CN102428602A

CN102428602A - 带阻滤波器

Info

Publication number: CN102428602A
Application number: CN2010800214231A
Authority: CN
Inventors: 朴南信; 李敦茸; 金宰弘
Original assignee: KMW Inc
Current assignee: Xi'an Huatian Telecom Inc.
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: KR20100105286A; KR100992089B1; CN102428602B; US9203131B2; US20110316650A1

Abstract

本发明涉及一种带阻滤波器，包括：谐振棒；壳体，在该壳体的内侧上形成接收空间，谐振棒定位在该接收空间中，并且在该接收空间的形成期间，该接收空间被制成阶梯形式，使得在接收空间的内部宽度方面上端部分的至少一部分比下端部分窄；下盖，其具有安装到其上的谐振棒，其接合到壳体的下部，并且在这样接合时被装配使得谐振棒被插入到接收空间中，并且其形成接收空间的底表面；以及气密盖，以关于以下内容这样的方式在壳体中预制造的槽内提供该气密盖：与由接收空间和接收空间的内部上的谐振棒所形成的谐振器耦合，并且被设计为气密地密封在其中已经提供传输线的壳体中的槽。

Description

带阻滤波器

技术领域

本发明涉及使用谐振器的射频（RF）滤波器，并且更特别地涉及射频滤波器中所包括的带阻滤波器。

背景技术

一般而言，使用谐振器的射频滤波器（DR滤波器、空腔滤波器、波导滤波器等）具有某种电路管结构来谐振射频，特别是超高频。由于包括线圈和电容器（condenser）的一般谐振电路具有高辐射损失，因此该谐振电路不适合于形成超高频。RF滤波器包括多个谐振器，并且每个谐振器形成被导体所包围的金属圆柱形或者矩形空腔。谐振器具有介电谐振（DR）元件或者包括谐振器内的金属谐振棒的谐振元件，并且仅允许固有频率的电磁场存在于其中，使得谐振器具有允许超高频的谐振的结构。

如上所述，使用谐振器的射频滤波器根据频带的滤波特性而被大致分为带通滤波器（BPF）和带阻滤波器。此时，将带阻滤波器称为带截止滤波器或者带阻滤波器。

此类带阻滤波器（以及带通滤波器）一直不断地被研究和开发以改进及容易地调整滤波特性，并且特别地，积极研究也正在进展以抑制因各种寄生谐振模式而导致的噪声发生。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种带阻滤波器，其可以有效地抑制各种寄生谐振模式的产生。

此外，本发明的另一方面是提供一种带阻滤波器，其可以实现为具有较小尺寸的滤波器。

另外，本发明的又一方面是提供一种具有对滤波特性的容易调谐的带阻滤波器。

根据本发明的一个方面，提供一种带阻滤波器，包括：谐振棒；壳体，其用于形成谐振棒位于其中的空腔，并且以以下这样的方式设计空腔以具有多级结构：在形成空腔中该空腔的上端部分的至少一部分的宽度比该空腔的下端部分的宽度窄；谐振棒所安装到的下盖，该下盖耦合到壳体的下部并且被装配成使得在耦合到壳体时谐振棒被插入到空腔中，该下盖限定为空腔的底表面；传输线，其安装在预设到壳体的沟槽内，使得该传输线耦合到由空腔和该空腔内的谐振棒所形成的谐振器并且连接在带阻滤波器的信号输入端子与信号输出端子之间；以及气密盖，用于密封传输线所安装到的壳体的沟槽。

根据本发明的前述带阻滤波器可以有效地抑制各种寄生谐振模式的产生，使得该带阻滤波器具有宽带通带以及对滤波特性的容易调谐，并且可以被实现为具有较小尺寸的滤波器。

附图说明

当结合附图时，根据下文的详细描述，本发明的上述目的、特征和优势以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明一个实施方式的带阻滤波器的部分分解透视图；

