CN1111923C - 谐振器和应用该谐振器的滤波器 - Google Patents

Abstract

一种谐振器，包括：外导体(91)；可变电容元件，包含第一固定电极(93B)和圆柱形可动电极(94)，该固定电极由金属空心圆柱体构成，下端固定到外导体下壁，可动电极与固定电极同轴，并固定到外导体上壁，使得可动电极插到固定电极中的长度可以改变；输入端(96)和输出端(97)；其特点是，还包括第二固定电极(93A)，也由金属空心圆柱体构成，与第一固定电极同轴，其间在第一固定电极外侧留有间隙，第二固定电极上端固定到外导体上壁；以及连接装置(98，99)，以高频方式将第二固定电极连到输入端和输出端。本发明还提供了一种滤波器，包括：外导体；上述可变电容元件，它们以高频方式串联，并相隔适当距离；以及两个连接装置。

Description

谐振器和应用该谐振器的滤波器

技术领域

本发明涉及一种在无线电通讯装置、广播装置等中用于消除噪声、信号的分路和合成等的谐振器，也涉及一种包括该谐振器的滤波器。

背景技术

在比较低的频段(如短波和超短波频段)内按惯例已使用由作为集总参数电路元件的电容和线圈组成的谐波器或螺旋谐振器。

图1是一个常规的螺旋谐振器的一个垂直剖面图，图2是该谐振器的一个水平剖面图。

该螺旋谐振器包括一个外导体201；一个电容形成电极203；绝缘体204₁，和204₂；一个螺旋谐振元件202，该元件在其一端以机械方式固定到该外导体201的内壁并与其电连接，在其中间部分绕成线圈状，在其另一端安装在该电容形成电极203上，并通过绝缘体204₁和204₂固定到外导体201的内壁上；一个可动电极205；一个驱动螺钉206，把该可动电极205安装在该螺钉的一端上，该螺钉穿过外导体201；一个用于把该驱动螺钉206固定到外导体201上的防松螺母207；以及输入/输出耦合元件和输入/输出端(未示出)。

采用该螺旋谐振元件，可通过旋转驱动螺钉206使之向前或向后从而移动该可动电极205向前或向后以改变电极203的电容来精细地调整谐振频率。

以上描述的常规的谐振器具有以下缺点。

由于是通过把一条金属线或一个比较薄的杆形导体绕成一个线圈的形状来形成该螺旋谐振元件202，故不但该螺旋谐振元件202本身的热辐射表面面积很小，而且进入外导体201的热导率也很差，因此不能有效地从螺旋谐振元件202和外导体201辐射由于该螺旋谐振元件202内的功率损耗而产生的热量，而且作为该谐振器的各个组成部分的温升而引起的变形的结果，谐振频率将产生波动。

把该螺旋谐振元件202的端部直接地或间接地由外导体201的内壁支撑和固定到外导体201的内壁上，但其中间部未由任何支撑物进行支撑，而是通过其自身的刚度来保持绕成线圈的姿态，故其抗振动性很差，进行制造是困难的，而且成本较高。

当形成该螺旋谐振元件202的导线或金属杆的直径较大时，由于螺旋元件202的温升引起的螺旋谐振元件202本身的变形204₁通过电极203反复地将机械应变加到绝缘体204₁和204₂上，并且在严重的情况下，该绝缘体204₁和204₂将会破裂。

由于其高的阻抗，螺旋谐振元件具有很差的耐电压特性。

当由这样一种螺旋谐振元件来构成滤波器时，一个螺旋谐振元件所遇到的各种不同的上述缺点直接作为缺点出现在该滤波器中。

发明内容

本发明的目的是提供下述一种谐振器：在该谐振器中可有效地把热量从该谐振电容元件和外导体处辐射出去，谐振频率中的波动是非常小的，抗振动性良好，并且阻抗低。本发明的目的还在于提供一种应用该谐振器的滤波器。

按照本发明的一种谐振器包括：

一个外导体；

一个谐振电容元件，该元件包括：一个其上端和下端分别固定到该外导体的上壁和下壁上的介质板；和由金属板或金属薄层制成的、在该介质板的正面和背面上提供的电极，把其中一个电极的下端电连接到该外导体的下壁上，而且在该电极的上端与该外导体的上壁间形成一个间隙，同时把另一个电极的上端电连接到该外导体的上壁上，而且在该另一个电极的下端与该外导体的下壁间形成一个间隙；

一个输入端；

一个输出端；以及

一种以高频方式将该谐振电容元件的其中一个电极连接到输入端和输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个谐振电容元件，该元件包括：一个其上端和下端分别固定到该外导体的上壁和下壁上的介质板；和由一个金属板或一个金属薄层制成的、在该介质板的正面和背面上提供的电极，把其中一个电极的下端电连接到该外导体的下壁上，而且在该电极的上端与该外导体的上壁间形成一个间隙，同时把另一个电极的上端电连接到该外导体的上壁上，而且在该另一个电极的下端与该外导体的下壁间形成一个间隙；

一个输入端；

一个输出端；

以串联方式连接在输入端与输出端间的、用于补偿传输特性的二个电感元件或二个电容元件；以及

一种以高频方式将该谐振电容元件的其中一个电极连接到该二个电感元件或二个电容元件间的连接点的装置。

按照本发明的一种滤波器包括：

一个共同的外导体；

多个以一种高频方式串联连接的谐振电容元件，这些元件包括：多个在该外导体内在适当的间隔处提供的、其上端和下端分别固定到该外导体的上壁和下壁上的介质板；以及由一个金属板或一个金属薄层制成的、在每个介质板的正面和背面上提供的电极，把其中一个电极的下端电连接到该外导体的下壁上，而且在上述一个电极的上端与该外导体的上壁间形成一个间隙，同时把另一个电极的上端电连接到该外导体的上壁上，而且在另一个电极的下端与该外导体的下壁间形成一个间隙；

一个输入端；

一个输出端；

一种以高频方式将该多个谐振电容元件中的起始的一个谐振电容元件的其中一个电极连接到输入端上的装置；以及

一种以高频方式将该多个谐振电容元件中的最后一个谐振电容元件的其中一个电极连接到输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个由一种固体介质组成的空心圆柱体；一个固定电极；和一个空心或实心圆柱体的可动电极，其中把上述固体介质的空心圆柱体的下端部分固定到上述外导体的下壁上，以及使其上端部分与该外导体的上壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述固定电极由一个金属薄层组成，该固定电极粘附在该空心圆柱体的外表面的周围而且把该固定电极的下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述可动电极与该固定电极同轴，而且把该可动电极安装在该外导体的上壁上，以便可改变该可动电极插入该空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；以及

一种以高频方式将该固定电极连接到输入端和输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个由一种固体介质组成的空心圆柱体；一个固定电极；和一个空心或实心的圆柱体的可动电极，其中把上述固体介质的空心圆柱体的下端部分固定到上述外导体的下壁上以及使其上端部分与该外导体的上壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的外表面的周围的金属薄层组成而且把该固定电极下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述可动电极与该固定电极同轴，而且把该可动电极安装在该外导体的上壁上，以便可改变该可动电极插入该空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

在输入端与输出端间以串联方式连接的、用于补偿传输特性的二个电感元件或二个电容元件；以及

一种以高频方式将该固定电极固定到二个电感元件或二个电容元件的连接点上的装置。

另一种按照本发明的滤波器包括：

一个外导体；

多个以高频方式串联连接的可变的谐振电容元件，该元件包括：多个在适当的间隔处提供的、由一种固体介质组成的空心圆柱体；由在各个空心圆柱体上提供的一个金属薄层组成的一个固定电极；和一个空心或实心的圆柱体的可动电极，其中把上述固体介质的空心圆柱体的下端部分固定到上述外导体的下壁上；以及使其上端部分与该外导体的上壁相对，二者相隔一个适当的距离；组成上述固定电极的金属薄层粘附在该空心圆柱体的外表面的周围而且把该固定电极的下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述可动电极与该固定电极同轴，而且把该可动电极安装在该外导体的上壁上，以便可改变该可动电极插入该空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

以高频方式将多个谐振电容元件的起始的一个谐振电容元件连接到输入端的装置；以及

以高频方式将多个谐振电容元件的最后一个谐振电容元件连接到输出端的装置。

一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括一个固定电极和一个可动电极，上述固定电极由一个空心的圆柱形导体组成，把该导体的下端部分固定到该外导体的下壁上，该导体的上端部分与该外导体的上壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述可动电极由一个空心的或实心的圆柱体导体组成，该导体与该固定电极同轴，把该导体安装到该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入该固定电极内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

以高频方式将该固定电极连接到输入端和输出端上的装置。

另一种按照本发明的滤波器包括：

一个外导体；

多个以高频方式串联连接的、在适当的间隔处提供的可变的谐振电容元件，其中每个谐振电容元件包括一个固定电极和一个可动电极，上述固定电极由一个空心的圆柱形导体组成，把该导体的下端部分固定到该外导体的下壁上，该导体的上端部分与该外导体的上壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述可动电极由一个空心的或实心的圆柱形导体组成，该导体与该固定电极同轴，把该导体安装到该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入该固定电极内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

以高频方式将多个谐振电容元件的起始一个谐振电容元件的固定电极连接到输入端的装置；以及

以高频方式将多个谐振电容元件的最后一个谐振电容元件的固定电极连接到输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个由一种固定介质组成的空心圆柱体；一个第一固定电极；一个第二固定电极；以及一个空心的或实心的可动电极，上述由固体介质组成的空心圆柱体的上端和下端部分分别与该外导体的上壁和下壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述第一固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的内表面的周围的金属薄层组成，将该第一固定电极的下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的外表面的周围的金属薄层组成，把该第二固定电极的上端部分电连接到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入上述空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；以及

