CN102544650A - 一种同轴谐振腔混合耦合方法 - Google Patents

一种同轴谐振腔混合耦合方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及同轴谐振腔微波滤波器、双工器技术领域，确切讲是一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：包括导体壳，导体壳内开有至少两个谐振腔，所述导体壳顶部由导体盖板密封；谐振腔内包括一个导体谐振杆，导体谐振杆上端有一个腔体，下端为杆体结构，杆体结构底端通过紧固螺钉固定在所述谐振腔内，与谐振腔底面构成垂直结构，导体谐振杆为导体，与所述导体壳接触形成短路；所述导体盖板上有调谐螺钉；调谐螺钉从上向下调节伸向所述导体谐振杆上端腔体内，谐振腔之间的电磁耦合强度通过微调螺钉微调。它提高了滤波器、双工器的选频特性。

Description

一种同轴谐振腔混合耦合方法
技术领域
本发明涉及同轴谐振腔微波滤波器、双工器技术领域。特别涉及到谐振腔之间实现了电磁混合耦合的滤波器和双工器，确切讲是一种同轴谐振腔混合耦合方法。
技术背景
同轴腔微波滤波器是微波通信系统、雷达系统的信号处理的重要组成部分。为了获得滤波器更好的选频特性，目前普遍采用广义切比雪夫滤波器。而广义切比雪夫滤波器的传输零点的实现，传统的设计是采用了交叉耦合的技术。这种技术往往需要容性耦合和感性耦合同时配合使用。感性耦合结构比较简单，而容性耦合通常采用金属杆实现的。金属杆由介质支撑块固定，不仅结构较为复杂，且一旦加工成型，容性耦合强度不易微调。
发明内容
本发明的目的是克服现有同轴谐振腔之间容性耦合结构复杂，且耦合强度不易微调的问题，提供一种同轴谐振腔混合耦合方法，提高了滤波器、双工器的选频特性。
本发明解决技术问题采用的技术方案：一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：包括导体壳，导体壳内开有至少两个谐振腔，所述导体壳顶部由导体盖板密封；谐振腔内包括一个导体谐振杆，导体谐振杆上端有一个腔体，下端为杆体结构，杆体结构底端通过紧固螺钉固定在所述谐振腔内，与谐振腔底面构成垂直结构，导体谐振杆为导体，与所述导体壳接触形成短路；所述导体盖板上有调谐螺钉；调谐螺钉从上向下调节伸向所述导体谐振杆上端腔体内，谐振腔之间的电磁耦合强度通过微调螺钉微调。
所述的导体壳中两个谐振腔之间开有耦合窗，耦合窗位于两个谐振腔的上部，耦合窗是由谐振腔之间的隔板与导体盖板向下伸出的微调螺钉间隔构成，通过微调螺钉向下伸缩的距离，调节耦合窗的大小，达到调节电磁混合耦合效果。
所述的谐振杆的中轴线偏离谐振腔中轴线。
所述导体谐振杆为圆柱型，或为多边体形，导体谐振杆上下半径可以选择上大下小的阶跃阻抗形式，或选择上下半径相等的谐振杆形式。
所述导体谐振杆长度小于工作频率的四分之一波长。
所述导体盖板与导体壳由螺钉固定连接。
所述导体壳内的所有导体材料表面为镀银层。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点:
1、可以完全代替容性耦合，且结构简单，去除了现有技术中的介质支撑2和金属杆1，使得加工和安装更加简单方便。并且部件较少，有效降低了成本。
2、现有的容性耦合结构一旦加工成型，其耦合强度不易调整。本设计的耦合强度可以很容易通过微调螺钉12调节，极大方便了生产中的调试。
3、比起单纯的容性耦合，本设计的电磁混合技术可以使得滤波器，双工器获得更多的传输零点，提高了选频能力。也就是可以用较少的阶数实现了需要更高阶数的性能，从而减少了插入损耗，体积以及成本。如现有四阶交叉耦合滤波器只能在有限频率范围内形成2个传输零点，而将本设计应用于四阶交叉耦合路径，可以简单地实现3个传输零点。而现有的交叉耦合滤波器，3个传输零点需要五阶才能实现。
4、即使只有主耦合路径而不存在交叉耦合路径的滤波器、双工器，采用本结构的电磁混合耦合技术，也同样可以产生传输零点，使得滤波器、双工器结构简单却可以获得广义切比雪夫函数的性能。
附图说明
下面结合实例及附图对本发明作进一步详细的描述：
图1本发明实施例结构示意主视图；
图2是用本发明电磁混合结构实现的四阶交叉耦合滤波器示意图，其与外界端口耦合为磁耦合；
图3是对应图2示意图的仿真S参数，高阻带比传统滤波器多了一个传输零点；
图4是利用本发明电磁混合结构实现的四阶交叉耦合滤波器示意图，其与外界端口耦合为电耦合；
图5是对应图4示意图的仿真S参数，低阻带比传统滤波器多了一个传输零点。
图中：1、导体壳；2、耦合窗；3、调谐螺钉；4、中轴线；5、谐振腔中轴线；6、谐振腔；7、导体谐振杆；8、紧固螺钉；9、微调螺钉；10、导体盖板。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种同轴谐振腔混合耦合方法，包括导体壳1，导体壳1内开有两个谐振腔6，导体壳1顶部由导体盖板10密封；每个谐振腔6内包括一个导体谐振杆7，导体谐振杆7上端有一个腔体，下端为杆体结构，导体谐振杆为圆柱型，导体谐振杆7上半径大，下半径小，腔体在半径大的上端，导体谐振杆7底端通过紧固螺钉8固定在谐振腔6内，与谐振腔6底面构成垂直结构，导体谐振杆7为导体，与导体壳1接触形成短路；导体盖板10上有调谐螺钉3；调谐螺钉3从上向下调节伸向导体谐振杆7上端腔体内。两个谐振腔之间开有耦合窗2，耦合窗2位于两个谐振腔的上部，耦合窗2是由谐振腔之间的隔板与导体盖板10向下伸出的微调螺钉9间隔构成，通过微调螺钉9向下伸缩的距离，调节耦合窗2的大小，达到调节电磁混合耦合效果。
为了提高谐振腔之间的电耦合，谐振杆7的中轴线4偏离左右谐振腔的谐振腔中轴线5，导体谐振杆7长度小于工作频率的四分之一波长。谐振腔之间的电磁耦合强度通过微调螺钉9微调。
实施例2
同样是所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，也包括导体壳1，导体壳1内开有两个谐振腔6，导体壳1顶部由导体盖板10密封；每个谐振腔6内包括一个导体谐振杆7，导体谐振杆7上端有一个腔体，下端为杆体结构，导体谐振杆水平截面为四边形，导体谐振杆7上下半径相同，导体谐振杆7底端通过紧固螺钉8固定在谐振腔6内，与谐振腔6底面构成垂直结构，导体谐振杆7为导体，与导体壳1接触形成短路；导体盖板10上有调谐螺钉3；调谐螺钉3从上向下调节伸向导体谐振杆7上端腔体内。两个谐振腔之间开有耦合窗2，耦合窗2位于两个谐振腔的上部，耦合窗2是由谐振腔之间的隔板与导体盖板10向下伸出的微调螺钉9间隔构成，通过微调螺钉9向下伸缩的距离，调节耦合窗2的大小，达到调节电磁混合耦合效果。
实际上，导体谐振杆7无论是通过什么形状，都要保证上端有一个腔体，腔体上的微调螺钉9能方便调节到腔体内，导体谐振杆长度小于工作频率的四分之一波长。
本发明用混合耦合结构代替容性耦合结构。调整谐振杆中轴线偏移谐振腔中轴线的尺度，从而获得容性耦合强度大于感性耦合强度；同时改变腔之间耦合窗的大小，使得耦合系数粗略满足即可，更精确的数值，通过微调螺钉调节实现。
与外界端口需要耦合谐振腔，其耦合方式可以选择电场耦合或者磁场耦合。
图2至图5为四阶交叉耦合滤波器的实现模型和对应的S仿真效果。其中第一腔与第四腔之间存在着本设计的电磁混合耦合结构，从仿真结果可见，传输零点比普通四阶交叉耦合滤波器多一个，并且高低阻带上的传输零点个数可以调整。

