CN110277615B - 耦合谐振滤波器及其调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了耦合谐振滤波器及其调试方法，包括谐振杆、同轴传输线、金属膜片以及滤波器外导体，谐振杆位于滤波器外导体内，同轴传输线的两端分别穿过滤波器外导体且同轴传输线的两端分别与滤波器外导体可移动连接；同轴传输线的两端分别连接有一个金属膜片，金属膜片正对谐振杆；本发明能够在不打开滤波器外壳的情况下通过抽拉同轴传输线调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离，从而调整耦合大小，良好的解决了传统腔体内交叉耦合结构滤波器只能通过打开滤波器外壳才能调整交叉耦合结构所带来的调试困难的问题，同时能达到多指标平衡兼顾的技术效果。

Description

耦合谐振滤波器及其调试方法

技术领域

本发明涉及微波无源电路领域的滤波器领域，特别涉及耦合谐振滤波器及其调试方法。

背景技术

滤波器的作用是对特定频率的信号通过，而对频率之外的信号进行衰减。某些滤波器性能要求为：小体积、高带外抑制度、低插损、低电压驻波比、大功率等多指标平衡兼得地最优实现。传统方法是通过增加谐振腔的个数、采用LC集总滤波器结构或交叉耦合结构来实现。

然而，传统的解决方案往往只是针对个别性能要求提出的解决方案，比如：现有技术中提高带外抑制度是通过增加谐振腔的个数来实现，一方面，增加谐振腔的个数会增加滤波器的体积和重量；另一方面，谐振腔的增加导致调谐杆的数量增加，使得仿真和调试难度增加，加长设计调试周期。另一种提高带外抑制度的方法是使用腔内交叉耦合结构，即是在滤波器内部用导体连接两不相邻谐振腔，进行适当耦合，由此带来问题导致调试困难，步骤繁琐，性能曲线不能实时地在网络分析仪上呈现；同时，需要将使用交叉耦合的腔体通过折叠，使得空间上不相邻的腔体变成空间上相邻，增加了加工难度；现有技术中，传统减小滤波器体积的方法是使用LC集总滤波器结构，由此带来至少3个问题：功率容量较小、插入损耗较差以及量产困难。

即现有的滤波器存在着不能实现多指标平衡兼顾的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供耦合谐振滤波器及其调试方法，从而达到多指标平衡兼顾的技术效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

耦合谐振滤波器，包括谐振杆以及滤波器外导体，所述谐振杆位于所述滤波器外导体内，还包括同轴传输线以及金属膜片，所述同轴传输线的两端分别穿过所述滤波器外导体且所述同轴传输线的两端分别与所述滤波器外导体可移动连接；

所述同轴传输线的两端分别连接有一个所述金属膜片，所述金属膜片正对所述谐振杆。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

耦合谐振滤波器的调试方法，对如上所述的耦合谐振滤波器进行调试的方法包括步骤：

S1、通过抽拉同轴传输线来调整金属膜片与谐振杆的距离，判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接所述同轴传输线与盖板，并将所述盖板装配到滤波器外导体上。

本发明的有益效果在于：耦合谐振滤波器及其调试方法，通过将交叉耦合结构置于腔体外，能够在不打开滤波器外壳的情况下通过抽拉同轴传输线调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离，从而调整耦合大小，良好的解决了传统腔体内交叉耦合结构滤波器只能通过打开滤波器外壳才能调整交叉耦合结构所带来的调试困难的问题。并且能够兼顾交叉耦合结构滤波器本身具有的小体积、高带外抑制度、低插损、低电压驻波比、大功率等多指标，从而达到多指标平衡兼顾的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例的耦合谐振滤波器的装配示意图；

