CN105280998B - 可调谐滤波器 - Google Patents

Abstract

一种可调谐滤波器，作为具备以机械方式使中心频率成为可调的频率调谐机构的可调谐滤波器，能够高精度地使波导管内的介电板平行移动而实现所需的频移。可调谐滤波器(1)的频率调谐机构(4)包括：支承板(10)，其配置成与介电板平行并从波导管的外部对介电板进行支承；导向部(20)，其阻止支承板的绕单轴的旋转并对支承板进行导向而使之沿单轴方向自由移动；驱动部(30)，其使支承板沿单轴方向移动；以及框体(40)，其将导向部和驱动部相对波导管支承于固定位置，驱动部包括：螺旋轴(31)，其沿单轴方向受到支承，与支承板侧的螺纹部螺合并受到旋转驱动；以及弹簧体(33)，其对支承板向使之远离框体的方向施力。

Description

可调谐滤波器

技术领域

本发明涉及具备频率调谐机构的可调谐滤波器。

背景技术

作为使用从微波频段至毫米波频段的通信频率的带通滤波器，一般情况下，使用波导滤波器。波导滤波器因其低损耗且能够应对大功率的大功率耐久性的优异特点而广泛用于基站等通信设备中。

使用通带确定的带通滤波器时，每当变更通信系统的频道时必须更换带通滤波器，因而，成为通信系统成本上升的原因。另外，由于带宽随通信系统而定，因此，为了实现通信系统的成本下降等，对能够在维持所需的带宽的情况下使中心频率可调的可调谐滤波器产生了需求。

作为这种可调谐滤波器，具备以机械方式使中心频率可调的频率调谐机构的类型已为公众所知。下述专利文献1中记述的现有技术提出一种可调谐带通滤波器的方案，该可调谐带通滤波器包括：被以H面为中央分成2部分的方形波导管以平行于E面的状态夹于其间的薄型金属板；沿该金属板的长度延长方向配置于金属板的下方或上方中的至少一方的介电板；以及用于从外部改变该介电板与金属板的相对位置关系的驱动部。

专利文献1：日本专利特开2011-9806号公报

上述的现有技术提出一种方案，将设计成以规定的频率共振的金属板用以H面为中央分成2部分的方形波导管夹于中间，将在金属板的上方或下方的方形波导管内以平行于E面的状态配置的介电板通过支承杆于中心部与驱动部连接，并利用驱动部通过使介电板上下活动而使中心频率成为可调。

在这类现有技术中，在支承杆上设置阳螺纹部，将与该阳螺纹部螺合的阴螺纹部设置于介电板侧，能够通过用电动机的输出轴传动使支承杆旋转而使介电板侧上下活动。然而，对该种机构而言，因螺纹部的齿隙会引起介电板的静止位置发生上下微小变动，存在因该位置的微小变动而不能进行高精度的频移的问题。

发明内容

本发明将对这类问题的处置作为欲解决的技术问题中的一个例子。即，本发明的目的在于，在具备以机械方式使中心频率可调的频率调谐机构的可调谐滤波器中，使波导管内的介电板高精度平行移动以能够进行所需的频移。

为达成该种目的，本发明具备以下的结构。

一种可调谐滤波器，其特征在于，包括：波导管；介电板，该介电板配置于所述波导管内，通过向单轴方向平行移动而使中心频率发生频移；以及频率调谐机构，该频率调谐机构对所述介电板进行支承并使之沿所述单轴方向移动，所述频率调谐机构包括：支承板，该支承板配置成与所述介电板平行并从所述波导管的外部对所述介电板进行支承；导向部，该导向部阻止所述支承板的绕所述单轴的旋转并对所述支承板进行导向而使之沿所述单轴方向自由移动；驱动部，该驱动部使所述支承板沿所述单轴方向移动；以及框体，该框体在相对于所述波导管的固定位置对所述导向部与所述驱动部进行支承，所述驱动部包括：螺旋轴，该螺旋轴沿所述单轴方向受到支承，与所述支承板侧的螺纹部螺合并受到旋转驱动；以及弹簧体，该弹簧体对所述支承板向使之远离所述框体的方向施力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的可调谐滤波器的整体结构的说明图。

