一種低通濾波器的製作方法

2023-04-25 18:20:26 1

專利名稱：一種低通濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及濾波器，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。

實用新型內容本實用新型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自耦合低通濾波器。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為一種低通濾波器主要由輸入輸出結構、金屬通道、以及設置在金屬通道內部的金屬內導體、若干調諧螺釘構成，所述輸入輸出結構由輸入輸出結構外導體、以及設置在輸入輸出結構外導體內的輸入輸出結構內導體構成，所述輸入輸出結構內導體和調諧螺釘均貫穿金屬通道外壁並延伸進金屬通道內部，且所述輸入輸出結構內導體與金屬內導體連接，且所述調諧螺釘延伸進金屬通道部位指向金屬內導體，金屬內導體與金屬通道內壁之間存在間隙，且調諧螺釘沿金屬內導體的軸線排列。所述至少有3個相鄰的調諧螺釘依次交替排列在金屬內導體軸線的兩側，且相鄰兩調諧螺釘的軸線互相平行。所述調諧螺釘延伸進金屬通道部位的頂端直徑為R，金屬通道在同時垂直於該調諧螺釘軸線和金屬通道軸線兩個方向的寬度尺寸為L，所述R彡40% L0同時垂直於相鄰兩調諧螺釘軸線的直線距離小於等於該調諧螺釘頂端直徑的3倍。至少有3個相鄰的調諧螺釘延伸進金屬通道部位的頂端與金屬內導體之間存在間隙，且該間隙小於等於0. 3毫米。還包括支撐介質，所述支撐介質兩端分別與金屬內導體和金屬通道內壁連接，或支撐介質兩端與金屬通道內壁連接、且支撐介質任意部位與金屬內導體連接。所述支撐介質的軸線垂直相交於金屬內導體軸線，且支撐介質的軸線垂直於、或垂直相交於、或平行於、或重合於調諧螺釘的軸線。
3[0011]金屬通道和金屬內導體的軸線為「U」形、或「S」形、或直線、或它們的組合。金屬通道的橫截面的形狀為矩形，金屬內導體的橫截面的形狀為圓形。金屬內導體的橫截面的形狀為矩形，並且調諧螺釘的軸線與金屬內導體的一個面垂直。一般「S」形金屬通道的彎折次數在3到30次之間。結構簡單，成本低，而其形狀
可規律可循。支撐介質用於支撐內導體並將其在金屬通道內的位置加以固定。但支撐介質的使用將影響信號在內導體中的傳輸，特別是在低通濾波器通帶高端頻率處。為此，我們大大減少了位於內導體和金屬通道之間的介質的使用。支撐介質的形狀可以任意，但以柱狀體容易加工。為了在低通濾波器的阻帶內產生傳輸零點以改善低通濾波器的阻帶抑制陡度，金屬內導體軸線上有儘量多相鄰的調諧螺釘依次交替排列在金屬內導體的兩側。且相鄰兩調諧螺釘的軸線互相平行。為了儘量增大調諧螺釘頂端與金屬內導體之間的電容，所述調諧螺釘延伸進金屬通道部位的頂端直徑為R，金屬通道在同時垂直於該調諧螺釘軸線和金屬通道軸線兩個方向的寬度尺寸為L，所述R彡40% L。為了儘量增大調諧螺釘頂端與金屬內導體之間的電容，儘量多的調諧螺釘與金屬內導體之間存在小於等於0. 3毫米的間隙。即，調諧螺釘延伸進金屬通道部位的頂端與金屬內導體之間的間隙小於等於0. 3毫米。支撐介質用於固定金屬內導體在金屬通道中的位置。一般的，其在金屬內導體軸線上的位置與調諧螺釘重合，並且在與金屬內導體軸線垂直方向上的位置與調諧螺釘相對。即支撐介質的軸線重合於調諧螺釘軸線。為了器件的小型化，低通濾波器可以設置為彎曲形狀。金屬通道和金屬內導體的軸線彎曲為「U」形、「S」形、或直線、或它們的組合。同時也可以將金屬通道和金屬內導體的軸線設置為直線。即金屬通道為直線通道。為了便於加工，金屬通道橫截面的形狀為矩形。為了降低加工成本，金屬內導體橫截面的形狀為圓形。為了便於加工和增大調諧螺釘頂端與金屬內導體之間的電容，金屬內導體橫截面的形狀為矩形。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，這個頻率的大部分信號沿內導體傳輸。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。採用指向相反的相鄰調諧螺釘可以實現電容加載的基礎上實現交叉耦合，在低通濾波器通帶高端外實現若干傳輸零點，大大改善低通濾波器的帶外抑制陡峭度；採用特殊的支撐介質結構可以在最少使用介質材料的條件下實現內導體的支撐和固定，這在通帶截止頻率進入毫米波頻段的低通濾波器中尤為重要。本實用新型的優點在於，結構簡單、調試方便、通帶截止頻率高、過渡頻段抑制陡峭。本實用新型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為本實用新型實施例一的俯視示意圖。圖2為本實用新型實施例二的側視示意圖。圖中標號分別表示為1、輸入輸出結構內導體；2、輸入輸出結構外導體；3、金屬通道；4、金屬內導體、5、調諧螺釘；6、支撐介質。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。實施例一實如圖1所示，一種低通濾波器，包括2根輸入輸出結構內導體1、2根輸入輸出結構外導體2、金屬通道3、金屬內導體4、7個調諧螺釘5。金屬內導體4分別在兩端與輸入輸出結構內導體1連接。調諧螺釘5延伸進金屬通道3部位指向金屬內導體4。金屬內導體 4與金屬通道3內壁之間存在間隙。調諧螺釘5沿金屬內導體4的軸線排列。在金屬內導體4軸線上排列7個調諧螺釘5。