CN103311606B - 一种基于螺旋金属线的低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括设置有金属空腔的底座，以及设置在底座上的盖板，还包括金属线和绝缘材料，以及位于金属空腔中的至少三个金属板，所述金属板通过金属线连接在一起，且金属板通过绝缘材料与金属空腔绝缘；所述金属线在两相邻的金属板之间为螺旋形。本发明的优点在于，一种结构加工简单、调试方便、通带截止频率高的低通滤波器。本发明的低通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

一种基于螺旋金属线的低通滤波器

技术领域

本发明涉及一种基于螺旋金属线的低通滤波器，具体地说，是涉及一种利用金属线和金属板构成的低通滤波器。

背景技术

在一根同轴内导体上周期性地电容加载可以实现低通滤波器。最常见到的低通滤波器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。最近市场上出现的悬置带线低通滤波器与普通微带低通滤波器相比，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，悬置带线低通滤波器通带高端插损高的问题也得到部分解决。但是，悬置带线低通滤波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加工简单、调试方便、通带截止频率高的低通滤波器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括设置有金属空腔的底座，以及设置在底座上的盖板，以及位于金属空腔中的至少三个金属板，所述金属板通过金属线连接在一起，且金属板通过绝缘材料与金属空腔绝缘；所述金属线在两相邻的金属板之间为螺旋形。

为了形成滤波功能，金属板与金属空腔要形成绝缘，一般采用介质悬空设置金属板，但是为了减小滤波器的体积，因此金属板通过绝缘材料与金属空腔绝缘。为了形成串联信号处理，因此使用金属线将各个金属板连接在一起。所述金属线在两相邻的金属板之间为螺旋形。基于几何学，可有效的在单位面内增加滤波器的中金属线的长度。可使得在减小滤波器整体体积的前提下，不会产生对滤波器性能的影响，即，当滤波器的体积小后，金属线的长度任然能够达到预定的设计长度。相比直线、折线、曲线，螺旋线的长度均比直线、折线、曲线长。

所述金属线为柱状体，其横截面形状沿其轴线保持一致。

所述金属线横截面形状为圆形。

所述金属线横截面形状为矩形。

基于上述金属线的形状的限制，一般采用圆柱形的金属线；金属空腔的横截面形状为矩形；所述金属板与金属线轴线垂直的横截面形状为矩形，金属板与金属线轴线平行的表面采用绝缘材料包裹；绝缘材料的厚度≤0.15mm，金属板靠近金属空腔底部的两个角为倒角，倒角半径小于或等于金属板宽度的1/3。

形成倒角后方便金属板能快速简便的插入金属空腔。

根据实验数据对比，当绝缘材料的厚度≤0.15mm时，寄生通带的中心频率与通带截止频率的比值会逐渐随着绝缘材料厚度的减小而变大，我们基于这样的实验结果，在根据我们常规设计，我们一般采用寄生通带的中心频率与通带截止频率的比值较大的设计，寄生通带的中心频率与通带截止频率的比值越大，滤波器的性能越好，因此基于上述原理与设计的基础，我们在此设计的绝缘材料的厚度一般≤0.15mm。为了有效的说明问题，结合下列附表1在进一步的说明。

附表1为绝缘材料厚度、通带截止频率（GHz）、寄生通带中心频率（GHz）的实验数据对照表

基于该表，我们可得出如下结果，当绝缘材料厚度等于0.25mm时，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值为4.6，当绝缘材料厚度等于0.2mm时，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值为5.1，当绝缘材料厚度等于0.15mm时，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值为6，当绝缘材料厚度等于0.1mm时，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值为7；基于该计算结果，我们分析得出，当绝缘材料厚度≤0.15mm以后，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值越变越大，而当缘材料厚度大于0.15mm以后，寄生通带中心频率（GHz）与通带截止频率（GHz）的比值越变越小。

因此，我们选择将绝缘材料的厚度设计为≤0.15mm为最佳效果。

形成倒角后方便金属板能快速简便的插入金属空腔。

所述金属板平行于金属线轴线方向的上表面开有向金属板中心点延伸的矩形槽，矩形槽的宽度比金属线的直径大0.01到1mm，一般选取矩形槽的宽度比金属线的直径大0.05mm，矩形槽长度等于金属板的厚度；金属线放置于矩形槽的内部并与矩形槽内壁接触。

因此金属线放置于矩形槽的内部并与矩形槽内壁接触，可使得金属板串接在一起。

所述金属线放置于矩形槽的槽底部并与矩形槽内壁接触。

所有金属板与金属线轴线垂直的横截面尺寸和形状相同。

所述上盖板上设置有贯穿上盖板、并延伸进金属空腔内部的调谐螺钉，调谐螺钉位于金属板正上方。调谐螺钉可调节滤波器的参数设置。

所述金属线的轴线方向的两端接有输入输出结构。

输入输出结构采用现有的同轴输入输出结构。

基于上述内容：本发明设计的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括上盖板，底座，金属线，金属空腔，绝缘材料，以及至少三个位于金属空腔中的金属板，金属板由金属线连接并与金属空腔绝缘；且金属板垂直于金属空腔的腔底面。