Claims (7)

1.一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：包括导体壳，导体壳内开有至少两个谐振腔，所述导体壳顶部由导体盖板密封；谐振腔内包括一个导体谐振杆，导体谐振杆上端有一个腔体，下端为杆体结构，杆体结构底端通过紧固螺钉固定在所述谐振腔内，与谐振腔底面构成垂直结构，导体谐振杆为导体，与所述导体壳接触形成短路；所述导体盖板上有调谐螺钉；调谐螺钉从上向下调节伸向所述导体谐振杆上端腔体内，谐振腔之间的电磁耦合强度通过微调螺钉微调。
2.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述的导体壳中两个谐振腔之间开有耦合窗，耦合窗位于两个谐振腔的上部，耦合窗是由谐振腔之间的隔板与导体盖板向下伸出的微调螺钉间隔构成，通过微调螺钉向下伸缩的距离，调节耦合窗的大小，达到调节电磁混合耦合效果。
3.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述的谐振杆的中轴线偏离谐振腔中轴线。
4.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述导体谐振杆为圆柱型，或为多边体形，导体谐振杆上下半径可以选择上大下小的阶跃阻抗形式，或选择上下半径相等的谐振杆形式。
5.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述导体谐振杆长度小于工作频率的四分之一波长。
6.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述导体盖板与导体壳由螺钉固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种同轴谐振腔混合耦合方法，其特征是：所述导体壳内的所有导体材料表面为镀银层。
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