一種同軸阻抗變換型微波濾波器的製作方法

2023-07-03 11:58:21 1

專利名稱：一種同軸阻抗變換型微波濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於各頻段雷達的接收系統及微波通信、衛星通信系統等技術領域，具體涉及一種多節阻抗變換的同軸阻抗變換型微波濾波器結構。
背景技術：
微波濾波器是微波通信或雷達系統中的關鍵元件，針對不同的應用領域和場合，它可以採用多種不同的結構來實現，由於實際項目對濾波器的體積、帶內損耗、帶外抑制等有嚴格要求，使得濾波器的設計難度較大，現有的濾波器結構大多採用傳統的
弋、弋η、\ /4規則圓柱或方柱諧振器，尺寸在P波段都相當大，沒法實現小體積和器件 的集成設計；本實用新型正是在現有技術上對諧振器的結構形式進行合理的改進，解決低 頻段濾波器的小體積和集成設計問題。
發明內容本實用新型通過改進傳統濾波器諧振器的結構從而大大縮小了低頻段濾波器固有的體積，實現了雷達接收系統的小型化設計，並且能夠與其它器件實現集成化設計，大大節省了雷達接收機的體積和重量。該實用新型介紹了一種高抑制小型化多節阻抗變換的同軸阻抗變換型濾波器結構，阻抗變換型濾波器，其中心導體內部沒有電磁場，因此這部份空間對增加Q值沒有任何意義。而階梯阻抗諧振器阻抗變換結構的特點就在於通過改變其阻抗比，不僅可以減小尺寸，還可通過調整寄生通帶的位置改善阻帶性能，從而達到高抑制的目的，提高接收機的抗幹擾能力。在設計中為了方便電容加載和減輕濾波器整體重量，在諧振器的開路端開設了一個圓柱型的空腔，腔內加一薄介質環，同時採用電容加載，進一步縮小諧振器的長度達到縮小體積的目的。與普通的濾波器相比它具有更小的體積，通過選擇較小的阻抗比Rz (不同特徵阻抗比值)可以無限地縮短諧振器的長度，同時可以使雜散諧振頻率遠離基本諧振頻率。本實用新型的同軸阻抗變換型微波濾波器包括扁盒狀的金屬主腔體I和位於金屬主腔體內的同軸諧振器3。金屬主腔體I的上側壁上均布開設有六個上通孔，下側壁上均布開設有六個下通孔，且一個上通孔與一個下通孔對應，相對應的六個上通孔與六個下通孔之間的金屬主腔體I內分別設有六個同軸諧振器3 ;下通孔通過螺釘7與同軸諧振器3的短路端相連接，調諧螺栓6通過上通孔伸入同軸諧振器3開路端的介質圓環5內；金屬主腔體I相對應的另兩側壁的中部分別設有同軸連接器，兩側的同軸連接器分別為輸入同軸連接器4a和輸出同軸連接器4b ;每個同軸諧振器的本體為階梯圓柱狀，其一端為肓孔，肓孔端套裝有倒U形結構金屬塊2 ;肓孔內安裝有介質圓環5,介質圓環5的一端伸至倒U形結構金屬塊2外；所述輸入同軸連接器4a和輸出同軸連接器4b通過導線分別連接著相鄰的同軸諧振器3本體上的導線連接槽9。所述介質圓環5材料為聚四氟乙烯，其介電常數為2. 2。本實用新型的有益技術效果體現在以下方面[0006]I、濾波器的同軸諧振器3採用阻抗變換形式，端面加倒U形結構金屬塊2，形成特殊多節阻抗變換諧振器，通過選擇較合適的阻抗比Rz (不同特徵阻抗比值)，可在極大範圍內縮短諧振器的長度；2、在諧振器的開路端開設圓環，圓環內加薄介質圓環5，使諧振頻率變低，開路終端採用同時採用電容加載技術，使濾波器諧振器遠小於十六分之一波長，在P波段實現了濾波器的小體積、小重量。與常規的同軸濾波器相比，在相同的諧振頻率下諧振器的長度縮短較為明顯，從而大大減小了濾波器的腔體尺寸，達到減小體積和減重的目的；3、採用6階特殊阻抗變換型諧振器組成的微波濾波器結構，很好地實現了系統的要求的指標。還可根據技術指標的需要用於4階、8階等其它各階各頻段的濾波器中；4、採用多節阻抗變換的同軸諧振器使濾波器的帶外抑制比同類型同尺寸的濾波器抑制好，很好地抑制雜散，本實用新型實現了 6倍頻程以上的抑制帶寬，22%通帶帶寬，採用鋁材料製作重量輕約70克，體積小至常規尺寸的1/3，在P波段僅為60mm*40mm*21mm，且製作方便，一致性和可靠性較高，無需要過多調試。

