CN103633401A

CN103633401A - 一种宽带腔体滤波器

Info

Publication number: CN103633401A
Application number: CN201210305626.4A
Authority: CN
Inventors: 王雯
Original assignee: TD Tech Ltd
Current assignee: TD Tech Ltd
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-03-12
Also published as: WO2014029263A1

Abstract

本申请公开了一种宽带腔体滤波器，其包括多个腔体和封装所述多个腔体顶部的盖板，每个腔体内包括一个谐振杆，每个腔体和与其相邻的腔体连通；相连通的两个腔体内的两个谐振杆之间进一步包括一个横梁，该横梁与所述两个谐振杆紧密电接触。本申请的宽带腔体滤波器通过在谐振杆之间增加横梁来实现增加耦合强度的目的，从而能够极大地拓宽带宽。本发明的宽带滤波器可实现为固定带宽或是带宽可调的两种滤波器，具有结构简单，加工、安装、调试方便，不仅拓宽了带宽，实现了带宽的调整，而且未大幅提高成本，适于大批量生产。

Description

一种宽带腔体滤波器

技术领域

本申请涉及滤波器领域，特别涉及一种宽带腔体滤波器。

背景技术

腔体滤波器普遍应用在各种通信系统中，它具有差损小、抑制高、功率容量大等优点，但它的带宽较窄。如图1所示，传统的腔体滤波器双腔耦合包括腔体101a、101b，盖板（未示出）以及位于腔体101内的两个谐振杆102a、102b，两个谐振杆102a、102b分别通过其底部的螺钉固定于腔体101的底部，谐振螺钉103a、103b从盖板旋入两个谐振杆102a、102b内，以调节谐振频率，两个谐振杆102a、102b之间设置耦合螺钉104，耦合螺钉104从盖板旋入两个谐振杆102a、102b之间的空间，以调节耦合强度，相邻的两个腔体101a和101b之间为腔体滤波器的窗口105。

两个腔体101a和101b之间的耦合系数k与相对带宽FBW之间的关系为：

k_{i, i + 1} = \frac{FBW}{\sqrt{g_{i} g_{i + 1}}}

其中，g为切比雪夫低通原型滤波器元件归一化值。所以耦合系数k反映了滤波器的带宽的大小。调节窗口的大小和耦合螺钉旋入的长度，可使耦合系数k变化，从而导致带宽发生变化。

如果需要较宽的通带，当窗口105开到最大、且耦合螺钉104旋入最多时，耦合系数k仍然较小，即带宽较窄。当工作频段较低时，传统的耦合方式对带宽的限制尤为明显。例如在300M频段左右，绝对带宽只能达到10M左右，不能满足需求。

因此，传统的腔体滤波器由于耦合螺钉的截面积太小以及窗口的大小所限，而不能满足带宽要求较大的需求。

发明内容

本申请提供了一种宽带腔体滤波器，其通过在腔体滤波器内增加横梁来实现增加耦合强度的目的，从而能够极大地拓宽带宽。

本申请提供了一种宽带腔体滤波器，其包括多个腔体和封装所述多个腔体顶部的盖板，

每个腔体内包括一个谐振杆，每个腔体和与其相邻腔体连通；

相连通的两个腔体内的两个谐振杆之间进一步包括一个横梁，该横梁与所述两个谐振杆紧密电接触。

优选地，所述横梁由金属材料制成。

优选地，所述横梁固定于所述两个谐振杆之间。

优选地，所述横梁具有供所述谐振杆穿过的两个穿孔，所述谐振杆与所述穿孔的孔壁紧密电接触。

优选地，相连通的两个腔体的两个谐振杆之间进一步包括自所述盖板旋入腔体内的耦合螺钉，

所述横梁不与所述耦合螺钉接触。

优选地，所述横梁进一步具有一个避让孔，

所述耦合螺钉穿设于所述避让孔，且不与所述避让孔的孔壁接触。

优选地，所述横梁可调节高度地固定于所述两个谐振杆之间，所述腔体滤波器为带宽可调腔体滤波器。

优选地，所述耦合螺钉与所述避让孔的孔壁之间通过绝缘材料连接。

优选地，所述盖板与所述谐振杆的顶部具有间隔。

由上述技术方案可见，本申请的宽带腔体滤波器通过在腔体滤波器内增加横梁来实现增加耦合强度的目的，从而能够极大地拓宽带宽。本发明的宽带滤波器可实现为固定带宽或是带宽可调的两种滤波器，具有结构简单，加工、安装、调试方便，不仅拓宽了带宽，实现了带宽的调整，而且未大幅提高成本，适于大批量生产。

