CN103474726A - 椭圆函数型低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种椭圆函数型低通滤波器，包括有低通滤波通路和与低通滤波通路输入端连接的耦合通路，该耦合通路设置在一容置腔内，耦合通路包括由第一第二耦合棒构成的分布式电容和由单通开关和从单通开关两端各引出的第一选通支路和第二选通支路而形成的选通电路，第一选通支路的自由端电性连接第一耦合棒，第二选通支路的自由端电性连接第二耦合棒。具有次低频信号选通功能的选通电路。本发明具有以下优点：首先，首次实现低通滤波器对直流截断、次低频信号的选通功能；其次，低通滤波器的选通功能是通过模块化的耦合通路实现的，从而可将该耦合通路推广到其他比如合路器或这双工器等器件。

Description

椭圆函数型低通滤波器

技术领域

本发明涉及一种属于通信射频腔体器件，尤其是指具有一定抑制要求和直流截断、次低频信号选通功能的低通滤波器。

背景技术

随着三网融合的发展以及LTE频段的启用，相对传统频段，新的频段正向着更低和更高两个方向发展。随着新的制式或系统的引入，市场对无源器件的要求越来越高。

滤波器作为一种频率选择装置广泛应用于通信领域，尤其是射频通信领域。而随着电视系统、视频点播系统加入到通信系统通道，需要一种高性能的低通滤波器，在实现有线电视信号正常传输的基础上，同时需要对移动通信系统有较高的抑制度。

已公开的低通滤波器的功能在于让某一频率以下的信号分量通过，而对频率以上的信号分量大大的抑制，从功能上可见低通滤波器都是默认通过直流信号及频率趋近于零的信号。如果系统对低通滤波器所处线路上，比该低通滤波器截止频率还要低一定频率的信号有选通的要求，以及对直流信号截断的要求，则目前低通滤波器技术尚无法满足该要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可以保证射频信号和电视信号通过，同时对直流截断、次低频信号具有选通功能的椭圆函数型低通滤波器。

本发明的另一目的在于提供一种合路器，以使所述具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器进一步扩展其应用。

本发明的再一目的在于提供一种双工器，以使所述具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器的通路的进一步扩展其应用。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种椭圆函数型低通滤波器，包括有低通滤波通路和与低通滤波通路输入端连接的耦合通路，该耦合通路设置在一容置腔内，其中，所述耦合通路包括有：分布式电容，包括有一端带孔洞的第一耦合棒和一端可置入上述孔洞的第二耦合棒，所述第二耦合棒与第一耦合棒在孔洞处插合形成分布式电容；选通电路,包括有单通开关和从单通开关两端各引出的第一选通支路和第二选通支路，第一选通支路的自由端电性连接第一耦合棒，第二选通支路的自由端电性连接第二耦合棒。

具体的，所述选通电路的第一选通支路和第二选通支路都是由一个电容和一个电感串联构成，其中串联的电容电感，在电容自由端连接单通开关一端，在电感自由端连接相应的耦合棒。

所述耦合通路还包括隔绝介质，第一耦合棒为一端带孔洞导体棒，第一耦合棒的另一端作为自由端与低通滤波通路的输入端电性连接，第二耦合棒为一端可穿入第一耦合棒孔洞的导体棒，第二耦合棒的另一端作为自由端，且第二耦合棒置入第一耦合棒孔洞内，且第一耦合棒和第二耦合棒在孔洞内留有空隙，在第二耦合棒穿入孔洞部分还套设有隔绝介质，将第二耦合棒与第一耦合棒相隔绝。

所述绝缘介质为薄膜介质。

进一步，所述耦合通路的第二耦合棒的自由端作为端口与低通滤波通路的输入端电性连接，而第一耦合棒的自由端不与低通滤波器连接。

进一步，所述耦合通路的第一耦合棒和第二耦合棒的横截面为三角形、或圆形、或多边形。

进一步，所述耦合通路的第一耦合棒一端的两侧采取延伸出两个相平行或不平行的导体片，第二耦合棒一端置入两导体片之间，且置入部分套有介质。

本发明的合路器，其包含前述的具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器的整体结构。

本发明的双工器，其包含前述的具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器的整体结构。

与现有技术相比，本发明的椭圆函数型低通滤波器，通过采用分布式电容及对信号的输入控制手段，使椭圆函数型低通滤波器能够实现对直流截断、次低频信号的选通功能。这一功能的实现，具有如下优点：

