CN103311621A - 一种基于细线支节的带线高通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于细线支节的带线高通滤波器，包括由内导体和金属空腔构成的传输线以及至少2个由支节内导体和支节空腔构成的短路支节；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

一种基于细线支节的带线高通滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器，具体地说，是涉及一种利用带线和短路支节构成的高通滤波器。

背景技术

微波滤波器是微波电路系统中的重要部件，也是技术含量最高的微波无源器件，其主要作用是用于信号的提取，分隔，抑制干扰。微波滤波器的应用领域十分广泛，包括无线通信、导航、遥测等。微波高通滤波器是一种允许高频信号通过，抑制低频信号的微波无源器件。由于在微波频率下的滤波器结构一般都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，通常在微波频段下的宽带带通滤波器可以用作高通滤波器，即赝高通滤波器。常见的高通滤波器有同轴结构，但是这种结构的高通滤波器要得到很高的截止频率，结构就必须很小，对加工精度要求很高，而且有集总元件，不适用于频率较高的情况。平行耦合线结构的带宽比较窄。四分之一波长微带耦合线结构简单，但是微带滤波器存在辐射损耗，插入损耗比较大。波导谐振腔和谐振膜片结构的传输零点很容易实现，因此很少的谐振腔就可以实现很高的带外抑制，因此这种滤波器体积小，结构紧凑，但是设计复杂，加工精度高，成本高。

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、成本低的带线高通滤波器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于细线支节的带线高通滤波器，包括传输线、以及与传输线连接的至少两个短路支节，所述传输线主要由金属空腔、以及设置在金属空腔内部的内导体构成，所述短路支节主要由支节空腔、以及设置在支节空腔内部的支节内导体构成，且所述相邻的短路支节位于金属空腔的一侧或两侧；支节内导体的轴线垂直于内导体的轴线，支节内导体的横截面面积小于内导体的横截面面积。这样可以增大短路支节特性阻抗与传输线特性阻抗之比，从而拓展滤波器的带宽。

所述相邻的短路支节位于金属空腔的一侧或两侧，这样的排布减小了滤波器占用的空间，可以有效地进行小型化设计。支节内导体的横截面面积小于内导体的横截面面积，即上述支节内导体采用的是细线结构的导体材料，其材料便宜，可节约加工成本。

内导体为“S”形；内导体在垂直于内导体轴线方向的横截面形状和大小保持一致，金属空腔在垂直于内导体轴线方向的横截面形状和大小保持一致；支节内导体在垂直于支节内导体轴线方向的横截面形状和大小保持一致，支节空腔垂直于支节内导体轴线方向的横截面形状和大小保持一致。这样可以减小滤波器的体积，实现滤波器的小型化设计。

上述内导体的横截面、金属空腔的横截面、支节内导体的横截面、支节空腔的横截面均在各自的轴线方向上保持一致，可方便在加工生产时，方便铣切加工生产。

所有短路支节的轴线与传输线的轴线位于同一平面内，这样的排布有利的减少滤波器占用的空间，有效的进行小型化设计。

内导体的横截面形状为矩形；所述金属空腔的轴线平行于内导体的轴线方向，且金属空腔的横截面形状为矩形；所述内导体与金属空腔内壁绝缘。

支节内导体的轴线垂直于内导体的轴线方向，支节内导体的横截面形状为矩形；所述支节空腔的轴线平行于支节内导体的轴线方向。

所述支节空腔设置有一开口端，开口端并与金属空腔连接；且所述支节内导体的一端与内导体连接，支节内导体远离内导体的一端与支节空腔内壁连接；所述支节内导体在平行于其轴线的方向上与支节空腔内壁绝缘。

还包括从支节空腔外贯穿伸入支节空腔内的调谐螺钉，调谐螺钉位于支节内导体正上方；且调谐螺钉延伸进支节空腔内的一端与支节内导体之间存在间隙，调谐螺钉伸入的长度从支节空腔外调节并固定。

还包括从金属空腔外伸入金属空腔内部的匹配螺钉A，匹配螺钉A置于内导体与支节内导体连接处，且位于内导体正上方；所述匹配螺钉A延伸进金属空腔内部的一端与内导体之间存在间隙，匹配螺钉A伸入的长度从金属空腔外调节并固定。

