CN111697295A - 一种具有调谐结构的电磁混合滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，包括上盖板（1）、下盖板（2）和位于上盖板（1）和下盖板（2）之间的滤波器壳体（3）；所述滤波器壳体（3）内设置有连通其上下两侧的空腔，滤波器壳体（3）分别与上盖板（1）和下盖板（2）固定后，由上盖板（1）和下盖板（2）将所述空腔密封，形成电磁混合耦合谐振腔；所述电磁耦合谐振腔内从左至右依次设置有多个金属杆谐振器，所述金属杆谐振器包括位于金属杆谐振器上部的开路部分（4）和位于金属杆谐振器下部的短路部分（5）；任意两个相邻的金属杆谐振器的短路部分（5）之间通过金属连杆（6）连接。本发明通过混合电磁耦合产生传输零点，减小了滤波器的阶数和体积。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域的滤波器，特别是涉及一种具有调谐结构的电磁混合滤波器。
背景技术
由于信息产业和无线通信系统的蓬勃发展，微波频段出现相对拥挤的状态，频带资源划分更加精细，分配到各类通信系统的频率间隔越来越密，对滤波器的性能提出了更高的要求。因此，设计具有低成本，高性能，小型化，稳定可靠的滤波器，是目前微波和毫米波通信领域的关键环节之一。
传统的滤波器实现传输零点都是用非相邻谐振腔交叉耦合的方式，且至少要三个谐振器才能实现一个传输零点，这种交叉耦合的方式对于呈直线型排腔的滤波器来说很难物理实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，通过混合电磁耦合产生传输零点，减小了滤波器的阶数和体积。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，包括上盖板、下盖板和位于上盖板和下盖板之间的滤波器壳体；所述滤波器壳体内设置有连通其上下两侧的空腔，滤波器壳体分别与上盖板和下盖板固定后，由上盖板和下盖板将所述空腔密封，形成电磁混合耦合谐振腔；
所述电磁耦合谐振腔内从左至右依次设置有多个金属杆谐振器；所述金属杆谐振器包括位于金属杆谐振器上部的开路部分和位于金属杆谐振器下部的短路部分；金属杆谐振器的开路部分的宽度大于短路部分的宽度，故在金属杆谐振器中，开路部分的阻抗小于短路部分，在整个金属杆谐振器中，开路部分表现为低阻抗，短路部分表现为高阻抗；任意两个相邻的金属杆谐振器的短路部分之间通过金属连杆连接。
优选地，所述滤波器壳体通过紧固螺钉与上盖板和下盖板进行固定。所述电磁混合滤波器还包括信号输入连接器，所述信号输入连接器的一端与最左侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器的另一端贯穿所述滤波器壳体的左侧壁并延伸到滤波器壳体外。所述电磁混合滤波器还包括信号输出连接器，所述信号输出连接器的一端与最右侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器的另一端贯穿所述滤波器壳体的右侧壁并延伸到滤波器壳体外。每一个所述金属杆谐振器的开路部分中均设置有调谐位，所述调谐位为调谐孔、调谐缺口或调谐缝隙。
优选地，所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅰ，所述调谐螺钉Ⅰ与金属杆谐振器数目相同且一一对应，每一个调谐螺钉Ⅰ均通过上盖板上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应金属杆谐振器的调谐位中。所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅱ，每一个调谐螺钉Ⅱ对应于两个相邻的金属杆谐振器，所述调谐螺钉Ⅱ通过上盖板上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应的两个相邻金属杆谐振器的短路部分之间。
本发明的有益效果是：本发明通过混合电磁耦合产生传输零点，减小了滤波器的阶数和体积，并且设置有调谐结构便于使用过程中的调谐。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电磁混合耦合谐振腔内部结构的俯视图；