首先，首次实现低通滤波器对直流信号截断、次低频信号选通的功能；

其次，低通滤波器的选通功能是通过模块化的耦合通路实现的，从而可将该耦合通路推广到其他比如合路器或双工器等器件。

附图说明

图1为本发明的椭圆函数型低通滤波器的组装结构原理示意图。

图2为本发明的椭圆函数型低通滤波器的耦合通路的剖视图。

图3为本发明的椭圆函数型低通滤波器的耦合通路的等效电路原理图。

图4为本发明适于采用所述耦合通路的椭圆函数型低通滤波器。

图5为图4所示低通滤波通路的等效电路原理图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

请参阅图1，本发明的椭圆函数型低通滤波器的实施例，该椭圆函数型低通滤波器具有直流截断、次低频选通功能，其在图4所示的现有技术所存在的椭圆函数型低通滤波器的基础上，在靠近其任意一个端口处，将一耦合通路2接入该低通滤波器1固有的直流通路中。

其中，所述耦合通路2包括有分布式电容(未在图1画出该结构)，分布式电容由一端带孔洞的第一耦合棒和一端可置入上述孔洞的第二耦合棒而构成；

耦合通路2还包括选通电路(未在图1画出该结构),选通电路包括有单通开关和从单通开关的两电极端各引出的第一选通支路和第二选通支路，第一选通支路的自由端电性连接第一耦合棒，第二选通支路的自由端电性连接第二耦合棒。

具体的，所述选通电路的第一选通支路和第二选通支路都是由一个电容和一个电感串联构成，其中串联的电容电感，在电容自由端连接单通开关一端，在电感自由端连接相应的耦合棒。

请同时参阅图2和图3，本发明所揭示的椭圆函数型低通滤波器，包括有低通滤波通路1和与低通滤波通路输入端连接的耦合通路2，该耦合通路2设置在一容置腔内，所述耦合通路2包括有分布式电容40和连接分布式电容40两端的选通电路50。

分布式电容40包括有第一耦合棒41、第二耦合棒42和隔绝介质43，第一耦合棒41为一端带孔洞的导体棒，第一耦合棒41的另一端作为耦合通路2的端口与低通滤波通路1的输入端的内导体电性连接，为了形成分布式电容40，而将第二耦合棒42的一端置入第一耦合棒41孔洞411，第二耦合棒42另一端作为耦合通路2的射频信号输入端，且第二耦合棒42置入第一耦合棒41孔洞411底端后仍在孔洞411内留有隔绝空间，在该孔洞处第一耦合棒41与第二耦合棒42间加设隔绝介质可产生分布式电容，所以在第二耦合棒42置入孔洞411部分套设隔绝介质43，隔绝介质43将第一耦合棒41与第二耦合棒42相隔绝；

所述第一耦合棒41和第二耦合棒42安装在一容置腔体内，第一耦合棒41及第二耦合棒42均可采用横截面为三角形、或圆形、或多边形的导体棒,在第一耦合棒41的一端设置孔洞411，该孔洞411的截面直径比第二耦合棒42的截面直径大，第二耦合棒42在一端的棒身上套的隔绝介质43优选薄膜介质。

根据图3所示的耦合通路2的等效电路，可知第一耦合棒41与第二耦合棒42在相套接处产生分布式电容40,该分布式电容40可以对直流信号起到隔断的作用，该分布式电容40的电容值是由第二耦合棒42套入孔洞411的尺寸以及薄膜介质的厚度来决定的，通过调整分布式电容40的电容值可以使得一定频率的交流信号通过耦合通路2。

进一步，该分布式电容40亦可以采取上下导电片代替耦合棒孔洞的形式，即第一耦合棒41和第二耦合棒42采用横截面为方形的导体棒，且第一耦合棒41的一端的平行两侧延伸出两个相平行或不相平行的导体片，将第二耦合棒42的一端置入两导体片之间，并且第二耦合棒42与第一耦合棒41之间仍留有空隙，再采用薄膜介质43将第二耦合棒42与导体片及第一耦合棒41隔绝开，从而由第一耦合棒41、第二耦合棒42及薄膜介质构成分布式电容40。