还包括从金属空腔外伸入金属空腔内部的匹配螺钉B，匹配螺钉B位于相邻两短路支节之间，且位于内导体正上方；所述匹配螺钉B延伸进金属空腔内部的一端与内导体之间存在间隙，匹配螺钉B伸入的长度从金属空腔外调节并固定。

短路支节沿平行于内导体轴线方向，等间距的排列在金属空腔的一侧或两侧。

从上述内容中可以看出，本发明包括连接外界与高通滤波器或连接高通滤波器中短路支节的传输线、以及至少两个短路支节。所述传输线由内导体和金属空腔构成，短路支节由支节内导体和支节空腔构成，内导体的横截面形状为矩形，可以在短路支节所在的平面内弯曲成“S”形，这样可以通过线切割加工，支节内导体为市场上可以购得的细导线，从而降低了滤波器的成本。所有支节内导体的尺寸相同，这样内导体和支节内导体就可以通过线切割一次加工，降低了成本；支节空腔的尺寸相同，降低了对加工精度的要求。

内导体弯曲成“S”形，这样可以在不减小电长度的情况下缩短短路支节之间的物理长度，实现滤波器的小型化。

支节空腔远离开口的一端设置有调谐螺钉，且所述调谐螺钉伸入支节空腔的长度可以在支节空腔外改变。这样可以通过调谐螺钉伸入支节空腔的长度来改变支节内导体的电长度，实现滤波器的调谐。

在内导体和支节内导体连接处设置有匹配调谐螺钉A，且匹配调谐螺钉A位于内导体正上方，所述匹配调谐螺钉A伸入金属空腔的长度可以从金属空腔外改变。这样可以对短路支节引起的不连续性进行补偿，从而实现滤波器的调谐，得到更好的通带反射。

在内导体和支节内导体连接处之间设置有匹配调谐螺钉B，且匹配调谐螺钉B位于内导体正上方，所述匹配调谐螺钉B伸入金属空腔的长度可以从金属空腔外改变。这样通过调整调谐螺钉B伸入金属空腔的长度来改变短路支节之间的电长度，缩短了短路支节之间的距离，有利于实现高通滤波器的小型化。

带线高通滤波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。当电磁波信号遇到任意一个短路支节时，电磁波被分配，一部分沿内导体继续传播，另一部分被反射回来。在某个频率，被所有短路支节反射回来的电磁波信号相互抵消，他们的和为零，这个频率的大部分信号都沿着内导体传输，则这个频率处于高通滤波器的通带内。在某个频率，被所有短路支节反射回来的信号相互叠加，这个频率的大部分信号被反射，则这个频率处于高通滤波器的阻带内。这样每个短路支节起到了阻止阻带内信号通过，让处于通带内的信号通过的作用。

本发明的优点在于加工简单、调试方便，结构紧凑，成本低。本发明的带线高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为本发明实施例一中相邻短路支节位于金属空腔一侧的俯视图。

图2为本发明实施例一中A-A剖面图。

图3为本发明实施例一中支节内导体横截面形状为矩形的侧视图。

图4为本发明实施例二中相邻短路支节位于金属空腔两侧的俯视图。

图5为本发明实施例二中B-B剖面图。

图6为本发明实施例二中支节内导体横截面形状为圆形的侧视图。

图7为本发明实施例三中内导体弯曲成“S”形且相邻短路支节位于金属空腔一侧的俯视图。

图8为本发明实施例四中内导体弯曲成“S”形且相邻短路支节位于金属空腔两侧的俯视图。

图中的标号分别表示为：1、内导体；2、金属空腔；3、支节内导体；4、支节空腔；5、调谐螺钉； 6、匹配螺钉A；7、匹配螺钉B。

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，一种基于细线支节的带线高通滤波器，包括传输线、以及与传输线连接的至少两个短路支节，所述传输线主要由金属空腔2、以及设置在金属空腔2内部的内导体1构成，所述短路支节主要由支节空腔4、以及设置在支节空腔4内部的支节内导体3构成，且所述相邻的短路支节位于金属空腔2的一侧；支节内导体3的轴线垂直于内导体1的轴线，支节内导体3的横截面面积小于内导体1的横截面面积。

