CN103066351B - 一种紧凑型带阻滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型带阻滤波器，由盖板和底座构成。本发明的优点在于，加工简单、调试方便、寄生阻带远、结构紧凑。本发明的带阻滤波器可望广泛用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。

Description

一种紧凑型带阻滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器，具体地说，是涉及一种利用同轴传输线与谐振腔耦合构成的一种紧凑型带阻滤波器。

背景技术

在一根封闭的微波传输线的侧壁上增加一个耦合谐振腔，可以在传输线的传输曲线上某些频率产生传输零点， 从而阻止这些频率的信号通过该传输线。目前最常见到的带阻滤波器包括一根同轴结构的传输线和沿该传输线轴线排列的若干谐振腔。这些谐振腔在传输线一侧为开敞结构。通过这些开敞结构实现传输线与谐振腔之间的耦合。谐振腔中设有金属柱，金属柱的长度可以从滤波器外加以改变，可以同时调节谐振腔的谐振频率和谐振腔与传输线之间的耦合。但是，由于金属柱插入谐振腔中的深度同时改变谐振腔的谐振频率和谐振腔与传输线之间的耦合，使金属柱上的外螺纹和位于谐振腔上的螺孔上的内螺纹之间的配合松紧选择带来困难。如果太松，当螺丝结构锁紧后，螺杆轴线方向在谐振腔中不确定，会使滤波器微调变得困难。如果太紧将使金属柱转动困难，也会使滤波器的调试变得困难。已有技术的第二个问题，是为了获得对称的带阻响应，理论上需要谐振腔之间传输线的电长度为阻带中心频率处波长的1/4。在阻带频率较低时，要求传输线的长度很长，不利于滤波器的小型化。采用调谐螺钉或慢波结构可以部分解决这个问题。但在要求寄生阻带很远的情况下，阻带高端的通带内的宽带匹配难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工简单、调试方便、寄生阻带远、结构紧凑的带阻滤波器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种紧凑型带阻滤波器，包括至少2个谐振腔的底座，所述底座开口位置处连接有盖板；所述底座内部设置有连接于底座底部的金属柱，所述金属柱位于谐振腔内；所述盖板靠近底座方向的一面开有线槽，所述线槽内设置有金属线，且所述金属线与盖板之间存在间隙，其中谐振腔和金属柱的横截面形状均为圆形。

所述金属柱远离底座底部的一端还连接有金属板，且金属板的轴线与金属柱的轴线平行，金属板横截面的形状为圆形。

所述金属板的俯视投影面积大于金属柱的俯视投影面积。

所述金属板靠近谐振腔侧壁的边缘向着底座底部弯曲延展。

所述盖板还设置有频率调谐螺钉，所述调谐螺钉贯穿盖板延伸进谐振腔内部，且频率调谐螺钉与金属柱之间存在间隙，且所述频率调谐螺钉的轴线与金属线的轴线呈垂直且频率调谐螺钉的俯视投影不与金属线的俯视投影相接触。

所述盖板还设置有匹配调谐螺钉，所述匹配调谐螺钉贯穿盖板延伸进线槽内部，且匹配调谐螺钉位于金属线的正上方，且匹配调谐螺钉与金属线之间存在间隙。

所述线槽内设置有介质，且介质的两端与盖板和底座连接。

所述金属柱的俯视方向投影面积大于金属线的俯视方向投影面积。

所述同轴接头贯穿盖板延伸进线槽内部，且同轴接头的内导体与金属线相连。

基于上述内容，我们可以视为金属线和线槽构成传输线，所述金属柱定位在谐振腔底部并只在谐振腔底部与谐振腔壁连接。而且其在谐振腔中的位置和深度不能从谐振腔外加以调节。这种使我们能够通过精密的铣切加工使谐振腔的频率与设计值非常接近，方便采用调谐螺钉完成谐振腔调谐。

金属柱顶端设置有只与金属柱连接的金属板，这种安排使我们能缩小谐振腔的体积，同时增大谐振腔的基模和高次模谐振频率之间的差别。后者将有利于实现远寄生阻带的带阻滤波器。

