CN103117432B - 一种谐波抑制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波抑制器，包括一个金属空腔，只在底部与金属空腔内壁连接的内导体，由金属空腔外部插入金属空腔内部，其中调频金属柱交替分布在内导体两侧，匹配金属柱从内导体的正上方插入金属空腔，并与内导体有一定间距。本发明结构简单、加工组装容易、调试方便、通带截止频率高、过渡频段抑制陡峭。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

一种谐波抑制器

技术领域

本发明涉及谐波抑制器，具体地说，是涉及一种利用脊波导和金属柱构成的谐波抑制器，也可以称为带阻滤波器、低通滤波器、陷波器。

背景技术

滤波器技术中抑制寄生通带一直是行业内关注的热点。传统的抑制寄生通带的方法包括采用低通滤波器、采用同轴谐振腔等形式。最常见到的低通滤波器结构包括圆盘加载的同轴结构内导体和阻抗突变的微带内导体两种。前者有结构复杂、加工精度要求高、支撑难、过渡频段抑制不够陡峭、调试难等缺点。后者有通道高端损耗高、功率容量低、阻带抑制深度有限、过渡频段抑制不够陡峭、无法微调等缺点。且级联低通滤波器会增加体积、重量和插损。而采用同轴谐振腔抑制寄生通带，则需要加载电容，且同轴机构的支撑困难。虽然谐振腔的体积缩小有利用滤波器的小型化，但由于谐振腔的Q值降低，将增大滤波器的带内插损。最近市场上出现的悬置带线谐波抑制器，由于引入传输零点使过渡频段抑制陡峭度得到一定程度的改善。同时，由于信号能量部分分布于空气中，带通滤波器通带高端插损高的问题也得到部分解决。但是，悬置带线谐波抑制器仍存在功率容量低、阻带抑制深度有限、无法微调等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、加工组装容易、调试方便、通带截止频率高、过渡频段抑制陡峭的谐波抑制器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种谐波抑制器，包括金属空腔，内导体和至少3个调频金属柱，金属空腔为水平放置的柱状形空腔结构，金属空腔的轴线与水平线平行，所述内导体为水平放置的柱状结构，所述内导体设置在金属空腔内部，且内导体的底面与金属空腔底部内壁连接；调频金属柱从金属空腔外插入金属空腔内。

为了在谐波抑制器的阻带内产生传输零点以改善低通滤波器的阻带抑制陡度，所述调频金属柱沿内导体的轴线方向交替排列在内导体的左右两侧，调频金属柱插入金属空腔中的深度从金属空腔外加以调节并固定。

在内导体远离金属空腔底部一端的正上方有从金属空腔外插入金属空腔内的若干匹配金属柱。

金属空腔和内导体在其轴线方向上有任意角度的弯曲。

所述调频金属柱的轴线在金属空腔的高度方向上位于金属空腔最大高度的2/5以上。

所述调频金属柱插入金属空腔内的端面为光滑平面。

所述调频金属柱插入金属空腔内的顶端与内导体之间存在间隙，所述间隙的最小距离小于该调频金属柱位于内导体处的侧壁与金属空腔间距的1/5。

为了尽量增大调频金属柱顶端与金属内导体之间的电容，所述调频金属柱的直径大于金属空腔最大高度的0.4倍，且小于调频金属柱插入金属空腔内的顶端端面与金属柱距离。

所述金属空腔在金属空腔远离金属空腔底部的上方、且高度为1/2以上的横截面为矩形。

内导体在远离金属空腔底部的端面为光滑水平平面；内导体在远离金属空腔底部、且在金属空腔高度2/5以上的部位，其内导体左右两侧面均为光滑平面。

一种谐波抑制器主要由输入输出结构、金属空腔、内导体、若干调频金属柱构成，所述输入输出结构可以是同轴-脊波导转换结构、波导-脊波导转换结构、微带-脊波导转换结构。所述输入输出结构内导体和调频金属柱均贯穿金属空腔外壁并延伸进空腔外壁内部，且所述调频金属柱延伸进金属空腔部位指向内导体，且调频金属柱沿内导体的轴线排列。

