CN105914438A - 一种多谐振腔容性交叉耦合装置 - Google Patents

一种多谐振腔容性交叉耦合装置 Download PDF

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张需溥
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Abstract

本发明公开了一种多谐振腔容性交叉耦合装置，包括腔体，所述腔体由第一金属谐振腔、第二金属谐振腔和介质谐振腔两两相邻组成，第一金属谐振腔和介质谐振腔之间的腔壁上开有第一倒L型耦合窗，第二金属谐振腔和介质谐振腔之间的腔壁上开有第二倒L型耦合窗，两个倒L型耦合窗的水平窗口同时向两个腔壁的中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向；本发明两个倒L型耦合窗的结构改变了介质谐振器的磁场，第一金属谐振器、介质谐振器、第二金属谐振器相位叠加后产生容性传输零点；此时，通过调节两个金属谐振之间的矩形耦合窗上的耦合螺杆即可实现容性耦合量的调节，耦合量调节灵活方便，在大量生产过程中，可极大地节约生产成本。

Description

一种多谐振腔容性交叉耦合装置
技术领域
本发明属于滤波技术领域，尤其涉及一种多谐振腔容性交叉耦合装置。
背景技术
微波滤波器被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星接力、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的器件。其中由金属谐振器组合而成的金属腔体滤波器及由介质谐振器组合而成的介质腔体滤波器更得到广泛的应用，但它们具有各自优势的同时又存在缺点，其中金属谐振器因材料价格相对低廉、金属件加工简单、常规的生产工艺基本满足滤波器的生产要求，但是金属谐振器因品质因素相对较低，故对一些要求超低传输损耗的滤波器而言又难以应用；陶瓷谐振器因品质因素高，故可以实现一些要求超低传输损耗的滤波器，但陶瓷介质谐振器因材料的特殊性，及生产工艺的限制，导致陶瓷介质谐振器价格普遍偏高，导致难以大范围使用。现有的滤波器多为仅采用金属谐振器的结构或仅采用介质谐振器的结构，将两种谐振器进行耦合的装置并不多见，且现有少量存在的耦合装置不具有传输零点，多采用复杂且昂贵的耦合盘，在大量生产过程中成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多谐振腔容性交叉耦合装置，可解决现有技术中耦合装置无传输零点或容性耦合装置结构复杂的不足，直接开耦合窗口代替容性耦合装置，增加调试螺杆，方便灵活调试容性耦合的强弱，降低物料与生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多谐振腔容性交叉耦合装置，包括腔体，所述腔体由第一金属谐振腔、第二金属谐振腔和介质谐振腔两两相邻组成，第一金属谐振腔和介质谐振腔之间的腔壁上开有第一倒L型耦合窗，第二金属谐振腔和介质谐振腔之间的腔壁上开有第二倒L型耦合窗，第一金属谐振腔和第二金属谐振腔之间的腔壁上开有矩形耦合窗；所述第一倒L型耦合窗的水平窗口和第二倒L型耦合窗的水平窗口同时向两个腔壁的中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向；第一金属谐振腔内装有第一金属谐振器，第二金属谐振腔内装有第二金属谐振器，介质谐振腔内装有介质谐振器；第一金属谐振器、介质谐振器、第二金属谐振器之间形成CT交叉耦合；从第一金属谐振腔、介质谐振腔到第二金属谐振腔的信号传输，使得第一金属谐振器、介质谐振器、第二金属谐振器相位叠加后产生容性传输零点；在第一倒L型耦合窗上设有第一耦合螺杆，第二倒L型耦合窗上设有第二耦合螺杆，矩形耦合窗上设有第三耦合螺杆，通过第三耦合螺杆实现容性耦合量的调节。
进一步地，所述第一金属谐振腔、第二金属谐振腔和介质谐振腔均为六边形结构。
进一步地，所述腔体的材料为金属铝6061。
进一步地，所述第一金属谐振器、二金属谐振器和介质谐振器均安装在腔体的底面，且与腔体的底面垂直。
本发明的有益效果是：本发明采用两个倒L型耦合窗同时向中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向的结构，改变了介质谐振器的磁场，第一金属谐振器、介质谐振器、第二金属谐振器相位叠加后产生容性传输零点；此时，通过调节第一金属谐振和第二金属谐振腔之间的矩形耦合窗上的耦合螺杆即可实现容性耦合量的调节，耦合量调节灵活方便，并且不需要复杂且昂贵的耦合盘，在大量生产过程中，可极大地节约生产成本。