图2分别是图1的部分剖面俯视图和部分剖面侧视图；

图3分别是图1的壳体的部分剖面俯视图、部分剖面侧视图和部分剖面底视图；

图4分别是图1的信号传输线的俯视图和侧视图；

图5是根据本发明另一实施方式的带阻滤波器的俯视图和部分剖面侧视图；

图6是根据本发明另一实施方式的带阻滤波器的部分分解透视图；

图7是图6的部分剖面侧视图；以及

图8和图9为示出根据本发明一个实施方式的带阻滤波器的带阻特性的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。在以下描述中，诸如具体组件之类的特定物件仅被提供用于帮助对本发明的总体理解，并且本领域中技术人员清楚的是，各种不与如由随附权利要求书所限定的本发明的范围及精神相偏离的各种改变或修改都是有可能的。

图1是根据本发明一个实施方式的带阻滤波器的部分分解透视图。图1图示了为了方便而从底部观看的视图，其中下盖20从下部与壳体10分离。图2A和图2B是图1的部分剖面俯视图和部分剖面侧视图。图2A图示了为了方便在图1的气密盖60被耦合之前的状态中的平面表面（plan surface），并且图2B图示了沿图2A的线A-A’所取的侧表面。图3A、图3B和图3C分别是图1的壳体10的部分剖面俯视图、部分剖面侧视图和部分剖面底视图。图3图示了壳体10的平面表面，图3B图示了沿图2A的线A-A’所取的壳体10的侧表面，并且图3B图示了壳体10的底表面。图4A和图4B分别是图2的信号传输线10的俯视图和侧视图。图4A图示了信号传输线50的平面表面，并且图4B图示了信号传输线50的侧表面。

参照图1至图4，根据本发明一个实施方式的带阻滤波器具有多个空腔14，所述多个空腔14容纳例如由诸如黄铜、铁等金属材料制成的谐振棒30，所述多个空腔14被分隔壁所分隔。每个空腔14可以通过在由诸如铝合金等材料制成的壳体10中的切割过程而形成。每个壳体14和安装在相应空腔14内的谐振棒30形成一个谐振器。

此时，根据本发明的一个方面，每个谐振棒30被安装到下盖20，并且可以以下面这样的方式被装配：每个谐振棒30在下盖20通过螺旋耦合（screw coupling）等耦合到壳体10时被共同地插入到每个空腔14中。因此，每个空腔14的内部底表面由下盖20所限定。如图1中所更清楚地图示，多个螺孔22和多个螺槽（screw recess）12形成在下盖20和与下盖20对应的壳体10的适当位置处，并且下盖20可以通过紧固到螺孔22和螺槽12的螺钉24耦合到壳体10。

此外，在每个谐振器结构的上部安装传输线50，该传输线50用于耦合到由每个空腔14和相应空腔14内的谐振棒30所形成的谐振器。传输线50以例如直线形、锯齿形、环形等成行布置以将相应带阻滤波器的信号输入端子42与信号输出端子44连接起来，使得传输线50传输通过输入端子42的信号输入以及通过输出端子44的信号输出。此时，相应的频带被位于滤波器下部的谐振器耦合和移除，而相应的信号则穿过传输线50，这允许相应应的滤波器具有带阻特性。如图4中所更清楚地图示，此类传输线50可以具有带状形状，或者可以具有诸如50Ω线缆、方形棒等形状。

传输线50例如可以安装在适当地形成于壳体50中的谐振器的上部处的沟槽内，并且用于密封在其中安装了传输线50的沟槽的气密盖60耦合到如上所述地安装的传输线50的上部，即，通过螺旋耦合而耦合到壳体10的上部，这样最终形成带阻滤波器。