所述至少有3个相邻的调频金属柱依次交替排列在内导体轴线的左右两侧，且调频金属柱的轴线互相平行。

所述调频金属柱延伸进金属空腔部位的顶端直径为R，金属空腔在同时垂直于该调频金属柱轴线和内导体轴线两个方向的宽度尺寸为L，所述R≥30％L。

同时垂直于相邻两调频金属柱轴线的直线距离小于等于该调频金属柱顶端直径的3倍。

至少有3个相邻的调频金属柱延伸进金属空腔部位的顶端与金属内导体之间存在间隙，且该间隙小于等于该调频金属柱处内导体侧壁与金属空腔间距的1/5。

内导体的金属空腔在金属空腔高度1/2以上为矩形，并且调频金属柱的轴线与金属内导体的一个面垂直。

为了在谐波抑制器的阻带内产生传输零点以改善低通滤波器的阻带抑制陡度，内导体轴线上有尽量多相邻的调频金属柱依次交替排列在内导体的两侧。且相邻两调频金属柱的轴线互相平行。

为了尽量增大调频金属柱顶端与金属内导体之间的电容，所述调频金属柱延伸进金属空腔部位的顶端直径为R，金属空腔在同时垂直于该调频金属柱轴线和金属空腔轴线两个方向的宽度尺寸为L，所述R≥40％L。

为了尽量增大调频金属柱顶端与金属内导体之间的电容，尽量多的调频金属柱与金属内导体之间存在小于等于调频金属柱处内导体侧壁与金属空腔间距的1/5的间隙，且所述金属空腔在金属空腔高度1/2以上为矩形，且所述内导体顶部为水平平面的一部分，内导体在金属空腔高度1/2以上部位的左侧面和右侧面均为平面的一部分。

为了器件的小型化，谐波抑制器可以设置为弯曲形状。内导体的轴线弯曲为“U”形、“S”形、或直线、或它们的组合。

谐波抑制器的工作原理可以叙述如下。

首先，电磁波信号从内导体的一端输入到内导体中并沿内导体传输。当信号遇到任意一颗调频金属柱时，一部分沿内导体继续传输，另一部分被反射回来。在某个频率，被所有的调频金属柱反射回来的信号相互抵消，它们的和为零，这个频率的大部分信号沿内导体传输。这个频率处于低通滤波器的通带内。在某个频率，被所有的调频金属柱反射回来的信号相互叠加，这个频率的大部分信号被反射。这个频率处于低通滤波器的阻带内。

总之，采用调频金属柱实现电容加载，可以方便地对低通滤波器进行微调。采用指向相反的相邻调频金属柱可以实现电容加载的基础上实现交叉耦合，在谐波抑制器通带高端外实现若干传输零点，大大改善谐波抑制器的带外抑制陡峭度。

本发明的优点在于，结构简单、加工组装容易、调试方便、通带截止频率高、过渡频段抑制陡峭。本发明的谐波抑制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主视图。

图2为本发明实施例一的A-A剖面图。

图3为本发明实施例二的主示图。

图4为本发明实施例二的A-A剖面图。

图5为本发明实施例三的主示图。

图6为本发明实施例四的主示图。

图中标号分别表示为：1、金属空腔；2、内导体；3、调频金属柱，4、匹配金属柱。

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

实如图1、2所示，一种谐波抑制器，包括金属空腔1，内导体2和至少3个调频金属柱3，金属空腔1为水平放置的柱状形空腔结构，金属空腔1的轴线与水平线平行，所述内导体2为水平放置的柱状结构，所述内导体2设置在金属空腔1内部，且内导体2的底面与金属空腔1底部内壁连接；调频金属柱3从金属空腔1外插入金属空腔1内。

为了在谐波抑制器的阻带内产生传输零点以改善低通滤波器的阻带抑制陡度，所述调频金属柱3沿内导体2的轴线方向交替排列在内导体2的左右两侧，调频金属柱3插入金属空腔1中的深度可以从金属空腔1外加以调节并固定。