所述选通电路50，包括有单通开关和从单通开关两端各引出的第一选通支路（未图示）和第二选通支路（未图示），第一选通支路的自由端电性连接第一耦合棒，第二选通支路的自由端电性连接第二耦合棒。请参阅图2和图3所揭示，在本实施例中，具体的，所述DC开关51作为单通开关，该DC开关51包括第一接线端511和第二接线端512；电容电感56、54串联构成的电路作为第一选通支路，同样，电容电感57、55串联构成的电路作为第二选通支路。

所述选通电路50的第一选通支路和第二选通支路都是由一个电容和一个电感串联构成，其中串联的电容电感，在电容自由端连接单通开关一端，在电感自由端连接相应的耦合棒,具体结构如下描述。

该两组电容电感用于通过输入射频信号的次低频成分以及调整驻波的作用，该两组电感电容的第一组是以电感54的第一引线电性连接第二耦合棒42，电感54的第二引线连接电容56的第一引线，电容56的第二引线连接DC开关511的第一接线端511；第二组电容电感则是以电感55的第一引线电性连接第一耦合棒41，电感55的第二引线连接电容57的第一引线，电容57的第二引线连接DC开关模块511的第二接线端512。

所述DC开关51将第一接线端511与第二接线端512设置为相连接，从而将耦合通路2和低通滤波通路1的两部分电路连接，则输入信号的次低频成分直接绕过耦合通路2的第一、第二耦合棒41、42构成的分布式电容40而进入低通滤波通路1；如果需要次低频截断，则DC开关51将第一接线端511与第二接线端512设置为断开，则低通滤波通路1与耦合通路2两部分的电容未连接，则输入信号首先经过耦合通路2的第一、第二耦合棒41、42所构成分布式电容40而隔断掉输入信号的次低频成分。上述选通电路50通过对DC开关51的断合控制来实现对次低频信号的选通截断功能。

上述耦合通路2可与任意低通滤波器组合使用而构成具有直流截断、次低频选通功能的低通滤波器，此处以椭圆函数型低通滤波器为例作为实施例进行说明。

请参阅图4和图5，图4为本发明的耦合通路端部所连接的椭圆函数型低通滤波器，图5是低通滤波通路的等效电路图。

耦合通路2与低通滤波通路1在金属腔体10的端口17/18处电性连接，在低通滤波通路1的功能基础上，添加次低频通断选择的功能。

耦合通路2与低通滤波通路1相连接后，耦合通路2的另一自由端口设置一连接头与耦合通路2内的耦合棒电性连接，低通滤波通路1的另一自由端口也设置一连接头与低通滤波通路1内的导体棒电性连接，如此形成一具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器。

而所述低通滤波通路1是在金属腔体10中设计形成的低通滤波器，包括有金属腔体10和与金属腔体10相固定安装的盖板20。金属腔体10内形成多个子腔，且在相邻两子腔间11-15之间为连接窗口16，从而依次联通各子腔11-15，金属腔体10内一根导体棒30（图中没标注）横贯金属腔体10纵长方向的各子腔11-15和连接窗口16，并与金属腔体10两端设置的端口17、18固定连接。在各个连接窗口16相对应的导体棒3上设有穿过导体棒3并朝向盖板20的谐振杆31-34。盖板20上设有与上述谐振杆31-34所处位置相对应的螺纹孔和穿过该螺纹孔（图未示）深入金属腔体10与相应谐振杆31-34容性耦合的调谐螺杆21。

所述多个子腔11-15基本沿同一方向（直线）顺次排布，子腔11-15的空间体积大小依赖于电性能指标的设计实现，较佳的，除该方向上首尾两个子腔11与15的空间体积相对较小外，其余处于中间段的子腔12-14基本上相同或相近似的空间体积，可视为等大。

所述的导体棒3两端分别与两个端口17，18的内导体（未图示）相连接，两个端口17和18固定在金属腔体10上，从而导体棒3被固定在金属腔体10的纵轴线上，从而穿过各个子腔11-15和相邻子腔间的连接窗口16。在各连接窗口16对应的导体棒3上具有孔洞（图未示），使得谐振杆33的一端穿过孔洞而伸向盖板20，而谐振杆33的另一端留在导体棒3内。谐振杆33伸出导体棒3的长度不一，不同谐振杆33适应不同的频段而具有不同的长度。由此形成多个沿同一直线排布的谐振杆31-34，这些谐振杆31-34与连接窗口16一起形成了前述等效电感电容串联谐振子中的等效电感。

