CN105356021B - 一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件 - Google Patents
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Abstract
一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，属于微波器件领域。该组件由一个腔体带通滤波器和一个腔体低通滤波器连接组成且整体连接组合为一体，腔体低通滤波器和带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接，腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器的金属谐振柱固定连接，腔体低通滤波器为糖葫芦式滤波器，腔体带通滤波器为交趾或梳状滤波器；腔体低通滤波器和带通滤波器为同轴滤波器且均为多阶滤波器。本发明主要针对腔体带通滤波器和腔体低通滤波器，采用将腔体低通滤波器中的内导体与腔体带通滤波器中的金属谐振柱固定连接的方式实现了低通滤波器和带通滤波器的一体化，减小了器件体积，方法简单，并实现了滤波器高谐波抑制的要求。
Description
技术领域
本发明属于微波器件领域，具体涉及一种一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，该组件可实现远端高次谐波处良好的抑制。
背景技术
随着卫星技术的发展，有效载荷的频谱资源十分紧张，需要发展高杂波和谐波抑制的高性能滤波组件，尤其是具有近带高杂波和远带高谐波抑制的一体化滤波器组件，该类滤波器组件广泛应用于导航卫星有效载荷中，另外还可应用于其他卫星有效载荷和地面通信系统中。开关滤波器组可通过开关切换到所需的波段，满足宽带技术通信的要求而被广泛使用。开关滤波器组一般通过几路开关滤波器来实现较宽的带宽，这就需要每路滤波器都能对开关滤波器组所在的频带内有抑制。但普通的腔体滤波器不能避免高次谐波产生的寄生通带，因此，需要在带通滤波器处增加一个低通滤波器来实现高次谐波处的抑制。
申请号为200820029380.1的中国专利“一体化带通滤波器和低通滤波器组件”中提出了一种两个低通滤波器和一个带通滤波器一体化的组件。但该组件中的带通滤波器为类椭圆函数滤波器，且带通滤波器跟低通滤波器之间通过内部传输线进行匹配，未能实现真正的一体化；该组件在装配过程中，需要分别装配SMA来调节带通滤波器和低通滤波器，调节完后再组装在一起，操作步骤繁琐。
发明内容
本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种一体化的腔体带通滤波器和低通滤波器组件。本发明主要针对腔体带通滤波器和腔体低通滤波器，采用将腔体低通滤波器中的内导体与腔体带通滤波器中的金属谐振柱固定连接的方式实现了低通滤波器和带通滤波器的一体化，减小了器件体积，方法简单，并实现了滤波器高谐波抑制的要求。
本发明的技术方案如下：
一种一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，由一个腔体带通滤波器和一个腔体低通滤波器连接组成且整体连接组合为一体，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接，所述腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器的金属谐振柱固定连接，所述腔体低通滤波器为糖葫芦式滤波器，所述腔体带通滤波器为交趾或梳状滤波器；所述腔体低通滤波器和带通滤波器为同轴滤波器且均为多阶滤波器。
进一步地，所述腔体低通滤波器的输入端口为公共输入口，腔体带通滤波器的输出端口为公共输出口。
进一步地，所述腔体带通滤波器的输入端口为公共输入口，腔体低通滤波器的输出端口为公共输出口。
进一步地，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接时，首先在腔体带通滤波器第一腔中的金属谐振柱上打孔，然后将腔体低通滤波器中涂覆有导电胶的内导体插入上述金属谐振上的孔内，再经烘箱烘烤。
进一步地，所述内导体的直径大小不同，可根据需求调节。
进一步地，所述腔体低通滤波器与金属谐振柱之间的内导体直径大于介质套包覆的和插入金属谐振柱部分的内导体的直径。