在如上所述构建的带阻滤波器中，设计空腔14的内部宽度使得空腔14的上端部分142的至少一部分的宽度大体上窄于下端部分，使得空腔14具有根据本发明一个方面的多级结构。如图2和图3中所清楚地图示，空腔14的上端部分142具有要与谐振棒30的上端部分的侧表面相当接近的窄宽度。图1至图4的示例图示了空腔14的下端部分的截面形状基本上形成为方形，而空腔的上端部分的截面形状形成为圆形。当然，在此类空腔截面形状中，下端部分可以形成为圆形或者各种形状。如上所述，以以下这样的方式设置空腔14的上端部分142以具有窄宽度：空腔14的上端部分142接近谐振棒30的上端部分的侧表面以增加在空腔14的上端部分142与谐振棒30（的上端部分的侧表面）之间所产生的电容。

一般而言，在带阻滤波器中，通过LC谐振来设计截止频率。谐振棒30的长度主要影响电感（L），而在谐振棒30与空腔14之间所形成的间隙密切影响电容（C）。在本发明中，以以下这样的方式来设计谐振器：当设计与期望的截止频率对应的谐振器从而抑制除对应的谐振器所需的主谐振模式（例如，TEM模式）以外的寄生谐振模式（例如，TE模式、TM模式等）的形成时，谐振器的电容（C）被增大并且谐振器的电感（L）被减小。此外，为了抑制在空腔本身中产生的寄生谐振模式，应当将空腔的尺寸设计得尽可能小。

如上所述，在本发明中，可以通过将空腔14的上端部分142设置成具有窄宽度而显著增大在空腔14的上端部分142与谐振棒30之间产生的电容，并且电感可以随着电容在谐振器中增大而减小。因此，可以通过将谐振棒30设计成具有较短长度而设计谐振器使得生成留出通带的谐振棒30的二次寄生模式及三次寄生模式。此外，整个空腔的长度可以更短并且空腔的尺寸也可以更小，使得滤波器可以被设计成具有更小的尺寸。

此时，由于空腔14的上端部分142的宽度更窄或者具有窄宽度的部分的数量增加，电容可以进一步增大。然而，在这样的情况下，总体特性恶化，诸如在相应的谐振器中传输线50之间被减弱的耦合。因此，在本发明中，考虑以上问题而适当地设计空腔14的上端部分142的宽度以及上端部分142与下端部分的比。

另外，在此时，为了调整谐振器与传输线50之间的耦合，可以如图2和图3中更加清楚地图示的那样，在空腔14的上端部分142的末端中形成耦合调整槽146。因此，有可能通过改变耦合调整槽146的尺寸来调整带阻耦合的量。

同时，虽然一般安装谐振棒30使得谐振棒30固定到空腔14内的底表面，但是如图1和图2中更清楚地图示的那样，根据本发明的一个方面，谐振棒30的下端部分可以具有螺旋结构32，并且可以构建螺旋结构32使得螺旋结构32具有通过在下盖34的适当位置处形成的螺孔而朝下盖30的外部稍微突出的长度。此外，在下盖30的外部上提供螺母34，该螺母34耦合到谐振棒30的螺旋结构32以固定谐振棒30。

如上所述，在谐振棒30处形成螺旋结构32将在不提供用于单独的频率调谐的调谐螺钉的情况下允许每个谐振器中的频率调谐。在本发明中，有可能凭借通过谐振棒30的螺旋结构32的插入或撤出而适当地调整谐振棒30的位置来执行频率调谐。

同时，图2A和图2B的示例图示了具有上端部分和下端部分的谐振棒30，上端部分与下端部分具有互不相同的尺寸。即，可以将谐振棒30的下端部分形成为具有比谐振棒30的上端部分窄的宽度。上述结构是为了降低截止频率。此时，如果下端部分的宽度过窄，则其在Q（质量因数）特性上具有不良影响。

图5A、图5B和图5C是根据本发明另一实施方式的带阻滤波器的俯视图和部分剖面侧视图。图5A是在其中上盖60’耦合到壳体的状态中的俯视图，图5B是在上盖60’耦合到壳体之前的状态中的俯视图，并且图5C是沿图5A的线A-A’所取的侧视图。参照图5A至图5C，根据本发明另一实施方式的带阻滤波器通过多个空腔14形成谐振器，每个空腔容纳与图1至图4中所示实施方式相类似地构建的谐振棒30’。以以下这样的方式设计每个空腔14以具有多级结构：空腔14的上端部分142具有比空腔14的下端部分窄的宽度。

