CN105470617A - 双模谐振器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种双模谐振器，其包括金属腔体，介质谐振柱，金属片和调螺，所述金属腔体包含两个谐振模式；所述介质谐振柱固定设置在所述金属腔体内，所述介质谐振柱具有介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面，所述介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面均涂覆有被银层；所述金属片固定设置在所述介质谐振柱上表面或介质谐振柱下表面上；所述金属片上形成有耦合部，所述耦合部改变金属片的规则性，在同一个金属腔体内的两个谐振模式之间产生耦合；所述调螺设置在所述金属腔体上。本发明通过在金属片上设置耦合部，实现两个谐振频率，既减小了谐振器的尺寸又实现较高的Q值。

Description

双模谐振器
技术领域
本发明涉及一种通信或微波行业的谐振器，尤其是涉及一种双模谐振器。
背景技术
在蜂窝式远程通信系统中，微波谐振器是常用的设备，尤其是常用的金属同轴谐振腔设计的滤波器广泛用于通信和微波行业。微波谐振器的特性对整个通信系统性能影响非常大，其主要性能之一就是最大谐振因数Q，实际中由于受结构限制，其尺寸和性能无法满足通信行业设备更小更精细的要求。
为了实现尺寸小、性能优的微波谐振器，可采用双模谐振器，双模谐振器通过一定的耦合网络可实现双通带滤波器，它的两个谐振模式分别用于实现一个通带，双模谐振器在不增加滤波器级数的前提下，提高了滤波器的特性。
现有技术中存在一些双模谐振器的设计如图1所示，其存在以下缺点：一方面尺寸过大，在1.85GHz，双模尺寸为81*81*48，失去了双模的优势，如图1(a)所示；另一方面设计成滤波器的时候，只能轴向排列，如图1(b)所示，不方便安装。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种双模谐振器，通过只用和单模同样或者更小的尺寸，就能拥有和单模相同的Q值，并且在一个谐振腔里，有两个谐振频率，完成两个单模谐振器的功能。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种双模谐振器，包括：
金属腔体，所述金属腔体内形成有谐振腔，所述谐振腔内包含两个谐振模式；
介质谐振柱，所述介质谐振柱固定设置在所述金属腔体内，所述介质谐振柱具有介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面，所述介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面均涂覆有被银层；
金属片，所述金属片固定设置在所述介质谐振柱上表面或介质谐振柱下表面上；
耦合部，所述耦合部形成于所述金属片上，所述耦合部改变金属片的规则性，在同一个金属腔体内的两个谐振模式之间产生耦合；以及
调螺，所述调螺设置在所述金属腔体上端，所述调螺可以对每个谐振模式的谐振频率之间的耦合进行调节。
优选地，所述金属片为金属圆盘结构。
优选地，所述耦合部为形成于金属圆盘上的切角、通孔、突台或凹槽中的一种结构。
优选地，所述金属片为方形金属片结构，所述耦合部为所述金属片的切角。
优选地，所述金属腔体底部形成有凸台，所述介质谐振柱通过螺钉固定设置在所述凸台上。
优选地，所述金属腔体底部形成有凸台，所述介质谐振柱通过焊接固定设置在所述凸台上。
优选地，所述双模谐振器还包括安装片，所述安装片与所述介质谐振柱底部固定设置，所述安装片与所述金属腔体底部通过螺钉固定或焊接固定。
优选地，所述安装片为金属圆盘。