进一步地，所述腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器金属谐振柱的连接位置可根据需求调节。
进一步地，所述腔体低通滤波器和带通滤波器均为多阶切比雪夫同轴滤波器。
进一步地，所述低通滤波器的截止频率大于或等于带通滤波器的截止频率。
进一步地，所述腔体低通滤波器为糖葫芦式滤波器，所述腔体低通滤波器通过将其内导体插入带通滤波器第一腔的金属谐振柱内的方式，实现与腔体带通滤波器的固定连接。
进一步地，所述腔体低通滤波器为11阶同轴糖葫芦式滤波器，包括内导体、套装在内导体外侧的聚四氟乙烯介质套、直接套装在内导体外侧的空心金属圆环，以及接地金属腔。
进一步地，所述腔体带通滤波器为7阶交趾或梳状滤波器，包括金属腔体、设置在金属腔体上下面和侧面的调谐螺钉、设置在金属腔体上的金属谐振柱。
进一步地，所述腔体带通滤波器金属腔体上下面的调谐螺钉可调节每个腔体的谐振频率，金属腔体侧壁上的调谐螺钉可调节两腔之间的耦合。
本发明还提供了所述一体化腔体低通滤波器和带通滤波器组件的使用方法，通过调节腔体带通滤波器中的调谐螺钉，实现腔体带通滤波器与腔体低通滤波器之间的匹配。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用将低通滤波器中的内导体和带通滤波器中的金属谐振柱固定连接的方式，实现了滤波器的一体化结构，方法简单，结构紧凑，可靠性高，得到的组件结构的体积重量小，满足了通信系统小型化的要求。
2、本发明低通滤波器和带通滤波器通过低通滤波器中粗细不一的内导体进行匹配，不需要内部传输线，减小体积，且粗细不一的内导体实现了高低阻抗匹配，使得得到的一体化滤波器组件的驻波较小。
3、本发明组件中的低通滤波器和带通滤波器不用分别安装SMA进行调试，装配好后只需调节带通滤波器的调谐螺钉，操作简单快捷；低通滤波器有效抑制了带通滤波器的寄生通带，使带通滤波器在远端处有很好的抑制。
附图说明
图1为本发明组件的一种工作原理示意图；
图2为本发明一体化组件的剖面示意图；a为低通滤波器与交趾带通滤波器一体化组件的剖面图，b为低通滤波器与梳状带通滤波器一体化组件的剖面图；
图3为本发明一体化组件的整体结构示意图；
图4为本发明一体化滤波器组件的内导体(a)以及低通滤波器和带通滤波器连接处的放大示意图(b)；
图5为本发明一种滤波器组件的正视图；
图6为低通滤波器的接地金属腔；
图7为低通滤波器的空心金属圆环；
图8为本发明一体化滤波器组件的仿真结果图；
图9为本发明一体化滤波器组件的实测结果图，a为实测结果图，b为局部放大图。
其中，1为介质套，2为空心金属圆环，3为内导体，4为输入SMA端口，5为输出SMA端口，6为腔体低通滤波器，7为腔体带通滤波器，8为低通滤波器安放孔，9为金属谐振柱，10为调谐螺钉。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例详述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明由一个腔体低通滤波器和一个腔体带通滤波器连接组成且整体连接组合为一体，所述低通滤波器的SMA端口为输入端口，带通滤波器的SMA端口为输出端口。
进一步地，还可以为，所述带通滤波器的SMA端口为输入端口，低通滤波器的SMA端口为输出端口。
如图2、图3及图4所示，本发明一体化组件由一个腔体带通滤波器和一个腔体低通滤波器连接组成且整体连接组合为一体，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接，所述腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器的金属谐振柱固定连接，所述带通滤波器为交趾或梳状滤波器；所述低通滤波器和带通滤波器为同轴滤波器且均为多阶滤波器；所述低通滤波器为11阶切比雪夫糖葫芦式滤波器，响应函数为CHEBYSHEV(切比雪夫)滤波器，包括内导体3、套装在内导体外侧的聚四氟乙烯介质套1、直接套装在内导体外侧的空心金属圆环2，以及接地金属腔；所述带通滤波器为7阶切比雪夫滤波器，包括7个6mm金属腔体、设置在金属腔体上下面和侧面的调谐螺钉10、设置在金属腔体上的金属谐振柱9；所述低通滤波器的SMA输入端口为公共输入口，所述带通滤波器SMA输出端口为公共输出口。