图2是表示本发明的实施方式的可调谐滤波器的整体结构的说明图(图1的X-X剖视图)。

图3是表示本发明的实施方式的频率调谐机构的说明图((a)是侧视图，(b)是俯视图)。

图4是表示本发明的实施方式的频率调谐机构的说明图(分解立体图)。

图5是表示本发明的实施方式的螺母体与支承板的孔部的关系((a)是上升时的状态，(b)是下降时的状态)的说明图(俯视图)。

图6是表示本发明的实施方式的频率调谐机构的动作((a)是上端位置，(b)是下端位置)的说明图(剖视图)。

(符号说明)

1：可调谐滤波器

2：波导管

2A：支承部

3：介电板

4：频率调谐机构

5：金属板

10：支承板

10A：连接部

11：增强部

12：孔部

12A：直边

13：连接杆

20：导向部

21：第一导向轴

21A：固定部

22：第二导向轴

22A：抵接面

23：弹簧体(辅助弹簧体)

30：驱动部

31：螺旋轴

32：限位部

32A：螺丝

32B：弹簧垫片

32C：垫片

33：弹簧体(主弹簧体)

34：电动机

35：减速机

36：螺母体

36A：平行平面

36B：凸缘部

36C：凹部

40：框体

40A：通孔

41：轴承

41A，41B：轴承体

42：保持体

43：安装螺丝

44：支承部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1及图2表示本发明的实施方式的可调谐滤波器1的整体结构。可调谐滤波器1包括：波导管2；配置于波导管2内通过向单轴方向(图示Z方向)的平行移动而使中心频率频移的介电板3；对介电板3进行支承并使之沿单轴方向(图示Z方向)移动的频率调谐机构4。图示的波导管2是以H面(磁场面)为中央分成2部分的方形波导管，包括被分成2部分的方形波导管夹于中间并以规定的频率共振的金属板5。介电板3是配置于该金属板5的上下一方(图示为上方，亦可为下方)的板状的电介质(相对介电常数1.0以上)，设置成以平行于E面(电场面)的状态延伸而遍及波导管2的空洞长度的大部分。此外，此处，将波导管2的输入输出方向设为Y方向，将垂直于Y方向及E面的方向设为Z方向，将垂直于Y方向及H面的方向设为X方向，并以Z方向为上下方向。

频率调谐机构4包括配置成与介电板3平行并在波导管2的外部对介电板3进行支承的支承板10，通过使支承板10上下活动而使波导管2内的介电板3与金属板5的间隔缩小/增大，以机械方式使中心频率频移。在图示的例中，介电板3在其长边方向的两端位置受到沿上下方向延设的连接杆13的端部的支承，通过连接杆13以悬吊状态与支承板10连接。

频率调谐机构4包括框体40，利用框体40使之相对波导管2于固定位置受到支承。在图示的例中，波导管2包括沿X方向延伸的支承部2A，在该支承部2A上安装框体40。

图3及图4表示频率调谐机构4的具体结构。频率调谐机构4包括：上述支承板10；导向部20，该导向部20使支承板10停止绕单轴(图示Z轴)旋转并对支承板10进行导向以使之能够沿单轴方向(图示Z方向)自由移动；驱动部30，该驱动部30使支承板10沿单轴方向(图示Z方向)移动；以及框体40，该框体40在相对于波导管2的固定位置对导向部20与驱动部30进行支承。

支承板10是沿介电板3的长边方向的长条的板状体，在其表面沿长边方向具有增强部11。另外，支承板10在长边方向的两端具有连接上述连接杆13的上端的连接部(连接孔)10A。另外，在支承板10的中央部(重心附近)设置有具有平行的一对直边12A的孔部12。

导向部20包括：第一导向轴21，该第一导向轴21的一端由固定部21A固定于支承板10并沿单轴方向(图示Z方向)延伸设置；以及第二导向轴22，该第二导向轴22的一端由固定部22A固定于支承板10并沿单轴方向(图示Z方向)延伸设置。第一导向轴21与第二导向轴22基本上平行配置且配置成与支承板10的平面垂直。