所述相邻的短路支节位于金属空腔的一侧或两侧，这样的排布有利的减少滤波器占用的空间，有效的进行小型化设计。

内导体1为“S”形；内导体1在垂直于内导体1轴线方向的横截面形状和大小保持一致，金属空腔2在垂直于内导体1轴线方向的横截面形状和大小保持一致；支节内导体3在垂直于支节内导体3轴线方向的横截面形状和大小保持一致，支节空腔4垂直于支节内导体3轴线方向的横截面形状和大小保持一致。

所有短路支节的轴线与传输线的轴线位于同一平面内。

内导体1的横截面形状为矩形；所述金属空腔2的轴线平行于内导体1的轴线方向，且金属空腔2的横截面形状为矩形；所述内导体1与金属空腔2内壁绝缘。

支节内导体3的轴线垂直于内导体1的轴线方向，支节内导体3的横截面形状为矩形；所述支节空腔4的轴线平行于支节内导体3的轴线方向。

所述支节空腔4设置有一开口端，开口端并与金属空腔2连接；且所述支节内导体3的一端与内导体1连接，支节内导体3远离内导体1的一端与支节空腔4内壁连接；所述支节内导体3在平行于其轴线的侧壁与支节空腔4内壁绝缘。

还包括从支节空腔4外贯穿伸入支节空腔4内的调谐螺钉5，调谐螺钉5位于支节内导体3正上方；且调谐螺钉5延伸进支节空腔4内的一端与支节内导体3之间存在间隙，调谐螺钉5伸入的长度从支节空腔4外调节并固定。

还包括从金属空腔2外伸入金属空腔2内部的匹配螺钉A6，匹配螺钉A6置于内导体1与支节内导体3连接处，且位于内导体1正上方；所述匹配螺钉A6延伸进金属空腔2内部的一端与内导体1之间存在间隙，匹配螺钉A6伸入的长度从金属空腔2外调节并固定。

还包括从金属空腔2外伸入金属空腔2内部的匹配螺钉B7，匹配螺钉B7位于相邻两短路支节之间，且位于内导体1正上方；所述匹配螺钉B7延伸进金属空腔2内部的一端与内导体1之间存在间隙，匹配螺钉B7伸入的长度从金属空腔2外调节并固定。

短路支节沿平行于内导体1轴线方向，等间距的排列在金属空腔2的一侧。

基于上述内容，我们在结合附图可以看出，一种基于细线支节的带线高通滤波器，包括内导体1，金属空腔2；5个短路支节，且所有短路支节位于金属空腔2的一侧；内导体1位于金属空腔2内，且金属空腔2的轴线平行于内导体1的轴线方向，内导体1与金属空腔2内壁绝缘；短路支节由支节内导体3和支节空腔4构成 ，支节内导体3的一端与内导体1相连接，相对的一端与支节空腔4内壁连接，支节内导体3的平行于其轴线的侧壁与支节空腔4内壁绝缘；支节内导体1为金属细导线，可以从市场上购得；为了方便调谐，还设置有调谐螺钉5，调谐螺钉5置于支节内导体的正上方，且调谐螺钉5伸入支节空腔4的长度可以从支节空腔4外调节并固定；同时还设置有匹配螺钉A和匹配螺钉B，匹配螺钉A位于内导体1和支节内导体3连接处，且位于内导体1正上方，匹配螺钉A伸入金属空腔2的长度可以从金属空腔2外调节并固定；匹配调谐螺钉B置于内导体1与支节内导体3连接处之间，且位于内导体正上方，匹配螺钉B伸入金属空腔2的长度可以从金属空腔2外调节并固定。

实施例二

如图4，5，6所示，与实施例一不同的地方是相邻短路支节位于金属空腔2的两侧；支节内导体3为金属细导线，可以从市场上直接购得，支节内导体3在垂直于其轴线方向上的横截面形状为圆形；支节内导体3正上方设置有调谐螺钉5，调谐螺钉5伸入支节空腔4的长度可以从支节空腔4外调节并固定。