图3为任意两个相邻的金属杆谐振器连接结构示意图；
图4为实施例中的一种调谐位示意图；
图5为实施例中的另一种调谐位示意图；
图6为对本申请进行测试的结果示意图。
图中，1-上盖板，2-下盖板，3-滤波器壳体，4-开路部分，5-短路部分，6-金属连杆，7-信号输入连接器，8-信号输出连接器，9-调谐螺钉Ⅰ，10-调谐螺钉Ⅱ，11-调谐位。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明利用混合电磁耦合不需要非相邻腔实现交叉耦合，两个谐振器即可产生一个传输零点，这样就减小了滤波器的阶数，也使得滤波器的谐振腔可以成直线排布，有效地减小了滤波器的体积；同时本申请的混合电磁耦合结构实现的腔体滤波器具有可靠性高、调试方便等优点，可以用来替换介质波导滤波器，具体地：
如图1~3所示，一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，包括上盖板1、下盖板2和位于上盖板1和下盖板2之间的滤波器壳体3；所述滤波器壳体3内设置有连通其上下两侧的空腔，滤波器壳体3分别与上盖板1和下盖板2固定后，由上盖板1和下盖板2将所述空腔密封，形成电磁混合耦合谐振腔；
所述电磁耦合谐振腔内从左至右依次设置有多个金属杆谐振器；所述金属杆谐振器包括位于金属杆谐振器上部的开路部分4和位于金属杆谐振器下部的短路部分5；金属杆谐振器的开路部分4的宽度大于短路部分5的宽度，故在金属杆谐振器中，开路部分4的阻抗小于短路部分5，在整个金属杆谐振器中，开路部分4表现为低阻抗，短路部分5表现为高阻抗；任意两个相邻的金属杆谐振器的短路部分5之间通过金属连杆6连接。
对于任意两个相邻的金属杆谐振器中，根据场分布，低阻抗部分电场密度大，高阻抗部分的磁场密度大，即表现为低阻抗的开路部分4主要呈电耦合，表现为高阻抗的短路部分5主要呈磁耦合，形成了混合电磁耦合结构，进而产生传输零点；进一步地，增大相邻两谐振器的开路部分面积或者两谐振器开路部分靠得越近，则电耦合增大，反之电耦合减小。金属连杆的位置增高会使磁耦合增大，反之磁耦合减小。通过调节电偶合与磁耦合，还能够调整传输零点的位置，两谐振器电耦合和磁耦合的叠加为总的耦合，总耦合如果呈磁耦合，则在滤波器通带高端（高于滤波器通带最大频率的阻带）产生传输零点；相反，如果总的耦合呈电耦合，则在滤波器通带低端（低于滤波器通带最低频率的阻带）产生传输零点，并且调整磁耦合电耦合的比值，还能够进一步调整传输零点在滤波器低端或高端的位置；通过合理的电耦合和磁耦合配置就能设计出具有固定传输零点的滤波器。
在本申请的实施例中，所述滤波器壳体3通过紧固螺钉与上盖板1和下盖板2进行固定；所述金属杆谐振器的短路部分5一端与开路部分4固定，另一端固定于所述滤波器壳体的前侧内壁上；所述开路部分4和短路部分5的宽度是指从左至右方向上的宽度，此外，开路部分4由上至下方向上的厚度也可以大于短路部分由上至下方向上的厚度。
所述电磁混合滤波器还包括信号输入连接器7，所述信号输入连接器7的一端与最左侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器7的另一端贯穿所述滤波器壳体3的左侧壁并延伸到滤波器壳体外。所述电磁混合滤波器还包括信号输出连接器8，所述信号输出连接器8的一端与最右侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器8的另一端贯穿所述滤波器壳体3的右侧壁并延伸到滤波器壳体外。每一个所述金属杆谐振器的开路部分4中均设置有调谐位11；所述调谐位可以是调谐孔、调谐缺口或调谐缝隙，其中，调谐位11为调谐孔时如图2所示，调谐位11采用调谐缺口时如图时4所示，调谐位11采用调谐缝隙时如图时5所示。
所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅰ9，所述调谐螺钉Ⅰ9与金属杆谐振器数目相同且一一对应，每一个调谐螺钉Ⅰ9均通过上盖板1上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应金属杆谐振器的调谐位中，用于调节谐振器的频率。