所述调频金属柱3的轴线在金属空腔1的高度方向上位于金属空腔1最大高度的2/5以上。

所述调频金属柱3插入金属空腔1内的端面为光滑平面。

所述调频金属柱3插入金属空腔1内的顶端与内导体2之间存在间隙，所述间隙的最小距离小于该调频金属柱3位于内导体2处的侧壁与金属空腔1间距的1/5。

为了尽量增大调频金属柱3顶端与金属内导体2之间的电容，所述调频金属柱3的直径大于金属空腔1最大高度的0.4倍。

在内导体2远离金属空腔1底部一端的正上方有从金属空腔1外插入金属空腔1内的若干匹配金属柱4。

在金属空腔1和内导体2在轴线方向上有任意角度的弯曲。

所述金属空腔1在金属空腔1远离金属空腔1底部的上方、且高度为1/2以上的横截面为矩形。

内导体2在远离金属空腔1底部的端面为光滑水平平面；内导体2在远离金属空腔1底部、且在金属空腔1高度2/5以上的部位，其内导体2左右两侧面均为光滑平面。

实施例二

如图3和4所示，本实施实例与实施实例一的区别在于：所述内导体2的横截面形状为矩形，且金属空腔1和内导体2的轴线形状为U形，且所述内导体2的正上方没有插入匹配金属柱4。

实施例三

如图2和5所示，本实施实例与实施实例一的区别在于：所述内导体2的横截面形状为T形。

实施例四

如图2和6所示，本实施实例与实施实例一的区别在于：所述内导体2的横截面上部在向两端延伸后向金属空腔1的底部弯曲，且弯曲的部分与金属空腔的侧壁平行，且所述内导体2的正上方没有插入匹配金属柱4。

Claims (6)

1.一种谐波抑制器，其特征在于,包括金属空腔（1），内导体（2）和至少3个调频金属柱（3），金属空腔（1）为水平放置的柱状形空腔结构，金属空腔（1）的轴线与水平线平行，所述内导体（2）为水平放置的柱状结构，所述内导体（2）设置在金属空腔（1）内部，且内导体（2）的底面与金属空腔（1）底部内壁连接；调频金属柱（3）从金属空腔（1）外的左右两侧插入金属空腔（1）内；

所述调频金属柱（3）沿内导体（2）的轴线方向交替排列在内导体（2）的左右两侧，调频金属柱（3）插入金属空腔（1）中的深度从金属空腔（1）外加以调节并固定；所述调频金属柱（3）的轴线在金属空腔（1）的高度方向上位于金属空腔（1）最大高度的2/5以上；所述调频金属柱（3）的直径大于金属空腔（1）最大高度的0.4倍。

2.根据权利要求1所述的谐波抑制器，其特征在于，在内导体（2）远离金属空腔（1）底部一端的正上方有从金属空腔（1）外插入金属空腔（1）内的若干匹配金属柱（4），且所述匹配金属柱（4）插入金属空腔（1）内的顶端端面与内导体（2）的距离大于调频金属柱（3）插入金属空腔（1）内的顶端端面与金属柱（2）距离。

3.根据权利要求1所述的谐波抑制器，其特征在于，所述调频金属柱（3）插入金属空腔（1）内的顶端端面为光滑平面。

4.根据权利要求1所述的谐波抑制器，其特征在于，所述调频金属柱（3）插入金属空腔（1）内的顶端与内导体（2）之间存在间隙，所述间隙的最小距离小于该调频金属柱（3）处金属空腔（1）的侧壁与内导体（2）间距的1/5。

5.根据权利要求1所述的谐波抑制器，其特征在于，所述金属空腔（1）在该金属空腔（1）高度的1/2以上部分的横截面为矩形。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的谐波抑制器，其特征在于，所述内导体（2）在该内导体（2）高度的1/2以上部分的横截面为矩形。