实施例三

如图7所示，与实施例一不同的是内导体1在短路支节所在的平面内弯曲成“S”形，内导体1在弯曲的地方设置有倒角，倒角可以为直角也可以为圆弧形；相邻短路支节位于金属空腔的一侧；支节内导体3为金属细导线，可以从市场上购得，支节内导体3在垂直于其轴线方向的横截面形状为矩形或者圆形。

实施例四

如图8所示，与实施例二不同的地方是内导体1在短路支节所在的平面内弯曲成“S”形，内导体1在弯曲的地方设置有倒角，倒角可以为直角也可以为圆弧形；相邻短路支节位于金属空腔的两侧；支节内导体3为金属细导线，可以从市场上购得，支节内导体3在垂直于其轴线方向的横截面形状为矩形或者圆形。

Claims (9)

1.一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：包括传输线、以及与传输线连接的至少两个短路支节；所述传输线主要由金属空腔（2）、以及设置在金属空腔（2）内部的内导体（1）构成，所述短路支节主要由支节空腔（4）、以及设置在支节空腔（4）内部的支节内导体（3）构成，且所述相邻的短路支节位于金属空腔（2）的一侧或两侧；支节内导体（3）的轴线垂直于内导体（1）的轴线，支节内导体（3）的横截面面积小于内导体（1）的横截面面积。

2.根据权利要求1所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：内导体（1）为“S”形；内导体（1）在垂直于内导体（1）轴线方向的横截面形状和大小保持一致，金属空腔（2）在垂直于内导体（1）轴线方向的横截面形状和大小保持一致；支节内导体（3）在垂直于支节内导体（3）轴线方向的横截面形状和大小保持一致，支节空腔（4）垂直于支节内导体（3）轴线方向的横截面形状和大小保持一致。

3.根据权利要求1所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：所有短路支节的轴线与传输线的轴线位于同一平面内。

4.根据权利要求1所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：内导体（1）的横截面形状为矩形；所述金属空腔（2）的轴线平行于内导体（1）的轴线方向，且金属空腔（2）的横截面形状为矩形；所述内导体（1）与金属空腔（2）内壁绝缘；所述内导体（1）在垂直于内导体（1）轴线方向上与金属空腔（2）内壁的间距小于金属空腔（2）在该方向上的尺寸的1/5。

5.根据权利要求1所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：支节内导体（3）的轴线垂直于内导体（1）的轴线方向，支节内导体（3）的横截面形状为矩形；所述支节空腔（4）的轴线平行于支节内导体（3）的轴线方向。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：所述支节空腔（4）设置有一开口端，开口端并与金属空腔（2）连接；且所述支节内导体（3）的一端与内导体（1）连接，支节内导体（3）远离内导体（1）的一端与支节空腔（4）内壁连接；所述支节内导体（3）在平行于其轴线的方向上与支节空腔（4）内壁绝缘。

7.根据权利要求6所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：还包括从支节空腔（4）外贯穿伸入支节空腔（4）内的调谐螺钉（5），调谐螺钉（5）位于支节内导体（3）正上方；且调谐螺钉（5）延伸进支节空腔（4）内的一端与支节内导体（3）之间存在间隙，调谐螺钉（5）伸入的长度从支节空腔（4）外调节并固定。

8.根据权利要求6所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：还包括从金属空腔（2）外伸入金属空腔（2）内部的匹配螺钉A（6），匹配螺钉A（6）置于内导体（1）与支节内导体（3）连接处，且位于内导体（1）正上方；所述匹配螺钉A（6）延伸进金属空腔（2）内部的一端与内导体（1）之间存在间隙，匹配螺钉A（6）伸入的长度从金属空腔（2）外调节并固定。

9.根据权利要求8所述的一种基于细线支节的带线高通滤波器，其特征在于：还包括从金属空腔（2）外伸入金属空腔（2）内部的匹配螺钉B（7），匹配螺钉B（7）位于相邻两短路支节之间，且位于内导体（1）正上方；所述匹配螺钉B（7）延伸进金属空腔（2）内部的一端与内导体（1）之间存在间隙，匹配螺钉B（7）伸入的长度从金属空腔（2）外调节并固定。

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