CN102354782B

CN102354782B - 采用电容加载传输线的带阻滤波器

Info

Publication number: CN102354782B
Application number: CN201110279549.5A
Authority: CN
Inventors: 徐照旭; 罗勇; 贾宝富; 朱兆君; 王巍东
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: CN102354782A

Abstract

该发明公开了一种无线通信系统中采用电容加载传输线的带阻滤波器，包括壳体及设于其内的谐振腔和传输线腔体，含传输段和耦合传输段的阶梯形传输线及设于传输线两端的接线端子，以及带调节螺纹的阶梯轴谐振器；该发明由于采用传输段和耦合传输段均位于同一轴芯线上的阶梯形传输线，利用其电容跳变效应以缩短相邻谐振器的中心距、增大与谐振头配合部的面积；同时将谐振头置于传输线腔体内，以克服其受制于谐振腔的弊病、并强化了电容跳变效应。该发明与背景技术相比其体积可减小50％以上，通带回波损耗可提高到20dB以上。因而具有带阻滤波器结构紧凑、体积小、重量轻，小型化效果显著，通带回波损耗高，工作的稳定性和抗震性好等特点。

Description

采用电容加载传输线的带阻滤波器

技术领域

本发明属于无线通信系统用带阻滤波器，特别是涉及一种传输线为阶梯形传输线，在阶梯形传输线不同直径传输段的连接部产生跳变电容加载的带阻滤波器。

背景技术

滤波器是无线通信系统中不可缺少的器件之一，无线通信系统在各种载体上的运用，要求滤波器在保证高性能的同时、还要求滤波器的体积小，重量轻，即还要求其具有小型化的特点、以便与相应的微波器件、通信设备配套。传统的带阻滤波器主要包括壳体及设于壳体内的一组谐振腔和位于各谐振腔口上部的传输线腔体，设于传输线腔体内具有相同轴截面的传输线及其接线端子(接头)，位于谐振腔内带调节螺纹的阶梯轴谐振器组成。专利号为200820039655X、发明名称为《腔体阶梯阻抗带阻滤波器》的专利技术即属于此类滤波器。该带阻滤波器为了缩短器件的长度将原为相同轴截面的直线形传输线改为相同横截面的方波曲线形传输线、以满足此类滤波器中相邻谐振段之间中心距应不小于四分之一波长的理论值的限制，同时将等直径圆柱体谐振器改为阶梯阻抗谐振器，且以大直径圆柱体作为谐振头、小直径圆柱体作为设有调节螺纹的谐振杆，以期提高谐振器的性能；该带阻滤波器虽然将直线形的传输线改为方波曲线、在一定程度上缩短了器件的长度(可缩短近30％)，但却增大了器件的横向尺寸(增大20％)，体积最多缩小10％左右，因而其小型化程度有限；此外，在谐振杆直径一定的前提下谐振头直径越大、谐振器的性能越好，该专利中阶梯轴谐振器的谐振头、谐振杆均设于对应的谐振腔内，谐振头直径的大小受制于谐振腔的直径，这也限制了谐振头与传输线耦合段配合(耦合)的面积和电容效应的提升，同时限制了阶梯轴谐振器长度的进一步降低；因此、上述专利技术在带阻滤波器的高性能与其小型化之间仍存在相互制约、相互影响，两者不能兼顾，以及通带的回波损耗小于15dB等弊病；此外、采用矩形波状传输线，由于传输线的重心不在两接线端子(接头)的连线上，不但装配比较困难，而且又存在使用过程中、特别是在移动工作过程中的稳定性和抗震性能差等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的弊病，改进设计一种采用电容加载传输线的带阻滤波器，在确保带阻滤波器高性能的同时，达到结构紧凑、有效缩小器件的体积、降低重量，实现其小型化，提高通带的回波损耗以及在移动工作过程中稳定性和抗震性等目的。

本发明的解决方案是将背景技术中采用相同横截面的方波形传输线，改为设于同一轴芯线上的阶梯形传输线(即直线形阶梯传输线)，利用阶梯形传输线中不同直径传输段在其连接部所产生的电容跳变效应、以有效缩短相邻谐振段之间的中心距及整个带阻滤波器的长度和宽度；同时将原阶梯轴谐振器的谐振头、谐振杆均设于各谐振腔内，改为将各谐振头伸出(移出)谐振腔而置于传输线腔体内、以解除谐振腔对谐振头大小的限制，同时可加大谐振头与谐振杆两横截面积之差，提高电容跳变效应、进一步缩短谐振器的长度和整个带阻滤波器的体积，使其小型化；本发明即以此实现其发明目的。因此，本发明带阻滤波器包括壳体及设于壳体内的一组谐振腔和位于各谐振腔上部的传输线腔体，设于传输线腔体内的传输线及设于传输线两端壳体上的接线端子(接头)，以及带调节螺纹的阶梯轴谐振器，关键在于传输线为含小横截面的传输段及大横截面的耦合传输段的阶梯形传输线，传输段和耦合传输段均位于同一轴芯线上，传输线两端分别与两接线端子连接；阶梯轴谐振器中仅带调节螺纹的谐振杆设于各谐振腔内、而谐振头则全部设于传输线腔体内，各阶梯轴谐振器仍通过位于谐振杆上的调节螺纹及其螺母与壳体可调式紧固连接。

