CN103117434A - 一种带阻滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带阻滤波器，包括设置有4个谐振腔的底座，底座开口位置连接有盖板。本发明具有加工简单、加工成本低、便于调试的特点，可以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带阻滤波器。

背景技术

在一根封闭的微波传输线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，这对加工公差提出了很高的要求。另外，为了获得对称的阻带响应，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。在阻带频率较高的时候，要求传输线的长度很短，这将会导致各个谐振腔之间的距离很近。在保证带阻滤波器插入损耗足够小的情况下，谐振腔的体积不能太小，谐振腔形状为圆柱形的带阻滤波器的谐振腔间距不能太小，不利于小型化；而谐振腔为柱状矩形空腔的带阻滤波器的谐振腔间距可以做得很小，有利于小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工简单、调试方便、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：一种带阻滤波器，其特征在于：包括内导体，设置有沿内导体轴线排列的至少两个谐振腔的底座，所述谐振腔开口位置连接有盖板；所述谐振腔为柱状矩形空腔，腔内设置有柱状金属，且所述柱状金属在远离底座开口的一端与谐振腔底部连接；所述内导体置于谐振腔内并位于柱状金属顶端与盖板之间。

所述柱状金属的轴线与谐振腔的轴线平行，且柱状金属在垂直于其轴线的方向上的横截面形状为矩形，所述柱状金属在远离谐振腔底部的一端设置有金属凹槽；所述金属凹槽的轴线平行于内导体的轴线，且金属凹槽在垂直于其轴线方向的横截面形状为矩形。

所述内导体的横截面形状为矩形。

所述内导体位于柱状金属的金属凹槽内部，所述内导体与金属凹槽、相邻谐振腔之间的隔板，以及盖板一起构成传输线，且内导体与金属凹槽内壁、盖板、相邻谐振腔之间的隔板和谐振腔内壁绝缘。

所述柱状金属在远离谐振腔底部的一端设置有金属板，所述金属板的形状为矩形，所述金属板在靠近盖板的一面设置有金属凹槽，所述金属凹槽的横截面形状为矩形，其轴线平行于内导体的轴线方向，所述内导体位于金属凹槽内部。

所述金属板在靠近盖板的一面设置有金属凹槽，且金属板在垂直于内导体轴线方向上的相对的两端向谐振腔底部弯曲。

所述谐振腔底部还设置有两个金属台阶，所述金属台阶与柱状金属之间存在间隙。

所述内导体的轴线为弯曲曲线。

所述盖板上设置有匹配调谐螺钉和频率调谐螺钉，所述匹配调谐螺钉贯穿盖板延伸进谐振腔内部，所述匹配调谐螺钉位于内导体的正上方，且匹配调谐螺钉与内导体之间存在间隙；所述频率调谐螺钉贯穿盖板延伸进谐振腔内部，频率调谐螺钉位于柱状金属和金属板上方，且频率调谐螺钉在俯视图方向上的投影与内导体在俯视图方向上的投影存在间隙，所述频率调谐螺钉与内导体之间存在间隙，且与柱状金属和金属板之间存在间隙。

包括至少两块支撑介质，内导体贯穿设置在支撑介质内部。

从上述内容中可以看出，本发明的一种带阻滤波器，包括连接外界与带阻滤波器或连接带阻滤波器中相邻谐振腔的传输线、以及至少一个矩形谐振腔和位于谐振腔内部的矩形柱状金属。所述谐振腔为矩形柱状空腔，谐振腔内部设有矩形柱状金属，柱状金属固定在谐振腔底部并只在谐振腔底部与谐振腔的腔壁连接，且在谐振腔中的位置和深度不能从谐振腔外加以调节。我们能够通过精密的铣切技术加工使谐振腔的谐振频率与设计值非常接近，最后采用调谐螺钉完成谐振腔的调谐。

