CN114024109A - 一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，包括滤波器单元，滤波器单元包括谐振器、介质套管、调节螺栓和输入输出连接器，所述的谐振器包括金属腔和设置于金属腔中的谐振柱；所述的金属腔包括金属腔壳和金属上盖，金属上盖固定于金属腔壳上；所述的谐振柱的上部设置谐振柱加载盘，所述的谐振柱加载盘包括沿金属腔宽度方向对称设置有耳部，谐振柱的轴心处自上而下开设内孔；所述的金属腔壳和金属上盖之间构成金属腔体，所述的金属腔体包括一个或多个与所述的谐振柱的形状一致的单腔，每个谐振柱对应固定于每个单腔中；所述的介质套管置于谐振柱内孔中，介质套管的外径等于谐振柱内孔的孔径；所述的调节螺栓置于介质套管中。
Description
技术领域
本发明属于微波射频技术领域，具体涉及一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器。
背景技术
低频小型化矩阵雷达滤波器是指工作频率在400～700MHz之间的雷达信号发射/接收专用滤波器组，根据雷达信道数组合任意组合，组合方式特别庞大且多样化。
现有的行业技术难点：400-700MHz频段较常规移动通信频段低很多，其主要作用是：让有用信号通过，对无用信号尽可能大的抑制。本领域技术人员知晓的，频率与波长成反比，波长越长意味着相关器件尺寸越大，该频段滤波器也是如此，现有的滤波器谐振器大部分都是取四分之一波长为高度尺寸，并以空气为介(质)组成谐振腔，(小型化)难度极大，因为相对度带比较宽，并且对相位有高要求，常规设计办法无法满足需求，调试精度要求极高、生产效率低。
即常规滤波器谐振器谐振杆采用1/4波长，以500MHz频率为例：1/4波长为150mm，谐振杆采用150mm再加多级相联，如此尺寸滤波器对于一个小型化多矩阵雷达系统来说绝对是严重负担。随着微波射频技术的快速发展，对腔体滤波器的小型化、轻量化需求越来越强烈。
发明内容
本发明目的是提供一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，是具有通用兼容性的一种对低频谐振器起到辅助降低频率作用同时增加滤波器联级间耦合系数的结构，对多领域雷达系统所需频段滤波器产品全覆盖模块化得以实现，解决频率低、滤波器尺寸大对雷达系统轻便要求的影响，解决轻量化难点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，包括滤波器单元，所述的滤波器单元包括谐振器、介质套管、调节螺栓和输入输出连接器，所述的谐振器包括金属腔和设置于金属腔中的谐振柱；所述的金属腔包括金属腔壳和金属上盖，金属上盖固定于金属腔壳上；所述的谐振柱的上部设置谐振柱加载盘，所述的谐振柱加载盘包括沿金属腔宽度方向对称设置有耳部，谐振柱的轴心处自上而下开设内孔；所述的金属腔壳和金属上盖之间构成金属腔体，所述的金属腔体包括一个或多个与所述的谐振柱的形状一致的单腔，每个谐振柱对应固定于每个单腔中；所述的介质套管置于谐振柱内孔中，介质套管的外径等于谐振柱内孔的孔径；所述的调节螺栓置于介质套管中，调节螺栓的栓径等于介质套管的内径；谐振柱与金属腔形成LC震荡电路。
进一步的，所述的滤波器包括多个滤波器单元并联。
再进一步的，所述的介质套管为设置于谐振柱内的聚四氟乙烯绝缘介质套管。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘的耳部的截面为长方形。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘的耳部的端部具有向金属腔内侧延伸的挂坠部，所述的挂坠部截面为长方形。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘的上端与金属上盖接触。
再进一步的，所述的金属腔体位于金属腔壳的中间位。
再进一步的，所述的谐振柱的内孔为盲孔。
再进一步的，所述的介质套管位于谐振器内侧，所述的调节螺栓的上端位于谐振器外侧。
再进一步的，所述的介质套管的上端高于谐振柱加载盘。
本发明的技术效果在于：本发明滤波器产品解决：400-700MHz外形尺寸大、重量大难题，以及相对带宽较宽、难实现难题，以及加工难度大的难题，以及投资巨大、生产效率低、不易转产难题。是一种对低频谐振器辅助降低频率的结构。解决未来2-5年，低频段400-700MHz雷达滤波系统轻便设计技术问题，节约大量成本。
附图说明
图1为本发明的滤波器单元的俯视结构示意图；
图2为本发明的滤波器单元的主视结构示意图；
图3为本发明的谐振柱与介质套管构造的一个实施例的结构图；
图4为图3的俯视结构图；