以高频方式把第二固定电极连接到输入端和输出端上的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个由一种固体介质组成的空心圆柱体；一个第一固定电极；一个第二固定电极；以及一个空心的或实心的可动电极，上述由固体介质组成的空心圆柱体的上端和下端部分分别与该外导体的上壁和下壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述第一固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的内表面的周围的金属薄层组成，将该第一固定电极的下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的外表面的周围的金属薄层组成，把该第二固定电极的上端部分电连接到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入上述空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

在输入端和输出端之间串联连接的、用于补偿传输特性的二个电感元件或二个电容元件；以及

以高频方式将第二固定电极连接到二个电感元件或二个电容元件的连接点上的装置。

另一种按照本发明的滤波器包括：

一个共同的外导体；

多个以高频方式串联连接的可变的谐振电容元件，这些元件中的每一个包括：一个由一种固体介质组成的空心圆柱体；一个第一固定电极；一个第二固定电极；以及一个空心的或实心的可动电极，上述由固体介质组成的空心圆柱体的上端和下端部分分别与该外导体的上壁和下壁相对，二者相隔一个适当的距离；上述第一固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的内表面的周围的金属薄层组成，将该第一固定电极的下端部分电连接到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个粘附在该空心圆柱体的外表面的周围的金属薄层组成，把该第二固定电极的上端部分电连接到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入上述空心圆柱体内的长度；

一个输入端；

一个输出端；以及

以高频方式将多个谐振电容元件的起始的一个谐振元件的第二固定电极连接到输入端的装置；以及

以高频方式将多个谐振电容元件的最后一个谐振元件的第二固定电极连接到输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个第一固定电极、一个第二固定电极和一个空心的或实心的圆柱体可动电极，上述第一固定电极由一个金属空心圆柱体组成，将该第一固定电极的下端部分固定到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个金属空心圆柱体组成，该圆柱体与该第一固定电极同轴，并在该第一固定电极的外侧上与该圆柱体间有一个间隙，把该第二固定电极的上端部分固定到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一固定电极和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入该第一固定电极内的长度；

一个输入端；

一个输出端；以及

以高频方式将第二固定电极连接到输入端和输出端的装置。

另一种按照本发明的谐振器包括：

一个外导体；

一个可变的谐振电容元件，该元件包括：一个第一固定电极；一个第二固定电极；和一个空心的或实心的圆柱体可动电极，上述第一固定电极由一个金属空心圆柱体组成，将该第一固定电极的下端部分固定到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个金属空心圆柱体组成，该圆柱体与该第一固定电极同轴，并在该第一固定电极的外侧上与该圆柱体间有一个间隔，把该第二固定电极的上端部分固定到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一固定电极和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入该第一固定电极内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

在输入端和输出端间串联连接的、用于补偿传输特性的二个电感元件或二个电容元件；以及

以高频方式将第二固定电极连接到二个电感或二个电容的连接点的装置。

另一种按照本发明的滤波器包括：

一个共同的外导体；

多个以高频方式串联连接的可变的谐振电容元件，在适当的间隔处设置这些元件，该元件的每一个都包括：一个第一固定电极；一个第二固定电极；和一个空心的或实心的圆柱体可动电极，上述第一固定电极由一个金属空心圆柱体组成，将该第一固定电极的下端部分固定到该外导体的下壁上；上述第二固定电极由一个金属空心圆柱体组成，该圆柱体与该第一固定电极同轴，并在该第一固定电极的外侧上与该圆柱体间有一个间隙，把该第二固定电极的上端部分固定到该外导体的上壁上；上述可动电极与第一固定电极和第二固定电极同轴，把该可动电极安装在该外导体的上壁上以便可改变该可动电极插入该第一固定电极内的长度；

一个输入端；

一个输出端；

以高频方式将多个谐振电容元件的起始的一个谐振电容元件的第二固定电极连接到输入端的装置；以及

以高频方式将多个谐振电容元件的最后一个谐振电容元件的第二固定电极连接到输出端的装置。

因为谐振电容元件的比较大的热辐射表面积，按照本发明的谐振器在谐振电容元件和外导体间具有良好的热导率，因此可有效地从谐振电容元件和外导体处辐射热量，因而可将各种不同的谐振器组成部分的温升保持在低水平上，故由于作为温升的结果的各组成部分的变形而引起的谐振频率的波动非常小。再有，本发明的谐振器的结构非常简单，并且在机械性能方面很坚固，故本发明的谐振器产品具有良好的抗振动性。由于该谐振器的低阻抗，其耐压特性也很好。一个包含了按照本发明的谐振器的滤波器也具有上述相同的优点。

再有，在一个采用固定和可动电极的可变电容形成的谐振器的情况下，可变动的电容范围较宽，可在一个较宽的范围内设置谐振频率，因此可采用相同结构和相同尺寸的部件来形成具有一个较大的谐振频率的变化范围的谐振器，并且因而可降低所需的成本。

附图说明

图1是一个常规谐振器的垂直剖面图；

图2是一个常规谐振器的水平剖面图；

图3是按照本发明的第一实施例的谐振器的垂直剖面图；

图4是第一实施例的谐振器的水平剖面图；

图5是第一实施例的谐振器的垂直剖面图，这是将图3转动90°后得到的图；

图6是第一实施例的一个等效电路图；

图7是一个说明第一实施例中的一个例子的图，在该例子中通过电容元件11使输入端5与电容形成电极3进行电容性的耦合，通过电容元件12使输出端与电容形成电极4进行电容性耦合；

图8是一个说明第一实施例中的一个例子的图，在该例子中利用探针13和14作为输入/输出耦合装置；

图9是一个谐振器的垂直剖面图，其中利用环15和16作为第一实施例中的输入/输出耦合装置；

图10是一个谐振器的水平剖面图，其中利用环15和16作为第一实施例中的输入/输出耦合装置；

图11是按照本发明的第二实施例的谐振器的垂直剖面图；

图12是第二实施例的一个等效电路图；

图13是说明第二实施例的传输特性的一个图；

图14是按照本发明的第三实施例的谐振器的垂直剖面图；

图15是第三实施例的一个等效电路图；

图16是说明第三实施例的传输特性的一个图；

图17是按照本发明的第四实施例的谐振器的垂直剖面图；

图18是第四实施例的一个等效电路图；

图19是说明第四实施例的传输特性的一个图；

图20是按照本发明的第五实施例的谐振器的垂直剖面图；

图21是第五实施例的一个等效电路图；

图22是说明第五实施例的传输特性的一个图；

图23是按照本发明的第六实施例的谐振器的垂直剖面图；

图24是按照本发明的第七实施例的谐振器的垂直剖面图；

图25是按照本发明的第八实施例的谐振器的垂直剖面图；

图26是按照本发明的第九实施例的谐振器的垂直剖面图；

图27是用图11中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图28是图27中示出的滤波器的一个等效电路图；

图29是用图14中示出的谐振器构成的滤波器的一个等效电路图；

图30是用图20中示出的谐振器构成的滤波器的垂直剖面图；

图31是图30中示出的滤波器的一个等效电路图；

图32是用图17中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图33是用图3中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图34是图33中示出的滤波器的水平剖面图；

图35是图33和34中示出的滤波器的一个等效电路图；

图36是图35中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图37是用于说明按照本发明的滤波器的设计方法的电路图；

图38是图37中的电路的传输特性的一个图；

图39是说明级间磁场耦合系数与相邻的谐振电容元件的中心间距之间的关系的一个例子的一个图；

图40是说明图33至36中示出的滤波器的传输特性的一个例子的一个图；

图41是按照本发明的另一个滤波器的主要部分的剖面图；

图42是一个滤波器的垂直剖面图，在该滤波器中，级间耦合由电容性耦合构成；

图43是图42中示出的滤波器的一个等效电路图；

图44是图43中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图45是说明图42中示出的滤波器的传输特性的一个例子的一个图；

图46是按照本发明的第十实施例的谐振器的垂直剖面图；

图47是按照本发明的第十实施例的谐振器的水平剖面图；

图48是图47中示出的谐振器的一个等效电路图；

图49是说明第十实施例中的一个例子的一个图，在该例子中通过电容元件42使输入端36与固定电极33进行电容性耦合，并通过电容元件43使输出端37与固定电极33进行电容性耦合；

图50是说明第十实施例中的一个例子的一个图，在该例子中利用探针44和45作为输入/输出耦合装置；

图51是说明第十实施例中的一个例子的一个图，在该例子中利用环46和47作为输入/输出耦合装置；

图52是按照本发明的第十一实施例的谐振器的垂直剖面图；

图53是图52中示出的谐振器的一个等效电路图；

图54是说明图52中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图55是按照本发明的第十二实施例的谐振器的垂直剖面图；

图56是图55中示出的谐振器的一个等效电路图；

图57是说明图55中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图58是按照本发明的第十三实施例的谐振器的垂直剖面图；

图59是图58中示出的谐振器的一个等效电路图；

图60是说明图58中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图61是按照本发明的第十四实施例中的谐振器的垂直剖面图；

图62是图61中示出的谐振器的一个等效电路图；

图63是说明图61中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图64是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中，图52中示出的实施例中的耦合元件50已被一个探针44所取代；

图65是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中，图52中示出的实施例中的耦合元件50已被一个环46所取代；

图66是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中，图58中示出的实施例中的耦合元件50已被一个探针44所取代；

图67是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中，图58中示出的实施例中的耦合元件50已被一个探针46所取代；

图68是用图46中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个垂直剖面图；

图69是用图46中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个水平剖面图；

图70是图68和69中示出的谐振器的一个等效电路图；

图71是图70中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图72是说明级间磁场耦合系数与相邻的谐振电容元件的中心间距之间的关系的一个例子的一个图；