图2为本发明实施例的耦合谐振滤波器的位置示意图；

图3为本发明实施例的同轴传输线与金属膜片的结构示意图；

图4为本发明实施例的滤波器外导体的结构示意图；

图5为本发明实施例的滤波器外导体的交叉耦合原理图；

图6为本发明实施例的耦合谐振滤波器与无交叉耦合的谐振滤波器的仿真曲线示意图；

图7为本发明实施例的耦合谐振滤波器的调试方法的流程示意图。

标号说明：

1、同轴传输线；2、金属膜片；3、谐振杆；4、滤波器外导体；5、盖板；11、同轴线外导体；12、同轴线内导体；13、同轴线介质；51、加厚部；52、装配螺丝。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

在此之前，为了便于理解本发明的技术方案，对于本发明中涉及的英文缩写、设备等进行说明如下：

请参照图1至图6，耦合谐振滤波器，包括谐振杆以及滤波器外导体，所述谐振杆位于所述滤波器外导体内，还包括同轴传输线以及金属膜片，所述同轴传输线的两端分别穿过所述滤波器外导体且所述同轴传输线的两端分别与所述滤波器外导体可移动连接；

所述同轴传输线的两端分别连接有一个所述金属膜片，所述金属膜片正对所述谐振杆。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将交叉耦合结构置于腔体外，能够在不打开滤波器外壳的情况下通过抽拉同轴传输线调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离，从而调整耦合大小，良好的解决了传统腔体内交叉耦合结构滤波器只能通过打开滤波器外壳才能调整交叉耦合结构所带来的调试困难的问题。并且能够兼顾交叉耦合结构滤波器本身具有的小体积、高带外抑制度、低插损、低电压驻波比、大功率等多指标，从而达到多指标平衡兼顾的技术效果，具体如下：

1、与无该耦合结构的滤波器相比，同等抑制度下，能以更少级数的谐振电路实现更小体积；

2、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能增加传输零点，在滤波器的阻带增加了抑制度，即能实现更优的带外抑制度；

3、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能减少谐振腔数量，每个谐振腔无载Q、腔间耦合系数一定时，因谐振腔数量减少，热损耗和反射性损耗最小，从而实现低插损、低电压驻波比以及良好的量产一致性；

4、与传统的腔内交叉耦合结构滤波器相比，耦合结构更加容易调试，使调试所耗用时间更短，缩短设计周期；

5、在同等技术条件下，相比于LC集总滤波器，有交叉耦合的腔体滤波器结构采用了分布式电容，能适应更高的击穿场强或击穿电压，从而实现大功率

6、环境适应性良好，随环境因素几乎不变，性能稳定。

进一步地，所述同轴传输线由外到内分别为同轴线外导体、同轴线介质以及同轴线内导体，所述同轴线内导体与所述金属膜片连接。

从上述描述可知，即提供一种同轴传输线的较佳技术方案。

进一步地，所述同轴线内导体的两端分别穿过所述滤波器外导体且所述同轴线内导体的两端分别与所述滤波器外导体可移动连接；

所述同轴线内导体穿过所述滤波器外导体的长度小于所述滤波器外导体与所述谐振杆之间的距离。

从上述描述可知，金属膜片与谐振杆之间的距离和具体位置由具体设计指标决定，通过抽拉同轴传输线调整可以调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离从而符合具体设计指标。

进一步地，所述同轴传输线的一端所对着的谐振杆与所述同轴传输线的另一端所对着的另一谐振杆关于中心轴对称。

从上述描述可知，同轴传输线分别对着对称的谐振杆，以实现两个非相邻谐振腔的耦合。

进一步地，所述同轴传输线的一端正对着一排中位于第二位置的所述谐振杆，所述同轴传输线的另一端正对着一排中位于倒数第二位置的所述谐振杆。

从上述描述可知，即提供一种同轴传输线的较佳技术方案，以达到更好的交叉耦合效果。

进一步地，所述滤波器外导体还设置有一层盖板，所述同轴传输线依次穿过所述盖板与所述滤波器外导体；

所述盖板在与所述同轴传输线连接的位置上设置有加厚部，所述加厚部上开设有与所述同轴传输线相对应的通孔；

所述同轴线外导体穿过所述通孔且位于所述滤波器外导体外，所述同轴线内导体穿过所述滤波器外导体。

从上述描述可知，在盖板上设置有加厚部，供同轴传输线进行前后抽拉时其同轴线外导体均在通孔内，从而在抽拉至合适位置后焊接同轴传输线以及盖板，使得焊接后的耦合谐振滤波器符合具体指标设计要求。