然而，在本发明另一实施方式的结构中，谐振棒30’的下端部分不具有螺旋结构，并且固定地安装到下盖20’。此外，根据本发明另一实施方式，传输线50’被安装成从谐振器的中心轴间隔开到一侧（在带状形状直立的状态中）并且连接到相应的带阻滤波器的输入端子43’和输出端子44’。此外，如上所述安装的传输线50的上部可以再次耦合到上盖60’用于通过螺旋耦合来密封壳体10’的上部。上盖60’具有形成在对应于每个谐振棒30’的位置处的螺孔，并且可以以下面这样的方式在每个螺孔中安装可以调整与对应于该位置的谐振棒30’的耦合的调谐螺钉72：调谐螺钉42具有从上盖60’内部地和外部地突出的长度并且调谐螺钉72可以被插入到上盖60’中或者从上盖60’撤出。此外，在上盖60’的外部处提供螺母74，该螺母74耦合到调谐螺钉72以固定调谐螺钉72。

与图1至图4的实施方式相比，根据本发明另一实施方式的、具有上述构造的带阻滤波器的特性允许通过固定谐振棒30’并使用单独的调谐螺钉72来在每个谐振器中进行频率调谐。

图6是根据本发明另一实施方式的带阻滤波器的部分分解透视图。图7是图6的部分剖面侧视图，并且还是沿图6的线A-A’所取的侧视图。参照图6和图7，根据本发明另一实施方式的带阻滤波器通过多个空腔14’形成谐振器，每个空腔容纳与图1至图4中所示实施方式相类似地构建的谐振棒30’。以以下这样的方式设计每个空腔14以具有多级结构：空腔的上端部分142’具有比空腔的下端部分窄的宽度。

然而，在本发明的另一实施方式的结构中，谐振棒30’的下端部分不具有螺旋结构，并且固定地安装到下盖20’。此外，根据本发明另一实施方式，传输线50’安装在适当地形成于与壳体10’中的谐振器的上部的侧表面对应的位置处的沟槽内（在带状形状直立的状态中），并且连接到相应的带阻滤波器的输入端子42’和输出端子44’，该输入端子42’和输出端子44’形成在壳体10’外部的对应位置处。此外，用于密封传输线50’所安装于其中的壳体10’的沟槽的气密盖60’通过螺旋耦合耦合到壳体10’的侧表面。

另外，壳体10’的上板具有形成在对应于每个谐振棒30’的位置处的螺孔，并且以以下这样的方式在每个螺孔中安装可以调整与对应于该位置的谐振棒30’的耦合的调谐螺钉72：调谐螺钉42具有从壳体10’的上板内部地和外部地突出的长度并且调谐螺钉72可以被插入到壳体10’的上板中以及从壳体10’的上板撤出。此外，在壳体10’的上板的外部上提供螺母74，该螺母74耦合到调谐螺钉72以固定调谐螺钉72。

与图1至图4的实施方式相比，根据本发明另一实施方式的、具有上述构造的带阻滤波器的特性还允许通过固定谐振棒30’并使用单独的调谐螺钉72来在每个谐振器中进行频率调谐。

图8和图9为示出根据本发明一个实施方式的带阻滤波器的带阻特性的图。参照图8和图9，根据本发明的带阻滤波器例如具有大约2.64GHz频带的中心截止频率，并且主要防止高达大约14.7GHz频带的其他寄生谐振模式的效应。即，本发明设计空腔使得空腔的上端部分的一部分（或全部）具有比空腔的下端部分窄的宽度，使得谐振棒与空腔的上端部分之间的间隙可被缩窄并且LC谐振中的电容可被增大。作为结果，可以将谐振棒的二次寄生频率和三次寄生频率提高到五次寄生频率和六次寄生频率或者更高的寄生频率。此外，空腔的尺寸可以更小，使得空腔本身中产生的若干个寄生模式可以被提高到期望的频率（大约为停止频率的六倍到七倍）。

