CN104393391A - 一种低频高功率谐振器和电调带阻滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低频高功率谐振器和带有低频高功率谐振器的电调带阻滤波器。低频谐振器包括外导体，内导体、调谐杆、介质支撑，外导体底部固定安装内导体，其顶部设有凹槽，凹槽内装有铍青铜材料的指型簧片，调谐杆从凹槽中伸入内导体，与指型簧片弹性短路接触；内导体为空心的金属柱体，与外导体导电接触，其外壁中下部设有镂空的螺旋线轨迹开槽；内导体外壁设有两层凸起槽，介质支撑与内导体垂直相交，固定安装在内导体外壁的两层凸起槽内。高功率电调带阻滤波器，由依次连接的输入接口、输出接口、一个以上电调谐单元组成。它不仅实现了带阻滤波器电动改频，还能够满足超低频段下的小型化和宽调谐频率范围、高功率的要求。

Description

一种低频高功率谐振器和电调带阻滤波器

技术领域

本发明涉及一种低频谐振器和电调带阻滤波器，尤其是一种低频高功率谐振器和电调带阻滤波器，属于微波滤波器技术领域。

背景技术

现有技术中《电讯技术》2013年第5期文章“一种大功率窄带电调滤波器设计”，其谐振器为在均匀阻抗的内导体，采用在其开路端加入调谐杆的谐振方式，由于在低频率工作时，内导体的长度很长，仅适合VHF波段的高频段工作，因此体积大、承受功率低，并且该电控调谐的电调滤波器是带通滤波器，不具备带阻滤波器的功能，其谐振器也只适合于百瓦级的滤波器。

现有技术中专利号为201020637507.5号的中国实用新型专利中公开了“一种VHF波段小型化腔体滤波器”，是一种带阻滤波器，但不具备电控可调频率的功能，其谐振器的内导体是传统的螺旋线结构，由于螺旋线的顶端有高压的原因和螺旋线内部电磁场的特殊性，使得频率的调谐范围小，适合于千瓦以下功率的固定频率滤波器。

传统方式实现的谐振器，在低频段使用时或者谐振器长、体积大，或者体积可以小但通过功率也小，应用于高功率微波时有打火击穿现象。目前，需求工作在低频率、电动改频、承受功率几千瓦以上的高功率带阻滤波器。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了低频高功率谐振器和电调带阻滤波器，在低频段实现电控改频的电调带阻滤波器和低频段、高功率的电调谐振器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

技术方案一：

一种低频高功率谐振器10，包括外导体2，其特征在于：还包括内导体3、调谐杆4、介质支撑5，所述外导体2底部固定安装所述内导体3，其顶部设有凹槽7，所述凹槽7内装有铍青铜材料的指型簧片8，所述调谐杆4从所述凹槽7中伸入内导体3，与所述指型簧片8弹性短路接触；所述内导体3为空心的金属柱体，与所述外导体2导电接触，其外壁中下部设有镂空的螺旋线轨迹开槽6；所述内导体3外壁设有两层凸起槽，所述介质支撑5与所述内导体3垂直相交，固定安装所述内导体3外壁的两层凸起槽内。

其中，所述的调谐杆4为金属圆棒，内部中空，底部倒圆角。

其中，所述的介质支撑5是一层以上聚四氟乙烯材料。

技术方案二：

一种带有技术方案一所述的低频高功率谐振器的高功率电调带阻滤波器，由输入接口、输出接口、一个以上结构相同的电调谐单元组成；所述输入端口、各电调谐单元相应的的输入/输出接口、输出端口通过射频传输线依次连接；所述各电调谐单元均由射频三通、驱动电路、电调谐振器组成，所述电调谐振器的相应输入端分别与所述射频三通和驱动电路的相应输出端连接；所述的电调谐振器，包括射频接口、回零开关、传动机构、直线电机和所述低频高功率谐振器；所述射频接口装配在所述低频高功率谐振器的外导体上，其内芯伸入所述低频高功率谐振器内部与内导体连接，所述低频高功率谐振器与所述传动机构定位连接，所述传动机构与所述直线电机定位连接，回零开关安装在传动机构与直线电机之间的板上，并深入到传动机构内。

所述的高功率电调带阻滤波器，所述的传动机构包括两根以上导向杆、螺杆、导向板和驱动螺母，所述的导向杆、螺杆分别与所述的导向板垂直连接，所述直线电机的伸出杆上设有螺纹，直接作为所述传动机构的螺杆，所述螺杆与驱动螺母连接，所述驱动螺母连接所述的导向板，所述调谐杆伸出低频高功率谐振器外的部分与传动机构中的导向板连接。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

1.本发明的低频高功率谐振器的内导体采用了螺旋线和传统内导体相结合的变形结构，在空心内导体的外壁上镂空螺旋线轨迹的开槽，利用螺旋线可以大幅减小内导体长度的优势，对内导体局部缩短，避免了在低频段传统形式的均匀阻抗内导体长度超长的劣势，达到了腔体小型化的要求，并且这样的内导体结构形式，可以使用数控机床加工，比用螺旋线实现的滤波器在性能上更具有一致性。