优选地，所述安装片为绝缘圆盘。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在金属片上设置耦合部，实现两个谐振频率，既减小了谐振器的尺寸又实现较高的Q值。
2、本发明结构设计合理，设计成滤波器时可纵向排列，安装方便，便于批产。
3、本发明谐振设备采用凋落模式的双模滤波器，实现一个谐振器工作两个谐振频率，可以完成普通金属同轴滤波器的多个谐振腔的功能。
附图说明
图1是现有技术的双模谐振器结构示意图；
图2是本发明双模谐振器实施例一结构示意图；
图3是本发明双模谐振器金属片实施例一结构示意图；
图4是本发明双模谐振器金属片实施例二结构示意图；
图5是本发明双模谐振器金属片实施例三结构示意图；
图6是本发明双模谐振器金属片实施例四结构示意图；
图7是本发明双模谐振器实施例二结构示意图；
图8是本发明双模谐振器实施例三结构示意图；
图9是本发明双模谐振器实施例四结构示意图；
图10是本发明谐振设备4腔结构示意图；
图11是本发明谐振频率仿真计算波形图。
附图标记：1、金属腔体，2、介质谐振柱，3、金属片，4、螺钉，5、调螺，6、安装片，7、耦合部，11、凸台，21、介质谐振柱上表面，22、介质谐振柱下表面。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
为了有效解决谐振器的尺寸和安装问题，本发明通过在介质谐振柱上的金属片上设置耦合部切片，并通过焊接或紧固件固定的方式将介质谐振柱固定在金属腔体上，只用和单模同样或者更小的尺寸就能拥有和单模相同的Q值，并且在一个谐振腔里，有两个谐振频率，完成两个单模谐振器的功能。
如图2所示，本发明所揭示的一种双模谐振器，包括金属腔体1，介质谐振柱2，金属片3和调螺5，其中，所述介质谐振柱2为一个圆柱体，所述金属腔体1内形成有谐振腔，谐振腔内包含两个谐振模式，并可以形成两个谐振频率，其界点常数值在30和44之间，36和44之间更佳。
所述金属腔体1底部形成有凸台11，介质谐振柱2设置在所述凸台11上，所述介质谐振柱2包括介质谐振柱上表面21和介质谐振柱下表面22，所述介质谐振柱上表面21和介质谐振柱下表面22均涂覆有被银层。
所述金属片3设置在所述介质谐振柱上表面21，所述金属片3主要起导电板作用，螺钉4自上而下穿过所述金属片3和介质谐振柱2，并延伸至所述凸台11，介质谐振柱2通过螺钉4固定在所述金属腔体上。
所述调螺5设置在所述金属腔体1上，所述调螺5可以对每个谐振模式的谐振频率进行调节，同时对两个谐振模式之间产生的耦合进行微调。
结合图3所示，所述金属片3为金属圆盘结构，所述金属圆盘上形成有耦合部7，即金属圆盘上的切角，所述耦合部7通过改变金属片3的规则性，在同一个金属腔体1内的两个谐振模式之间产生耦合，从而完成能量从一个谐振到另一个谐振的传递。
图4、图5和图6是金属片3可替换结构，图4示出了金属片3上的耦合部7为通孔结构，图5示出了金属片3上的耦合部7为突台结构，也可以是金属圆盘上的凹槽结构；图6示出了金属片3为正方形金属片，其耦合部7为正方形一个直角部位的切角。
本实施例中，双模谐振器的结构在1.85GHz，尺寸在28*28*20，比传统的金属同轴谐振腔体体积更小，Q值相同或者略高(与介质的性能相关)。
图7示出了本发明双模谐振器实施例二结构，与实施例一区别主要在介质谐振柱2的安装上，具体地说，所述金属腔体1底部没有形成凸台，而是单独设置有安装片6，本实施例中安装片6也是金属圆盘结构，介质谐振柱2设置在安装片6上，介质谐振柱2通过被银的方式在其上、下表面附着被银层，通过焊接的方式先将两个金属圆盘(金属片3和安装片6)和介质谐振柱2固定，再通过腔体底部的螺钉4将安装片6固定在金属腔体1上，进而将介质谐振柱2和金属腔体1固定。