圖I為本實用新型結構示意圖。圖2為本實用新型剖視圖。圖3為單個同軸諧振器的剖面圖。上圖中序號金屬主腔體I、倒U形結構金屬塊2、同軸諧振器3、輸入同軸連接器4a、輸出同軸連接器4b、介質圓環5、調諧螺栓6、螺釘7、導線連接槽9。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
實施例參見圖I和圖2，一種同軸阻抗變換型微波濾波器包括扁盒狀的金屬主腔體I和位於金屬主腔體內的同軸諧振器3。金屬主腔體I的上側壁上均布開設有六個上通孔，下側壁上均布開設有六個下通孔，且一個上通孔與一個下通孔對應，相對應的六個上通孔與六個下通孔之間的金屬主腔體I內分別設有六個帶有阻抗變換的同軸諧振器3 ;下通孔通過螺釘7與同軸諧振器3的短路端相連接，起固定諧振器的作用，同軸諧振器3也可直接焊接在殼體上，調諧螺栓6通過上通孔伸入同軸諧振器3開路端的介質圓環5內，介質圓環5材料為聚四氟乙烯，其介電常數為2. 2，調諧螺栓6主要起電容加載和濾波器調諧作用，同時也可起到對諧振器的固定作用；金屬主腔體I相對應的另兩側壁的中部分別設有同軸連接器，兩側的同軸連接器分別為輸入同軸連接器4a和輸出同軸連接器4b。參見圖3，每個同軸諧振器的本體為階梯圓柱狀，其一端為肓孔，肓孔端套裝有倒U形結構金屬塊2 ;肓孔內安裝有介質圓環5,介質圓環5的一端伸至倒U形結構金屬塊2外；所述輸入同軸連接器4a和輸出同軸連接器4b通過導線分別連接著相鄰的同軸諧振器3本體上的導線連接槽9。本實用新型主要用在某相控陣雷達接收系統中，在保證微波濾波器的電性能的基礎上，採用了多節阻抗變換的同軸諧振器3，在諧振器的開路端增加一倒U形結構金屬塊2和介質圓環5，開路終端加可調諧的加載電容，使諧振器在所需要的頻率上諧振，諧振器的物理長度比同類諧振器的長度小1/3左右。微波濾波器的設計尺寸，關鍵尺寸諧振器的耦合尺寸，由所需要濾波器的帶寬決定，本實施例中濾波器要求的帶寬為22%，fO為550M，通過分析濾波器的設計指標，採用甘本祓、吳萬春編寫的《現代微波濾濾器的結構設計》一書的寬帶濾波器的設計方法及工程設計優化得出，設計出的濾波器諧振器間間距為S01=7. 9mm、S12=8mm、S23=10. 55mm、S34=ll. 1mm，S45=10. 55mm、S56=8mm S67=7.9mm，利用
低通元件值可以得到有載品質因數0,，再通過的群時延提取出所需的有載品質因數，
設計出輸入輸出高度與有載品質因數的關係曲線，選擇合適的輸入輸出高度Ltl，本實施例
中Ltl尺寸為21 mm,諧振器的長度L2小於Ifi /8範圍在40mm — 68mm ;盲孔深度L3小於弋
/16範圍在26mm — 34mm，使L3尺寸中心頻率點達到諧振器的最佳Q值為宜；、、L4、組成的
U型彎金屬結構2可以使諧振器尺寸進一步減小(比' /8諧振器小23%左右)，耦合增強，
從而增加帶寬和抑制屯尺寸的選取以金屬主腔體I尺寸來確定，上下留I. 5-2mm即可，功率容量要求高時預留距離可加大山4的尺寸小於L3/2，在加載電容一定的情況下，大於L3/2後無論尺寸如何增加諧振頻率變化小，對減小尺寸意義不大。介質圓環5主要用於保護調諧螺栓6，使諧振器在加載時不易由於體積小而造成短路現象。還可以減少調皆杆的加載深度和固定諧振的作用。採用此改進結構設計出來的濾波器已很好地滿足了系統指標要求，還可通過改變調諧螺栓6的加載深度和諧振器的長度L2用應在其它的頻段，通用性、實用性較強。此種結構形式的濾波器諧振器形式可在更多階數的濾波器中加以應用。
權利要求1.一種同軸阻抗變換型微波濾波器，包括扁盒狀的金屬主腔體(I)和位於金屬主腔體內的同軸諧振器(3)，其特徵在於所述金屬主腔體(I)的上側壁上均布開設有六個上通孔，下側壁上均布開設有六個下通孔，且一個上通孔與一個下通孔對應，相對應的六個上通孔與六個下通孔之間的金屬主腔體(I)內分別設有六個同軸諧振器(3);下通孔通過螺釘(7)與同軸諧振器(3)的短路端相連接，調諧螺栓(6)通過上通孔伸入同軸諧振器(3)開路端的介質圓環(5)內；金屬主腔體(I)相對應的另兩側壁的中部分別設有同軸連接器，兩側的同軸連接器分別為輸入同軸連接器(4a)和輸出同軸連接器(4b);每個同軸諧振器的本體為階梯圓柱狀，其一端為肓孔，肓孔端套裝有倒U形結構金屬塊(2);肓孔內安裝有介質圓環(5)，介質圓環(5)的一端伸至倒U形結構金屬塊(2)外；所述輸入同軸連接器(4a)和輸出同軸連接器(4b)通過導線分別連接著相鄰的同軸諧振器(3)本體上的導線連接槽(9)。
2.根據權利要求I所述的一種同軸阻抗變換型微波濾波器，其特徵在於所述介質圓環(5)材料為聚四氟乙烯，其介電常數為2. 2。
專利摘要本實用新型涉及一種同軸阻抗變換型微波濾波器。包括矩形的金屬主腔體和六個位於其內的同軸諧振器；金屬主腔體上相對應的上下兩側壁上分別開設有六個通孔，下側的通孔通過螺釘與同軸諧振器的短路端相連接，起固定作用，調諧螺栓通過腔體上側通孔伸入諧振器開路端的介質圓環內，起濾波器調諧作用；相對應的另兩側壁的中部分別設有同軸連接器；每個同軸諧振器的一端為肓孔，肓孔端套設有倒U形結構金屬塊；肓孔內設有介質環，介質環的一端伸至倒U形結構金屬塊外；本實用新型在P波段帶內駐波小，損耗小，帶外抑制高，具有5倍頻程以上的抑制帶寬，22%通帶帶寬，重量輕約70克，體積小在P波段僅為60mm*40mm*21mm，諧振頻率的溫度穩定性好。
文檔編號H01P7/04GK202616378SQ201220271860
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者湯豔燕, 盧曉鵬, 許亞東, 王志勇, 汪偉 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所