2.本发明采用了新颖的低频高功率谐振器接入传动机构和直线电机，实现电调谐振器。其中将低频高功率谐振器中的镂空的螺旋轨迹开槽设置在内导体的中下部分，靠近内导体短路端，使滤波器调整频率时调谐杆基本都在均匀阻抗内导体的内孔部分做往复的直线运动，发挥了传统内导体可连续改变频率、调谐范围大、承受功率高的优势，避免了螺旋线内导体调频范围窄、承受功率低的劣势，使电控改频的电调谐振器能够有超宽的频率调谐范围，通过功率几千瓦。

3.本发明使用了多个新型电调谐振器，以此为基础实现低频段内电控改频的腔体带阻滤波器，不仅实现了低频段高功率电调带阻滤波器从无到有，而且提高扩展了带阻滤波器的性能。

4.本发明采用直线电机代替传统的步进电机，直线电机的伸出杆有螺纹，直接作为传动机构的螺杆，无需联轴器做中间的连接件，使结构更为直接简单，消除转动误差。

5.本发明采用单腔单调的电控机械调节方式改变滤波器工作频率，避免了在低频段大体积腔体以单个电机带动多个调谐杆统调频率时，需选用一个大功率的步进电机驱动多个传动机构和谐振腔而带来的复杂结构。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2的原理框图；

图3是实施例2的电调谐振器的外形图；

图4是本发明实施例2的电调谐振器的剖视图。

其中1-射频接口，2-外导体，3-内导体，4-调谐杆，5-介质支撑，6-镂空的螺旋线轨迹的开槽，7-凹槽，8-指形簧片,9-回零开关，10-低频高功率谐振器，11-导向杆，12-螺杆，13-导向板，14-传动机构，15-直线电机，16-驱动螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

一种低频高功率谐振器10，包括外导体2，其特征在于：还包括内导体3、调谐杆4、介质支撑5，所述外导体2底部固定安装所述内导体3，其顶部设有凹槽7，所述凹槽7内装有铍青铜材料的指型簧片8，所述调谐杆4从所述凹槽7中伸入内导体3，与所述指型簧片8弹性短路接触；所述内导体3为空心的金属柱体，与所述外导体2导电接触，其外壁中下部设有镂空的螺旋线轨迹开槽6；所述内导体3外壁设有两层凸起槽，所述介质支撑5与所述内导体3垂直相交，固定安装所述内导体3外壁的两层凸起槽内。所述的调谐杆4为金属圆棒，内部中空，底部倒圆角。所述的介质支撑5是一层以上聚四氟乙烯材料。

如图1所示，实施例中，谐振器采用同轴腔体的形式，包括外导体2、内导体3、调谐杆4、介质支撑5，内导体3是空心的金属圆管，圆管外壁上有完全镂空的连续的多圈等螺距的螺旋线轨迹的开槽6，位于内导体3的中下部，靠近外导体2的底部一侧，与外导体2导电接触，使谐振器中的内导体3即发挥出螺旋线的缩短效应，又体现了传统圆柱形内导体高功率和宽调谐范围的优势。在内导体3与外导体2之间加装一层聚四氟乙烯材料的介质支撑5，介质支撑平面与内导体3垂直相交，起到稳固内导体位置、防振动的作用。金属圆棒的调谐杆4，调谐杆4内部中空，底部倒圆角，安装在外导体2的顶部，其与调谐杆4的相交位置有一圈凹槽7，安装铍青铜材料的指型簧片8，调谐杆4与指型簧片8弹性短路接触，并伸入内导体3的内孔往复运动，使得调谐杆4即能稳定移动，又可以和外导体2良好接触，提高谐振器改频的可靠性。当此种结构的内导体应用于固定频率滤波器的谐振器中时，内导体3上的螺旋线轨迹的开槽6，可以位于内导体3上的任何位置，并且开槽6可以是不连续的；同时调谐杆4也可以是实芯的金属棒，与外导体2的连接关系也不必要使用凹槽7内安装铍青铜材料的指型簧片8的方式，而可以直接用螺母紧固调谐杆4来实现导电短路和固定的作用。

实施例2：

如图2所示，一种带有实施例1所述的低频高功率谐振器的高功率电调带阻滤波器，由输入接口、输出接口、一个以上结构相同的电调谐单元组成；所述输入端口、各电调谐单元相应的的输入/输出接口、输出端口通过射频传输线依次连接；所述各电调谐单元均由射频三通、驱动电路、电调谐振器组成。

如图3和图4所示，所述电调谐振器的相应输入端分别与所述射频三通和驱动电路的相应输出端连接；所述的电调谐振器，包括射频接口1、回零开关9、传动机构14、直线电机15和所述低频高功率谐振器10。所述射频接口1装配在所述低频高功率谐振器10的外导体2，其内芯伸入所述低频高功率谐振器10内部与内导体3连接，所述低频高功率谐振器10与所述传动机构14定位连接，所述传动机构14与所述直线电机15定位连接，回零开关9安装在传动机构14与直线电机15之间的板上，并深入到传动机构14内。