进一步地，所述同轴线介质与所述同轴线内导体均穿过所述滤波器外导体。

从上述描述可知，同轴线内导体穿过滤波器外导体或同轴线介质与同轴线内导体均穿过滤波器外导体这两种方案，不会影响两个非相邻谐振腔的耦合，故而可以根据实际情况进行选择。

进一步地，所述金属膜片为银箔，所述同轴传输线上两端的同轴线内导体的末梢处于折弯状态，且所述同轴线内导体的折弯处与所述银箔连接。

从上述描述可知，提供一种同轴传输线与金属膜片连接的较佳技术方案。

请参照图7，耦合谐振滤波器的调试方法，对如上所述的耦合谐振滤波器进行调试的方法，包括步骤：

S1、通过抽拉同轴传输线来调整金属膜片与谐振杆的距离，判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接所述同轴传输线与盖板，并将所述盖板装配到滤波器外导体上。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将交叉耦合结构置于腔体外，能够在不打开滤波器外壳的情况下通过抽拉同轴传输线调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离，从而调整耦合大小，良好的解决了传统腔体内交叉耦合结构滤波器只能通过打开滤波器外壳才能调整交叉耦合结构所带来的调试困难的问题。并且能够兼顾交叉耦合结构滤波器本身具有的小体积、高带外抑制度、低插损、低电压驻波比、大功率等多指标，从而达到多指标平衡兼顾的技术效果，具体如下：

1、与无该耦合结构的滤波器相比，同等抑制度下，能以更少级数的谐振电路实现更小体积；

2、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能增加传输零点，在滤波器的阻带增加了抑制度，即能实现更优的带外抑制度；

3、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能减少谐振腔数量，每个谐振腔无载Q、腔间耦合系数一定时，因谐振腔数量减少，热损耗和反射性损耗最小，从而实现低插损、低电压驻波比以及良好的量产一致性；

4、与传统的腔内交叉耦合结构滤波器相比，耦合结构更加容易调试，使调试所耗用时间更短，缩短设计周期；

5、在同等技术条件下，相比于LC集总滤波器，有交叉耦合的腔体滤波器结构采用了分布式电容，能适应更高的击穿场强或击穿电压，从而实现大功率

6、环境适应性良好，随环境因素几乎不变，性能稳定。

进一步地，所述同轴传输线的两端为第一端与第二端，所述第一端连接的金属膜片为第一金属膜片，所述第二端连接的金属膜片为第二金属膜片；

所述步骤S1具体为：

通过抽拉同轴传输线调整第一金属膜片与谐振杆的距离，焊接第一端与盖板，并将所述盖板装配到滤波器外导体上；

通过抽拉同轴传输线调整第二金属膜片与谐振杆的距离，判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接第二端与盖板，并在焊接过程中同时判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则完成调试；若在焊接过程中所述耦合谐振滤波器的带外抑制度不满足指标，则停止焊接并重新调整第二金属膜片与谐振杆的距离。

从上述描述可知，在进行调试时，先调试一端的金属膜片，待放到合适的位置后，先将其固定，之后再调试另外一端的金属膜片，使得整个耦合谐振滤波器的带外抑制度满足指标。

请参照图1至图6，本发明的实施例一为：

耦合谐振滤波器，包括谐振杆3、滤波器外导体4、同轴传输线1、金属膜片2以及盖板5，谐振杆3位于滤波器外导体4内，通过两端的装配螺丝52将盖板5固定在滤波器外导体4外，同轴传输线1的两端分别穿过滤波器外导体4且同轴传输线1的两端分别与滤波器外导体4可移动连接；同轴传输线1的两端分别连接有一个金属膜片2，金属膜片2正对谐振杆3。