图8示出了本发明双模谐振器实施例三结构，其与实施例二的区别在于安装片6为绝缘圆盘，安装时可以先将绝缘圆盘通过螺钉4固定在金属腔体2上，再将介质谐振柱2底部与绝缘圆盘粘结固定，该实施例中，绝缘圆盘的材料可以是Al2O3(三氧化二铝)，PTFE(聚四氟乙烯)，Altum，peek(聚醚醚酮)，这种安装结构可靠性比较高，同样频率，尺寸更小，在1.85GHz时，腔体大概在27*27*17，但品质因素Q值略差。
图9示出了本发明双模谐振器实施例四结构，其与实施例一的主要区别在于介质谐振柱2的安装上，具体地说，所述金属腔体1底部没有形成凸台，而是将金属片3设置到介质谐振柱2的下侧，介质谐振柱2下表面设置被银层，并通过焊接将金属片3固定在介质谐振柱2下表面，金属片3与金属腔体1通过螺钉固定，此实施例中金属片3既起到导电板的作用又起到安装片的作用。该实施例中其频率、尺寸较大，在1.85GHz时，腔体大概在30*30*26，但是品质因数(Q值)比前两种好30％左右。
图10是使用本发明的一种谐振设备，谐振设备包括4个金属腔体，每个所述金属腔体1内设置有1个上述实施例中的双模谐振器，每个谐振腔里，有两个谐振频率，形成4腔8谐振频率，其每个谐振器的耦合部7与其相邻谐振器的耦合部7正交设置，要在这两个谐振模式之间产生耦合，需要对这两个模式进行微扰(即微调调螺)，使其彼此产生耦合。与现有技术不同，由本发明所述的双模谐振器设计出的谐振设备可实现纵向排列，便于安装和批量生产。
图11示出了通过仿真软件计算获得的Q值模拟波形图，图11中，横轴为频率F(MHz)，纵轴为衰减量Y1(dB)，在频率为1755MHz，衰减量为-187.69dB；在频率为1793MHz，衰减量为-138.11dB；在频率为1805MHz时，衰减量为-23.57dB；在频率为1815MHz，衰减量为-34.51dB；在频率为1827MHz，衰减量为-137.46dB。本发明谐振装置适用于TM11凋落模式的双模滤波器，谐振效果好，且整体尺寸小，安装方便，便于批产。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种双模谐振器，其特征在于，包括：
金属腔体，所述金属腔体内形成有谐振腔，所述谐振腔内包含两个谐振模式；
介质谐振柱，所述介质谐振柱固定设置在所述金属腔体内，所述介质谐振柱具有介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面，所述介质谐振柱上表面和介质谐振柱下表面均涂覆有被银层；
金属片，所述金属片固定设置在所述介质谐振柱上表面或介质谐振柱下表面上；
耦合部，所述耦合部形成于所述金属片上；以及
调螺，所述调螺设置在所述金属腔体上端。
2.根据权利要求1所述的双模谐振器，其特征在于，所述金属片为金属圆盘结构。
3.根据权利要求2所述的双模谐振器，其特征在于，所述耦合部为形成于金属圆盘上的切角、通孔、突台或凹槽中的一种结构。
4.根据权利要求1所述的双模谐振器，其特征在于，所述金属片为方形金属片结构，所述耦合部为所述金属片的切角。
5.根据权利要求1-4中的任意一项权利要求所述的双模谐振器，其特征在于，所述金属腔体底部形成有凸台，所述介质谐振柱通过螺钉固定设置在所述凸台上。
6.根据权利要求1-4中的任意一项权利要求所述的双模谐振器，其特征在于，所述金属腔体底部形成有凸台，所述介质谐振柱通过焊接固定设置在所述凸台上。
7.根据权利要求1-4中的任意一项权利要求所述的双模谐振器，其特征在于，所述双模谐振器还包括安装片，所述安装片与所述介质谐振柱底部固定设置，所述安装片与所述金属腔体底部通过螺钉固定或焊接固定。
8.根据权利要求7所述的双模谐振器，其特征在于，所述安装片为金属圆盘。
9.根据权利要求7所述的双模谐振器，其特征在于，所述安装片为绝缘圆盘。
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