附图说明

图1是传统的腔体滤波器的结构示意图；

图2a是本发明的宽带腔体滤波器的俯视图；

图2b是本发明的宽带腔体滤波器的侧视图；

图3是本发明的宽带腔体滤波器双腔耦合的一个实施例的结构示意图；

图4是本发明的宽带腔体滤波器双腔耦合的一个实施例的剖视图；

图5是本发明的宽带腔体滤波器的一个实施例的滤波器插损及回损波形图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请进一步详细说明。

图2a是本发明的宽带腔体滤波器的俯视图，图2b是本发明的宽带腔体滤波器的侧视图。如图2a和图2b所示，本发明的宽带腔体滤波器包括多个腔体200和将多个腔体200的顶部封装的盖板（未示出）。每个腔体200内包括一个谐振杆203，每个腔体200和与其相邻的腔体连通。

在相连通的两个腔体200内进一步包括一个横梁204，横梁204与相邻两个谐振杆203均紧密电接触。

由于腔体滤波器的带宽与谐振杆之间的耦合有密切的关系，而调节横梁的高度对耦合强度的大小有显著的影响，因此与两个谐振杆紧密电接触的横梁能够增强两个谐振杆之间的耦合，从而在不改变腔体、谐振杆、以及窗口尺寸的情况下实现大幅度拓宽带宽的目的。

本发明的这种腔体滤波器将两个谐振杆用横梁相连，并保持良好的电接触，且由于其是通过增强两个谐振杆之间的耦合强度来实现拓宽带宽的目的，因此对横梁和谐振杆的形状没有任何限制，适于在传统的腔体滤波器的基础上改造加工。

图3是本发明的宽带腔体滤波器双腔耦合的一个实施例的结构示意图。图4是本发明的宽带腔体滤波器双腔耦合的一个实施例的剖视图。如图3和图4所示，腔体滤波器包括两个腔体201a和201b，两个腔体201a和201b相互连通，两个腔体201a和201b的顶部由盖板202封装。腔体201a内包括一个谐振杆203a，腔体201b内包括一个谐振杆203b。腔体201a和201b内进一步包括横梁204，横梁204与两个谐振杆203a和203b均紧密电接触。

优选地，横梁204由金属材料制成，以保持与谐振杆良好的电接触并影响两个谐振杆之间的耦合强度。

横梁204的高度决定了耦合的强度，当横梁位置越高、即其越接近盖板202时，两个谐振杆的耦合越强，通带越宽。横梁204的高度可以使用夹具精确的定位。

优选地，如图3和图4所示，横梁204具有供谐振杆穿过的两个穿孔，谐振杆203a和203b与穿孔的孔壁紧密电接触。

进一步地，由于在加工过程中的各个零件的尺寸及在安装过程中引入的误差都会影响腔体滤波器的耦合系数，因此，本发明的宽带腔体滤波器应当具有微调耦合系数的功能。优选地，每个腔体滤波器单元进一步包括自盖板202旋入腔体内的耦合螺钉205，该耦合螺钉205位于两个谐振杆203a和203b之间，与两个谐振杆的延伸方向平行，且横梁204不与耦合螺钉205接触。通过调节耦合螺钉205旋入腔体内的高度来实现对耦合系数k的微调，这样可以纠正生产误差及安装误差，从而解决批量生产的问题。

为了实现横梁204与耦合螺钉205的不接触，优选地，横梁204进一步具有一个避让孔206，耦合螺钉205穿设于避让孔206，且不与避让孔206的孔壁接触。

优选地，如图3所示，盖板202与两个谐振杆203a和203b的顶部具有间隔。

本发明也可用于带宽可调滤波器，优选地，横梁204可调节高度地固定于两个腔体201a和201b内，耦合螺钉205与避让孔206之间通过绝缘材料连接，调节耦合螺钉205旋入腔体的长度即可带动横梁204上下移动，从而达到调节带宽的目的。

