CN101694900A - 一种用于腔体介质滤波器的耦合机构 - Google Patents

Abstract

一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，包括主体和两个分支，两个分支呈α角度固定安装在主体的一端，构成Y形结构。本发明可通过改变主体尺寸、分支尺寸、两分支之间的角度来改变两个谐振器之间的耦合量，调试方法更加灵活，调节量更加精确，大大提高滤波器设计与调试的效率且不会引起不必要的交叉耦合；本发明主要通过调整两分支的长度和两分支之间的角度来调节耦合量，与一字探针耦合机构相比，采用Y形耦合机构的两个介质谐振器之间的距离可以比采用一字探针耦合机构的谐振器距离稍大，这样介质滤波器腔体就可以做的稍大些，那么腔体的无载Q值就更高，可以减小滤波器的插入损耗；另外，采用Y形耦合机构的介质滤波器幅频特性传输曲线更加对称。

Description

一种用于腔体介质滤波器的耦合机构

技术领域

本发明涉及一种星载输出多工器所用耦合结构，特别是涉及一种用于腔体介质滤波器的耦合结构，属于卫星通信领域。

背景技术

星载输出多工器是卫星转发器分系统的关键部件，国外公司一直把星载星载输出多工器的设计技术作为技术秘密不对外公开。

近些年介质滤波器的研制与应用，成为目前微波技术中一个热点课题。和空腔金属谐振器相比，介质谐振器的主要优点是

1)Q值高。介质谐振器的损耗主要取决于介质的损耗，金属腔体的损耗只占很小一部分，在0.1～30GHz范围内，介质谐振器的Q可达10⁴。

2)体积小，重量轻。首先，介质材料的介电常数高，可使介质谐振器的体积小至空腔波导或同轴谐振器的1/10以下，便于实现电路小型化；其次，腔体可以采用铝或铜等密度小的材料，从而减轻重量；

3)谐振频率的温度稳定性好。介质材料的介电常数会随温度变化，从而引起谐振频率的变化，但若采用低温度系数的材料，或采用不同温度系数材料制成的能相互补偿的复合介质，则介质谐振器仍可获得与殷钢合金制作的空腔谐振器同样的频率温度系数。

4)制造工艺简单，价格便宜；

5)适合多种微波结构和耦合电路的应用。

目前国内星载输出多工器一般采用波导圆腔双模滤波器设计，还没有使用介质滤波器，与国外的先进技术相比，国内还存在一定的差距。另外，近年来，随着市场的需求和技术的进步，通信卫星转发器的功能越来越复杂，容量越来越大。因而对输出多工器的要求也越来越高。体积小、重量轻、性能好，研制和生产周期短，一直是输出多工器的发展趋势。这就迫切需要我们研制性能更好，体积和重量更小的介质输出多工器。本发明适用于星载介质输出多工器通道滤波器设计，为研制出星载介质输出多工器打下了良好的基础。

从公开的报道中了解到国外介质输出多工器单通道滤波器耦合机构有的采用一字探针的耦合形式，见图1，也有采用通用型探针耦合结构，如图5所示横向布置的探针结构，国内外均未见到采用本发明这种Y形探针耦合机构的公开报道。

一字探针耦合机构调节时只能通过更换不同长度的探针来实现耦合量变化，调节单一，很难满足不同谐振器之间的耦合量的要求，而通用型探针耦合结构，探针横向布置，在实际运用中，易引起不必要的交叉耦合，Y形耦合机构更加方便设计与调试，采用Y形耦合机构的滤波器调试时可以通过改变Y形耦合机构的主体尺寸、分支尺寸、两分支之间的角度来改变两个谐振器之间的耦合量，调试方法更加灵活，大大提高滤波器设计与调试的效率且不会引起交叉耦合的现象。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种灵活调节耦合量、调试方法更加灵活，大大提高滤波器设计与调试的效率、不会引起不必要的交叉耦合的用于腔体介质滤波器的耦合结构。

本发明的技术解决方案是：一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，包括主体和两个分支，两个分支呈α角度固定安装在主体的一端，构成Y形结构。

