CN103840235A

CN103840235A - 改进型滤波器的耦合结构

Info

Publication number: CN103840235A
Application number: CN201310661910.XA
Authority: CN
Inventors: 王中锋; 叶智勇
Original assignee: Fujian Xinghai Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Xinghai Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103840235B

Abstract

本发明公开了一种改进型滤波器的耦合结构，包括导体杆、第一耦合盘、谐振杆、介质以及金属壳体，所述金属壳体内部形成有容置空间，所述导体杆、第一耦合盘及谐振杆均置于容置空间中，所述导体杆的一端与第一耦合盘固定连接，其另一端向金属壳体外延伸，所述介质填充于金属壳体的容置空间，其特征在于，还包括连接柱及第二耦合盘；所述连接柱的一端固定于谐振杆的侧壁上，连接柱的另一端垂直固定于第二耦合盘上，使第二耦合盘与谐振杆固定；所述第一耦合盘与第二耦合盘正对设置，所述第一耦合盘与第二耦合盘之间设置有间距。本发明增加了第一耦合盘与第二耦合盘的间距，不容易被击穿，滤波器的性能稳定，受环境的影响小，适合大功率滤波器的要求。

Description

改进型滤波器的耦合结构

技术领域

本发明涉及微波无源电路领域的滤波器，尤其涉及一种改进型滤波器的耦合结构。

背景技术

滤波器的作用是对特定频率的信号通过，而对频率之外的信号进行衰减。某些滤波器、多工器或合路器，性能要求为：大功率容量、高Q值、低损耗，实物输入输出耦合系数需要可调或输入输出阻抗在特定阻带需要为容性。这时常用的电场耦合的耦合结构包括：两个极，一个极A在对外连接同轴传输线的内导体的末端，另一个极B在谐振杆上。如图1所示，极A采用了圆形输入输出耦合盘1，其唯一的受力点着落于RF连接器内导体2上，连接器内导体位置稳定性影响该盘空间稳定性，在具体的实施例中不稳定，表现为转动、轴向移动，其绝对固定有难度，其所带来的问题包括：

a、谐振杆3固定简单可靠，其上的极B位置稳定，而极A所在的耦合盘与谐振杆的相对位置容易变动，使极间电容和耦合系数变得不稳定，进而滤波器性能曲线不稳定，表现为带内最大电压驻波比变大、带内纹波变大、最大插损变大。

b、极B所在的谐振杆为圆柱型，参考平行板电容公式

极A与极B正对摆放所构造的有效电容C近似有，其中S_有效是极A与极B等价成平行板结构时的有效正对面积，d是两极间距。现有结构耦合面积较小，有效电容C偏小，滤波器输入输出耦合系数偏小，允许设计的通频带宽小。

在滤波器指标要求既定的前提下，输入输出耦合系数和极间电容为既定，现有滤波器构造的输入输出耦合结构见图1，仿真和实测结果曲线如图2，图1中极A与极B的间距是0.13mm，极间距过小，带来至少如下问题：

1）滤波器性能曲线对环境（温度、振动、湿度等）因素和结构内应力的变化过于敏感，高温低温试验前后，性能曲线差异大，且很容易出现永久损坏性的不可逆的变化，除非再次拆解进行专业调试维修才能恢复，因此环境适应性差；

2）极间距离的偏差精度要求高，人工操作难度大且产品一致性差，因此生产调试困难；

3）大功率时极间缝隙处容易介质击穿、打火、放电，滤波器功率容量小，使通信系统故障，甚至损毁前端的功率放大器；

4）如果强行加大间距的话，实物滤波器带内性能变差或造成前期仿真时允许的设计带宽变得更小。

有鉴于此，有必要对上述滤波器的耦合结构进行进一步的改进。

发明内容

本发明提出了一种改进型滤波器的耦合结构，主要解决的是现有技术中极A所在的耦合盘与极B所在谐振杆的耦合面积小容许设置的极间距较小以及耦合盘与谐振杆的相对位置容易变动的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改进型滤波器的耦合结构，包括导体杆、第一耦合盘、谐振杆、介质以及金属壳体，所述金属壳体内部形成有容置空间，所述导体杆、第一耦合盘及谐振杆均置于容置空间中，所述导体杆的一端与第一耦合盘固定连接，其另一端向金属壳体外延伸，所述介质填充于金属壳体的容置空间，还包括连接柱及第二耦合盘；所述连接柱的一端固定于谐振杆的侧壁上，连接柱的另一端垂直固定于第二耦合盘上，使第二耦合盘与谐振杆固定；所述第一耦合盘与第二耦合盘正对设置，所述第一耦合盘与第二耦合盘之间设置有间距。