附图说明
图1是本发明容性交叉耦合装置的二维装配图；
图2是本发明容性交叉耦合装置的三维装配图；
图3是一种不便调节交叉耦合量且成本较高的容性交叉耦合装置的二维装配图；
图4是一种不便调节交叉耦合量且成本较高的容性交叉耦合装置的三维装配图；
图5是一种感性性交叉耦合装置的二维装配图；
图6是一种感性性交叉耦合装置的三维装配图；
图7是容性交叉耦合传输响应S21，产生的传输零点滤波器通带的低端；
图8是感性交叉耦合传输响应S21，产生的传输零点滤波器通带的高端；
图中，腔体1、第一金属谐振器2、第二金属谐振器3、介质谐振器4、第一倒L型耦合窗5、第二倒L型耦合窗6、矩形耦合窗7、第一耦合螺杆8、第三耦合螺杆9、第二耦合螺杆10、第一金属谐振腔11、第二金属谐振腔12、介质谐振腔13、耦合盘14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
如图1、2所示，本发明提供的一种多谐振腔容性交叉耦合装置，包括腔体1，所述腔体1由第一金属谐振腔11、第二金属谐振腔12和介质谐振腔13两两相邻组成，第一金属谐振腔11和介质谐振腔13之间的腔壁上开有第一倒L型耦合窗5，第二金属谐振腔12和介质谐振腔13之间的腔壁上开有第二倒L型耦合窗6，第一金属谐振腔11和第二金属谐振腔12之间的腔壁上开有矩形耦合窗7；所述第一倒L型耦合窗5的水平窗口和第二倒L型耦合窗6的水平窗口同时向两个腔壁的中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向；第一金属谐振腔11内装有第一金属谐振器2，第二金属谐振腔12内装有第二金属谐振器3，介质谐振腔13内装有介质谐振器4；第一金属谐振器2、介质谐振器4、第二金属谐振器3之间形成CT交叉耦合；从第一金属谐振腔11、介质谐振腔13到第二金属谐振腔12的信号传输，使得第一金属谐振器2、介质谐振器4、第二金属谐振器3相位叠加后产生容性传输零点；在第一倒L型耦合窗5上设有第一耦合螺杆8，第二倒L型耦合窗6上设有第二耦合螺杆10，矩形耦合窗7上设有第三耦合螺杆9，通过第三耦合螺杆9实现容性耦合量的调节，通过用耦合螺杆代替容性耦合盘，调试灵活，降低生产成本，提高生产效率。
所述第一金属谐振腔11、第二金属谐振腔12和介质谐振腔13可采用六边形结构。所述腔体1的材料可采用金属铝6061。所述第一金属谐振器2、二金属谐振器3和介质谐振器4均安装在腔体1的底面，且与腔体1的底面垂直。
本发明的原理如下：第一金属谐振腔11和第二金属谐振腔12工作在TEM模式，介质谐振腔13工作在TE模式，第一倒L型耦合窗5的水平窗口和第二倒L型耦合窗6的水平窗口同时向两个腔壁的中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向，第一金属谐振腔11中的准TEM(横向电磁波)模和介质谐振腔13中的TE(横向电波)模的正交存在形式通过这种倒L型的窗口能够进行耦合，第二金属谐振腔12中的准TEM模和介质谐振腔13中的TE模的正交存在形式通过这种倒L型的窗口能够进行耦合，第一金属谐振腔11和第二金属谐振腔12之间通过普通矩形耦合窗7进行耦合，第一金属谐振器2、介质谐振器4、第二金属谐振器3形成滤波器CT结构，产生容性交叉耦合零点，通过第三耦合螺杆9灵活地调节容性交叉耦合量的大小。
对比例
在本发明之前发明人进行了一系列的研究，均不能很好地实现容性传输零点及耦合量的灵活调节，具体如下：
1.如图3、4所示，这种耦合结构中两个倒L型耦合窗均呈顺时针方向，第一金属谐振腔11中的准TEM模和介质谐振腔13中的TE模的正交存在形式通过这种倒L型的窗口能够进行耦合，第二金属谐振腔12中的准TEM模和介质谐振腔13中的TE模的正交存在形式通过这种倒L型的窗口能够进行耦合，第一金属谐振腔11和第二金属谐振腔12之间通过耦合盘14进行耦合，第一金属谐振器2、介质谐振器4、第二金属谐振器3形成滤波器CT结构，产生容性交叉耦合零点，容性交叉耦合量不方便调试，相对于图1、图2增加耦合盘14的成本。
2.如图5、6所示，这种耦合结构中两个倒L型耦合窗均呈逆时针方向，第一金属谐振腔11中的准TEM模和介质谐振腔13中的TE模的正交存在形式通过这种倒L型的窗口能够进行耦合，第二金属谐振腔12中的准TEM模和介质谐振腔13中的TE模的正交存在形式通过倒L型的窗口能够进行耦合，第一金属谐振腔11和第二金属谐振腔12之间通过普通矩形耦合窗进行耦合，第一金属谐振器2、介质谐振器4、第二金属谐振器3形成滤波器CT结构，产生感性交叉耦合零点。