其中，同轴传输线1由外到内分别为同轴线外导体11、同轴线介质13以及同轴线内导体12，同轴线内导体12与金属膜片2连接。

结合图1和图2可知，同轴线内导体12的两端分别穿过盖板5、滤波器外导体4。盖板5在与同轴传输线1连接的位置上设置有加厚部51，加厚部51上开设有与同轴传输线1相对应的通孔，同轴线外导体11穿过通孔且位于滤波器外导体4外。同轴线内导体12穿过滤波器外导体4的长度小于滤波器外导体4与谐振杆3之间的距离。

如图1所示，同轴传输线1的一端所对着的谐振杆3与同轴传输线1的另一端所对着的另一谐振杆3关于中心轴对称，在本实施例中，同轴传输线1的一端正对着一排中位于第二位置的谐振杆3，同轴传输线1的另一端正对着一排中位于倒数第二位置的谐振杆3。

如图3所示，金属膜片2为银箔，同轴传输线1上两端的同轴线内导体12的末梢处于折弯状态，且同轴线内导体12的折弯处与银箔连接。

如图5所示，谐振杆3的内部腔体称为谐振腔，多个谐振腔按照顺序分别命名为第1腔至第10腔信号从第1腔出发分成2路信号到达第10腔，即图5中的信号1和信号2。第1腔和第10腔之间增加腔体外容性耦合结构，使得通过该耦合结构的信号1附加大约+90°相移。相邻腔体之间的感性耦合会使得通过的信号2附加大约-90°的相移，由于高于谐振点频率的信号通过单个腔体会附加大约-90°的相移，使得在高于谐振点某个频率处信号1与信号2到达第10腔时相差大约180°，信号1和信号2在该频率点处相互抵消从而产生传输零点，从而增加带外高端的隔离度。

如图6所示，在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能增加传输零点，在滤波器的阻带增加了抑制度，即能实现更优的带外抑制度。

请参照图1至图6，本发明的实施例二为：

耦合谐振滤波器，在上述实施例一的基础上，同轴线介质13与同轴线内导体12均穿过滤波器外导体4。

请参照图7，本发明的实施例三为：

耦合谐振滤波器的调试方法，同轴传输线的两端为第一端与第二端，第一端连接的金属膜片为第一金属膜片，第二端连接的金属膜片为第二金属膜片。在将滤波器连接一个矢量网络分析仪之后，对上述实施例一中的耦合谐振滤波器进行调试的方法包括步骤：

通过抽拉同轴传输线调整第一金属膜片与谐振杆的距离，焊接第一端与盖板，并将盖板装配到滤波器外导体上；

通过抽拉同轴传输线调整第二金属膜片与谐振杆的距离，判断耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接第二端与盖板，并在焊接过程中同时判断耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则完成调试；若在焊接过程中耦合谐振滤波器的带外抑制度不满足指标，则停止焊接并重新调整第二金属膜片与谐振杆的距离。

综上所述，本发明提供的耦合谐振滤波器及其调试方法，通过将交叉耦合结构置于腔体外，能够在不打开滤波器外壳的情况下通过抽拉同轴传输线调整交叉耦合的金属膜片与谐振杆之间的距离，从而调整耦合大小，通过设置同轴传输线、滤波器外导体、盖板以及谐振杆的相对位置关系，以实现两个非相邻谐振腔的交叉耦合，良好的解决了传统腔体内交叉耦合结构滤波器只能通过打开滤波器外壳才能调整交叉耦合结构所带来的调试困难的问题。并且能够兼顾交叉耦合结构滤波器本身具有的小体积、高带外抑制度、低插损、低电压驻波比、大功率等多指标，从而达到多指标平衡兼顾的技术效果，具体如下：

1、与无该耦合结构的滤波器相比，同等抑制度下，能以更少级数的谐振电路实现更小体积；

2、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能增加传输零点，在滤波器的阻带增加了抑制度，即能实现更优的带外抑制度；