图73是一个带通滤波器的垂直剖面图，其中级间耦合由电场耦合构成；

图74是图73中示出的带通滤波器的一个等效电路图；

图75是图74中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图76是用图52中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图77是图76中示出的滤波器的一个右侧视图；

图78是图76中示出的滤波器的一个等效电路图；

图79是用图55中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个等效电路图；

图80是用图61中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图81是图80中示出的滤波器的一个等效电路图；

图82是用图58中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个等效电路图；

图83是按照本发明的第十九实施例的谐振器的垂直剖面图；

图84是按照本发明的第十九实施例的谐振器的一个水平剖面图；

图85是第十九实施例的谐振器的一个等效电路图；

图86是第十九实施例中的一个例子的垂直剖面图，在该例子中，通过电容元件71使输入端65与固定电极62进行电容性耦合，通过电容元件72使输出端66与固定电极62进行电容性耦合；

图87是说明第十九实施例中的一个例子的一个图，在该例子中利用探针73和74作为输入/输出耦合装置；

图88是说明第十九实施例中的一个例子的一个图，在该例子中利用耦合线75和76作为输入/输出耦合装置来完成分接耦合；

图89是图83中示出的滤波器的一个垂直剖面图；

图90是图89中示出的滤波器的一个水平剖面图；

图91是图89和90中示出的滤波器的一个等效电路图；

图92是图91中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图93是说明级间磁场耦合系数与相邻的可变谐振电容元件的中心间距之间的关系的一个例子的一个图；

图94是说明在图89至92中示出的滤波器的宽频带上的传输特性的一个例子的一个图；

图95是一个接近图94中的谐振频率f₀的放大的传输特性图；

图96是一个滤波器的垂直剖面图，在该滤波器中在特定的间隔处配置可变的谐振电容元件，并且在相邻的可变谐振电容元件之间插入级间磁场耦合调整元件；

图97是图96中示出的滤波器的水平剖面图；

图98是一个滤波器的垂直剖面图，该滤波器的构成方式是使得通过另一种类型的级间磁场耦合调整元件来调整级间磁场耦合系数；

图99是图98中示出的滤波器的水平剖面图；

图100是用图83中示出的谐振器构成的一个滤波器的另一个例子的垂直剖面图；

图101是一个滤波器的另一个例子的垂直剖面图，在该例子中通过电容性耦合来耦合各级；

图102是按照本发明的第二十实施例的垂直剖面图；

图103是按照本发明的第二十实施例的水平剖面图；

图104是图103中示出的谐振器的一个等效电路图；

图105是说明第二十实施例中的一个例子的一个图，在该例子中通过电容元件102使输入端96与固定电极93进行电容性耦合，通过电容元件103使输出端97与固定电极93进行电容性耦合；

图106是说明第二十实施例中的一个例子的一个图；在该例子中利用探针104和105作为输入/输出耦合装置；

图107是说明第二十实施例中的一个例子的一个图，在该例子中利用环106和107作为输入/输出耦合装置；

图108是按照本发明的第二十一实施例的谐振器的垂直剖面图；

图109是图108中示出的谐振器的一个等效电路图；

图110是说明图108中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图111是按照本发明的第二十二实施例的谐振器的垂直剖面图；

图112是图111中示出的谐振器的一个等效电路图；

图113是说明图111中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图114是按照本发明的第二十三实施例的谐振器的垂直剖面图；

图115是图114中示出的谐振器的一个等效电路图；

图116是说明图114中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图117是按照本发明的第二十四实施例的谐振器的垂直剖面图；

图118是图117中示出的谐振器的一个等效电路图；

图119是说明图117中示出的谐振器的传输特性的一个图；

图120是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中图109中示出的实施例中的耦合元件110已被一个探针104所取代；

图121是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中图108中示出的实施例中的耦合元件110已被一个环106所取代；

图122是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中图114中示出的实施例中的耦合元件110已被一个探针104所取代；

图123是一个实施例的垂直剖面图，在该实施例中图114中示出的实施例中的耦合元件110已被一个环106所取代；

图124是用图102中示出的谐振器构成的一个滤波器的垂直剖面图；

图125是用图102中示出的谐振器构成的一个滤波器的水平剖面图；

图126是图124和125中示出的滤波器的一个等效电路图；

图127是图126中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图；

图128是说明级间磁场耦合系数与相邻的谐振电容元件的中心间距之间的关系的一个例子的一个图；

图129是一个带通滤波器的垂直剖面图，在该滤波器中级间耦合由电场耦合构成；

图130是图129中示出的带通滤波器的一个等效电路图；

图131是图130中示出的等效电路图的一个经过变换的等效电路图。

具体实施方式

图3是按照本发明的第一实施例的谐振器的垂直剖面图，图4是其水平剖面图，图5是将图3旋转90°后得到的垂直剖面图。

本实施例的谐振器包括一个立方体的外导体1、一个细长的带状的介质板2、电容形成电极3和4、一个输入端5、一个输出端6、一条输入耦合线7、一条输出耦合线8、一个谐振频率微调元件9以及一个用于固定该微调元件9的防松螺母10。该外导体1也可以是一个设有底部的圆柱体。

通过一种粘合剂或其它合适的手段将介质板2的上端和下端分别固定到外导体1的上壁和下壁上。

电容形成电极3和4由粘在介质板2的正面和背面的金属薄层制成，或由贴在介质板2的正面和背面的金属板制成。如图5中所示，不管电容形成电极3和4是由一种金属薄层还是由一种金属板制成，将一个电极(在图示的情况下是形成电容的电极3)的下端电连接到外导体1的下壁上，并且在电容形成电极3的上端与外导体1的上壁间提供一个适当宽度的间隙以使二者不致于互相电连接起来。将电容形成电极4的上端电连接到外导体1的上壁上，并且在电容形成电极4的下端与外导体1的下壁间提供一个适当宽度的间隙以使二者不致于互相电连接起来。

举例来说，输入端5和输出端6均由同轴插头构成，并将形成各个同轴插头的外导体连接到外导体1上。将输入耦合线7的一端连接到输入端5的内导体上，并将另一端连接到电容形成电极3上。将输出耦合线8的一端连接到输出端6的内导体上，并将另一端连接到电容形成电极3上。在目前情况下微调元件9由一个拧入外导体1的壁内的金属螺钉制成。

在以这种方式构成的谐振器中，一个其等效电路已在图6中示出的平行谐振电路由形成自外导体1的分布电感、与由介质板2以及电容形成电极3和4形成的谐振电容元件的电容组成。在图6中，符号R表示谐振电路，符号M_5R表示输入磁场耦合系数，以及符号M_R6表示输出磁场耦合系数。

举例来说，当在输入端5上加上高频功率时，在该谐振器内的电磁场分布变成如图4和5中示出的那样。图4中标有箭头的虚线H表示磁场，图5中带有箭头的实线E表示电场矢量，带有箭头的实线I表示电流。

由于在该谐振器中电感比较小并且电容比较大，故该谐振器是低阻抗型的，并具有良好的耐压特性。

如果使用一种具有一个高的介电常数和一个接近于零的介电损耗的材料作为该谐振电容元件中的介质板2，那么可忽略组成介质板2以及电容形成电极3和4的谐振电容元件的品质因数Q(Q_d)。由于被积聚在该谐振器内的电磁能量将对应于外导体1的体积，并且可将该谐振器的金属部分内的电阻保持在一个极低的水平上，故可得到一个很大的无载品质因数Q。

当在该谐振器内外导体1以及电容形成电极3和4由铜制成时，无载品质因数Q(Q_u)将随该谐振器内的电感对电容的比值而改变。本发明人通过使用各种原型能得到以下的对于无载品质因数Q(Q_u)的实验方程式： $Q_u=20f_0^{1/2}\·\mathrm{SH}...........\left(1\right)$

其中，f₀是谐振频率(MHz)，SH是外导体1的高度(cm)(见图5)。

在本实施例中，给出采用耦合线7和8的分接耦合作为以一种高频方式耦合输入端5与电容形成电极3及耦合输出端6与电容形成电极3的装置的一个例子。但如图7中所示，也可以采用通过电容元件11对输入端5与电容形成电极3进行电容性耦合的装置和通过电容元件12对输出端6与形成电容的电极3进行电容性耦合的装置。此外，如图8中所示，可使用探针13和14作为输入/输出耦合装置。

如图9和10中所示(图8和图9分别是该谐振器的垂直剖面图和水平剖面图)，也可使用环15和16作为输入/输出耦合装置。

以上的描述都是对于以下这样一种情况而言的：其中将形成谐振电容元件的电容形成电极3以一种高频方式耦合到输入端5和输出端6。但是也可用以下这样一种结构来实施本发明：其中将电容形成电极4以一种高频方式耦合到输入端5和输出端6。

在图7至10中，与图1中相同的参考号表示相同的元件。

图11是按照本发明的第二实施例的谐振器的一个垂直剖面图，图12是其一个等效电路图，图13是说明其传输特性的一个图。

在本实施例中，一个低通滤波器电路由用于补偿传输特性的电感元件17和18(将该电感元件17和18插在连接端5和6之间以作为一个外电路)、以及连接在形成电容的电极3和电感元件17与18的连接点之间的一个电容元件19组成。在该谐振器中，如图13中的传输特性所示(图13中的横坐标表示频率，纵坐标表示衰减量)，在低于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率很陡峭，而在高于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率很平缓，并在包括谐振频率f₀的频率范围内形成一个传输抑制带。

由谐振电路R和用于耦合的电容元件19组成的电路的谐振频率f₀根据用于耦合的电容元件19的电容而改变。也可通过提供一种类似于如图4中示出的谐振频率微调元件9的调整元件来完成谐振频率的微调。