金属板靠近谐振腔侧壁的端面向着底座底部弯曲延展。这种安排使我们能进一步缩小谐振腔的体积，同时增大谐振腔的基模和高次模谐振频率之间的差别。后者将有利于实现更远寄生阻带的带阻滤波器。

在盖板设置有频率调谐螺钉，该频率调谐螺钉伸入谐振腔的深度可以从谐振腔外调节，其位置不在金属线的上方。本发明中，由于谐振腔中的金属柱或设置于金属柱顶端的金属板的俯视方向投影面积大于金属线的俯视方向投影面积，频率调谐螺钉对谐振腔频率的调谐简单而有效。

在盖板设置有匹配调谐螺钉，在匹配调谐螺钉位于金属线正上方，匹配调谐螺钉贯穿盖板并延伸进线槽内部，但不与金属线相接触。

本发明可以分为底座和盖板。除与金属柱连接的金属板需要另外加工后焊接在金属柱上外，其余底座上的所有其它结构可以通过铣切加工一次完成。

金属线位于盖板的内部线槽，且位于盖板内部的金属线要用介质来固定，且介质的上下表面要与线槽的上下表面平行，即介质质的两端分别与盖板和底座连接。

所有的谐振腔、金属柱、金属板和金属线的横截面形状都为圆形。由于谐振腔、金属柱和金属板的圆对称，使金属线在金属柱和金属板上面通过时可以在水平面上任意转动角度。这种安排使滤波器的设计在满足谐振腔之间传输线的长度接近1/4波长的限制条件下仍然十分方便。金属线的横截面形状为圆形使我们可以采用标准的金属线，以进一步降低滤波器的制造成本。

带阻滤波器的工作原理可以叙述如下：

首先，电磁波信号从传输线的一端输入到传输线中并沿传输线传输。当信号遇到谐振腔时，该信号被第一次分配。其中一部分沿传输线继续传输，另一部分进入谐振腔中被反射回来，被第二次分配。分别沿传输线传输和反射。

在某个频率，从谐振腔中反射回来沿传输线传输的信号与第一次分配后沿传输线传输的信号相位相差180度时，两部分信号将相互抵消，使得沿传输线继续传输的总信号幅度很低。这时，这个频率的大部分信号沿传输线返回而不能沿传输线传输。这样的一个谐振腔起到了阻止某些频率信号通过的作用。沿传输线排列的几个谐振腔使得处于阻带频率内的信号更少通过，同时让处于通带内的信号更多通过。

总之，采用将线槽和金属线设计在盖板内部可以进一步减少带阻滤波器的体积；而在盖板上的线槽可以通过铣切加工一次完成，金属线可以另外加工再用介质加以固定，这样安排使滤波器的加工简单，可以有效地降低加工成本；同时还可以增大谐振腔的基模和高次模谐振频率之间的差别，这将有利于实现远寄生阻带的带阻滤波器。

本发明的优点在于，加工简单、调试方便、寄生阻带远、结构紧凑。本发明的带阻滤波器可望广泛用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。

附图说明

图1为本发明实施例一的侧视图示意图。

图2 为本发明实施例一的A-A剖视图。

图 3为本发明实施例一的B-B剖视图。

图 4为本发明实施例一的C-C剖视图。

图5为本发明实施例二的结构示意图。

图6为本发明实施例三的结构示意图。

图中的标号分别表示为：1、谐振腔；2、线槽；3、金属线； 4、金属柱； 5、金属板； 6、频率调谐螺钉；7、匹配调谐螺钉；8、盖板； 9、介质；10、同轴接头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1、2、3和4所示，一种紧凑型带阻滤波器，包括开有至少4个谐振腔1的底座，底座开口位置处连接有盖板8；底座内部设置有连接于底座底部的金属柱4，金属柱4位于谐振腔1内；盖板8靠近底座方向的一面开有线槽2，线槽2内设置有一根金属线3和介质9，金属线3和线槽2构成传输线；介质9的轴线与金属线3的轴线垂直，且金属线3与盖板8之间存在间隙，且介质9的两端分别与盖板8和底座连接；盖板8还设置有频率调谐螺钉6和匹配调谐螺钉7；匹配调谐螺钉7贯穿盖板8延伸进线槽2内部，且匹配调谐螺钉7与金属线3之间存在间隙；频率调谐螺钉6贯穿盖板8延伸进谐振腔1内部，且频率调谐螺钉6与金属柱4之间存在间隙；金属线3的两端分别连接有同轴接头10，同轴接头10贯穿盖板8延伸进线槽2内部。

