外導體，所述第二同軸外導體固定在第二埠處的圓柱腔體外壁上。
[0012]進一步地，所述第一 y軸嚮導體的另一端向左延伸至圓柱腔體的左側內壁，所述第二y軸嚮導體的另一端向右延伸至圓柱腔體的右側內壁。
[0013]作為一種優選方案，所述第一埠設置在圓柱腔體的左側，所述第二埠設置在圓柱腔體的右側；所述第一 y軸嚮導體為第一同軸內導體，其另一端從第一埠伸出圓柱腔體外，並焊接有第一同軸外導體，所述第一同軸外導體固定在第一埠處的圓柱腔體外壁上；所述第二 y軸嚮導體為第二同軸內導體，其另一端從第二埠伸出圓柱腔體外，並連接有第二同軸外導體，所述第二同軸外導體固定在第二埠處的圓柱腔體外壁上。
[0014]進一步地，所述第一 z軸嚮導體的另一端和第二 z軸嚮導體的另一端均向下延伸至圓柱腔體的底部內壁。
[0015]作為一種優選方案，所述第一同軸內導體和第二同軸內導體均米用I禹合杆，所述第一同軸外導體和第二同軸外導體均採用SMA接頭，所述SMA接頭的末端與耦合杆焊接。
[0016]作為一種優選方案，所述每個SMA接頭上設有四個通孔，所述腔體在第一埠和第二埠附近的位置分別開有四個與SMA接頭的通孔相對應的螺紋孔，所述每個SMA接頭通過四根螺釘穿過四個通孔後與四個螺紋孔配合固定在圓柱腔體外壁上。
[0017]本發明相對於現有技術具有如下的有益效果:
[0018]1、本發明的濾波器通過每個埠三個軸向(X軸、y軸和z軸)導體在圓柱腔體內部控制諧振，三個軸嚮導體形成彎折接地探針結構，利用其中一個軸嚮導體的一端焊接同軸外導體進行饋電，具有高選擇性、高Q值、設計和加工簡單的特點，而且具有比較寬的分數帶寬，能夠滿足小型化通信的要求。
[0019]2、本發明的濾波器在6.8GHz?7.2GHz的頻率範圍內有三個明顯的諧振點，可見是單腔三模諧振器的濾波器，克服了現有濾波器採用單腔單模諧振器所存在的零點產生困難問題。
[0020]3、本發明的濾波器不用加工任何切角或者開槽，加工容易，解決了腔體濾波器帶寬窄加工複雜的問題，且結構簡單，應用範圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1a為採用現有技術第一種分離簡併模方法的諧振器(諧振器為矩形體)結構圖。
[0022]圖1b為採用現有技術第一種分離簡併模方法的諧振器(諧振器為圓柱體)結構圖。
[0023]圖2a為採用現有技術第二種分離簡併模方法的諧振器立體圖。
[0024]圖2b為採用現有技術第二種分離簡併模方法的諧振器俯視圖。
[0025]圖3a為採用現有技術第三種分離簡併模方法的諧振器立體圖。
[0026]圖3b為採用現有技術第三種分離簡併模方法的諧振器俯視圖。
[0027]圖4a為採用現有技術第四種分離簡併模方法的諧振器立體圖。
[0028]圖4b為採用現有技術第四種分離簡併模方法的諧振器俯視圖。
[0029]圖5a為現有技術中採用金屬腔體切角的三模濾波器結構圖。
[0030]圖5b為現有技術中採用金屬腔體切角的三模濾波器仿真結果圖。
[0031]圖6a為現有技術中採用調諧螺釘的介質腔體濾波器結構圖。
[0032]圖6b為現有技術中採用調諧螺釘的介質腔體濾波器仿真結果圖。
[0033]圖7為本發明實施例1的濾波器正視圖。
[0034]圖8為本發明實施例1的濾波器右側視圖。
[0035]圖9為本發明實施例1的濾波器俯視圖。
[0036]圖10為本發明實施例1開出了兩個埠的圓柱腔體俯視圖。
[0037]圖11為本發明實施例1安裝了兩個導體組件的圓柱腔體立體結構圖。
[0038]圖12為本發明實施例1的濾波器中SMA接頭正面結構示意圖。
[0039]圖13為本發明實施例1的濾波器中SMA接頭側面結構示意圖。
[0040]圖14為本發明實施例1的濾波器頻率響應的電磁仿真曲線圖。
[0041]圖15為加工本發明實施例1的濾波器時的封閉式頂板示意圖。
[0042]圖16為加工本發明實施例1的濾波器時的下腔體示意圖。
[0043]圖17為本發明實施例2的濾波器俯視圖。
[0044]圖18為本發明實施例3的濾波器俯視圖。