图14是按照本发明的第三实施例的谐振器的一个垂直剖面图，图15是其一个等效电路图，图16是说明其传输特性的一个图。

本实施例与图11中示出的第二实施例的不同点在于，通过使用一个电感元件20的分接耦合来完成电感元件17与18的连接点与电容形成电极的耦合，其不同点还在于，由谐振电路R和用于耦合的电感元件20组成的电路的谐振频率f₀根据电感元件20的电感而改变。本实施例余下的结构和作用大体上与图11中示出的第二实施例相同。

图17是按照本发明的第四实施例的谐振器的一个垂直剖面图，图18是其一个等效电路图，图19是说明其传输特性的一个图。

本实施例与图11中示出的第二实施例的不同点在于用电容元件21和22代替图11中示出的第二实施例中的电感元件17和18。本实施例余下的结构与图11中示出的第二实施例相同。

如图19中所示，在本实施例中，低于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率很平缓，而高于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率很陡峭，并在包括谐振频率f₀的频率范围内形成一个传输抑制带。

图20是按照本发明的第五实施例的一个垂直剖面图，图21是其一个等效电路图，图22是说明其传输特性的一个图。

本实施例与图17中示出的第四实施例的相同点是，使用电容元件21和22作为传输特性补偿元件，与图14中示出的实施例的相同点是使用电感元件20来完成分接耦合。剩下的结构与图17中示出的第四实施例相同。

图23、24、25和26分别是本发明的第六、七、八和九实施例。

图23中示出的谐振器具有一个代替图11中示出的第二实施例的耦合元件19的探针13；图24中示出的谐振器具有一个代替图11中示出的第二实施例的耦合元件19的环15；图25中示出的谐振器具有一个代替图17中示出的第四实施例的耦合元件19的探针13；以及图26中示出的谐振器具有一个代替图17中示出第四实施例的耦合元件19的环15。在上述各图中的剩下的结构与图11或17中的结构相同。

图27是用多个图11中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个剖面图。

该滤波器包括：一个外导体1C；分隔壁1S₁、1S₂和1S₃；谐振电容元件CE₁、CE₂、CE₃和CE₄；外电路连接端5和6；用于补偿传输特性的电感元件17₁、18₁、17₂、18₂、17₃、18₃、17₄和18₄；以及耦合电容元件19₁、19₂、19₃和19₄。

谐振电容元件CE₁至CE₄具有与图3示出的谐振电容元件相同的结构。具体地说，在一个介质板的正面和背面上提供由一个金属薄板或一个金属板制成的电极，将该介质板的上端和下端分别固定到一个共同的外导体IC的上壁和下壁上，把所述其中一个电极的下端电连接到该共同的外导体IC的下壁上，并且在上述其中一个电极的上端与该共同的外导体IC的上壁之间形成一个间隙，同时把另一个电极的上端电连接到该外导体IC的上壁上。并在另一个电极的下端与该外导体IC的下壁之间形成一个间隙。

图28是图27中示出的滤波器的一个等效电路图。符号R₁至R₄表示由共同的外导体1C和谐振电容元件CE₁至CE₄组成的谐振电路；参考数字17₁、187₁至187₃和18₄表示用于传输特性的补偿的电感元件；参考数字187₁表示图27中的电感元件18₁和17₂的一个合成电感元件；参考数字187₂表示电感元件18₂和17₃的一个合成电感元件；参考数字187₃表示电感元件18₃和17₄的一个合成电感元件；参考数字19₁至19₄表示耦合电容元件。

图27中示出的滤波器的传输特性是在组成该滤波器的所有级中的谐振器的传输特性的重叠，这就是说，传输特性的重叠大体上与图13中示出的传输特性相同。用f₀₁至f₀₄分别表示由一个谐振器和一个用于耦合的电容元件组成的所有级的谐振频率(图13中的f₀)。对这些谐振频率进行适当的调整，例如，使它们互相靠近，这样可实现具有一个大的衰减量的一个抑制区，而把这些谐振频率f₀₁至f₀₄调整到适当分开的值则可实现具有一个宽的频率范围的一个抑制带。

图29是用许多个图14中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个等效电路图。参考数字20₁至20₄表示用于耦合的电感元件(分接耦合)，剩下的符号与图24中的相同。

由图29中示出的等效电路表示的该滤波器的传输特性是组成该滤波器的所有级中的谐振器的传输特性的重叠，这就是说，传输特性的重叠大体上与图16中示出的传输特性相同。对每个谐振频率的适当的调整可适当地调整在合成的抑制区中的频率范围和衰减量。

图30是用图20中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个垂直剖面图。

该滤波器包括：一个外导体1C；分隔壁1S₁、1S₂、和1S₃；谐振电容元件CE₁、CE₂、CE₃和CE₄；外电路连接端5和6；用于补偿传输特性的电感元件21₁、22₁、21₂、22₂、21₃、22₃、21₄和22₄；以及用于分支耦合的电感元件20₁、20₂、20₃和20₄。

图31是图30中示出的滤波器的一个等效电路图。符号R₁至R₄表示谐振电路，参考数字21₁、221₁至221₃和22₄表示用于传输特性的补偿的电容元件；参考数字221₁表示一个图26中的电容元件22₁和22₂的电容元件的合成电容元件；参照数221₂表示一个电容元件22₂和21₃的合成电容元件；参考数字221₃表示一个电容元件22₃和21₄的合成电容元件；以及参考数字20₁至20₄表示用于分接耦合的电感元件。

图30中示出的滤波器的传输特性是组成该滤波器的所有级中的谐振器的传输特性的重叠，这就是说，传输特性的重叠大体上与图22中示出的传输特性相同。对这些谐振频率的适当的调整可适当地调整合成的抑制带中的频率范围和衰减量。

图32是用图17中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个等效电路图。参考数字19₁至19₄表示用于耦合的电容元件，剩下的符号与图31中相同。

用由图32中示出的等效电路表示的该滤波器的传输特性是组成该滤波器的所有级中的谐振器的传输特性的重叠，这就是说，传输特性的重叠大体上与图19中示出的传输特性相同。对这些谐振频率的适当的调整可适当地调整合成的抑制带中的频率范围和衰减量。

虽然图27至32说明提供四个谐振电容元件的例子，这就是说，电路的阶次是4，但当适当地增加该电路的阶次时也可实施本发明。

图33是用图3中示出的谐振器构成的一个滤波器的一个垂直剖面图，图34是其一个水平剖面图。

该滤波器包括：一个外导体1C；与图23中具有相同结构的谐振电容元件CE₁、CE₂、CE₃、CE₄；一个输入端5；一个输出端6；一条输入耦合线7；一条输出耦合线8；频率微调元件9₁、9₂、9₃、9₄；以及用于固定微调元件9₁、9₂、9₃和9₄的防松螺母10₁、10₂、10₃、10₄。

图35是图33和34示出的滤波器的等效电路图。符号R₁至R₄代表谐振电路。符号M₅₁代表输入磁场耦合系数。符号M₄₆代表输出磁场耦合系数，符号M₁₂至M₃₄代表级间磁场耦合系数。

图36是图35的经过变换的等效电路图，其中符号的意义与图35中的完全一样。

虽然图33至图36中所说明的电路例子的阶次为4，但是在阶次适当增减的情况下，本发明同样可以得到实施。另外，虽然图33至图36说明输入/输出耦合元件由分接耦合线7、8组成的例子，但也可以使图7至图10中所示出的由电容11，12构成的电容耦合元件、或探针13、14、或内环15、16构成的磁场耦合元件来实施本发明。

在如图33至36所示的带通滤波器的设计中，与设计通常滤波器的方法一样，也是先根据归一化的低通滤波器确定元件的参数，然后再确定电路中的常数以满足传输特性的要求。下面我们将要描述如何根据一种归一化的契比雪夫低通滤波器中元件值g1-gn来设计带通滤波器的方法。这种带通滤波器在通频带表现出契比雪夫特性而在衰减频段表现出Wagner特性。图37示出了归一化的契比雪夫滤波器的电路图图38示出了它的传输特性曲线(横轴代表归一化频率，纵轴代表衰减量，f_c代表归一化截止频率)。

让我们用S来表示带通滤波器的设计中容许的、在通带内的电压驻波比(VSWR)，则在通带中允许的波波L_r可以由如下方程式(2)表达出来：

L_r10log{(S+1)²/4S}(dB)………(2)

由上述等式可求出所容许的L_r，并同时定出电路的阶次n，由方程式(3)可定出元件值g₁，由方程式(4)可定出元件参数g₂-g_n。

g₁＝2a₁/γ...........(3)

g_k＝(4a_k-1·a_k)/(b_k-1·g_k-1)......(4)

k＝2，3，...，n

其中

γ＝sinh(β/2n)..........(5)

β＝In{coth(L_r/17.37)}........(6)

a_k＝sin{(2k-1)π/2n}.........(7)

b_k＝γ²+sin²(kπ/n).......(8)

在图37中R_L为负载电阻，当电路阶次为奇数时，R_L＝1.........(9)

当电路的阶次n为偶数时，R_L＝coth²(β/4).........(10)

由方程式(11)和(12)可以定出输入/输出磁场耦合系数和级间磁场耦合系数。由方程(3)和(4)可以确定出通带宽度Bwr所需要的中心频率f₀、以及元件参数值g₁至g_n。

如果我们用M₀₁和M_n，n+1来代表输入/输出磁场耦合系数，则

M₀₁＝M_n，n+12/g₁(Bwr/f₀)^1/2......(11)

如果我们把级间磁场耦合系数表达为：M₁₂＝M_n-1，n和M₂₃＝M_n-2，n-1......，并且若用M_k，k+1(k＝1，2...，来确定和表达它们，则有

M_k，k+1{4/(g_k·g_k+1}^1/2·Bwr/f₀.....(12)