所述柱状金属顶端设置有金属凹槽，这样柱状金属顶端非常靠近盖板，这样能大大减小谐振腔的体积，同时又不影响传输线与谐振腔之间的耦合，有利于实现带宽较宽的带阻滤波器。

所述柱状金属顶端设置有只与柱状金属连接的金属板，这样能缩小谐振腔的体积，同时增大谐振腔基模和高次模谐振频率之间的差别，有利于实现远寄生阻带的带阻滤波器。

所述金属板两端向谐振腔底部方向弯曲。这样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，将有利于实现更远寄生阻带的带阻滤波器。

所述内导体弯曲成曲线，这样可以谐振腔之间的距离，从而减小整个滤波器的体积，进而实现滤波器的小型化。

所述传输线由内导体、金属凹槽、相邻谐振腔之间的隔板，以及盖板一起构成传输线，其中内导体与金属凹槽、相邻谐振腔之间的隔板，以及盖板之间绝缘，传输线的金属凹槽的横截面为矩形。设置的匹配调谐螺钉用于调节不同谐振腔之间的传输线的特性阻抗和电长度，以利于调节带阻滤波器通带内的匹配和阻带响应随频率的对称性。

频率调谐螺钉伸入谐振腔内部并可以从谐振腔外调节，其位置不在金属线的正上方。本发明中，由于谐振腔中的柱状金属或设置于柱状金属顶端的金属板的俯视方向投影至少在一个方向上大于内导体的俯视方向投影，即柱状金属或金属板的横向宽度大于金属凹槽的宽度。这样频率调谐螺钉对谐振腔频率的调谐简单而有效。

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。

本发明的优点在于加工简单、调试方便，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为本发明实施例中横截面图。

图2为本发明实施例中A—A剖面图。

图3为本发明实施例中B—B剖面图。

图4本发明实施例中柱状金属顶端加金属板的横截面图。

图5本发明实施例中柱状金属顶端金属板两端向谐振腔底部弯曲的横截面图。

图6本发明实施例中谐振腔底部加有金属台阶的横截面图。

图7本发明实施例中带线弯曲成曲线的B—B剖面图。

图中的标号分别表示为：1、内导体；2、谐振腔；3、柱状金属；4、底座；5、盖板； 6、匹配调谐螺钉；7、频率调谐螺钉；8、金属台阶；9、支撑介质； 10、同轴线内导体；11、 同轴接头；12、金属板。

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所示，一种带阻滤波器，包括设置有4个谐振腔2的底座4，底座4开口位置连接有盖板5；每个谐振腔2内设置有一个柱状金属3，且柱状金属3的一端与谐振腔2底部连接；柱状金属3靠近盖板5的一端设置有金属凹槽，金属凹槽的横截面垂直于内导体1的轴线方向，金属凹槽内设置有支撑介质9，内导体1贯穿于支撑介质9，内导体1两端均连接有同轴接头内导体10，盖板5外壁设置有同轴接头11，且同轴接头内导体10设置在同轴接头11内部；每个谐振腔2上方的盖板5上设置有匹配调谐螺钉6和至少两颗频率调谐螺钉7；匹配调谐螺钉6贯穿盖板5延伸进谐振腔2内部，且匹配调谐螺钉6与内导体1之间存在间隙；频率调谐螺钉7贯穿盖板5延伸进谐振腔2内部，且频率调谐螺钉7与柱状金属3之间存在间隙；频率调谐螺钉7的轴线与谐振腔2的轴线平行并与内导体1的轴线垂直。支撑介质9的高度等于金属凹槽的深度；内导体1和金属凹槽、相邻谐振腔2之间的隔板，以及盖板一起构成传输线，且内导体1的横截面形状为矩形；谐振腔2沿内导体1的轴线排列在盖板5的一侧。内导体1与金属凹槽内壁绝缘，且金属凹槽的横截面形状为矩形。谐振腔2为矩形柱状空腔，且位于谐振腔2内部的柱状金属3的横截面形状为矩形；柱状金属3的横向宽度大于金属凹槽的宽度。

实施例二

如图4所示，与实施例一不同的地方是柱状金属3顶部加一个金属板12，金属板12在靠近盖板5的一面设置有金属凹槽，金属凹槽的横截面形状为矩形，且金属凹槽的轴线方向平行于内导体1的轴线方向，金属板12的横向宽度大于附近的金属凹槽的宽度。

