CN106992347A - 腔体滤波器及其耦合可调式谐振杆 - Google Patents

Abstract

本发明腔体滤波器的滤波器腔体内设有第一谐振杆和第二谐振杆，至少一个所述谐振杆采用耦合可调式谐振杆，本发明耦合可调式谐振杆包括谐振杆和设置谐振杆顶端的谐振盘，该谐振盘中间设置开孔连通谐振杆内部谐振腔，该谐振盘包括与谐振杆同心的半径一致的同心圆弧段，以及连接同心圆弧段的半径连续变化的异形弧段。本发明耦合可调式谐振杆的谐振盘采用偏心或异形结构，通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的容性、感性耦合或交叉耦合的作用。

Description

腔体滤波器及其耦合可调式谐振杆

【技术领域】

本发明涉及微波通信领域，尤其是涉及一种腔体滤波器及其耦合可调式谐振杆。

【背景技术】

滤波器是一种频率过滤装置，即对需要的频段的信号进行选择，对不需要频段的信号进行抑制，滤波器被广泛用于射频、微波等通讯领域。目前在射频、微波频段应用最广泛的滤波器为同轴腔体滤波器，其通过调节多个腔的谐振频率和腔之间的耦合强度形成期望的工作特性。对腔体谐振频率的调节一般通过调节调谐螺杆深入腔体的深度完成，腔之间交叉耦合通常通过控制谐振杆之间的容性交叉耦合或感性交叉耦合的耦合量大小来控制。

传统的容性交叉耦合一般采用飞杆结构，如图1所示，采用普通谐振杆110，通过在相隔的两个谐振腔120之间加入由介质支撑的不接地的金属飞杆130实现两谐振腔之间的信号耦合。此类容性交叉耦合需要额外部件，如飞杆130、支撑座140，压铸腔体也需要加工不带斜度的卡槽，这将带来较高的加工费用和降低产品可靠性；飞杆130装在腔体内部，盖板安装后耦合强度不可调，只能拆盖板优化，影响效率；排布谐振腔也需要占用较大的体积，导致空间利用率低，不利于器件小型化的发展；而且由于支撑座140是一种非金属材料，而飞杆130和腔体是金属材料，在温度变化时，支撑座膨胀系数大，容易造成飞杆紧固失效沿水平方向位移，对耦合量造成极大影响；更有甚者，产品做大功率时支撑座产生融化，直接导致产品报废。

最常用的感性交叉耦合或感性耦合为耦合调试螺杆结构，如图2所示，采用普通谐振杆110，两谐振腔120之间有耦合螺杆150，盖板上有螺纹孔，耦合调试螺杆通过盖板螺纹孔，用螺母160固定在盖板上，通过耦合螺杆150的深入腔体深度来调节腔体耦合。但调螺头部占用盖板空间比较多，很容易占用其他零件的安放，如防雷板，塔放的控制板、LNA板的安装，减少了其他零件安装的可选位置；小型化腔体时易与其余零部件如螺钉头干涉；调试深度不可控，调试时进入太深与腔体筋位过进时，可能导致大功率信号通过时出现打火的现象。

因此，提供一种耦合强度可调、调试效率高、精确度高、空间利用率高、小型化、产品交叉耦合可靠的稳定的耦合可调式谐振杆以及腔体滤波器实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种能够产生和调节容性和感性耦合的耦合值、提高产品交叉耦合的可靠性、提高产品空间利用率的一种稳定的耦合可调式谐振杆及腔体滤波器。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种耦合可调式谐振杆，其包括谐振杆和设置谐振杆顶端的谐振盘，该谐振盘中间设置开孔连通谐振杆内部谐振腔，该谐振盘包括与谐振杆同心的半径一致的同心圆弧段，以及连接同心圆弧段的半径连续变化的异形弧段。本发明耦合可调式谐振杆的谐振盘采用偏心或异形结构，通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的容性、感性耦合或交叉耦合的作用。