由图39可以定出相邻的谐振电容元件的中心间距，由式(12)定出级间磁场耦合系数M_k，k+1。

本发明人通过这对原型产品大量的实验得出了级间磁场系数与谐振电容元件中心间距的关系已由图39示出其一个例子。其中横轴为(d-0.3c)/w，其中d为谐振电容元件的中心间距，(见图33)，c为谐振电容元件的宽度。(见图33)，w为共同外导体的宽度(见图3 4)，纵轴表示级间磁场耦合系数M_k，k+1。

图33至36所示的带通滤波器的传输损耗L由下式给出：

L(dB)＝10log{1+[(S-1)²/4S]T²n(x)}......(13)

其中Tn(x)是契比雪夫多项式；

当x＜1，Tn(x)＝cos(n cos^-1x)，以及

当x＞1，Tn(x)＝cosh(n cosh^-1x)。

x是归一化频率。

x＝(f₀/Bwr)[f/f₀-f₀/f]

f₀为带通滤波器通带的中心频率

f为任意传输频率

Bwr为容许的通带宽度，S为通带内容许的电压驻波比(VSWR)。

图40示出了图33至36中滤波器的传输特性，横轴代表频率，纵轴代表衰减量。

如图41所示出的主要元件的剖面图(一个类似于图34的剖面图)所示出的，虽然图27，30，33和34所示出的实施例中给出谐振电容元件CE₁至CE₄的宽度方向与共同外导体IC的长度方向相平行的例子，本发明同样也可以在下述情况下实施：即谐振电容元件CE₁至CE₄的宽度方向与共同外导体IC的长度方向成直角。

当用谐振电容元件(其配置方式如图41中所示)构成一个带通滤波器，并且通过磁场耦合将该电容元件相互耦合到相邻元件时，其设计方法与图3 3示出的带通滤波器的设计方法相同。可以通过适当地修正图39的横轴中(d＝0.3c)/w的C值来实现具有所要求的传输特性的一个带通滤波器。因为，可用上述表达式来确定谐振电容元件中心间距，换句话说，由于c值对应谐振电容元件的宽度，因此在谐振电容元件以图41中示出的方式配置时要把c值修正到一个对应于调谐电容元件厚度的值。

图42是一个带通滤波器的垂直剖面图，其中级间耦合由电容耦合组成，该剖面图的位置与图33中的一样。

该滤波器包括：一个外导体IC；谐振电容元件CE₁至CE₄；一个输入端5；一个输出端6；一个输入耦合电容元件23₅₁；级间耦合电容元件23₁₂、23₂₃和23₂₄；和一个输出耦合电容元件23₄₆。

图43为图42所示的带通滤波器的等效电路图。符号R₁至R₄代表谐振电路，参考数字23₅₁代表输入耦合电容，参考数字23₁₂-23₃₄代表级间耦合电容，参考数字23₄₆代表输出耦合电容。

把图43中的等效电路图经过变换即得到图44。

虽然图42示出以下一个例子，其中输入/输出耦合元件由电容元件组成，但也可使用分支耦合线、探针，环或其他高频耦合装置。

图45是说明图42中示出的带通滤波器的传输特性的一个例子。横轴代表频率，纵轴代表衰减量。

图46是按照本发明的第十实施例的垂直剖面图。图47为其水平剖面图。

该实施例的谐振器包括：一个立方体外导体31；一个由固体介质空心圆柱体、一个固定电极33、一个可动电极34构成的可变谐振电容元件32；一个用于固定可动电极34的防松螺母35；一个输入端36；一个输出端37；一条输入耦合线38；一条输出耦合线39；一个谐振频率微调元件40；一个防松螺母41。其中外导体31也可以是装有底的圆柱体。

把空心圆柱体32的下端用粘合剂或其它合适的手段固定在外导体31的下壁上，而32的上端与外导体31的上壁相对，彼此相隔一个适当的距离。

固定电极33由粘附在空心圆柱体32外侧的银或其他金属薄层构成，通过焊接或其它适当手段把其下端电连接到外导体31的下壁上。

可动电极34由实心的或空心的圆柱体导体(例如铜)构成，而且外侧带有螺纹，该移动电极被拧到外导体31的上壁的螺纹孔中，该螺纹孔与固定电极33同轴。可移动电极34插入空心圆柱体32内的长度亦即插入固定电极33的长度可以通过该可动电极34在正、反方向上的转动实现(这种转动可使可动电极34向前和向后)。该可动电极34可以用防松螺母35来固定。

举例来说，输入端6和输出端7由同轴插头构成，把形成这些同轴插头的外导体连接到外导体31上。把输入耦合线38的一端连接到同轴插头36的内导体上，另一端连接到固定电极33上。输出耦合线39的一端连接于同轴插头37的内导体上，另一端连接在固定电极33上。微调元件40例如由一个拧进外导体31的金属螺钉构成，并由防松螺母41来固定。

当采用这种方式构成谐振器时，通过外导体31的分布电感、由固体介质空心圆柱体32、固定电极33和可移动电极34构成的可变谐振电容元件形成一个并联的谐振器电路，其等效电路在图48中示出。

在图48中，符号R代表谐振电路，符号M_6R代表输入磁场耦合系数，符号M_R7代表输出磁场耦合系数。

例如，当在同轴插头36上加上高频功率时，其中电磁场的分布如下：图46中的带箭头的实线E表示电场矢量。图46中带箭头的实线I表示电流。图47的虚线H代表磁场。

由于该谐振器之中的电感量很小而电容量相对较大，因此本谐振器是具有优良耐压性能的低阻抗型谐振器。

如果使用一种具有高介电常数和接近于零的介电损耗的材料来构成该可变谐振电容元件中的由固体介质制成的空心圆柱体32，则由固体介质空心圆柱体32、固定电极33和可动电极34构成的可变谐振电容元件的Q(Q_u)便可以忽略。由于被积聚在该谐振器内的电磁能量将对应于外导体1的体积。并且可将该谐振器的金属部分内的电阻保持在一个极低的水平上，故可得到一个很大的无载品质因数Q。

本发明通过使用由铜构成的外导体31、以及固定电极33、和移动电极34，可得到下述的对于该谐振器的无载品质因数Q(Q_u)的实验方程式，然而，无载品质因数Q(Q_u)的量值将随该谐振器中的电感对电容之比而变：

其中f₀为谐振频率(MHz)，SH为外导体31的高度(cm)(见图46)。

尽管在图46的实施例中采用耦合线38和39的分接耦合方式作为以一种高频方式来耦合输入端36和固定电极33、以及输出端36和固定电极33的装置，也可以使用图49示出的通过电容元件42耦合输入端36和固定电极33、通过电容元件43耦合来输出端37和固定电极33的手段。另外，可以使用如图50示出的通过探针44和45以及如图51所示出的通过环46和47作为输入/输出耦合的装置。

图49至51对应于将底部上的侧壁(从正面)从外导体31处去掉后从下面观察的图47的剖面图的几种情形，在下文中同样适用于与图49-51相似的剖面图，如图52。

图52是按照本发明的第十一实施例的谐振器的垂直剖面图。

在本实施例中，一个低通滤波器电路由插在外电路连接端36和37之间用于补偿传输特性的电感元件48和49、以及连接在电感元件48和49的连接点与构成谐振电容元件的固定电极33之间的一个电容元件20构成。该谐振器的传输特性由图54示出，其中横轴代表频率，纵轴代表衰减量，在低于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线斜率是陡峭的，而在高于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率是平缓的。并在包含谐振频率f₀的频率范围内形成一个传输抑制带。

图53是图52示出的谐振器的等效电路图。符号R代表由外导体31和可变谐振电容元件构成的谐振电路，其余符号与图52之中的相同。

由谐振电路R和用于耦合的电容元件52组成的电路的谐振频率f₀根据用于耦合的电容元件50的电容的改变而改变，也可以通过提供一种与图47示出的谐振频率微调元件40相同的调整元件来完成谐振频率的微调。

图55是按照本发明的第十二实施例的谐振器的垂直剖面图。

本实施例与第十一种实施例的不同之处在于，用一个电感元件51的分接耦合来耦合电感元件48和49的连接点与固定电极33，由谐振电路R和用于耦合的电感元件51组成的电路的谐振频率f₀随电感元件51的改变而改变。其余的结构和功能均与图52中示出的的第十一实施例相同。

图56是图55中谐振器的等效电路图。除电感元件51之外，其余符号均与图53之中相同。

图57的横轴和纵轴的意义与图54相同，它绘出了图55中谐振器的传输特性，该特性与图54中给出的特性大体相同。

图58是按照本发明的第十三实施例的谐振器的垂直剖面图。本实施例与第十一种实施例的不同之处在于把第十一种实施例中的电感元件48和49换成了电容元件52和53，其余结构完全相同。

图59是图58中谐振器的等效电路图，除电容元件52和53外，其余符号均与图53之中相同。

图60的横轴和纵轴的意义与图54之中完全一样，它给出了图58之中的谐振器的传输特性。在本实施例中，在低于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率是平缓的，在高于谐振频率f₀的频率范围内的衰减特性曲线的斜率是陡峭的，并在包括f₀的范围内形成一个传输抑制带。

图61是按照本发明的第十四实施例的谐振器的垂直剖面图。

本实施例采用与图58中示出的实施例相同的用电容元件52和53作为传输特性补偿元件的方式，采用与图55中示出的第十二实施例相同的用电感元件51完成分接耦合来形成耦合元件的方式，其余结构与图58示出的第十三种实施例完全相同。

图62为图61中谐振器的等效电路图。除电感元件51外，其余均于图59之中相同。

图63中横、纵轴与图60中相同，它给出了图61中示出的谐振器的传输特性，该特性与图60中示出的大体相同。

图64至67是基于本发明的第十五至十八实施例的垂直剖面图。图64中的谐振器用一个探针44代替了图52中示出的实施例的耦合元件50；图65中谐振器用一个环46代替了图52中示出的实施例的耦合元件50；图66中的谐振器用一个探针44代替了图58中示出的实施例的耦合元件50，图67中的谐振器用一个环46代替了图58中示出的实施例的耦合元件50，各图中其余的结构与图52或58中的结构相同。