金属线为柱状体，其横截面形状沿其轴线不改变；金属线为现材，从市场购得。

另外，调谐螺钉优先设置在矩形槽的槽口正上方。

低通滤波器的工作原理可以叙述如下。

在一根内导体上周期性的加载电容可实现低通滤波器，在内导体上加入的金属板相当于是在传输线上并联了一个电容，二两金属板之间的金属线部分相当于串联了一个电感，这样就等效的构成了一个简单的LC滤波电路，当信号沿金属线传播时，利用电容通高频阻低频、电感通低频阻高频的原理，使所需要的低频通过，不需要的高频信号衰减，以此得到所需参数的低通滤波器。

本发明的优点在于，一种结构加工简单、调试方便、通带截止频率高的低通滤波器。本发明的低通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为本发明实施例的纵向剖面图。

图2为本发明实施例的A-A向示意图。

图中标号分别表示为：1、上盖板；2、底座；3、金属板；4、金属线；5、金属空腔；6、绝缘材料；7、调谐螺钉；8、矩形槽。

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

如图1、图2所示，一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括设置有金属空腔5的底座2，以及设置在底座2上的盖板1，还包括金属线4和绝缘材料6，以及位于金属空腔5中的至少三个金属板3，其特征在于，所述金属板3通过金属线4连接在一起，且金属板3通过绝缘材料6与金属空腔5绝缘；金属空腔5的横截面形状为矩形。金属线4为柱状体，其横截面形状沿其轴线保持一致；所述金属线4在两相邻的金属板3之间为螺旋形。

金属线4横截面形状为圆形。金属线4横截面形状为矩形。金属板3与金属线4轴线垂直的横截面形状为矩形，金属板3与金属线4轴线平行的表面采用绝缘材料6包裹；金属板3靠近金属空腔5底部的两个角为倒角，倒角半径小于或等于金属板宽度的1/3。

金属板3平行于金属线4轴线方向的上表面开有向金属板3中心点延伸的矩形槽8，矩形槽8的宽度比金属线4的直径大0.05mm，矩形槽8长度等于金属板3的厚度。

金属板3与金属线4轴线垂直的横截面尺寸和形状相同。

上盖板1上设置有贯穿上盖板1、并延伸进金属空腔5内部的调谐螺钉7，金属线4的轴线方向的两端接有输入输出结构。

即如图1所示，一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括上盖板1，底座2，金属线4，金属空腔5，绝缘材料6，以及至少三个位于金属空腔5中的金属板3，所述金属板3由金属线4连接并与金属空腔5绝缘；所述金属空腔5设置在上盖板1与底座2之间，横截面形状为矩形。

金属线4为柱状体，其横截面形状沿其轴线不改变；金属线4为现材，从市场购得。

金属板3与金属线4轴线垂直的横截面形状为矩形，与金属线4轴线平行的表面包裹有绝缘材料6；绝缘材料6的厚度≤0.15mm，金属板3垂直于金属线4轴线的平面位于底部的两个角倒角，倒角为柱状体的一部分，该柱状体的轴线与金属线4轴线平行，倒角半径小于或等于金属板宽度的1/3。

金属板3与金属线4轴线方向平行的上表面中心开有一个平行于金属线4轴线方向并向金属板3横截面中心延伸的矩形槽8，矩形槽8的宽度比金属线4的直径大0.05mm，矩形槽8长度等于金属板3沿金属线4轴线方向的长度；即矩形槽8长度等于金属板3厚度，金属线4放置于矩形槽8的槽底部并与矩形槽8内壁接触。

所有金属板3与金属线4轴线垂直的横截面形状相同。

上盖板1上设置有贯穿上盖板1、并延伸进金属空腔5内部的调谐螺钉7，调谐螺钉7位于矩形槽8的槽口正上方。

如上所述便可较好实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于螺旋金属线的低通滤波器，包括设置有金属空腔（5）的底座（2），以及设置在底座（2）上的盖板（1），以及位于金属空腔（5）中的至少三个金属板（3），其特征在于，所述金属板（3）通过金属线（4）连接在一起，且金属板（3）通过绝缘材料（6）与金属空腔（5）绝缘；所述金属线（4）在两相邻的金属板（3）之间为螺旋形；所述金属板（3）平行于金属线（4）轴线方向的上表面开有向金属板（3）中心点延伸的矩形槽（8），矩形槽（8）的宽度比金属线（4）的直径大0.01到1mm，矩形槽（8）长度等于金属板（3）的厚度；金属线（4）放置于矩形槽（8）的内部并与矩形槽（8）内壁接触；金属空腔（5）的横截面形状为矩形；所述金属板（3）与金属线（4）轴线垂直的横截面形状为矩形，金属板（3）与金属线（4）轴线平行的表面采用绝缘材料（6）包裹；绝缘材料（6）的厚度≤0.15mm，金属板（3）靠近金属空腔（5）底部的两个角为倒角，倒角半径小于或等于金属板宽度的1/3。

2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述金属线（4）为柱状体，其横截面形状沿其轴线保持一致。

3.根据权利要求2所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述金属线（4）横截面形状为圆形。

4.根据权利要求2所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述金属线（4）横截面形状为矩形。

5.根据权利要求1所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述金属线（4）放置于矩形槽（8）的槽底部并与矩形槽（8）内壁接触。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所有金属板（3）与金属线（4）轴线垂直的横截面尺寸和形状相同。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述上盖板（1）上设置有贯穿上盖板（1）、并延伸进金属空腔（5）内部的调谐螺钉（7），调谐螺钉（7）位于金属板（3）正上方。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于螺旋金属线的低通滤波器，其特征在于，所述金属线（4）的轴线方向的两端接有输入输出结构。