实施例三

    如图5所示，与实施例二不同的地方是金属板12在相对的两端向谐振腔2底部弯曲，或者金属板12分别在横向和纵向的相对两端向谐振腔2底部弯曲。为了保证带阻滤波的性能指标，向下弯曲的部分与谐振腔2内壁平行。

实施例四

如图6所示，与实施例三不同的地方是谐振腔2底部设置有两个金属台阶8。金属台阶8可以横向排布或者纵向排布。谐振腔2内部的柱状金属3可以是实施例一至实施例三中的任何一种。

实施例五

如图7所示，与实施例一、二、三、四不同的地方是内导体1弯曲成曲线。谐振腔2内部的柱状金属3可以是实施例一至实施例三中的任何一种。

Claims (10)

1.一种带阻滤波器，其特征在于：包括内导体（1），设置有沿内导体（1）轴线排列的至少两个谐振腔（2）的底座（4），所述谐振腔（2）开口位置连接有盖板（5）；所述谐振腔（2）为柱状矩形空腔，腔内设置有柱状金属（3），且所述柱状金属（3）在远离底座开口的一端与谐振腔（2）底部连接；所述内导体（1）置于谐振腔（2）内并位于柱状金属（3）顶端与盖板（5）之间。

2.根据权利要求1所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述柱状金属（3）的轴线与谐振腔（2）的轴线平行，且柱状金属（3）在垂直于其轴线的方向上的横截面形状为矩形，所述柱状金属（3）在远离谐振腔（2）底部的一端设置有金属凹槽；所述金属凹槽的轴线平行于内导体（1）的轴线，且金属凹槽在垂直于其轴线方向的横截面形状为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述内导体（1）的横截面形状为矩形。

4.根据权利要求2所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述内导体（1）位于柱状金属（3）的金属凹槽内部，所述内导体（1）与金属凹槽、相邻谐振腔（2）之间的隔板，以及盖板一起构成传输线，且内导体（1）与金属凹槽内壁、盖板（5）、相邻谐振腔（2）之间的隔板和谐振腔（2）内壁绝缘。

5.根据权利要求1所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述柱状金属（3）在远离谐振腔（2）底部的一端设置有金属板（12），所述金属板（12）的形状为矩形，所述金属板（12）在靠近盖板（5）的一面设置有金属凹槽，所述金属凹槽的横截面形状为矩形，所述金属凹槽的轴线平行于内导体（1）的轴线方向，所述内导体（1）位于金属凹槽内部。

6.根据权利要求5所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述金属板（12）在靠近盖板（5）的一面设置有金属凹槽，且金属板（12）在垂直于内导体（1）轴线方向上的相对的两端向谐振腔（2）底部弯曲。

7.根据权利要求1所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述谐振腔（2）底部还设置有两个金属台阶（8），所述金属台阶（8）与柱状金属（3）之间存在间隙。

8.根据权利要求1所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述内导体（1）的轴线为弯曲曲线。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种带阻滤波器，其特征在于：所述盖板（5）上设置有匹配调谐螺钉（6）和频率调谐螺钉（7），所述匹配调谐螺钉（6）贯穿盖板（5）延伸进谐振腔（2）内部，所述匹配调谐螺钉（6）位于内导体（1）的正上方，且匹配调谐螺钉（6）与内导体（1）之间存在间隙；所述频率调谐螺钉（7）贯穿盖板（5）延伸进谐振腔（2）内部，频率调谐螺钉（7）位于柱状金属（3）和金属板（12）上方，且频率调谐螺钉（7）在俯视图方向上的投影与内导体（1）在俯视图方向上的投影存在间隙，所述频率调谐螺钉（7）与内导体（1）之间存在间隙，且与柱状金属（3）和金属板（12）之间存在间隙。

10.根据权利要求1—8中任意一项所述的一种带阻滤波器，其特征在于：包括至少两块支撑介质（9），内导体（1）贯穿设置在支撑介质（9）内部。

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