图68中示出了一种由图46中的谐振器构成的滤波器的垂直剖面图，图69为其水平剖面图。

该滤波器包括：一个外导体31C；固定电极33₁至33₄，该电极与图46中的固定电极33相同；与固定电极33₁至33₄一起构成谐振电容元件的可变电极34₁-34₄，该可变电极与图46中的可动电极34相同；锁紧螺母35₁-35₄，用来固定可变电极34₁-34₄；一个输入端36；一个输出端37；一条输入耦合线38；一条输出耦合线39；谐振频率微调元件40₁至40₄；以及用于固定微调元件40₁至40₄的锁紧螺母41₁至41₄。

图70是图68、69示出的滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表谐振电路、符号M₆₁代表输入磁场耦合系数，符号M₄₇代表输出磁场耦合系数，符号M₁₂-M₃₄代表级间磁场耦合系数。

图71是图70的经过变换的等效电路图。其中符号与图70之中完全一样。

尽管图68-71之中采用分接耦合线38、39作为输入/输出耦合元件。我们同样也可以采用如图49-51示出的用电容42、43构成的电容耦合、或由探针44和45进行耦合、或由环46和47构成的元件进行磁场耦合来实施本发明。

图68至71所示的带通滤波器的设计方法与图33至36的带通滤波器的设计方法一样。

本发明的发明人通过对原型进行的大量重复实验得出了级间磁场耦合系数和邻近的谐振电容元件中心间距的关系，并由图72示出。其中横轴代表(d-0.3c)/w，d是调谐电容元件的中心间距(见图68)，c是组成可变谐振电容的固定电极33₁-33₄的外直径(见图68)，w是外导体31c的宽度(见图69)，纵轴代表级间磁场耦合系数M_k，k+1。

图68至71中带通滤波器的传输损耗L由式(13)给出。

图68至71中滤波器的传输特性由图40给出。

图73是级间由电容耦合的带通滤波器的垂直截面图。

该滤波器包括：一个外导体31c；固定电极33₁-33₄；锁紧螺母35₁-35₄；一个输入端36；一个输出端37；一个输入耦合电容元件54₆₁；级间电容耦合元件54₁₂-54₃₄；和一个输出耦合电容元件54₄₇。

图74为图73中带通滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表调谐电路，参考数字54₆₁代表输入耦合电容，参考数字54₁₂-54₃₄代表级间耦合电容，参考数字54₄₇代表输出耦合电容。

图75是图74的经过变换的等效电路图，其中符号与图74中完全相同。

尽管在图73中使用电容元件做为输入/输出的耦合元件，我们也同样可以采用分接耦合线、探针、环或其他高频耦合装置。

图73中带通滤波器的传输特性的一个例子由图40示出。

图76示出了由图52中谐振器构成的滤波器的垂直截面图。图77是图76的右侧视图。

该滤波器包括：一个外导体31c；由导体板构成的分隔壁31S₁-31S₃；固定电极33₁-33₄；可动电极34₁-34₄；用于固定移动电极34₁-34₄的锁紧螺母35₁-34₄；外电路连接端36和37；用于补偿电路传输特性的电感元件48₁-48₄；和49₁-49₄以及50₁-50₄。

图78为图76中滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表包括一个共同外导体31c和由固定电极33₁-33₄和可动电极34₁-34₄构成的可变调谐电容元件的谐振电路；参考数字48₁、498₁-498₁和49₄代表用于补偿电路传输特性的电感元件；参考数字498₁代表由图75中电感元件49₁和48₂构成的合成电感元件；参考数字498₂代表由电感元件49₂和48₃合成的电感元件，参考数字498₃代表由电感元件49₃和48₄合成的电感元件。参考数字50₁-50₄代表耦合用电容元件。

图76中所示的滤波器的传输特性是构成滤波器所有级的谐振器的传输特性的叠加，也就是与图54中传输特性基本相同的传输特性的叠加。包括了一个谐振器和一个耦合电容的所有级的谐振频率(图5 4中的f₀)分别由f₀₁-f₀₄来表示，如果适当的调节这些谐振频率使它们彼此靠近，则可得到一个高衰减的抑制带，而调节这些谐振频率使它们具有足够的间隔量则可以得到一个具有宽范围的传输抑制带。

图79是由图55中谐振器组成的滤波器的等效电路图。参考数字51₁-51₄代表分接耦合用电感元件，其余符号同图78。

由图79示出的滤波器的传输特性是构成滤波器的所有谐振器的传输特性的叠加，也就是与图57中示出的传输特性大致相同的传输特性的叠加。适当的调整每级的谐振频率便可以适当调整合成的抑制区中的频带范围及衰减量。

图80是由图61所示的谐振器所构成的滤波器的垂直截面图。

该滤波器包括：一个外导体31C；由导体板构成的分隔壁31S₁-31S₃；固定电极33₁-33₄；可动电极34₁-34₄；外电路连接端36和37；为补偿传输特性的电感元件52₁-52₄和53₁-53₄，以及分接电感元件51₁-51₄。

图81为图80中所示滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表谐振电路。参考数字521₁、532₁-532₃、和53₄代表为补偿传输特性的电容元件，参考数字532₁代表图80之中的电容元件53₁和532₂合成的电容元件。参考数字532₂代表一个由电容元件53₂，53₃合成的电容元件。参考数字532₃代表由电容元件53₃和52₄合成的电容元件：参考数字51₁-51₄代表用于分接耦合的电感元件。

图80所示的滤波器的传输特性是构成滤波器的所有级的谐振器的传输特性的叠加，也就是与图63中示出的传输特性大致相同的传输特性的叠加。适当调整每级的谐振频率可以适当地调整合成的抑制区中的频率范围以及衰减量。

图82是图58所示的谐振器组成的滤波器的等效电路图。参考数字50₁-50₄代表耦合用电容元件，其余符号与图81中一样。

图82所示的滤波器的传输特性是构成滤波器的所有级的谐振器的传输特性的叠加，也就是与图60中示出的传输特性大致相同的传输特性的叠加。适当调整每级的谐振频率便可以对合成传输抑制带的频率范围和衰减量进行适当的调整。

尽管图68-82所示例中包括有4个可变调谐电容，也就是说电路的阶次为4，本发明同样可以适用于电路阶次适当增加或减少的情况。

尽管图68-82所示的滤波器属于梳线型(Combline-type)滤波器，本发明同样适用于叉指式(interdigital)滤波器。

图83是本发明第十九实施例的谐振器的垂直截面图，图84是其水平截面图。

该谐振器包括：一个立方体形的外导体61；一个由空心圆柱型导体构成的固定电极62，一个可动电极63；一个用于固定可动电极63的锁紧螺母64；一个输入端65；一个输出端66；一个输入耦合环67；一个输出耦合环68；一个谐振频率微调元件69；和一个用于固定微调元件69的锁紧螺母70。外导体61也可以是有底的圆柱形。

固定电极62的下端连接到外导体61的下壁上，而上端则与外导体61的上壁相对，中间有一段适当的距离。固定电极62的下端例如可以通过一个将一个整体固定到该固定电极62的下端的凸缘旋紧到该外导体61的下壁上从而得到固定。可动电极63由实心或空心圆柱形导体(比如铜)构成，外面有螺纹，可以把它拧入到形成在与固定电极62同轴的外导体61的上壁中的带螺纹的孔中。可动电极63插入空心圆柱62的长度可以通过前后旋转可动电极63来改变，从而使可动电极63前后移动。输入端65和输出端66可以由同轴插头构成，形成同轴插头的外导体与外导体61相连接。微调元件69例如由通过螺纹拧入外导体壁之中的金属螺钉构成。

对于按此方式构成的谐振器，其并联谐振电路的等效电路图由图85示出，该电路由外导体61中的分布电感和由固定电极62和移动电极63构成的可变调谐电容的电容组成。

在图85中，符号R代表调谐电路，符号M_5R代表输入磁耦合系数，M_R6代表输出磁耦合系数。

当在输入端65加上高频电源后，谐振器中的电磁场分布如下所示：电场矢量由图83中带箭头的实线E所代表，电流由图84中的带箭头的实线I代表，磁场由图84中虚线H所代表。

由于该谐振器中的电感很小，而电容相对较大，因此该谐振器是具有低阻抗型和很好的耐压性能的谐振器。此外，谐振器中积聚的电磁能量对应于外导体61的体积，并且谐振器中金属部分的阻抗可以保持在很低的水平，因此可以得到一个很高的无载品质因数Q。

尽管Q(Q_u)的数值大小随谐振器中的电感对电容的比值而改变，发明人通过使用具有铜制的外导体61、固定电极62、和可动电极63的谐振器的原型，可以得到用于无载品质因数Q(Q_u)的下列实验方程式(15)。

其中，f₀为谐振频率(MHz)，SH是外导体61的高度(cm)(见图83)。

尽管图83所示例中使用了具有谐振频率微调元件69和锁紧螺母70，在本发明的实施中也可以省去这些部分。同样尽管在图83的所示例中用环67和68作为固定电极62与输入端65、以及固定电极62和输出端66之间的按高频耦合方式的耦合装置，作为电容耦合装置，我们同样可以通过电容元件71来耦合输入端65和固定电极62，通过电容元件72来耦合输出端66和固定电极62。(见图86)。另外，如图87所示也可以使用探针73和74做为输入/输出耦合装置，或者如图88所示，通过使用耦合线75、76作为输入/输出耦合装置来实现分接耦合。