优选的，该异形弧段比例占整个该谐振盘的1/4～1/2。为达到所需要的两个谐振杆间耦合变化而不影响与另外第三个谐振杆间耦合的变化，谐振杆异形弧段只占谐振盘的1/4到1/2左右，其余部分与谐振杆内径还保持同心圆结构。

优选的，该异形弧段比例占整个该谐振盘的1/2，由相连的同心圆弧段一端起半径连续变大至中段，再半径连续变小至同心圆弧段另一端连接。

优选的，该谐振杆底部设有调节柱，方便于调节该谐振杆。

优选的，该调节柱底部设有型槽，通过相适配的工具可以操作十分便利地调节该谐振杆。

优选的，该型槽为梅花槽。

优选的，该调节柱包括定位段和下方的螺纹段，该结构易于调节同时又方便紧固定位。

本发明还提供一种腔体滤波器，在滤波器腔体内设有第一谐振杆和第二谐振杆，至少一个所述谐振杆采用如上所述的耦合可调式谐振杆。通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的滤波器容性交叉耦合。

优选的，该腔体滤波器内设有两个或两个以上所述耦合可调式谐振杆。

优选的，该滤波器腔体的底部设有过孔，该耦合可调式谐振杆底部设置的调节柱穿过该过孔安装。

优选的，该调节柱的定位段与过孔相适配，该调节柱的螺纹段穿过该过孔，并与螺母紧固配合。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

本发明耦合可调式谐振杆的谐振盘采用偏心或异形结构，通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的滤波器容性交叉耦合，无需再安装飞杆、支撑座，完全避免了飞杆结构不同材质间高低温时带来的可靠性不足、盖板安装后不可调等现有技术方案的一系列不足；通过控制耦合可调式谐振盘间距产生所需要的滤波器感性耦合，无需安装耦合调试螺杆，减少了盖板空间占用率、螺钉干涉问题；用本发明的耦合可调式谐振杆，批量时可采用粉末冶金等技术生产，可无需飞杆和耦合螺杆，降低了产品的零件生产、装配成本；

【附图说明】

图1为现有技术腔体滤波器之一结构示意图；

图2为现有技术腔体滤波器之二结构示意图；

图3为本发明耦合可调式谐振杆的剖视图；

图4为本发明耦合可调式谐振杆的俯视图；

图5为本发明腔体滤波器的剖视图；

图6为本发明腔体滤波器的调节原理示意图；

图7为本发明腔体滤波器仿真数据曲线图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以结构附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，本附图仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明结构做任何形式上的限制。凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。本说明中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

请参阅图3～4，本发明提供一种耦合可调式谐振杆，其包括谐振杆210和设置谐振杆顶端的谐振盘220，该谐振盘中间设置开孔连通谐振杆内部谐振腔211，该谐振盘220包括与谐振杆同心的半径一致的同心圆弧段221，以及连接同心圆弧段的半径连续变化的异形弧段222。

该异形弧段222比例占整个该谐振盘的1/4～1/2，其余部分与谐振杆内径还保持同心圆结构。这样，两个谐振杆间耦合变化而不影响与另外第三个谐振杆间耦合的变化。在本实施例中，该异形弧段比例占整个该谐振盘的1/2，由相连的同心圆弧段一端起半径连续变大至中段，再半径连续变小至同心圆弧段另一端连接。

该谐振杆底部设有调节柱，该调节柱包括定位段212和下方的螺纹段213，该调节柱底部设有型槽，通过相适配的工具可以操作十分便利地调节该谐振杆，在本实施例中，该型槽为梅花槽214。该结构易于调节同时又方便紧固定位。

本发明耦合可调式谐振杆的谐振盘采用偏心或异形结构，通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的容性、感性耦合或交叉耦合的作用。