第一导向轴21由设于框体40的构成导向部20的轴承41支承而能够沿单轴方向(图示Z方向)自由滑动。轴承41只要能够使第一导向轴21沿单轴方向稳定滑动便可，在图示的例中，包括沿单轴方向分离配置的一对轴承体41A、41B及将该对轴承体41A、41B同轴保持的保持体42。该保持体42在其轴方向的角度被高精度确定的状态下固定于框体40。框体40上形成有供第一导向轴21插通的孔40P。

第二导向轴22贯通设于框体40的构成导向部20的通孔40A。通孔40A以平行状态形成有限位面40A1，第二导向轴22与该限位面40A1抵接。第二导向轴22通过贯通设于框体40的通孔40A而阻止支承板10绕单轴(图示Z轴)旋转。

以此方式，导向部20阻止支承板10绕单轴(图示Z轴)旋转，对支承板10进行导向而使之沿单轴方向(图示Z方向)自由移动。此处，为能够使介电板3在波导管2内不发生倾斜地平行移动而进行所需的频移，必须使支承板10不发生倾斜地平行移动。此时，通过减少轴承41内的第一导向轴21的游隙与通孔40A内的第二导向轴22的游隙，可以减轻支承板10的倾斜，但若减少这些游隙则使支承板10无法顺滑地移动。

为此，为在确保这些游隙的必要量的同时使支承板10不发生倾斜地平行移动，设置了弹簧体(辅助弹簧体)23。弹簧体23可由配置于第二导向轴22的周围的、施力使支承板10远离框体40的压缩螺簧构成。通过在框体40与支承板10之间配备这样的弹簧体23，即使轴承41内的第一导向轴21存在游隙，也能够使第一导向轴21在该游隙中发生部分接触，从而能够使静止状态下的支承板10的倾斜状态始终保持恒定。并且，通过在虑及该恒定状态的倾斜的情况下将介电板3与支承板10连接，能够实现波导管2内的介电板3的不发生倾斜的平行移动，从而能够进行所需的频移。

接着，对驱动部30进行说明。驱动部30包括沿单轴方向受到框体40支承而与支承板10侧的螺纹部螺合的、受到旋转驱动的螺旋轴31。螺旋轴31在其外周具备省略图示的螺纹部(例如阳螺纹部)，通过旋转驱动螺旋轴31，将螺旋轴31的绕轴旋转转换成轴向的移位而使支承板10上下移动。在图示的例中，上述第一导向轴21与第二导向轴22之间配置有螺旋轴31。通过将螺旋轴31设于支承板10的中央附近并在其左右两侧设置第一导向轴21与第二导向轴22，能够使支承板10以良好的平衡状态发生移动。

并且，驱动部30具备上述螺旋轴31以及对支承板10施力以使之从框体40远离的弹簧体(主弹簧体)33。弹簧体33可由配置于螺旋轴31周围的压缩螺簧构成。通过设置这样的弹簧体33，能够防止由螺旋轴31的螺纹部的齿隙引起的支承板10的松动。利用弹簧体33使在螺纹部的齿隙中始终以上侧发生部分接触，因而，能够高精度地对支承板10的静止时的位置进行定位，由此，能够使波导管2内的介电板3高精度平行移动而进行所需的频移。

驱动部30的支承板10侧的螺纹部可由保持于支承板10的螺母体36构成。螺母体36具有与螺旋轴31的螺纹部(阳螺纹部)螺合的螺纹部(阴螺纹部)，保持于被阻止相对支承板10旋转的状态。

另外，驱动部30包括：电动机34；以及将电动机34的驱动旋转减速后向螺旋轴31传递的减速机35。电动机34受到框架34A的支承，减速机35受到框架35A的支承。框架34A与框架35A由安装螺丝43安装于框体40。

螺母体36卡合于支承板10的孔部12。并且，螺母体36在侧面具备一对平行平面36A，并具备成为支承板10的孔部12的防拔脱部件的凸缘部36B。如图5所示，孔部12具有一对直边12A，该对直边12A以相对于螺母体36的轴中心O对称的2点((a1、b1)或(a2、b2))与平行平面36A抵接。