图86-88是图84中忽略了外导体61的下侧壁的截面图。

图86-88中未讨论的符号均与图83中相同。

图89是使用图83中谐振器构成的滤波器的垂直截面图。图90是相应的水平截面图。

该滤波器包括：一个外导体61c；固定电极62₁-62₄；可动电极63₁-63₄；用于固定可动电极63₁-63₄的锁紧螺母64₁-64₄；一个输入端65；一个输出端66；一个输入耦合环67；和一个输出耦合环68。

图91为图89、90所示的滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表谐振电路，符号M₅₁代表输入磁场耦合系数，符号M₄₆代表输出磁场耦合系数。符号M₁₂-M₃₄代表级间磁场耦合系数。

图92是图91经过变换的等效电路图，其中符号与图91中完全相同。

图89-92中带通滤波器的设计方法与图33-36之中的滤波器的设计方法完全一样。

发明人通过对原型大量的实验，得到了级间磁场耦合系数与谐振电容中心间距的关系如图93示出。横轴为(d-0.3c)/w，其中d代表相邻谐振电容元件中心间距(见图90)，c为构成可变谐振电容的固定电极2₁-2₄的外直径(见图89)，w为公用防护罩61c的宽度(见图90)，纵轴代表级间耦合系数M_k，k+1。

图89-92所示滤波器的传输损失L由式13示出。

图94示出了图89-92中覆盖宽频率范围的滤波器的传输特性的例子。横轴为频率(MHz)，每格为300MHz，谐振频率f₀为565MHz，纵轴为衰减量，每格为10dB。

图95为图94在谐振频率f₀附近的放大的传输特性。横轴为代表频率(MHz)，每格为5MHz，纵轴为衰减量(dB)每格为5dB。

如图94所示，在谐振频率f₀附近的谐波分量衰减得很厉害，因为这也是构成滤波器的谐振器的特性，所以如图83所示的谐振器具有与集总参数电路元件，即电感和电容构成的集总参数型谐振器相同的特性。

在图94中，-80dB--100dB附近的不规则波形被认为是混在测量设备电路中的噪声。

尽管对于图89-92中的滤波器可以通过根据要求的级间磁场耦合系数设置可变谐振电容元件的中心距离来得到所需的电气特性，也可以通过在适当的固定区间设置可变谐振电容元件和在相邻的可变谐振电容元件之间插入常规的级间磁场耦合调节元件来实现所需要的电路的特性。

图96是上例的垂直截面图，图97是相应的水平截面图。在本图中，参考数字77₁₁-77₃₂代表由圆形、方形棒状或带状导体构成的常规的级间磁场耦合调节元件。处在相邻的调节固定电极62₁和62₂，62₂和62₃，62₃和62₄之间的级间磁场耦合调整元件77₁₁-77₃₂的轴线方向与固定电极62₁-62₄的轴线方向平行，并且每一个级间磁场耦合元件77₁₁-77₃₂两端均在电气上和机械上与公用防护罩61C的上壁和下壁相联接。

可以通过调整级间磁场耦合调节元件77₁₁-77₃₂的厚度或通过适当增减设在相邻可变谐振电容元件之间的级间磁场耦合调整元件的个数来使级间磁场耦合系数被调整成所需要的数值。

图98是一种通过使用级间磁场耦合调整元件来调节级间磁场耦合系数所得到的滤波器的垂直截面图。图99是相应的水平截面图。在这些图中，参考数字78₁-78₃代表平板形的常规级间磁场耦合调节元件。每一块平板都与相邻固定电极62₁和62₂，62₂和63₃，62₃和62₄之间的公用防护罩61C的长度方向成直角，平板的每个边缘均与公用防护罩61C的上下壁和两个侧壁在电气上相联接，并在每个平板上均成一个磁耦合孔。

级间磁场耦合系数可以通过改变由级间磁场耦合调整元件78₁-78₃上构成的磁耦合孔的表面积来适当地调整。

图96-99中其余的结构与图89和90中相同。

图100是由图83中谐振器构成的另一种滤波器的例子的垂直截面图。

该滤波器包括：一个外导体61C；固定电极62₁-62₄；可动电极63₁-63₄；用于固定可动电极63₁-63₄的锁紧螺母64₁-64₄；一个输入端65；一个输出端66；一个输入耦合用探针73；一个输出耦合用探针74；由导体板构成的隔板79₁-79₃；电容形成电极80₁₁-80₃₂；和连接导体81₁-81₃。

连接导体81₁-81₃被插入并固定在隔板79₁-79₃上，同时保持连接导体81₁-81₃和隔板79₁-79₃之间的绝缘。连接导体81₁将电极80₁₁和80₁₂连接起来，并使包括固定电极62₁的谐振器与包括固定电极62₂的谐振器进行电容耦合。其余的谐振器也进行类似的耦合。

图101也是一种其相邻级间采用电容耦合的滤波器的垂直截面图。

在该滤波器中，具有U型截面的电容形成电极82₁-82₃和以可旋转的方式固定到公用防护罩61C上壁并保持与之绝缘的旋转支持轴83₁-83₃代替了图100所示滤波器的隔板79₁-79₃、电容型电极80₁₁-80₃₂、和连接导体81₁-81₃。当旋转支持轴83₁时，由支持轴83₁支持的电极82₁随之旋转，并改变级间耦合电容系数。其余的相邻级也类似地进行耦合。

尽管图89，90，96-101中所示的实施例为4阶电路的例子，当电路阶次适当增减时，本发明同样适用。

另外，尽管以上实施例中是梳线型滤波器，本发明也可用于叉指型滤波器。

图89、90、96-101中所示滤波器的输入/输出耦合元件与图83，86-88中的一样。

图83和86-88中所示的谐振器可以通过用图52，55，58，61，64-67等中所示的方式将一端连接到外电路上来构成一个带阻滤波器。

对于一个带阻滤波器，可以用图83中的可变电容元件代替图76-82中的各可变电容元件来实现对阻带宽度和衰减量的任意设置和改变。

图102为基于本发明的第二十种实施例的谐振器的垂直截面图，图103为相应的水平截面图。

在该实施例中，该谐振器包括：一个立方体形的外导体91；一个用陶瓷构成的空心圆柱介质92；一个包括固定电极93A和93B以及可动电极94的可变调谐电容元件；一个用于固定住固定电极93A的固定件93C、和一个用于固定住固定电极93B的固定件93D、一个用于固定可动电极94的锁紧螺母95；一个输入端96；一个输出端97；一个输入耦合线98；一个输出耦合线99；一个谐振频率微调元件100；一个锁紧螺母101。外导体91也可以是有底圆柱形的。

空心圆柱92的上下端之间有一段适当的距离，并且分别与外导体91的上下壁相对。固定电极93A、93B由金属薄层(例如银)附着在空心圆柱的外、内表面而构成。固定电极93A的上端焊在导电固定件93C的内侧，而固定件93C形成一个凸缘形的空心圆柱体，固定件93C的凸缘用一个螺柱固定在外导体91的上壁上。固定电极93B的下端与导电固定件93D的上端之间为弹性接触，93D本身为一个有底的圆柱形，其上部有许多个槽以达到弹性效果。固定件93D用一个螺栓固定在外导体91的下壁上。

可动电极94由空心或实心的圆柱形导体(例如铜)构成，外壁带有螺纹，它被与固定电极93A和93B同轴地固定在外导体91的上壁上的螺孔中。可动电极94插入空心圆柱92的长度(也就是插入固定电极93B的长度)可以通过前后旋转移动电极94来改变。锁紧螺母95用于锁紧移动电极94。

输入端96和输出端97例如包括同轴插头和将同轴插头连到外导体91上的外导体。输入耦合线98的一端被连到同轴插头96的内导体上，另一端被连到固定电极93A上。输出耦合线99的一端被连到同轴插头97上，另一端被连到固定电极93A上。微调元件100由金属螺钉构成，并被拧到外导体91的壁上，锁紧螺母101用于固定微调元件101。

图104示出了用这种方式构成谐振器时的并联谐振电路的等效电路图，该电路由外导体91的分布电感以及由实心介质圆柱体92、固定电极93A、93B和移动电极94构成的可变谐振电容元件的电容构成。

在图104中，符号R代表谐振电路，符号M_6R代表输入磁场耦合系数，符号M_R7代表输出磁场耦合系数。

例如，当在同轴插头96加上高频电源之后，谐振器中的电磁场分布如下：电场矢量由图102中带箭头的实线E所表示，电流由图102中带箭头的实线I所表示，磁场由图103中虚线H所表示。

由于谐振器之中的电感量很小而电容量相对较大，因此该谐振器是具有低阻抗型并有很好耐压性能的谐振器。

如果空心圆柱92采用具有高介电常数和接近于0的介电损耗的陶瓷材料，并用它来构成可变谐振电容元件，则由固体介质空心圆柱体92、固定电极93A和93B和可动电极94构成的可变谐振电容元件的品质因数Q(Q_u)便可以忽略。此外，因为聚积于谐振器中的电能对应于外导体91的体积，而且谐振器的金属部分的阻抗可以保持在很低的值，所以可以得到一个很大的无载品质因数Q。

尽管无载品质因数Q(Q_u)的大小随谐振器电感对电容的比值而变化，发明人通过对由铜制的外导体91、固定电极93A和93B、及可动电极94构成的原型谐振器的实验，可以得到关于无载品质因数Q(Q_u)的实验方程式：

其中f₀是谐振频率(MHz)，SH是外导体91的高度(cm)，(见图102)。

尽管在图102中我们使用耦合线98和99做为输入端96与固定电极93A、输出端97与固定电极93B之间的以高频方式的耦合装置，我们也可以使用通过电容元件102来耦合输入端96和固定电极93A的电容耦合装置，和使用通过电容元件103来耦合输出端97和固定电极93B(见图105)的电容耦合装置，或如图106所示，将探针104和105用于输入/输出耦合装置。此外，图107所示环106、107也可以作为输入/输出耦合装置。