在盖板8设置有频率调谐螺钉6，该频率调谐螺钉6伸入谐振腔1的深度可以从盖板8外调节，其位置不在金属线3的上方并尽量远离金属线3。

所有的谐振腔1、金属柱4，的横截面形状都设置为不规则形状。

实施例二

如图1-5所示，本例和实施例一唯一的不同的地方是在谐振腔1中的金属柱4顶端设置一个金属板5，且金属板5在俯视方向的投影面积在与金属线3轴线垂直的方向上大于金属线3在俯视方向的投影面积。

实施例三

如图1-6所示，本实施例和实施例二唯一的不同的地方是：金属板5的轴线与金属柱4的轴线垂直，且金属板5靠近谐振腔1侧壁的端面向着底座底部弯曲延展。

同时上述三个实施中还可同时具备下列条件：

1、频率调谐螺钉6的轴线与金属线3的轴线呈垂直且互相错位排布。

2、金属柱4的俯视方向投影面积大于金属线3的俯视方向投影面积。

3、所有的谐振腔1、金属柱4和金属板5的横截面形状都为圆形。

我们在这里给出了三只紧凑型带阻滤波器的实施例。本发明的实现方式是没有限制的。比如，根据阻带抑制的要求，构成滤波器的谐振腔1的数目可以设置成3～20。本滤波器也可以作为部分用于构成其它滤波器件和微波组件。

Claims (7)

1.一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：包括至少2个柱形谐振腔（1）的底座，所述底座开口位置处连接有盖板（8）；所述底座内部设置有连接于底座底部的金属柱（4），所述金属柱（4）位于谐振腔（1）内部；所述盖板（8）靠近底座方向的一面开有线槽（2），所述线槽（2）内设置有金属线（3），且所述金属线（3）与盖板（8）之间存在间隙，且谐振腔（1）和金属柱（4）的横截面形状均为圆形；所述金属柱（4）远离底座底部的一端还连接有金属板（5），且金属板（5）的轴线与金属柱（4）的轴线平行；所述盖板（8）上设置有频率调谐螺钉（6），所述频率调谐螺钉（6）贯穿盖板延伸进谐振腔（1）内部，且频率调谐螺钉（6）与金属柱（4）之间存在间隙，且所述频率调谐螺钉（6）的轴线与金属线（3）的轴线呈垂直且频率调谐螺钉（6）的俯视投影不与金属线（3）的俯视投影相接触；盖板（8）上设置有匹配调谐螺钉（7），所述匹配调谐螺钉（7）贯穿盖板（8）延伸进线槽（2）内部，且匹配调谐螺钉（7）位于金属线（3）的正上方，匹配调谐螺钉（7）与金属线（3）之间存在间隙。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：金属板（5）横截面的形状为圆形。

3.根据权利要求2所述的一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：所述金属板（5）的俯视投影面积大于金属柱（4）的俯视投影面积。

4.根据权利要求2所述的一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：所述金属板（5）靠近谐振腔（1）侧壁的边缘向着底座底部弯曲延展。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：所述线槽（2）内设置有介质（9），且介质（9）的上下两端与盖板（8）和底座连接。

6.根据权利要求1-5中任意一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：所述金属柱（4）的俯视方向投影面积大于金属线（3）的俯视方向投影面积。

7.根据权利要求6所述的一种紧凑型带阻滤波器，其特征在于：所述金属线（3）的两端分别连接有同轴接头（10），所述同轴接头（10）贯穿盖板（8）延伸进线槽（2）内部，且同轴接头（10）的内导体与金属线（3）相连。