CN103117431A - 一种腔体高通滤波器 - Google Patents

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谭宜成
吴国建
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Abstract

本发明公开了一种绕线结构的腔体高通滤波器，包括传输线，短路枝节，上金属盖板，金属底座，调谐螺钉以及耦合螺钉。所述短路枝节由金属柱和空腔构成。其特征在于，短路枝节的金属柱和空腔为柱状体，金属柱的横向最大尺寸小于空腔横向最小尺寸的，金属柱由型材构成。本发明的优点在于：能提供一种腔体高通滤波器，可解决现有技术在低频段设计的腔体高通滤波器体积大、质量重；在高频段加工困难、加工成本昂贵的问题，减少器件的加工成本；提高抑制和插损性能。

Description

一种腔体高通滤波器
技术领域
本发明涉及一种微波腔体高通滤波器，具体的说，是涉及一种能用绕线结构构成的腔体高通滤波器。
背景技术
    微波频率下的高通滤波器结构一般具有周期性的频率响应，所以不存在理想的高通滤波器响应。在现代的应用背景下，一般都要求高通滤波器具有较宽的带宽、较低的插损、较高的带外抑制和比较小的端口反射。一般来讲，要达到高抑制就需要增加滤波器的阶数，这就必然会增加滤波器的插损，使得阻抗匹配比较困难，而且会增加滤波器的体积。要实现较宽的带宽，就需要增大耦合量，使两个谐振腔靠得更近，但是也受到制作工艺的限制。传统的高通滤波器有很多种结构：同轴结构要求精度高，加工难度大，一般用于2GHz以下；平行耦合线结构经常设计带宽较大的高通滤波器，但是微带结构，插损大；多模共面波导结构具有低损耗、结构紧凑、成本低的特点，但它的带外表现很差，阻带很窄；直接耦合谐振腔加入抑制谐振器结构为了实现更高的带外抑制，采用引入交叉耦合的方式实现传输零点，但是这种方式可能会引入负耦合系数比较难以实现；悬置微带结构是一种通用并且损耗很低的制作高通滤波器的结构，但要加介质固定，引入介质损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种腔体高通滤波器，解决现有技术在低频段设计的腔体高通滤波器体积大、质量重；在高频段加工困难、加工成本昂贵的问题，减少器件的加工成本；提高抑制和插损性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种腔体高通滤波器，包括传输线，短路枝节，上金属盖板，金属底座，调谐螺钉，以及耦合螺钉；所述金属底座开有金属槽和空腔，所述金属槽位于空腔上方；所述金属槽内设置有内导体，所述传输线由内导体和金属槽构成；所述空腔底部连接有金属柱，所述短路枝节由金属柱和空腔构成；所述调谐螺钉和耦合螺钉均贯穿上金属盖板并延伸进金属槽，且所述调谐螺钉和耦合螺钉延伸进金属槽的端面与内导体之间存在距离；所述上金属盖板设置在金属槽的槽口位置，并位于金属槽正上方；所述金属柱和空腔均为柱状体，金属柱的横向最大尺寸小于空腔横向最小尺寸1/10，金属柱由型材构成。所谓型材在这里是指在市场上可以获得的通过拉制获得的金属线或金属杆。
为了使反射波和入射波能相互抵消，所述调谐螺钉设置在金属柱的正上方，相邻两个调谐螺钉的间距小于                                                
Figure 274720DEST_PATH_IMAGE001
毫米，为高通滤波器的中心频率，的单位为GHz，
Figure 401125DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为腔体高通滤波器通带的最低频率，为腔体高通滤波器通带的最高频率。
短路枝节及短路枝节上方的传输线构成谐振腔，所述谐振腔的高次模谐振频率
Figure DEST_PATH_IMAGE006
大于腔体高通滤波器通带的最高频率
Figure 102551DEST_PATH_IMAGE007
。
传输线与上金属盖板和金属底座组合形成一种带线结构，内导体采用介质固定在金属底座和上金属盖板之间。金属柱远离空腔底部的一端与内导体连接。
所述传输线中的金属槽任意弯曲，位于金属槽内的内导体沿金属槽相应弯曲，所述调谐螺钉和耦合螺钉沿内导体轴线排列。
发明包括传输线，短路枝节，上金属盖板，金属底座，调谐螺钉，以及耦合螺钉。所述传输线由内导体和金属槽构成，所述短路枝节由金属柱和空腔构成。短路枝节的金属柱和空腔为柱状体，金属柱的横向最大尺寸小于空腔横向最小尺寸的
Figure DEST_PATH_IMAGE008
时，为最佳设置。
调谐螺钉设置在金属柱的正上方，相邻两个调谐螺钉的间距小于