图105-107对应于忽略掉外导体91的下壁的图103的截面图，在下面，同样的情况适用于图108与图105-107之间的相似性。

在图105-107中未讨论的结构与图102中完全一样。

图108是基于本发明的第二十一个实施例的谐振器的垂直截面图。

在本实施例中，一个低通滤波电路由插入外电路连接端96和97之间的用于补偿传输特性的电感元件108和109、以及连接在构成谐振电容元件的固定电极93A和电感元件108和109的连接点之间的电容元件110构成。该谐振器的传输特性由图110示出，横轴代表频率，纵轴代表衰减量，在低于谐振频率f₀的区间内衰减特性曲线的斜率是陡峭，在高于谐振频率f₀的区间内衰减特性曲线的斜率很平缓，在谐振频率f₀附近形成一个传输抑制带。

图109为图108谐振电路的等效电路图，符号R代表包括外导体91和可变调谐电容元件的谐振电路，其余符号与图108中相同。

由谐振电路R和用于耦合的电容元件110组成的电路的谐振频率f₀随耦合电容110的改变而改变，也可通过提供类似图103中的微调元件100的调节元件来实现对谐振频率的微调。

图111是基于本发明的第二十二个实施例的谐振器的垂直截面图。

本实施例与第二十一种实施例的区别在于，通过使用电感元件111的分接耦合来实现电感元件108和109的连接点与固定电极93A之间的耦合。以及还在于，包括谐振电路R和耦合用电感元件111的电路的谐振频率f₀随电感元件111的电感变化而变化，其余的结构和功能与图108所示第二十一例基本相同。

图112是图111所示谐振器的等效电路图，除电感元件111之外，所有符号均与图109相同。

图113的横、纵轴含义与图110相同，它给出了图111中谐振器的传输特性曲线，该曲线与图110基本相同。

图114是基于本发明的第二十三个实施例的谐振器的垂直截面图。本实施例与第二十一个实施例的区别在于，由图108所示的电感元件108和109由电容元件112、113所代替，其余结构均与图108中第二十一实施例相同。

图115是图114中谐振器的等效电路图。除电容元件112和113外，其余符号均与图109中相同。

图116的横、纵轴含义和图110中相同，示出了图114中谐振器的传输特性。在本实施例中，在低于谐振频率f₀的区间内衰减特性曲线的斜率比较平缓，而高于谐振频率f₀的区间内衰减特性曲线的斜率比较陡峭。在谐振频率f₀附近形成一个传输抑制带。

图117是基于本发明的第二十四个实施例的谐振器的垂直截面图。

在本实施例中，与图115所示第二十三个实施例相同，用电容元件112和113作为传输特性补偿元件；并且与图111中的第二十二个实施例相同，用电感元件111实现分接耦合，其余结构均于图114中第二十三个实施例相同。

图118是图117中谐振器的等效电路图。除电感元件111外，其余符号与图115中完全相同。

图119中的横、纵轴的含义与图116中相同，图中示出了图117中谐振器的传输特性，该特性与图116中所示特性基本相同。

图120-123是基于本发明的第25-28个实施例的截面图。图120中的谐振器用一个探针104代替了图108中的耦合元件110；图121中的谐振器用一个环106代替了图108中的耦合元件110；图122中的谐振器用一个探针104代替了图114中的耦合元件110；图123中的谐振器用一个环106代替了图114中的耦合元件110；各图中其余结构与图108或114中相同。

图124中是一个用图102中谐振器构成的滤波器的垂直截面图，图125是相应的水平截面图。该滤波器包括：一个外导体91C；类似于图102中固定电极93A和93B的固定电极93A₁-93A₄和93B₁-93B₄；类似于图102中固体介质空心圆柱体92的固体介质空心圆柱92₁-92₄；用于固定固定电极93A₁-93A₄的固定件93C₁-93C₄；用于固定固定电极93B₁-93B₄的固定件93D₁-93D₄；与图102中可动电极94类似的、与固定电极93A₁-93A₄和93B₁-93B₄一起构成谐振电容元件的可变电极94₁-94₄；用于固定可变电极94₁-94₄的锁紧螺母95₁-95₄；一个输入端96；一个输出端97；一条输入耦合线98；一条输出耦合线99；谐振频率微调元件100₁-100₄；用于固定微调元件100₁-100₄的锁紧螺母101₁-101₄。

图126是图124和125中滤波器的等效电路图。符号R₁-R₄代表谐振电路；符号M₆₁代表输入磁场耦合系数，符号M₄₇代表输出磁场耦合系数，符号M₁₂-M₃₄代表级间磁场耦合系数。

图127是经过转换的图126所示的等效电路图的等效电路图，其中符号均于图126中相同。

尽管在图124-127中我们使用耦合线98、99做为输入/输出耦合元件，当然也可以采用由图105-107示出的由电容102和103或探针104和105构成的电容耦合元件，或采用由环106和107构成的磁耦合元件来实施本发明。

我们可以采用图33-36中带通滤波器的设计方法来设计图124-127中的带通滤波器。

发明人通过对原型的大量实验得到了级间磁场耦合系数和相邻的谐振电容元件中心距之间的关系由图128示出。其中横轴代表(d-0.3c)/w，其中，d是相邻的谐振电容元件的中心距(见图124)，c是构成可变谐振电容元件的固定电极93A₁-93A₄的外直径(见图124)，w是外导体91c的宽度。(见图125)。纵轴代表级间磁场耦合系数M_k，k+1。

图124-127中带通滤波器的传输损耗L由式1 3给出。

图124-127中滤波器的传输特性的例子由图40示出。

图129是带有由电容耦合来构成级间耦合的带通滤波器的垂直截面图。

该滤波器包括：一个外导体91C；固定电极93A₁-93A₄、固体介质空心圆柱体92₁-92₄以及与固定电极93A₁-93A₄的内部同轴的固定电极93B₁-93B₄(在图129中未画出)；固定件93C₁-93C₄；固定件93D₁-93D₄；锁紧螺母95₁-95₄；一个输出端96；一个输出端97；一个输入耦合电容元件114₆₁；级间耦合电容元件114₁₂-114₃₄；一个输出耦合电容元件114₄₇。

图130示出了图129中带通滤波器的等效电路图，符号R₁-R₄代表谐振电路，参考数字114₆₁代表输入耦合电容；参考数字114₁₂-114₃₄代表级间耦合电容；参考数字114₄₇代表输出耦合电容。

图131是等效电路图130的经过转换的等值电路图，其中符号与图130中完全一样。

尽管在图129中作为举例使用电容元件做为输入/输出耦合元件，也可以使用耦合线、探针、环或其他高频耦合装置。

图129中的带通滤波器的传输特性由图40示出。

同样可以使用图102所示的可变谐振电容元件(包括：固体介质空心圆柱92、固定电极93A和93B、固定件93 C和93D、可动电极94和锁紧螺母95)来代替图76或80中滤波器的可变谐振电容元件(它包括：固体介质空心圆柱体32、固定电极33、可动电极34、和锁紧螺母35，如图46中所示)。在这样情况下，传输特性与图76或80中滤波器的传输特性基本一致，只是因为由于固定电容是由固体介质空心圆柱体92和固定电极93A和93B构成，因而使得使用频段变得低一些。

此外，在图102-131的实施例中的固定电极93A和93B可以使用增加了壁厚的空心圆柱体，从而增加其结构强度，而且可以用一个空气层代替由固体介质构成的空心圆柱92。

Claims (4)

1.一种谐振器，包括：

一个外导体(91)；

一个可变电容元件，该元件包含一个第一固定电极(93B)和一个空心或实心的圆柱形可动电极(94)，第一固定电极由一个金属空心圆柱体构成，其下端部分固定到所述外导体(91)的下壁，可动电极与所述第一固定电极(93B)同轴，并固定到所述外导体(91)的上壁，使得所述可动电极(94)插到所述第一固定电极(93B)中的长度可以改变；以及

一个输入端(96)和一个输出端(97)；

其特征在于，还包含一个第二固定电极(93A)，也由一个金属空心圆柱体构成，与所述第一固定电极(93B)同轴，其间在第一固定电极(93B)外侧留有间隙，第二固定电极的上端部分固定到所述外导体(91)的上壁；以及还包括一个连接装置(98，99)，用于以高频方式将所述第二固定电极(93A)连接到所述输入端(96)和所述输出端(97)。

2.如权利要求1所述的谐振器，其特征在于，还包含一个由固体介质构成的空心圆柱体(92)，其上端部分和下端部分分别面向所述外导体(91)的上壁和下壁，二者相隔一个适当距离；所述第一固定电极(93B)由一个粘附在该空心圆柱体(92)内表面周围的金属薄层构成，且其下端部分电连接到所述外导体(91)的下壁；而所述第二固定电极(93A)由一个粘附在该空心圆柱体(92)外表面周围的金属薄层构成，且其上端部分电连接到所述外导体(91)的上壁。

3.如权利要求1或2所述的谐振器，其特征在于，所述以高频方式将第二固定电极连接到输入端和输出端的装置包括两个电感元件(108，109)或两个电容元件(112，113)，串联在所述输入端(96)和所述输出端(97)之间，用于补偿传输特性，而所述两个电感元件或两个电容元件的连接点则以高频方式连接到所述第二固定电极(93A)上。

4.一种滤波器，包括：

一个外导体(91C)；

其特征在于还包括：

多个如权利要求1或2中所述的可变电容元件(114)，它们以高频方式串联连接，并相隔适当距离；以及

连接装置(114₆₁)，用于将所述多个可变电容元件的起始一个电容元件的第二固定电极(93)以高频方式连接到所述输入端(96)上；还包括另一连接装置(114₄₇)，用于将所述多个可变电容元件的最后一个电容元件的第二固定电极(93)以高频方式连接到所述输出端(97)上。

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