盖板20上的螺纹孔和调谐螺杆21的空间排布是适应导体棒3及谐振杆31-34的位置而呈直线排布，调谐螺杆21的外螺纹与螺纹孔2的内螺纹配套，从而可调节调谐螺杆21深入金属腔体10内的深度。由于调谐螺杆21伸入腔体10的一端具安装孔，且该安装孔为向内孔径逐渐减小的通孔或是盲孔，该安装孔内套有一由聚四氟乙烯或其它绝缘材料制成的介质套筒22。调谐螺杆21露在盖板20上的一端端面为便于转动调谐螺杆21而具有一字槽，并且调谐螺杆21该端的杆身为六角螺栓结构。

调谐螺杆21的安装孔，进一步，是阶梯孔。所述介质套筒22具有局部凸台，使得与调谐螺杆21过盈配合，当介质套筒22装入调谐螺杆21后，介质套筒22上局部凸台端面高出调谐螺杆21的端面，这样有利于装配，且介质套筒22不易脱落且有效防止调谐螺杆21与导体棒3短路。

将盖板20安装到金属腔体10上时，随着调谐螺杆21的深入，调谐螺杆21内的介质套筒22可内套谐振杆31-34，从而实现谐振螺杆21与相应谐振杆31-34之间的容性耦合，从而将调谐螺杆21、介质套筒22与导体棒3上的谐振杆31-34配合安装，可以产生电容耦合及电感效应，形成一个串联谐振电路，其等效电容电感由调谐螺杆21、导体棒3、谐振杆31-34及谐振杆31-34与调谐螺杆21的相对位置来决定。

与现有技术相比，本发明的具有次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器，通过采用分布式电容及选通电路对信号的输入控制，从而达到椭圆函数型低通滤波器对直流截断、次低频选通的功能。通过上述功能的实现，达到以下优点：首先，首次实现低通滤波器对直流截断、次低频信号的选通功能；其次，低通滤波器的选通功能是通过模块化的耦合通路实现的，从而可将该耦合通路推广到其他比如合路器或这双工器等器件。

将本发明的具有直流截断、次低频选通功能的椭圆函数型低通滤波器的结构应用于合路器、双工器中，可更好地发挥其高带宽抑制度的性能以及对直流截断、次低频信号的选通功能。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详第二的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种椭圆函数型低通滤波器，包括有低通滤波通路和与低通滤波通路输入端连接的耦合通路,该耦合通路设置在一容置腔内，其特征在于：所述耦合通路包括有：

分布式电容，包括有一端带孔洞的第一耦合棒和一端可置入上述孔洞的第二耦合棒，所述第二耦合棒与第一耦合棒在孔洞处插合形成分布式电容；

选通电路,包括有单通开关和从单通开关两端各引出的第一选通支路和第二选通支路，第一选通支路的自由端电性连接第一耦合棒，第二选通支路的自由端电性连接第二耦合棒。

2.根据权利要求1所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述选通电路的第一选通支路和第二选通支路都是由一个电容和一个电感串联构成，其中串联的电容电感，在电容自由端连接单通开关一端，在电感自由端连接相应的耦合棒。

3.根据权利要求1所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述耦合通路还包括隔绝介质，第一耦合棒为一端带孔洞导体棒，第一耦合棒的另一端作为自由端与低通滤波通路的输入端电性连接，第二耦合棒为一端可穿入第一耦合棒孔洞的导体棒，第二耦合棒的另一端作为自由端，且第二耦合棒置入第一耦合棒孔洞内，且第一耦合棒和第二耦合棒在孔洞内留有空隙，在第二耦合棒穿入孔洞部分还套设有隔绝介质，将第二耦合棒与第一耦合棒相隔绝。

4.根据权利要求3所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述绝缘介质为薄膜介质。

5.根据权利要求3所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述耦合通路的第二耦合棒的自由端作为端口与低通滤波通路的输入端电性连接，而第一耦合棒的自由端用以接入外部输入信号。

6.根据权利要求3所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述耦合通路的第一耦合棒和第二耦合棒的横截面同为三角形、或圆形、或多边形。

7.根据权利要求3所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述耦合通路的第一耦合棒一端的两侧采取延伸出两个相平行或不平行的导体片，第二耦合棒一端置入两导体片之间，且置入部分套有介质。

8.一种合路器，其特征在于，包含如权利要求1至7中任意一项所述的椭圆函数型低通滤波器的整体结构。

9.一种双工器，其特征在于，包含如权利要求1至7中任意一项所述的椭圆函数型低通滤波器的整体结构。

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