Claims (4)

1.一种多谐振腔容性交叉耦合装置，其特征在于，包括腔体(1)，所述腔体(1)由第一金属谐振腔(11)、第二金属谐振腔(12)和介质谐振腔(13)两两相邻组成，第一金属谐振腔(11)和介质谐振腔(13)之间的腔壁上开有第一倒L型耦合窗(5)，第二金属谐振腔(12)和介质谐振腔(13)之间的腔壁上开有第二倒L型耦合窗(6)，第一金属谐振腔(11)和第二金属谐振腔(12)之间的腔壁上开有矩形耦合窗(7)；所述第一倒L型耦合窗(5)的水平窗口和第二倒L型耦合窗(6)的水平窗口同时向两个腔壁的中心轴线延伸，或同时远离中心轴线方向；第一金属谐振腔(11)内装有第一金属谐振器(2)，第二金属谐振腔(12)内装有第二金属谐振器(3)，介质谐振腔(13)内装有介质谐振器(4)；从第一金属谐振腔(11)、介质谐振腔(13)到第二金属谐振腔(12)的信号传输，使得第一金属谐振器(2)、介质谐振器(4)、第二金属谐振器(3)相位叠加后产生容性传输零点；在第一倒L型耦合窗(5)上设有第一耦合螺杆(8)，第二倒L型耦合窗(6)上设有第二耦合螺杆(10)，矩形耦合窗(7)上设有第三耦合螺杆(9)，通过第三耦合螺杆(9)实现容性耦合量的调节。
2.根据权利要求1所述的一种多谐振腔容性交叉耦合装置，其特征在于，所述第一金属谐振腔(11)、第二金属谐振腔(12)和介质谐振腔(13)均为六边形结构。
3.根据权利要求1所述的一种多谐振腔容性交叉耦合装置，其特征在于，所述腔体(1)的材料为金属铝6061。
4.根据权利要求1所述的一种多谐振腔容性交叉耦合装置，其特征在于，所述第一金属谐振器(2)、二金属谐振器(3)和介质谐振器(4)均安装在腔体(1)的底面，且与腔体(1)的底面垂直。
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