请结合参阅图3～6，本发明腔体滤波器，在滤波器腔体310内设有第一谐振杆320和第二谐振杆330，在本实施例中，第一谐振杆320和第二谐振杆330均采用如上所述的耦合可调式谐振杆。该滤波器腔体310的底部设有过孔311，该耦合可调式谐振杆底部设置的调节柱穿过该过孔安装，该过孔311大小比调节柱的螺纹段213大，该调节柱的定位段212与过孔相适配，该调节柱的螺纹段213穿过该过孔，并与螺母215紧固配合。

可通过螺丝刀与梅花槽214的配合旋转该第一谐振杆320或第二谐振杆330，请参阅图6，第一谐振杆320和第二谐振杆330均采用上述耦合可调式谐振杆，第一谐振杆320的同心圆弧段221与第二谐振杆330相对，第二谐振杆330在第一状态时，其异形弧段222与第一谐振杆320的同心圆弧段221相对，如图中实线所示位置；旋转该第二谐振杆330转动90度后，第二谐振杆330在第二状态时，其异形弧段222与第一谐振杆320的同心圆弧段221成90度，如图中虚线所示位置。第二谐振杆330从第一状态旋转到第二状态的过程中，第一谐振杆320或第二谐振杆330的谐振盘之间的间距a发生改变，且过程为均匀变化。

通过旋转谐振杆，改变各相邻谐振盘之间的距离，谐振盘侧壁与相邻谐振盘侧壁的距离产生规则变化，产生所需要的滤波器容性交叉耦合，达到滤波器所需要的耦合值后紧固螺母215。

若调节第一谐振杆320或第二谐振杆330则可获得不同的滤波器容性交叉耦合。

请参考图7，本发明耦合可调式谐振杆的谐振盘采用偏心或异形结构，通过旋转谐振杆，可改变各相邻谐振盘之间的距离来达到产生所需要的容性、感性耦合或交叉耦合的作用。图7中以两耦合可调谐振盘距离2～5mm，900MHz仿真数据为例，第二谐振杆330由0°～90°角度值度旋转，产生第一谐振杆320或第二谐振杆330的谐振盘的盘间距离a在2～5mm间变化，第一谐振杆320或第二谐振杆330之间耦合值变化如图所示，图中的仿真数据，为根据Y参数计算得出的耦合带宽曲线，当耦合带宽值大于0时，耦合表现为感性，当耦合带宽值小于0时，耦合表现为容性。由图中仿真数据结果可以看出，随着第二谐振杆330旋转角度的变化(0°→90°)，两个谐振杆之间的间距逐渐变大，耦合系数也从最低的-5.4逐渐增大到+20.2，从而实现了耦合大小与极性的变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耦合可调式谐振杆，其特征在于，其包括谐振杆和设置谐振杆顶端的谐振盘，该谐振盘中间设置开孔连通谐振杆内部谐振腔，该谐振盘包括与谐振杆同心的半径一致的同心圆弧段，以及连接同心圆弧段的半径连续变化的异形弧段。

2.如权利要求1所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该异形弧段比例占整个该谐振盘的1/4～1/2。

3.如权利要求1所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该异形弧段比例占整个该谐振盘的1/2，由相连的同心圆弧段一端起半径连续变大至中段，再半径连续变小至同心圆弧段另一端连接。

4.如权利要求1～3任一项所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该谐振杆底部设有调节柱。

5.如权利要求4所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该调节柱底部设有型槽。

6.如权利要求5所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该型槽为梅花槽。

7.如权利要求4所述的耦合可调式谐振杆，其特征在于，该调节柱包括定位段和下方的螺纹段。

8.一种腔体滤波器，其特征在于，在滤波器腔体内设有第一谐振杆和第二谐振杆，至少一个所述谐振杆采用如权利要求1～7任一项所述的耦合可调式谐振杆。

9.如权利要求8所述的腔体滤波器，其特征在于，该滤波器腔体的底部设有过孔，该耦合可调式谐振杆底部设置的调节柱穿过该过孔安装。

10.如权利要求9所述的腔体滤波器，其特征在于，该调节柱的定位段与过孔相适配，该调节柱的螺纹段穿过该过孔，并与螺母紧固配合。