将螺母体36卡合于支承板10的孔部12，将螺旋轴31的螺纹部与螺母体36的螺纹部螺合，并旋转驱动螺旋轴31，则当支承板10上升时，如图5(a)所示，螺母体36的平行平面36A以点a1、b1与孔部12的直边12A抵接，当支承板10下降时，如图5(b)所示，螺母体36的平行平面36A以点a2、b2与孔部12的直边12A抵接。如此，由于孔部12内的螺母体36的接触点设定为相对于轴中心O的对称位置，螺旋轴31的螺纹部不会与螺母体36的螺纹部的单侧啮合而能够全周均匀地螺合。由此，能够以螺母体36的中心与螺旋轴31的中心对准的状态使螺母体36上下移动，能够使支承板10与螺母体36一起顺滑地移动。

在螺旋轴31的前端设置有以前端阻止螺母体36移动的限位部32。限位部32例如可由螺丝32A、弹簧垫片32B及垫片32C构成。

图6表示频率调谐机构的动作((a)为上端位置，(b)为下端位置)。当旋转驱动螺旋轴31而使螺母体36上升时，螺旋轴31前端的限位部32与设于螺母体36的上端的凹部36C的底面抵接，螺母体36的上升受到限制(参照图6(a))。该位置成为支承板10的上端位置。另外，当反方向旋转驱动螺旋轴31而使螺母体36下降时，螺母体36的下端与框体40上的支承部44抵接而使螺母体36的下降受到限制(参照图6(b))。该位置成为支承板10的下端位置。由此，能够以螺母体36的高度对支承板10的下端位置进行调整，能够以螺母体36上的凹部36C的深度对支承板10的上端位置进行调整。

配置于螺旋轴31周围的弹簧体33的一端侧(上端侧)由螺母体36的外周支承，另一端侧(下端侧)由框体40上的支承部44支承。支承部44上设有弹簧体33的端部与之卡合的突起部，该突起部的外周部与弹簧体33的内周卡合。通过以此方式对弹簧体33的上下端进行支承，弹簧体33不会屈曲而能够将均匀的预压施加在框体40与支承板10之间。由此，能够高精度地对支承板10的静止位置进行定位。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于这些实施方式，即使在不超越本发明的主旨的范围内对设计作了变更等，也仍然包含于本发明中。另外，上述的各实施方式只要其目的及结构等并无矛盾或问题等，能够对各技术作相互换用并进行组合。

Claims (5)

1.一种可调谐滤波器，其特征在于，

所述可调谐滤波器包括：波导管；介电板，该介电板配置于所述波导管内，通过向单轴方向平行移动而使中心频率发生频移；以及频率调谐机构，该频率调谐机构对所述介电板进行支承并使之沿所述单轴方向移动，

所述频率调谐机构包括：支承板，该支承板配置成与所述介电板平行并从所述波导管的外部对所述介电板进行支承；导向部，该导向部阻止所述支承板绕所述单轴的旋转并对所述支承板进行导向而使之沿所述单轴方向自由移动；驱动部，该驱动部使所述支承板沿所述单轴方向移动；以及框体，该框体在相对于所述波导管的固定位置对所述导向部与所述驱动部进行支承，

所述驱动部包括：螺旋轴，该螺旋轴沿所述单轴方向受到支承，与所述支承板侧的螺纹部螺合并受到旋转驱动；以及弹簧体，该弹簧体对所述支承板向使之远离所述框体的方向施力。

2.如权利要求1所述的可调谐滤波器，其特征在于，

所述驱动部包括：电动机；减速机，该减速机对所述电动机的驱动旋转进行减速后向所述螺旋轴传递；以及螺母体，该螺母体具有所述螺纹部，以相对于所述支承板被阻止旋转的状态受到保持，

所述弹簧体配置于所述螺旋轴的周围。

3.如权利要求2所述的可调谐滤波器，其特征在于，

所述支承板包括与所述螺母体卡合的孔部，

所述螺母体在侧面具备一对平行平面，并具备成为所述孔部的防拔脱部件的凸缘部，

所述孔部具有一对直边，该对直边以相对于所述螺母体的轴中心对称的2点与所述平行平面抵接。

4.如权利要求2或3所述的可调谐滤波器，其特征在于，

所述弹簧体的一端侧受到所述螺母体的外周的支承而另一端侧受到所述框体上的支承部的支承。

5.如权利要求2所述的可调谐滤波器，其特征在于，

所述螺旋轴的前端设置有以前端阻止所述螺母体的移动的限位部。