其中，所述第一耦合盘与第二耦合盘的间距为0.7mm-3mm。

其中，所述导体杆为同轴传输线的内导体。

其中，所述连接柱焊接于谐振杆的侧壁上。

其中，所述谐振杆的侧壁上开设有孔位，所述连接柱的一端固定于谐振杆的孔位，其另一端垂直固定于第二耦合盘上。

其中，所述连接柱与谐振杆的接触部位设有外螺纹，所述谐振杆的侧壁上设有带内螺纹的孔位，连接柱上的外螺纹与孔位的内螺纹螺接固定。

其中，所述第一耦合盘与第二耦合盘的形状均为圆形或方形。

其中，所述第一耦合盘与第二耦合盘的面积大小相等。

其中，所述谐振杆的材质为高导电率的金属或合金。

本发明的有益技术效果是：区别于现有技术中的滤波器的耦合结构中极A所在的耦合盘与极B所在谐振杆的耦合面积小容许设置的极间距较小以及耦合盘与谐振杆的相对位置容易变动的问题，本发明提供了一种改进型滤波器的耦合结构，包括容置于金属壳体的导体杆、第一耦合盘、介质、谐振杆、第二耦合盘及连接柱，导体杆的一端固定有第一耦合盘，第二耦合盘通过连接柱固定于谐振杆上，第一耦合盘与第二耦合盘正对设置，使得其耦合的有效面积增大，根据平行板电容板的计算公式，在电容容积不变的情况，相当于增加了第一耦合盘与第二耦合盘的间距，从而使滤波器的性能更稳定，受环境的影响小，且不容易被击穿，适合大功率滤波器的要求；另外，第一耦合盘与导体杆固定连接，具体的，该导体杆为同轴传输线的内导体，位置稳定，能够使得第一耦合盘与第二耦合盘的耦合系数稳定，滤波器性能稳定。

附图说明

图1是现有技术中滤波器耦合结构的示意图；

图2是图1滤波器的仿真和实测曲线示意图；

图3是本发明改进型滤波器的耦合结构整体示意图；

图4是图3中A处的放大示意图；

图5是本发明改进型滤波器的耦合结构的仿真与实测曲线示意图。

标号说明：

1-耦合盘，2-内导体，3-谐振杆；

10-金属壳体，11-介质，12-导体杆，13-第一耦合盘，14-第二耦合盘，15-连接柱，16-谐振杆，17-孔位。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图3至图5，本实施例提供了一种改进型滤波器的耦合结构，包括导体杆12、第一耦合盘13、谐振杆16、介质11以及金属壳体10，所述金属壳体10内部形成有容置空间，所述导体杆12、第一耦合盘13及谐振杆16均置于容置空间中，所述导体杆12的一端与第一耦合盘13固定连接，其另一端向金属壳体10外延伸，所述介质11填充于金属壳体10的容置空间，还包括连接柱15及第二耦合盘14；所述连接柱15的一端固定于谐振杆16的侧壁上，连接柱15的另一端垂直固定于第二耦合盘14上，使第二耦合盘14与谐振杆16固定；所述第一耦合盘13与第二耦合盘14正对设置，所述第一耦合盘13与第二耦合盘14之间设置有间距。

本发明的有益技术效果是：区别于现有技术中的滤波器的耦合结构中极A所在的耦合盘与极B所在谐振杆的耦合面积小容许设置的极间距较小以及耦合盘与谐振杆的相对位置容易变动问题，本发明提供了一种改进型滤波器的耦合结构，包括容置于金属壳体的导体杆、第一耦合盘、介质、谐振杆、第二耦合盘及连接柱，导体杆的一端固定有第一耦合盘，第二耦合盘通过连接柱固定于谐振杆上，第一耦合盘与第二耦合盘正对设置，使得其耦合的有效面积增大，根据平行板电容板的计算公式，在电容容积不变的情况，相当于增加了第一耦合盘与第二耦合盘的间距，从而使滤波器的性能更稳定，受环境的影响小，且不容易被击穿，适合大功率滤波器的要求；另外，第一耦合盘与导体杆固定连接，具体的，该导体杆为同轴传输线的内导体，能够使得第一耦合盘与第二耦合盘的耦合系数稳定，滤波器性能稳定。

在一具体的实施例中，所述第一耦合盘13与第二耦合盘14的间距为0.7mm-3mm。在一优选的方案中，第一耦合盘13及第二耦合盘14之间的间距为0.8mm，该间距是现有技术滤波器中间距的6倍多。另外，优选的间距方案还可以是：1mm、1.3mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm，具体的大小可根据实际要求来设定。因此，增大耦合面积，允许的耦合间距也随之增大，可以改善滤波器的整体性能。