如上所述，可以构建及操作根据本发明实施方式的带阻滤波器。虽然已经参考本发明的某些优选实施方式对本发明做出了呈现及描述，但本领域中技术人员将会理解，在其中可以做出各种改变及修改而不偏离如随附权利要求书所限定的本发明的精神及范围。例如，在以上描述中，本发明的一个实施方式已描述了在其中有可能通过谐振棒本身的插入或撤出而进行频率调谐的结构，并且本发明的另一实施方式已描述了在其中有可能通过提供单独的调谐螺钉而进行频率调谐的结构。然而，本发明的其他实施方式可以采用在其中将这两种结构相组合的结构，即，同时具有提供单独的调谐螺钉以及谐振棒本身的插入及撤出的方案的结构。因此，在本发明中可以做出各种修改及改进，并且本发明的范围不受上述实施方式的限制，而是由权利要求书及其等同物所限定。

Claims

1.一种带阻滤波器，包括：

谐振棒；

壳体，用于形成所述谐振棒位于其中的空腔，以及以以下这样的方式设计所述空腔以具有多级结构：在形成所述空腔中，所述空腔的上端部分的至少一部分的宽度比所述空腔的下端部分的宽度窄；

下盖，所述谐振棒安装到所述下盖，所述下盖耦合到所述壳体的下部并且被装配使得当耦合到所述壳体时所述谐振棒被插入到所述空腔中，所述下盖限定成所述空腔的底表面；

传输线，安装在预设到所述壳体的沟槽内，使得所述传输线耦合到由所述空腔和所述空腔内的所述谐振棒形成的谐振器，并且连接在所述带阻滤波器的信号输入端子与信号输出端子之间；以及

气密盖，用于密封所述传输线安装在其中的所述壳体的所述沟槽。

2.根据权利要求1所述的带阻滤波器，其中所述谐振棒的下端部分具有螺旋结构，所述螺旋结构具有通过形成在与所述下盖的所述谐振棒所安装的位置相对应的位置处的螺孔朝向所述下盖的外部突出的长度，并且在所述下盖的所述外部上提供螺母，所述螺母耦合到所述谐振棒的所述螺旋结构以固定所述谐振棒。

3.根据权利要求1所述的带阻滤波器，其中在所述壳体的上板中与所述谐振棒相对应的位置处形成螺孔，以下面这样的方式在所述螺孔中安装可以调整与对应于所述位置的所述谐振棒的耦合的调谐螺钉：所述调谐螺钉具有从所述壳体的所述上板内部地和外部地突出的长度，并且所述调谐螺钉可以被插入到所述壳体的所述上板中或者从所述上板撤出，并且在所述壳体的所述上板的所述外部上提供螺母，所述螺母耦合到所述调谐螺钉以固定所述调谐螺钉。

4.根据权利要求2所述的带阻滤波器，其中在所述壳体的上板中与所述谐振棒相对应的位置处形成螺孔，以下面这样的方式在所述螺孔中安装可以调整与对应于所述位置的所述谐振棒的耦合的调谐螺钉：所述调谐螺钉具有从所述壳体的所述上板内部地和外部地突出的长度，并且所述调谐螺钉可以被插入到所述壳体的所述上板中或者从所述上板撤出，并且在所述壳体的所述上板的所述外部上提供螺母，所述螺母耦合到所述调谐螺钉以固定所述调谐螺钉。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的带阻滤波器，其中所述谐振棒的下端部分具有比所述谐振棒的上端部分窄的宽度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的带阻滤波器，其中在所述空腔的所述上端部分的末端中形成耦合调整槽。