[0045]其中，1-圓柱腔體，2-第一埠，3-第二埠，4-第一 X軸嚮導體，5-第一 y軸嚮導體，6-第一 z軸嚮導體，7-第二 X軸嚮導體，8-第二 y軸嚮導體，9-第二 z軸嚮導體，10-第一同軸外導體，11-第二同軸外導體，12-通孔，13-螺紋孔，14-螺釘，15-末端，16-定位孔。
【具體實施方式】
[0046]實施例1:
[0047]如圖7?圖11所示，本實施例的濾波器包括圓柱腔體1、第一埠 2以及第二埠3，所述第一埠 2和第二埠 3設置在圓柱腔體I的底部，並貫穿圓柱腔體I的底部外壁和內壁，所述第一埠 2和第二埠 3既可以作為輸入埠，又可以作為輸出埠 ；
[0048]所述第一埠 2處設有第一導體組件，所述第二埠 3處設有第一導體組件；所述第一導體組件包括第一 X軸嚮導體4、第一 y軸嚮導體5以及第一 z軸嚮導體6,所述第二導體組件包括第二 X軸嚮導體7、第二 y軸嚮導體8以及第二 Z軸嚮導體9 ;在所述圓柱腔體I內，所述第一I軸嚮導體5的一端通過第一 X軸嚮導體4與第一 z軸嚮導體6的一端連接形成彎折接地探針結構，所述第二 y軸嚮導體8的一端通過第二 X軸嚮導體7與第二z軸嚮導體9的一端連接形成彎折接地探針結構；本實施例中，所述第一導體組件和第二導體組件整體左右對稱。
[0049]所述第一 z軸嚮導體6為第一同軸內導體,其另一端從第一埠 2伸出圓柱腔體I夕卜，並焊接有第一同軸外導體10，所述第一同軸外導體10固定在第一埠 2處的圓柱腔體I外壁上；所述第二 Z軸嚮導體9為第二同軸內導體，其另一端從第二埠 3伸出圓柱腔體I外，並連接有第二同軸外導體11，所述第二同軸外導體11固定在第二埠 3處的圓柱腔體I外壁上；所述第一 y軸嚮導體5的另一端向左延伸至圓柱腔體I的左側內壁，所述第二I軸嚮導體8的另一端向右延伸至圓柱腔體I的右側內壁；
[0050]所述第一同軸內導體(第一 z軸嚮導體6)和第二同軸內導體(第二 z軸嚮導體9)均採用耦合杆，所述第一同軸外導體10和第二同軸外導體11均採用SMA接頭，每個SMA接頭的結構如圖12和13所示，每個SMA接頭上設有四個通孔12，所述腔體I在第一埠 2和第二埠 3附近的位置分別開有四個與SMA接頭的通孔12相對應的螺紋孔13，每個SMA接頭通過四根螺釘14穿過四個通孔12後與四個螺紋孔13配合固定在圓柱腔體I外壁上，SMA接頭的末端15與耦合杆焊接。
[0051]本實施例的濾波器頻率響應的電磁仿真曲線如圖14所示，圖中虛線表示IS11I，是輸入埠的回波損耗；實線表示IS211，是輸入埠到輸出埠的正向傳輸係數，可以看到在6.8GHz?7.2GHz的範圍內，| S111的值都在-1OdB以下，並有三個明顯的諧振點(即每個埠三個軸嚮導體構成了三模諧振器)。
[0052]本實施例的濾波器加工過程如下:
[0053]取一個矩形體，將最頂部切開，切開的最頂部為封閉式頂板，在剩下未切開的部分挖出一個圓柱腔，使這部分形成下腔體，封閉式頂板和下腔體分別如圖15和16所示，再結合圖7?圖10進行加工，將兩個X軸嚮導體、兩個y軸嚮導體、兩個z軸嚮導體固定在下腔體內，在下腔體的底部開出兩個口作為第一埠 2和第二埠 3，兩個埠分別與兩個z軸嚮導體(兩條耦合杆)對應，在第一埠 2和第二埠 3附近的位置上分別開出四個與SMA接頭的通孔12相對應的螺紋孔13，在下腔體頂部未挖的位置上開出四個與銷釘對應的定位孔16，在封閉式頂板上開出四個定位孔16，將兩個SMA接頭與兩條耦合杆焊接後，分別固定在第一埠 2和第二埠 3處，再通過銷釘將下腔體和封閉式頂板進行固定。
[0054]實施例2:
[0055]本實施例的主要特點是:如圖17所示，所述第一埠 2設置在圓柱腔體I的左側，並貫穿圓柱腔體I的左側外壁和內壁，所述第二埠 3設置在圓柱腔體I的右側，並貫穿圓柱腔體I的右側外壁和內壁；所述第一 y軸嚮導體5為第一同軸內導體,其另一端從第一埠 2伸出圓柱腔體I外，並焊接有第一同軸外導體10，所述第一同軸外導體10固定在第一埠 2處的圓柱腔體I外壁上；所述第二7軸嚮導體8為第二同軸內導體，其另一端從第二埠 3伸出圓柱腔體I外，並連接有第二同軸外導體11，所述第二同軸外導體11固定在第二埠 3處的圓柱腔體I外壁上；所述第一 z軸嚮導體6的另一端和第二 z軸嚮導體9的另一端均向下延伸至圓柱腔體I的底部內壁。本實施例中，所述第一導體組件和第二導體組件整體左右對稱。其餘同實施例1。