3、在同等技术条件下，相比于无交叉耦合的结构，有交叉耦合的结构能减少谐振腔数量，每个谐振腔无载Q、腔间耦合系数一定时，因谐振腔数量减少，热损耗和反射性损耗最小，从而实现低插损、低电压驻波比以及良好的量产一致性；

4、与传统的腔内交叉耦合结构滤波器相比，耦合结构更加容易调试，使调试所耗用时间更短，缩短设计周期；

5、在同等技术条件下，相比于LC集总滤波器，有交叉耦合的腔体滤波器结构采用了分布式电容，能适应更高的击穿场强或击穿电压，从而实现大功率

6、环境适应性良好，随环境因素几乎不变，性能稳定。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.耦合谐振滤波器，包括谐振杆以及滤波器外导体，所述谐振杆位于所述滤波器外导体内，其特征在于：还包括同轴传输线以及金属膜片，所述同轴传输线的两端分别穿过所述滤波器外导体且所述同轴传输线的两端分别与所述滤波器外导体可移动连接；

所述同轴传输线的两端分别连接有一个所述金属膜片，所述金属膜片正对所述谐振杆，通过抽拉同轴传输线来调整金属膜片与谐振杆的距离；

所述同轴传输线由外到内分别为同轴线外导体、同轴线介质以及同轴线内导体，所述同轴线内导体与所述金属膜片连接；

所述滤波器外导体还设置有一层盖板，所述同轴传输线依次穿过所述盖板与所述滤波器外导体；

所述盖板在与所述同轴传输线连接的位置上设置有加厚部，所述加厚部上开设有与所述同轴传输线相对应的通孔；

所述同轴线外导体穿过所述通孔且位于所述滤波器外导体外，所述同轴线内导体穿过所述滤波器外导体。

2.根据权利要求1所述的耦合谐振滤波器，其特征在于：所述同轴线内导体的两端分别穿过所述滤波器外导体且所述同轴线内导体的两端分别与所述滤波器外导体可移动连接；

所述同轴线内导体穿过所述滤波器外导体的长度小于所述滤波器外导体与所述谐振杆之间的距离。

3.根据权利要求1所述的耦合谐振滤波器，其特征在于：所述同轴传输线的一端所对着的谐振杆与所述同轴传输线的另一端所对着的另一谐振杆关于中心轴对称。

4.根据权利要求3所述的耦合谐振滤波器，其特征在于：所述同轴传输线的一端正对着一排中位于第二位置的所述谐振杆，所述同轴传输线的另一端正对着一排中位于倒数第二位置的所述谐振杆。

5.根据权利要求4所述的耦合谐振滤波器，其特征在于：所述同轴线介质与所述同轴线内导体均穿过所述滤波器外导体。

6.根据权利要求1所述的耦合谐振滤波器，其特征在于：所述金属膜片为银箔，所述同轴传输线上两端的同轴线内导体的末梢处于折弯状态，且所述同轴线内导体的折弯处与所述银箔连接。

7.耦合谐振滤波器的调试方法，其特征在于，对权利要求1所述的耦合谐振滤波器进行调试的方法包括步骤：

S1、通过抽拉同轴传输线来调整金属膜片与谐振杆的距离，判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接所述同轴传输线与盖板，并将所述盖板装配到滤波器外导体上。

8.根据权利要求7所述的耦合谐振滤波器的调试方法，其特征在于，所述同轴传输线的两端为第一端与第二端，所述第一端连接的金属膜片为第一金属膜片，所述第二端连接的金属膜片为第二金属膜片；

所述步骤S1具体为：

通过抽拉同轴传输线调整第一金属膜片与谐振杆的距离，焊接第一端与盖板，并将所述盖板装配到滤波器外导体上；

通过抽拉同轴传输线调整第二金属膜片与谐振杆的距离，判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则焊接第二端与盖板，并在焊接过程中同时判断所述耦合谐振滤波器的带外抑制度是否满足指标，若是，则完成调试；若在焊接过程中所述耦合谐振滤波器的带外抑制度不满足指标，则停止焊接并重新调整第二金属膜片与谐振杆的距离。

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