Figure 936515DEST_PATH_IMAGE009
毫米，
Figure 887153DEST_PATH_IMAGE002
为高通滤波器的中心频率，的单位为GHz，
Figure 184459DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 189324DEST_PATH_IMAGE004
为腔体高通滤波器通带的最低频率，
Figure 627259DEST_PATH_IMAGE005
为腔体高通滤波器通带的最高频率。
短路枝节及短路枝节上方的传输线构成谐振腔，所述谐振腔的高次模谐振频率
Figure 110193DEST_PATH_IMAGE006
大于腔体高通滤波器通带的最高频率。
    由于短路枝节的金属柱要求很细，不能有铣床加工出来，所述金属柱用型材构成。
    本发明的原理是：利用带状线短路枝节实现集总元件高通滤波器的并联电感等效电路，用平板电容实现集总元件高通滤波器的串联电容等效电路。
本发明的优点在于：能提供一种腔体高通滤波器，解决现有技术在低频段设计的腔体高通滤波器体积大、质量重；在高频段加工困难、加工成本昂贵的问题，减少器件的加工成本；提高抑制和插损性能。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为图1的A-A向示意图。
图3为图2的B-B向示意图。
图4、图5、图6为实施例的俯视图。
图7为实施例的A-A向示意图。
图8、图9、图10为实施例的B-B向示意图。
图中的标号分别表示为：1、内导体；2、金属柱；3、空腔；4、上金属盖板；5、金属底座；6、金属槽；7、调谐螺钉；8、耦合螺钉。
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，但本发明实施方式不限于此。
实施例1
如图1、2、3、4、7、8所示，一种腔体高通滤波器，包括内导体1，金属柱2，空腔3，上金属盖板4，金属底座5，金属槽6，调谐螺钉7以及耦合螺钉8，内导体1为直导线，形状为正方体或长方体。金属底座5开有金属槽6和空腔3，金属槽6位于空腔3上方；金属槽6内设置有内导体1，传输线由内导体1和金属槽6构成；空腔3底部连接有金属柱2，短路枝节由金属柱2和空腔3构成；调谐螺钉7和耦合螺钉8均贯穿上金属盖板4并延伸进金属槽6，且调谐螺钉7和耦合螺钉8延伸进金属槽6的端面与内导体1之间存在距离；上金属盖板4设置在金属槽6的槽口位置，并位于金属槽6正上方。
金属柱2和空腔3均为柱状体，金属柱2的横向最大尺寸小于空腔3横向最小尺寸的
Figure 773178DEST_PATH_IMAGE008
，金属柱2由型材构成。
调谐螺钉设置在金属柱的正上方，相邻两个调谐螺钉的间距小于毫米，
Figure 760725DEST_PATH_IMAGE002
为高通滤波器的中心频率，
Figure 985033DEST_PATH_IMAGE002
的单位为GHz，
Figure 46530DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 393198DEST_PATH_IMAGE004
为腔体高通滤波器通带的最低频率，
Figure 805724DEST_PATH_IMAGE005
为腔体高通滤波器通带的最高频率。
短路枝节及短路枝节上方的传输线构成谐振腔，所述谐振腔的高次模谐振频率
Figure 896040DEST_PATH_IMAGE006
大于腔体高通滤波器通带的最高频率
Figure 77623DEST_PATH_IMAGE007
。
传输线与上金属盖板和金属底座组合形成一种带线结构，内导体采用介质固定在金属底座和上金属盖板之间。金属柱远离空腔底部的一端与内导体连接。
所述传输线中的金属槽任意弯曲，位于金属槽内的内导体沿金属槽相应弯曲，所述调谐螺钉和耦合螺钉沿内导体轴线排列。
    在本实施例中，金属槽6为直线，形状为长方体或正方体，内导体1嵌在金属槽6中，不能与上金属盖板4和金属底座5接触。
空腔3为圆柱体，圆柱体空腔3和圆柱形的金属柱2组合形成同轴线。
空腔的半径R与金属槽6的宽度A大小相等。
实施例2
如图4、图7、图9所示，与实施实例1不同的是空腔3的半径R小于金属槽6的宽度A。
实施例3
如图4、图7、图10所示，与实施实例1不同的是所述空腔3的半径R大于所述金属槽6的宽度A。
实施例4
如图5、图7、图8所示 ，与实施实例1不同的是所述内导体1在俯视平面内是任意弯曲的导线，且横截面的形状为正方形或长方形；所述金属槽6在俯视平面内任意弯曲，横截面也为长方形或正方形，且与内导体1的弯曲程度是一致的。
实施例5
    如图6、图7、图8所示，与实施实例1不同的是所述空腔3的形状为长方体或长方体。