在一具体的实施例中，所述导体杆12为同轴传输线的内导体。第一耦合盘13与导体杆12固定连接，导体杆12为同轴传输线的内导体，位置稳定，能够使得第一耦合盘13与第二耦合盘14的耦合系数稳定，滤波器性能稳定。

在一实施例中，所述连接柱15焊接于谐振杆的侧壁上。该焊接固定结构，增加了焊接操作，但能实现该连接柱15在谐振杆16上的位置稳定。在一优选的方案中，所述谐振杆16的侧壁上开设有孔位17，所述连接柱15的一端固定于谐振杆16的孔位17，其另一端垂直固定于第二耦合盘14上。在谐振杆16上开设孔位17的工序简单，容易实现，还能够达到较佳的固定效果，能够避免焊接部不牢固的问题。具体的结构中，所述连接柱15与谐振杆16的接触部位设有外螺纹，所述谐振杆16的侧壁上设有带内螺纹的孔位17，连接柱15上的外螺纹与孔位17的内螺纹螺接固定。螺纹固定，使其结构更稳定。应该指出，连接柱15的端部与谐振杆16的孔位17固定结构，如卡接结构，均属于本发明的保护范围。

在一具体的实施例中，所述第一耦合盘13与第二耦合盘14的形状均为圆形或方形。其它形状的第一耦合盘13与第二耦合盘14，如多边形、异型等，也是可行方案。为保证有效面积最大，所述第一耦合盘13与第二耦合盘14的面积大小相等或近似相等。在一具体的方案中，所述谐振杆16的材质为高导电率的金属或合金，如铜、铝、银或者其他导电率高的金属材料；合金材料如铜银合金等，保证谐振杆的外表面为导电率高的金属材料。

在相同电容量的情况，增加对接面积，相当于增加了第一耦合盘与第二耦合盘的间距，从而使滤波器的性能更稳定，至少具有如下好处：1）第一耦合盘及第二耦合盘均为圆形，易加工，易实现，电接触优良；2）改进后的耦合结构，极间距离变大，降低了耦合系数对环境变化的敏感性，间接增强了滤波曲线的稳定性，带内驻波比、纹波、插损性能持续稳定，使滤波器的环境适应性明显增强；对产品进行了高低温环境专项试验，试验结果表明：采用这种输入输出谐振杆和耦合结构的滤波器，在-40℃～+65℃范围内，其性能稳定，试验前后的性能曲线差异小、可重合可恢复，环境适应性明显得到提高，其可应用的场合更加广；3）使滤波器输入输出耦合系数和极间电容的调试变得简单轻松，产品一致性和生产效率明显提高；4）消除了打火、放电现象，滤波器功率容量明显增大，适用场合更广，并保障了通信系统持续正常工作；5）相同间距下，可以设计出更大的通频带宽。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种改进型滤波器的耦合结构，包括导体杆、第一耦合盘、谐振杆、介质以及金属壳体，所述金属壳体内部形成有容置空间，所述导体杆、第一耦合盘及谐振杆均置于容置空间中，所述导体杆的一端与第一耦合盘固定连接，其另一端向金属壳体外延伸，所述介质填充于金属壳体的容置空间，其特征在于，还包括连接柱及第二耦合盘；所述连接柱的一端固定于谐振杆的侧壁上，连接柱的另一端垂直固定于第二耦合盘上，使第二耦合盘与谐振杆固定；所述第一耦合盘与第二耦合盘正对设置，所述第一耦合盘与第二耦合盘之间设置有间距。

2.根据权利要求1所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述第一耦合盘与第二耦合盘的间距为0.7mm-3mm。

3.根据权利要求1所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述导体杆为同轴传输线的内导体。

4.根据权利要求3所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述连接柱焊接于谐振杆的侧壁上。

5.根据权利要求2所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述谐振杆的侧壁上开设有孔位，所述连接柱的一端固定于谐振杆的孔位，其另一端垂直固定于第二耦合盘上。

6.根据权利要求5所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述连接柱与谐振杆的接触部位设有外螺纹，所述谐振杆的侧壁上设有带内螺纹的孔位，连接柱上的外螺纹与孔位的内螺纹螺接固定。

7.根据权利要求4或6所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述第一耦合盘与第二耦合盘的形状均为圆形或方形。

8.根据权利要求4或6所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述第一耦合盘与第二耦合盘的面积大小相等。

9.根据权利要求8所述的改进型滤波器的耦合结构，其特征在于，所述谐振杆的材质为高导电率的金属或合金。