如图4所示，所述的传动机构14包括两根以上导向杆11、螺杆12、导向板13和驱动螺母16，所述的导向杆11、螺杆12分别与所述的导向板13垂直连接，所述直线电机15的伸出杆上设有螺纹，直接作为所述传动机构14的螺杆12，所述螺杆12与驱动螺母16连接，所述驱动螺母16连接所述的导向板13，所述调谐杆4伸出低频高功率谐振器10外的部分与传动机构14中的导向板13连接。

实施例中，主传输线上并列连接N个电调谐振器，N为四，实现了一个可以电控改变工作频率的四腔带阻滤波器，用来抑制某一频段内的信号，而让以外频段的信号通过。电调带阻滤波器包括输入、输出接口、N个驱动电路、N个电调谐振器、N个射频三通通过传输线连接。其中传输线连接在输入接口、输出接口、四个射频三通的射频端口之间，除此以外，每个电调谐振器的射频接口都通过一根传输线与一个射频三通的T形端口连接，每根传输线的长度需要在试验中确定。四个驱动电路采用常规技术手段，分别控制四个对应的直线电机转动。系统中通过系统监控发出改变带阻滤波器工作频率的命令后，每个电调谐振器都按照在监控机箱内监控板上存储好的脉冲和中心频率对应数据表，分别改变各自的谐振器频率，四个电调谐振器分别改变完成工作频率以后，也就改变了整个电调带阻滤波器的工作频率。本实施例输入、输出为同轴口，各个电调谐振器底面和传动机构侧面均有螺孔，用螺钉安装在设备机柜内部。电调带阻滤波器达到了高功率、电控改频、宽调谐的效果，整体结构小，方便应用。

实施例中传动机构14内包括四根导向杆11，导向杆11、螺杆12分别与导向板13垂直并连接，各导向杆11以螺杆12为圆心，对称排列。当螺杆12转动时，导向杆11控制移动方向，带动传动机构14中与螺杆12连接的导向板13即调谐杆4直线移动。首先传动机构14中的导向板13先向直线电机15的方向移动，找回零基准，触发回零开关9后停止并反转方向移动，带动与导向板13相连的调谐杆4移动，从而改变调谐杆4在低频高功率谐振器10的内导体3中的伸入长度，电控改变了电调谐振器的工作频率。

Claims (5)

1.一种低频高功率谐振器(10)，包括外导体(2)，其特征在于：还包括内导体(3)、调谐杆(4)、介质支撑(5)，所述外导体(2)底部固定安装所述内导体(3)，其顶部设有凹槽(7)，所述凹槽(7)内装有铍青铜材料的指型簧片(8)，所述调谐杆(4)从所述凹槽(7)中伸入内导体(3)，与所述指型簧片(8)弹性短路接触；所述内导体(3)为空心的金属柱体，与所述外导体(2)导电接触，其外壁中下部设有镂空的螺旋线轨迹开槽(6)；所述内导体(3)外壁设有两层凸起槽，所述介质支撑(5)与所述内导体(3)垂直相交，固定安装所述内导体(3)外壁的两层凸起槽内。

2.根据权利要求1所述的低频高功率谐振器，其特征在于：所述的调谐杆(4)为金属圆棒，内部中空，底部倒圆角。

3.根据权利要求1所述的低频高功率谐振器，其特征在于：所述的介质支撑(5)是一层以上聚四氟乙烯材料。

4.一种带有如权利要求1所述的低频高功率谐振器的高功率电调带阻滤波器，由输入接口、输出接口、一个以上结构相同的电调谐单元组成；所述输入端口、各电调谐单元相应的的输入/输出接口、输出端口通过射频传输线依次连接；其特征在于：所述各电调谐单元均由射频三通、驱动电路、电调谐振器组成，所述电调谐振器的相应输入端分别与所述射频三通和驱动电路的相应输出端连接；所述的电调谐振器，包括射频接口(1)、回零开关(9)、传动机构(14)、直线电机(15)和所述低频高功率谐振器(10)；所述射频接口(1)装配在所述低频高功率谐振器(10)的外导体(2)上，其内芯伸入所述低频高功率谐振器(10)内部与内导体(3)连接，所述低频高功率谐振器(10)与所述传动机构(14)定位连接，所述传动机构(14)与所述直线电机(15)定位连接，回零开关(9)安装在传动机构(14)与直线电机(15)之间的板上，并深入到传动机构(14)内。

5.根据权利要求4所述的一种高功率电调带阻滤波器，其特征在于：所述的传动机构(14)包括两根以上导向杆(11)、螺杆(12)、导向板(13)和驱动螺母(16)，所述的导向杆(11)、螺杆(12)分别与所述的导向板(13)垂直连接，所述直线电机(15)的伸出杆上设有螺纹，直接作为所述传动机构(14)的螺杆(12)，所述螺杆(12)与驱动螺母(16)连接，所述驱动螺母(16)连接所述的导向板(13)，所述调谐杆(4)伸出低频高功率谐振器(10)外的部分与传动机构(14)中的导向板(13)连接。