Claims (8)

1.一种腔体高通滤波器，其特征在于：包括传输线，短路枝节，上金属盖板（4），金属底座（5），调谐螺钉（7），以及耦合螺钉（8）；所述金属底座（5）开有金属槽（6）和空腔（3），所述金属槽（6）位于空腔（3）上方；所述金属槽（6）内设置有内导体（1），所述传输线由内导体（1）和金属槽（6）构成；所述空腔（3）底部连接有金属柱（2），所述短路枝节由金属柱（2）和空腔（3）构成；所述调谐螺钉（7）和耦合螺钉（8）均贯穿上金属盖板（4）并延伸进金属槽（6），且所述调谐螺钉（7）和耦合螺钉（8）延伸进金属槽（6）的端面与内导体（1）之间存在距离；所述上金属盖板（4）设置在金属槽（6）的槽口位置，并位于金属槽（6）正上方；所述金属柱（2）和空腔（3）均为柱状体，金属柱（2）由型材构成。
2.根据权利要求1所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：所述金属柱（2）的横向最大尺寸小于空腔（3）横向最小尺寸的                                                。
3.根据权利要求1所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：所述调谐螺钉（7）设置在金属柱（2）的正上方，相邻两个调谐螺钉（7）的间距小于
Figure 116581DEST_PATH_IMAGE002
毫米，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为高通滤波器的中心频率，
Figure 747939DEST_PATH_IMAGE003
的单位为GHz，
Figure 111924DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为腔体高通滤波器通带的最低频率，
Figure 534815DEST_PATH_IMAGE006
为腔体高通滤波器通带的最高频率。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的腔体高通滤波器，其特征在于：所述短路枝节及短路枝节上方的传输线构成谐振腔，所述谐振腔的最低高次模谐振频率
Figure DEST_PATH_IMAGE007
大于腔体高通滤波器通带的最高频率
Figure 984251DEST_PATH_IMAGE008
。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：所述内导体（1）在金属槽（6）中与金属底座（4）和上金属盖板（5）之间的位置由绝缘介质材料固定。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：金属柱（2）远离空腔（3）底部的一端与内导体（1）连接。
7.    根据权利要求1-3中任意一项所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：传输线设置在金属底座（4）与上金属盖板（5）之间；所述内导体（1）嵌在金属槽（6）中，且内导体（1）与金属底座（4）和上金属盖板（5）均存在间隙。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种腔体高通滤波器，其特征在于：所述传输线中的金属槽（6）任意弯曲，位于金属槽（6）内的内导体（1）沿金属槽（6）相应弯曲，所述调谐螺钉（7）和耦合螺钉（8）沿内导体（1）轴线排列。
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