由上述技术方案可见，本发明的这种宽带腔体滤波器将两个谐振杆用横梁相连，并保持良好的电接触，这种磁耦合方式产生的双腔耦合比传统方式要强很多，从而能够大幅拓宽带宽。

本发明的宽带腔体滤波器可实现为固定带宽或是带宽可调的两种滤波器，具有结构简单，加工、安装、调试方便的优点，且由于对横梁和谐振杆的形状没有任何限制，适于在传统的腔体滤波器的基础上改造加工。

进一步地，本发明的宽带腔体滤波器通过调节耦合螺钉旋入腔体内的高度来实现对耦合系数k的微调，这样可以纠正生产误差及安装误差，从而解决批量生产的问题。

在本发明的宽带腔体滤波器进行安装时，如图3所示，首先，将横梁204与两个谐振杆203a和203b套接在一起，横梁204的固定高度使用夹具控制。横梁204与两个谐振杆203a和203b接触的缝隙进行焊接，以保持良好的电接触；然后，将两个谐振杆203a和203b的中心位置固定于腔体201a和201b的底部。进一步地，将盖板202固定在腔体201a和201b的顶部，盖板202与两个谐振杆203a和203b顶部具有一定的缝隙。最后，将调谐螺钉207a和207b、以及耦合螺钉205从盖板202旋入腔体201a和201b内，调整各个螺钉的高度，以达到相应的工作频率及带宽。

对于带宽可调的宽带腔体滤波器，横梁204与两个谐振杆203a和203b之间虽然保持良好的电接触，但位置不固定，且耦合螺钉205与横梁204的避让孔之间通过绝缘材料固定连接，则通过调节耦合螺钉进入腔体的高度从而带动横梁204上下移动，继而实现调节带宽的目的。

根据本发明的一个实施例，设计一款通带为300M-420M的腔体滤波器。其采用6个谐振腔，其中相邻两腔之间的耦合系数k最大的为0.28。在电磁场仿真软件中建立如图3所示的双腔模型，计算双腔的第1及第2个谐振频率f1,f2，通过公式（1）

k_{12} = \frac{f_{2}^{2} - f_{1}^{2}}{f_{2}^{2} + f_{1}^{2}} - - - (1)

可计算出k值。调整横梁的高度，k有显著变化。横梁越高，k值越大，带宽越宽。最终，k值可达到0.28以上，即带宽可达到120M，相对带宽33.3％。

为消除公差对k的影响，在装配完后，耦合螺钉穿过横梁中间的避让孔，对k值进行微调。避让孔的大小只要大于螺钉直径，不与螺钉电接触即可。当横梁高度引入正负公差时，分别调整耦合螺钉的长度，仿真计算k值，结果显示可以使k值保持不变，即可纠正装配公差的影响，从而具备批量生产的特点。

将此结论应用于电路仿真中，整体的滤波器插损及回损波形如图5所示。此滤波器的1dB带宽为120M，相对带宽33.3％。但是如果按照传统的耦合方式，当窗口开到最大及螺钉旋入最长时，耦合系数k也只能达到0.038，即带宽10M，相对带宽3.3％。

由上述技术方案可见，本申请的宽带腔体滤波器通过在腔体滤波器内增加横梁来实现增加耦合强度的目的，从而能够极大地拓宽带宽。本发明的宽带滤波器结构简单，加工、安装、调试方便，不仅拓宽了带宽，实现了带宽的调整，而且未大幅提高成本，适于大批量生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种宽带腔体滤波器，其特征在于，其包括多个腔体和封装所述多个腔体顶部的盖板，

每个腔体内包括一个谐振杆，每个腔体和与其相邻的腔体连通；

2.根据权利要求1所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述横梁由金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述横梁固定于所述两个谐振杆之间。

4.根据权利要求3所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述横梁具有供所述谐振杆穿过的两个穿孔，所述谐振杆与所述穿孔的孔壁紧密电接触。

5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，相连通的两个腔体的两个谐振杆之间进一步包括自所述盖板旋入腔体内的耦合螺钉，

所述横梁不与所述耦合螺钉接触。

6.根据权利要求5所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述横梁进一步具有一个避让孔，

7.根据权利要求2所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述横梁可调节高度地固定于所述两个谐振杆之间，

所述腔体滤波器为带宽可调腔体滤波器。

8.根据权利要求7所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述耦合螺钉与所述避让孔的孔壁之间通过绝缘材料连接。

9.根据权利要求3或7所述的宽带腔体滤波器，其特征在于，所述盖板与所述谐振杆的顶部具有间隔。