上述阶梯形传输线中的耦合传输段为圆条形传输线或方条形传输线，当耦合传输段采用圆条形传输线时、各耦合传输段与谐振头配合的部位为平面。而当谐振腔的个数大于8个时，为了确保传输线的稳定性，在传输线腔体的中部位置增设一绝缘介质支撑件以固定传输线。

本发明由于采用传输段和耦合传输段均位于同一轴芯线上的阶梯形传输线，利用其连接部所产生的电容跳变效应将相邻谐振器的中心距缩短50％左右、并可增大与谐振头配合部(耦合面)的面积；将谐振头全部设于传输线腔体内、以克服谐振头端面积受制于谐振腔的弊病，同时可加大谐振头与谐振杆两横截面积之差、将阶梯轴谐振器的长度缩短45％左右，从而进一步缩小了带阻滤波器的体积。本发明与背景技术相比、带阻滤波器中传输线腔体和谐振腔体的总体积仅为背景技术的40％左右，整个带阻滤波器体积可减小50％以上，通带回波损耗可提高到20dB以上。因而，本发明具有带阻滤波器结构紧凑、器件的体积小、重量轻，小型化效果显著，通带回波损耗可提高到20dB以上，以及在移动工作过程中稳定性和抗震性好等特点。

附图说明

图1是本发明结构示意图(局部剖视图)；

图2是本发明传输线腔体、谐振腔、阶梯形传输线及阶梯轴谐振器结构及相互位置关系示意图(三维图)。

图中：1.壳体，2.传输线腔体，3.谐振腔，4.传输线、4-1.耦合传输段、4-2.传输段，5.阶梯轴谐振器、5-1.谐振杆、5-2.谐振头、5-3.螺母，6.接线端子(接头)，7.盖板。

具体实施方式

以阻带范围为1770-1860MHz(L波段)的带阻滤波器为例，内设6个谐振腔3及6套谐振器5。壳体1体积(长×宽×厚)为128×37.5×16mm，其中：传输线腔体2(长×宽×深)为128×16×14mm，各谐振腔3(长×宽×深)为13.5×11×14mm；传输线4总长120mm，间隔设置6段与谐振头5-2配合的耦合传输段4-1、7段传输段4-2，各耦合传输段4-1直径均为Φ5mm，其中与谐振头5-2配合面为距轴线2并与谐振头端面平行的平面(即宽3mm、长与对应耦合传输段等长的平面)，以中间传输段为对称：两侧耦合传输段(4-1)轴向长依次为13mm、13mm、12.5mm，两侧传输段(4-2)轴向长及直径依次为7mm及Φ2mm、7mm及Φ2.4mm、4mm及Φ3.6mm，中间传输段本身长7mm、直径Φ1.4mm；各阶梯轴谐振器5总长30.5mm，其中：谐振头5-2轴向长4.5mm、直径Φ10mm，谐振杆5-1直径Φ4mm、长26mm(其中螺纹部分长10mm)；接线端子6其结构、尺寸及与带阻滤波器壳体1的连接方式均与背景技术相同，本实施方式盖板7厚2mm、与壳体1的连接方式亦与背景技术相同。

本实施方式阻带衰减大于80dB，端口驻波小于1.2，在0-1400MHz，插入损耗小于0.5dB；带阻滤波器中传输线腔体2和谐振腔3的体积仅为背景技术的38％，其中阶梯轴谐振器5的长度亦较背景技术缩短45％，即不但有效缩短了带阻滤波器的长度，而且有效缩短了带阻滤波器的宽度，本实施方式带阻滤波器的体积背景技术的45％左右。

Claims

1.一种采用电容加载传输线的带阻滤波器，包括壳体及设于壳体内的一组谐振腔和位于各谐振腔上部的传输线腔体，设于传输线腔体内的传输线及设于传输线两端的壳体上的接线端子，以及带调节螺纹的阶梯轴谐振器，其特征在于传输线为含小横截面的传输段及大横截面的耦合传输段的阶梯形传输线，传输段和耦合传输段均位于同一轴芯线上，传输线两端分别与两接线端子连接；阶梯轴谐振器中仅带调节螺纹的谐振杆设于各谐振腔内、而谐振头则全部设于传输线腔体内，各阶梯轴谐振器仍通过位于谐振杆上的调节螺纹及其螺母与壳体可调式紧固连接。

2.按权利要求1所述采用电容加载传输线的带阻滤波器，其特征在于所述阶梯形传输线中的耦合传输段为圆条形传输线或方条形传输线，当耦合传输段采用圆条形传输线时，各耦合传输段与谐振头配合的部位为平面。

3.按权利要求1所述采用电容加载传输线的带阻滤波器，其特征在于当谐振腔的个数大于8个时，在传输线腔体的中部位置增设一绝缘介质支撑件以固定传输线。