图5为本发明的谐振柱与介质套管构造的另一个实施例的结构图；
图6为本发明的俯视结构图(图中X处为电调合格后，腔槽内使用AB胶填充，并刮平液面)；
图7为本发明的侧视结构图(图中Y处加设50Ω负载安装在SMA连接器上)；
图8为图7的A-A剖视结构图；
图9为图7的B-B剖视结构图(图中Z处AB胶填充)；
图10为图7的C-C剖视结构图；
图11为本发明的滤波器单元的电路结构图；图中连接器(即输入输出连接器40)上下两端分为接输入输出端；
图12为本发明的电路结构图；图中示意三组滤波器单元，同样的，图中连接器(即输入输出连接器40)上下两端分为接输入输出端；
图13a、图13b为本发明的仿真曲线图一、二。
具体实施方式
参照附图，本发明的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，是一种低频小型化矩阵雷达滤波器，通过介质套管及异型谐振器带来的调频技术方案，具体涉及一种(滤波器单元)谐振器10和介质套管20。本发明产品主要应用于低频小型化矩阵雷达滤波系统,该产品实现低频率小体积功能,避免了矩阵雷达滤波系统体积过大、重量过重带来的诸多问题,是一种有效提升产品性能的结构。
传统腔体滤波器谐振器存在不足：尺寸过大，加工难度大，生产效率较低，成本过高等缺点。本发明的低频滤波器的谐振器10和介质套管20，其主要作用是：能以更小的尺寸实现对工作频率在400～700MHz之间的雷达信号进行过滤。本发明的低频滤波器由多个并联的滤波器单元组成。所述的滤波器单元包括谐振器10、(绝缘)介质套管20、调节螺栓30、输入输出连接器40，所述的谐振器10包括金属腔11和设置于金属腔11中的谐振柱12。
具体的，一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，包括滤波器单元，所述的滤波器单元包括谐振器10、介质套管20、调节螺栓30和输入输出连接器40，所述的谐振器10包括金属腔11和设置于金属腔11中的谐振柱12；所述的金属腔11包括金属腔壳11a和金属上盖11b，金属上盖11b固定于金属腔壳11a上；所述的谐振柱12的上部设置谐振柱加载盘12a，所述的谐振柱加载盘12a包括沿金属腔11宽度方向对称设置有耳部，谐振柱12的轴心处自上而下开设内孔；所述的金属腔壳11a和金属上盖11b之间构成金属腔体，所述的金属腔体包括一个或多个与所述的谐振柱12的形状一致的单腔，每个谐振柱12对应固定于每个单腔中；所述的介质套管20置于谐振柱12内孔中，介质套管20的外径等于谐振柱12内孔的孔径；所述的调节螺栓30置于介质套管20中，调节螺栓30的栓径等于介质套管20的内径；谐振柱12与金属腔11形成LC震荡电路。
进一步的，所述的滤波器包括多个滤波器单元并联。
再进一步的，所述的介质套管20为设置于谐振柱12内的聚四氟乙烯绝缘介质套管。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘12a的耳部的截面为长方形。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘12a的耳部的端部具有向金属腔11内侧延伸的挂坠部，所述的挂坠部截面为长方形。
再进一步的，所述的谐振柱加载盘12a的上端与金属上盖11b接触。
再进一步的，所述的金属腔体位于金属腔壳11a的中间位。
再进一步的，所述的谐振柱12的内孔为盲孔。
再进一步的，所述的介质套管20位于谐振器10内侧，所述的调节螺栓30的上端位于谐振器10外侧。
再进一步的，所述的介质套管20的上端高于谐振柱加载盘12a。
即所述的金属腔11包括金属腔壳11a和金属上盖11b，金属腔壳11a和金属上盖11b之间构成金属腔体，所述的金属腔体位于金属腔壳11a的中间位，所述的金属腔体包括一个或多个与所述的谐振柱12的形状一致的单腔，每个谐振柱12固定于每个单腔中。(绝缘)介质套管20置于谐振柱12内孔中，谐振柱12的内孔为盲孔，介质套管20的外径等于或者略大于或者略小于谐振柱12内孔的孔径，保证介质套管20相对谐振柱12内孔紧密配合、不松动。同样的，介质套管20与调节杆(即调节螺栓30)之间紧配合，介质套管20的内径等于或者略大于或者略小于调节螺栓30的栓径。金属上盖11b固定于金属腔壳11a上，这样谐振柱12与金属腔11形成LC震荡电路产生更低的频率，从而实现滤波器小型化、轻量化。
本发明的一个重要原理是利用谐振柱12的加大的谐振柱加载盘12a，这样增加与(金属)上盖11b的接触面积，这样(谐振柱12)顶端作用最大，频率谐振更低，同时与金属腔壳11a的金属腔体上、左、右三处腔壁面靠近，形成更大的LC振荡电路从面产生更低频率。