所述的α为30～150°。

所述的主体长度为腔体介质滤波器中心频率的1/4±1/10波长。

所述的耦合机构通过螺钉固定在腔体介质滤波器的腔体内侧壁上。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明可通过改变主体尺寸、分支尺寸、两分支之间的角度来改变两个谐振器之间的耦合量，调试方法更加灵活，调节量更加精确，大大提高滤波器设计与调试的效率且不会引起不必要的交叉耦合；

(2)本发明主要通过调整两分支的长度和两分支之间的角度来调节耦合量，与一字探针耦合机构相比，采用Y形耦合机构的两个介质谐振器之间的距离可以比采用一字探针耦合机构的谐振器距离稍大，这样介质滤波器腔体就可以做的稍大些，那么腔体的无载Q值就更高，可以减小滤波器的插入损耗；另外，采用Y形耦合机构的介质滤波器幅频特性传输曲线更加对称。

附图说明

图1为一字探针耦合机构示意图；

图2为腔体介质滤波器结构示意图(由四个谐振器组成)；

图3为图2的滤波器幅频特性图；

图4为本发明结构示意图；

图5为采用通用型探针耦合结构介质谐振器电场分布图；

图6为采用窗口耦合介质谐振器电场分布图；

图7为采用本发明介质谐振器电场分布图。

具体实施方式

本发明如图4所示，包括主体11和两个分支12，两个分支12呈α角度固定安装在主体11的一端，构成Y形结构。通过改变Y形耦合机构的主体11尺寸、分支12尺寸、两分支之间的角度α可以改变两个谐振器之间的耦合量，还可以通过旋转Y形耦合机构来改变耦合量，调试方法比较灵活。

主体长度为腔体介质滤波器中心频率的1/4±1/10波长，主体部分主要起支撑作用，使短路变开路，所以主体长度为滤波器中心频率的1/4波长，另外主体部分对耦合量也有一定的调节作用，所以上下可有1/10波长的调节范围。

α为30～150°，如果两分支之间的角度过小，因为介质谐振器的电场主要集中在介质谐振器内部，那么两个谐振器之间的耦合量就比较小，很难得到所需要的耦合量，如果两分支之间的角度过大，因为受主体部分长度的约束，角度过大两分支距离介质谐振器就会比较近，那么进行介质谐振器安装时就会容易碰到分支造成介质谐振器损坏，通过大量试验确定Y形耦合机构两分支之间的角度选择范围为30～150°。

分支12的尺寸具体要靠仿真确定，它与主体尺寸、分支角度是相关的，与腔体的大小也有关系。

以图2所示的由四个谐振器组成的介质滤波器为例来说明Y形耦合机构的耦合原理。图2所示的介质滤波器包括输入1、输出6、四个谐振器2、3、4、5、三个耦合窗口7、8、9和一个Y形耦合结构10，在介质滤波器中两个相邻的介质谐振器3、4之间采用Y形耦合机构10，其余都采用窗口耦合形式，Y形耦合机构10通过螺钉固定在腔体侧壁上。

采用窗口耦合形式，介质谐振器电场方向正向，两个谐振器之间是“正”耦合，电场分布图如图6所示，而采用Y形耦合机构或通用型探针耦合结构时，如图5、7所示，介质谐振器电场方向反向，所以相对于窗口耦合的“正”耦合，Y形耦合机构或通用型探针耦合结构可以实现两个谐振器之间的“负”耦合。如果将图2中Y形耦合机构10换为窗口耦合形式，那么如果想在滤波器传输特性上获得一对传输零点(如图3所示)，则谐振器2和谐振器5之间就必须为通用型探针耦合结构(如图5所示)，通用型探针耦合结构为横向布置，会给输入1和输出6之间引入不需要的交叉耦合，而采用Y形耦合机构就避免了给输入和输出之间带来交叉耦合。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，其特征在于：包括主体(11)和两个分支(12)，两个分支(12)呈α角度固定安装在主体(11)的一端，构成Y形结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，其特征在于：所述的α为30～150°。

3.根据权利要求1所述的一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，其特征在于：所述的主体(11)长度为腔体介质滤波器中心频率的1/4±1/10波长。

4.根据权利要求1所述的一种用于腔体介质滤波器的耦合机构，其特征在于：所述的耦合机构通过螺钉固定在腔体介质滤波器的腔体内侧壁上。

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