[0056]實施例3:
[0057]本實施例的主要特點是:如圖18所示，所述第一導體組件和第二導體組件整體關於圓柱腔體I的縱向中心線上任一點中心對稱。其餘同實施例2。
[0058]上述實施例1?3中，所述圓柱腔體1、第一導體組件和第二導體組件採用的金屬材料可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬的任意一種，或可以為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬任意一種的合金。
[0059]以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明專利所公開的範圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬於本發明專利的保護範圍。
【權利要求】
1.採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:包括圓柱腔體、第一埠以及第二埠，所述第一埠和第二埠設置在圓柱腔體上，並貫穿圓柱腔體的外壁和內壁；所述第一埠處設有第一導體組件，所述第二埠處設有第二導體組件；所述第一導體組件包括第一 X軸嚮導體、第一 y軸嚮導體以及第一 Z軸嚮導體，所述第二導體組件包括第二 X軸嚮導體、第二 I軸嚮導體以及第二 z軸嚮導體；在所述圓柱腔體內，所述第一I軸嚮導體的一端通過第一 X軸嚮導體與第一 z軸嚮導體的一端連接,所述第二 y軸嚮導體的一端通過第二 X軸嚮導體與第二 z軸嚮導體的一端連接。
2.根據權利要求1所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述第一埠和第二埠均設置在圓柱腔體的底部；所述第一 z軸嚮導體為第一同軸內導體，其另一端從第一埠伸出圓柱腔體外，並焊接有第一同軸外導體，所述第一同軸外導體固定在第一埠處的圓柱腔體外壁上；所述第二 z軸嚮導體為第二同軸內導體，其另一端從第二埠伸出圓柱腔體外，並連接有第二同軸外導體，所述第二同軸外導體固定在第二埠處的圓柱腔體外壁上。
3.根據權利要求2所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述第一y軸嚮導體的另一端向左延伸至圓柱腔體的左側內壁，所述第二y軸嚮導體的另一端向右延伸至圓柱腔體的右側內壁。
4.根據權利要求1所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述第一埠設置在圓柱腔體的左側，所述第二埠設置在圓柱腔體的右側；所述第一 y軸嚮導體為第一同軸內導體，其另一端從第一埠伸出圓柱腔體外，並焊接有第一同軸外導體，所述第一同軸外導體固定在第一埠處的圓柱腔體外壁上；所述第二 Y軸嚮導體為第二同軸內導體，其另一端從第二埠伸出圓柱腔體外，並連接有第二同軸外導體，所述第二同軸外導體固定在第二埠處的圓柱腔體外壁上。
5.根據權利要求4所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述第一 z軸嚮導體的另一端和第二 z軸嚮導體的另一端均向下延伸至圓柱腔體的底部內壁。
6.根據權利要求2-5任一項所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述第一同軸內導體和第二同軸內導體均採用耦合杆，所述第一同軸外導體和第二同軸外導體均採用SMA接頭，所述SMA接頭的末端與耦合杆焊接。
7.根據權利要求6所述的採用彎折接地探針饋電的單腔三模腔體諧振器的濾波器，其特徵在於:所述每個SMA接頭上設有四個通孔，所述腔體在第一埠和第二埠附近的位置分別開有四個與SMA接頭的通孔相對應的螺紋孔，所述每個SMA接頭通過四根螺釘穿過四個通孔後與四個螺紋孔配合固定在圓柱腔體外壁上。
【文檔編號】H01P1/207GK104269591SQ201410507885
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】王世偉, 林景裕, 馮世芬, 郭在成, 褚慶昕 申請人:華南理工大學