本发明在谐振柱12内加设聚四氟乙烯绝缘介质套管20，提升调节螺栓30与谐振柱12LC量同时确保调节螺栓30旋入足够长(频率降低)不会歪斜，防止短路、功率打火现象发生。
进一步优选的，谐振柱加载盘40采用长方形(截面)设计，这样，两级互联时可以靠非常近获得更大的耦合系统，从而实现相对宽带更大的滤波器。
综上所述，本发明的低频滤波器的谐振器10和介质(套管)20，其主要作用是：能以更小的尺寸实现对工作频率在400～700MHz之间的雷达信号进行过滤。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行完整并清楚描述，所描述的实施例是本发明中的一种，而不是全部。基于本发明中的都属于本发明保护的范围。
本发明的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，结构图如附图所示，该滤波器包括金属腔11、谐振柱12、(绝缘)介质套管20、调节螺栓30，金属腔11包括金属腔壳11a和金属上盖11b，谐振柱12固定于金属腔体内(中间位置)，绝缘介质套管20置于谐振柱12内孔，金属上盖11b固定于金属腔壳11a上，这样谐振柱12与金属腔10形成LC震荡电路产生频率；本发明的谐振柱12形状是：谐振柱12具有凹形上端面，其与金属上盖11和金属腔壳11a内侧面可降低谐振器频率，谐振柱12内介质为聚四氟乙烯，此材料介电常数高于空气，调节螺栓30旋入谐振柱12内时可调节频率范围高于空气介质。从而达到更小尺寸实现400-700MHz低频率滤波器谐振器要求。
Claims (10)
1.一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：包括滤波器单元，所述的滤波器单元包括谐振器(10)、介质套管(20)、调节螺栓(30)和输入输出连接器(40)，所述的谐振器(10)包括金属腔(11)和设置于金属腔(11)中的谐振柱(12)；所述的金属腔(11)包括金属腔壳(11a)和金属上盖(11b)，金属上盖(11b)固定于金属腔壳(11a)上；
所述的谐振柱(12)的上部设置谐振柱加载盘(12a)，所述的谐振柱加载盘(12a)包括沿金属腔(11)宽度方向对称设置有耳部，谐振柱(12)的轴心处自上而下开设内孔；
所述的金属腔壳(11a)和金属上盖(11b)之间构成金属腔体，所述的金属腔体包括一个或多个与所述的谐振柱(12)的形状一致的单腔，每个谐振柱(12)对应固定于每个单腔中；
所述的介质套管(20)置于谐振柱(12)内孔中，介质套管(20)的外径等于谐振柱(12)内孔的孔径；所述的调节螺栓(30)置于介质套管(20)中，调节螺栓(30)的栓径等于介质套管(20)的内径；谐振柱(12)与金属腔(11)形成LC震荡电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的滤波器包括多个滤波器单元并联。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的介质套管(20)为设置于谐振柱(12)内的聚四氟乙烯绝缘介质套管。
4.根据权利要求3所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的谐振柱加载盘(12a)的耳部的截面为长方形。
5.根据权利要求4所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的谐振柱加载盘(12a)的耳部的端部具有向金属腔(11)内侧延伸的挂坠部，所述的挂坠部截面为长方形。
6.根据权利要求5所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的谐振柱加载盘(12a)的上端与金属上盖(11b)接触。
7.根据权利要求6所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的金属腔体位于金属腔壳11a的中间位。
8.根据权利要求3所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的谐振柱(12)的内孔为盲孔。
9.根据权利要求8所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的介质套管(20)位于谐振器(10)内侧，所述的调节螺栓(30)的上端位于谐振器(10)外侧。
10.根据权利要求9所述的一种基于介质及异型谐振器低频小型化矩阵雷达滤波器，其特征在于：所述的介质套管(20)的上端高于谐振柱加载盘(12a)。
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