相鄰的調諧螺釘5依次交替排列在金屬內導體4軸線的兩側，且相鄰兩調諧螺釘5的軸線互相平行。即圖1中所示第一個調諧螺釘5位於金屬內導體4上方，第2個調諧螺釘5位於金屬內導體4下方。所有調諧螺釘5依次交替排列在金屬內導體4的上方和下方。如圖1所示，R為調諧螺釘5延伸進金屬通道3部位的頂端直徑，L為金屬通道3 寬度，即金屬通道3在同時垂直於該調諧螺釘5軸線和金屬通道3軸線兩個方向的寬度尺寸為L，R彡40% L。同時垂直於相鄰兩調諧螺釘5軸線的直線距離小於等於該調諧螺釘5頂端直徑的 3倍。如圖1所示，圖中r為調諧螺釘5的直徑，P為同時垂直於相鄰兩調諧螺釘5軸線的直線距離。7個調諧螺釘5延伸進金屬通道3部位的頂端與金屬內導體4之間存在間隙，且該間隙小於等於0.3毫米。本實施例中，還包括6個支撐介質6，所述支撐介質6分別與金屬內導體和金屬通道內壁連接。支撐介質6沿金屬內導體4軸線上的位置與對應的調諧螺釘5重合，在與金屬內導體4軸線垂直的截面上分別與對應的調諧螺釘5位於金屬內導體4的兩側。本實施例中的金屬通道3和金屬內導體4的軸線有3個「U」形或1個「U」形和一個「S」形。這種方案在調諧螺釘5數目比較大時採用，可以大大縮短濾波器的長度。金屬通道3的橫截面的形狀為矩形，金屬內導體4的橫截面的形狀為矩形，並且所有調諧螺釘5的軸線與金屬內導體4的上表面或下表面垂直。實施例二[0041]如圖1和2所示，該低通濾波器與實施例一相似。主要區別是金屬通道3和金屬內導體4的軸線均為直線。這在濾波器調諧螺釘5數目較少時採用。我們在這裡僅僅給出了 2隻低通濾波器的實施實例。本實用新型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5的數目可以設置成3 50，甚至更多。數個相同或不同的本實用新型低通濾波器也可以串接，以獲得不同通帶或阻帶頻率響應。
權利要求1.一種低通濾波器，其特徵在於，主要由輸入輸出結構、金屬通道(3)、以及設置在金屬通道(3)內部的金屬內導體(4)、若干調諧螺釘(5)構成，所述輸入輸出結構由輸入輸出結構外導體(2)、以及設置在輸入輸出結構外導體(2)內的輸入輸出結構內導體(1)構成， 所述輸入輸出結構內導體(1)和調諧螺釘(5)均貫穿金屬通道(3)外壁並延伸進金屬通道 (3)內部，且所述輸入輸出結構內導體(1)與金屬內導體(4)連接，且所述調諧螺釘(5)延伸進金屬通道(3)部位指向金屬內導體(4)，金屬內導體(4)與金屬通道(3)內壁之間存在間隙，且調諧螺釘(5)沿金屬內導體(4)的軸線排列。
2.根據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，所述至少有3個相鄰的調諧螺釘(5)依次交替排列在金屬內導體(4)軸線的兩側，且相鄰兩調諧螺釘(5)的軸線互相平行。
3.根據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，所述調諧螺釘(5)延伸進金屬通道(3)部位的頂端直徑為R，金屬通道(3)在同時垂直於該調諧螺釘(5)軸線和金屬通道(3)軸線兩個方向的寬度尺寸為L，所述R彡40%L0
4.據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，同時垂直於相鄰兩調諧螺釘(5) 軸線的直線距離小於等於該調諧螺釘(5)頂端直徑的3倍。
5.據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，至少有3個相鄰的調諧螺釘(5) 延伸進金屬通道(3)部位的頂端與金屬內導體(4)之間存在間隙，且該間隙小於等於0.3毫米。
6.據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，還包括支撐介質(6)，所述支撐介質(6)兩端分別與金屬內導體(4)和金屬通道(3)內壁連接，或支撐介質(6)兩端與金屬通道(3)內壁連接、且支撐介質(6)任意部位與金屬內導體(4)連接。
7.據權利要求6所述的一種低通濾波器，其特徵在於，所述支撐介質(6)的軸線垂直相交於金屬內導體(4)軸線，且支撐介質(6)的軸線垂直於、或垂直相交於、或平行於、或重合於調諧螺釘(5)的軸線。
8.根據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於，金屬通道(3)和金屬內導體(4)的軸線為「U」形、或「S」形、或直線、或它們的組合。
9.根據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於金屬通道(3)的橫截面的形狀為矩形，金屬內導體(4)的橫截面的形狀為圓形。
10.根據權利要求1所述的一種低通濾波器，其特徵在於金屬內導體(4)的橫截面的形狀為矩形，並且調諧螺釘(5)的軸線與金屬內導體(4)的一個面垂直。
專利摘要本實用新型公開了一種低通濾波器，主要由輸入輸出結構、金屬通道(3)、以及設置在金屬通道(3)內部的金屬內導體(4)、若干調諧螺釘(5)構成，本實用新型結構簡單、調試方便、通帶截止頻率高、過渡頻段抑制陡峭。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H01P1/202GK202142625SQ20112021423
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者劉英明, 王清源, 羅志剛 申請人:成都賽納賽德科技有限公司