所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅱ10，每一个调谐螺钉Ⅱ10对应于两个相邻的金属杆谐振器，所述调谐螺钉Ⅱ10通过上盖板1上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应的两个相邻金属杆谐振器的短路部分5之间，用于调节谐振器之间的耦合量。
如图6 所示，为对本申请滤波器进行测试的结果示意图,测试的是滤波器的回波损耗和插入损耗，从图中可以看出滤波器的回拨损耗非常好（大于20dB），这是因为滤波器有调谐螺钉，可以根据需要对误差进行修正。另外，任意两个谐振器均能够形成一个混合电磁耦合结构，在本申请的实施例中，滤波器共有7个谐振器，总共形成6对能够产生传输零点的谐振器；在图6中。滤波器在通带低端（低于滤波器通带最低频率的阻带）产生了一个传输零点a，该零点由滤波器中三对总耦合为电耦合的谐振器产生，且这三对谐振器的产生的传输零点重合，形成传输零点a；在通带高端（高于滤波器通带最大频率的阻带）产生了两个传输零点b和c，传输零点b由一对总耦合为磁耦合的谐振器产生；传输零点c由剩下的两对总耦合为磁耦合的谐振器产生，且这两对谐振器产生的传输零点重合，形成传输零点c。同时，本申请的该结构并没有引入交叉耦合结构，故使得该滤波器结构简单且容易加工。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：包括上盖板（1）、下盖板（2）和位于上盖板（1）和下盖板（2）之间的滤波器壳体（3）；所述滤波器壳体（3）内设置有连通其上下两侧的空腔，滤波器壳体（3）分别与上盖板（1）和下盖板（2）固定后，由上盖板（1）和下盖板（2）将所述空腔密封，形成电磁混合耦合谐振腔；
所述电磁耦合谐振腔内从左至右依次设置有多个金属杆谐振器；所述金属杆谐振器包括位于金属杆谐振器上部的开路部分（4）和位于金属杆谐振器下部的短路部分（5）；金属杆谐振器的开路部分（4）的宽度大于短路部分的宽度，故在金属杆谐振器中，开路部分（4）的阻抗小于短路部分（5），在整个金属杆谐振器中，开路部分（4）表现为低阻抗，短路部分（5）表现为高阻抗；任意两个相邻的金属杆谐振器的短路部分（5）之间通过金属连杆（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：所述滤波器壳体（3）通过紧固螺钉与上盖板（1）和下盖板（2）进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：所述电磁混合滤波器还包括信号输入连接器（7），所述信号输入连接器（7）的一端与最左侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器（7）的另一端贯穿所述滤波器壳体（3）的左侧壁并延伸到滤波器壳体外。
4.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：所述电磁混合滤波器还包括信号输出连接器（8），所述信号输出连接器（8）的一端与最右侧金属杆谐振器连接，所述信号输入连接器（8）的另一端贯穿所述滤波器壳体（3）的右侧壁并延伸到滤波器壳体外。
5.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：每一个所述金属杆谐振器的开路部分（4）中均设置有调谐位（11），所述调谐位为调谐孔、调谐缺口或调谐缝隙。
6.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅰ（9），所述调谐螺钉Ⅰ（9）与金属杆谐振器数目相同且一一对应，每一个调谐螺钉Ⅰ（9）均通过上盖板（1）上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应金属杆谐振器的调谐位中。
7.根据权利要求1所述的一种具有调谐结构的电磁混合滤波器，其特征在于：所述电磁耦合滤波器还包括多个调谐螺钉Ⅱ（10），每一个调谐螺钉Ⅱ（10）对应于两个相邻的金属杆谐振器，所述调谐螺钉Ⅱ（10）通过上盖板（1）上为该调谐螺钉预留的通孔延伸到对应的两个相邻金属杆谐振器的短路部分（5）之间。
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