进一步地，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接时，首先在腔体带通滤波器第一腔中的金属谐振柱上打孔，然后将腔体低通滤波器的内导体细针涂抹AB型导电胶后直接插入带通滤波器打的孔里面，装配完成后经烘箱烘烤。
图4为内导体与金属谐振柱的连接处放大示意图，由图4可知，连接处的内导体(铜导体)的直径发生了变化，即低通滤波器与金属谐振柱之间的内导体的直径大于介质套包覆的和插入金属谐振柱部分的内导体的直径；直径大小不同的铜导体产生了高低阻抗匹配的效果，抵消了低通跟带通滤波器连接处突变的影响，这样会使低通滤波器跟带通滤波器连接处匹配良好，在滤波器的通带内，输入、输出的驻波非常小。
图5为加工示意图，从左到右依次为输入SMA端口4、腔体低通滤波器6、腔体带通滤波器7、输出SMA端口5。图6为低通滤波器的接地金属腔，主要是为了跟带通滤波器保持一致的外观。
组装低通滤波器6时需按照尺寸大小把介质套1和空心金属圆环2套在内导体上，在实际产品中，需将组装好的上述结构放入低通滤波器安放孔8内，以保持跟带通滤波器一样的外形。在实际应用中，装配好输入端SMA和输出端SMA，连接低通滤波器6和带通滤波器7，通过调节调谐螺钉10，以保证带内和远端频带外达到指标要求。
图8和图9分别为本发明一体化滤波器组件的仿真和实测结果图。由图8和图9可知，所得到的滤波器组件最终的中心频率为2.95GHz，带宽为0.61GHz，中心插损小于0.6dB，带内驻波比在1.2以下，并且寄生通带处带外抑制大于60dB。图9显示在远端寄生通带处，抑制大于60dB，回波损耗均小于-20dB，可见采用低通滤波器中粗细不一的铜导体进行连接可实现良好的性能。
综上，本发明可实现低通滤波器和带通滤波器的一体化，得到的一体化结构的带内驻波良好，对远带寄生通带有良好的抑制。
Claims (8)
1.一种一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，由一个腔体带通滤波器和一个腔体低通滤波器连接组成且整体连接组合为一体，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接，所述腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器的金属谐振柱固定连接，所述内导体的直径大小不同，可根据需求调节，所述腔体低通滤波器为糖葫芦式滤波器，所述腔体带通滤波器为交趾或梳状滤波器；所述腔体低通滤波器和带通滤波器为同轴滤波器且均为多阶滤波器。
2.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述腔体低通滤波器和腔体带通滤波器通过腔体低通滤波器中的内导体进行匹配连接时，首先在腔体带通滤波器的金属谐振柱上打孔，然后将腔体低通滤波器中涂覆有导电胶的内导体插入上述金属谐振上的孔内，再经烘箱烘烤。
3.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述腔体低通滤波器的内导体与腔体带通滤波器金属谐振柱的连接位置可根据需求调节。
4.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述腔体低通滤波器和带通滤波器均为多阶切比雪夫同轴滤波器。
5.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率大于或等于带通滤波器的截止频率。
6.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述腔体低通滤波器为11阶同轴糖葫芦式滤波器，包括内导体、套装在内导体外侧的聚四氟乙烯介质套、直接套装在内导体外侧的空心金属圆环，以及接地金属腔。
7.根据权利要求1所述的一体化腔体带通滤波器和低通滤波器组件，其特征在于，所述腔体带通滤波器为7阶交趾或梳状滤波器，包括金属腔体、设置在金属腔体上下面和侧面的调谐螺钉、设置在金属腔体上的金属谐振柱。
8.一种如权利要求1所述一体化腔体低通滤波器和带通滤波器组件的使用方法，通过调节腔体带通滤波器中的调谐螺钉，实现腔体带通滤波器与腔体低通滤波器之间的匹配。
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