CN115548612A - 小型化超宽带腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型化超宽带腔体滤波器，包括外壳，所述外壳内设置有空腔，所述空腔内设置有第一谐振器和第二谐振器；所述第一谐振器包括第一谐振杆、第一大电容加载谐振盘和第一指条结构，所述第二谐振器包括第二谐振杆、第二大电容加载谐振盘和第二指条结构，所述第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式，从而使第一谐振器和第二谐振器实现电耦合。本发明中，谐振器的大电容加载谐振盘与外壳的对应位置之间形成大电容，可以减小谐振杆的高度，从而减小腔体滤波器高度方向上的尺寸；第一谐振器和第二谐振器之间采用交指的结构形式，结构排布更紧密，有利于腔体滤波器整体小型化。

Description

小型化超宽带腔体滤波器

技术领域

本发明属于腔体滤波器技术领域，涉及一种小型化超宽带腔体滤波器。

背景技术

腔体滤波器一般由金属整体切割而成，结构牢固，且频率覆盖范围宽，腔体滤波器的频率范围可达到0.5～40GHz，其高端寄生通带较远、Q值高、可靠性高、全温范围内性能稳定可靠，且带内幅频特性平坦，插入损耗小，带外抑制度高。在电路和电子高频系统中有较好的选频滤波作用，并能抑制频带外无用信号及噪声，广泛应用于航空、航天、雷达、通信、电子对抗、广播电视及各种电子测试设备中。

现有技术中，腔体滤波器一般采用两种方案。如图1所示，在方案一中，谐振器呈圆柱形，并在腔体中以梳状结构排列。如图2所示，在方案二中，谐振器呈圆柱形，并在腔体中以交指结构排列。在上述两种方案中，两个谐振器之间的耦合量均与间距d相关；耦合量的调节范围受限，滤波器带宽较小。另外，在方案一和方案二中，腔体滤波器的频率范围主要与谐振器的高度L相关，因此，腔体滤波器的体积与频率范围的下限频率密切相关，当腔体滤波器的下限频率较低时，腔体滤波器的体积仍相对较大，因此，有必要进一步降低腔体滤波器的体积。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种体积更小的小型化超宽带腔体滤波器。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小型化超宽带腔体滤波器，包括外壳，所述外壳内设置有空腔，所述空腔内设置有第一谐振器和第二谐振器；所述第一谐振器包括第一谐振杆、第一大电容加载谐振盘和第一指条结构，所述第二谐振器包括第二谐振杆、第二大电容加载谐振盘和第二指条结构，所述第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式，从而使第一谐振器和第二谐振器实现电耦合。

进一步的，所述第一指条结构包括至少两个第一耦合指条，相邻的两个第一耦合指条之间形成有一个空隙；所述第二指条结构包括至少一个第二耦合指条，所述第二耦合指条的数量与所述空隙的数量一一对应，且各个所述第二耦合指条分别伸入对应的空隙中，使第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式。

进一步的，所述第一指条结构包括至少一个第一耦合指条，所述第二指条结构包括至少一个第二耦合指条，所述第二耦合指条与第一耦合指条一一对应，并使第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式。

进一步的，所述第一谐振杆的一端与空腔上部的腔壁固定连接，另一端竖直向下伸出至临近空腔下部腔壁的位置处，所述第二谐振杆位于第一谐振杆的一侧，所述第二谐振杆的一端与空腔下部的腔壁固定连接，另一端竖直向上伸出至临近空腔上部腔壁的位置处。

进一步的，所述第一大电容加载谐振盘与第一谐振杆的下端固定连接，所述第一大电容加载谐振盘的一端向第二谐振杆的方向水平伸出；所述第二大电容加载谐振盘与第二谐振杆的上端固定连接，所述第二大电容加载谐振盘的一端水平伸出至第一大电容加载谐振盘的上方。

进一步的，所述第一耦合指条均位于第二大电容加载谐振盘的正下方，所述第二耦合指条均位于第一大电容加载谐振盘的正上方。

进一步的，所述第一耦合指条和第二耦合指条均呈板状，且所述第一耦合指条的宽度与第二耦合指条的宽度相同。

进一步的，所述第一耦合指条的宽度与第一大电容加载谐振盘的宽度相同；所述第二耦合指条的宽度与第二大电容加载谐振盘的宽度相同。

进一步的，所述第一谐振杆和第二谐振杆均为柱状的长方体，且所述第一谐振杆的宽度小于第一大电容加载谐振盘的宽度，所述第二谐振杆的宽度小于第二大电容加载谐振盘的宽度。

进一步的，所述第一大电容加载谐振盘与外壳底部临近第一大电容加载谐振盘的壳体形成一个大电容，所述第二大电容加载谐振盘与外壳顶部临近第二大电容加载谐振盘的壳体形成一个大电容。

本发明中，谐振器的大电容加载谐振盘与外壳的对应位置之间形成大电容，可以减小谐振杆的高度，从而减小腔体滤波器高度方向上的尺寸；第一谐振器和第二谐振器之间采用交指的结构形式，结构排布更紧密，有利于腔体滤波器整体小型化；耦合指条采用板状结构，便于调节第一谐振器和第二谐振器之间的电耦合量，使腔体滤波器具有更大的带宽。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中方案一的腔体滤波器的结构示意图。

图2为现有技术中方案二的腔体滤波器的结构示意图。

图3为本发明小型化超宽带腔体滤波器的一个优选实施例的局部剖面示意图。

图4为第一谐振器和第二谐振器的结构示意图。

图5为方案一和方案二的腔体滤波器的耦合量和间距d的关系曲线图。

图6为本发明小型化超宽带腔体滤波器的一个优选实施例中的耦合量与耦合指条面积的关系曲线图。

图7为本发明小型化超宽带腔体滤波器的另一优选实施例中，第二耦合指条位于第一耦合指条的内侧时的局部剖面示意图。

图8为本发明小型化超宽带腔体滤波器的另一优选实施例中，第二耦合指条位于第一耦合指条的外侧时的局部剖面示意图。

附图中各标号的含义为：

第一谐振器-1；第一谐振杆-11；第一大电容加载谐振盘-12；第一耦合指条-13；

第二谐振器-2；第二谐振杆-21；第二大电容加载谐振盘-22；第二耦合指条-23；

外壳-3；空隙-4。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图3和图4所示，本发明小型化超宽带腔体滤波器的一个优选实施例包括外壳3，所述外壳3内设置有空腔，所述空腔内设置有第一谐振器1和第二谐振器2；所述外壳3、第一谐振器1和第二谐振器2均为金属材质。

所述第一谐振器1包括第一谐振杆11、第一大电容加载谐振盘12和第一指条结构；所述第一谐振杆11的一端与空腔上部的腔壁固定连接，另一端竖直向下伸出至临近空腔下部腔壁的位置处。所述第一谐振杆11可以为柱状的长方体，所述第一谐振杆11的宽度小于第一大电容加载谐振盘12的宽度。所述第一大电容加载谐振盘12与第一谐振杆11的下端固定连接，所述第一大电容加载谐振盘12的一端向第二谐振杆21的方向水平伸出；由于第一大电容加载谐振盘12的面积较大，第一大电容加载谐振盘12与外壳3底部临近第一大电容加载谐振盘12的壳体可以形成一个大电容；由于第一谐振杆11相当于电感，与第一大电容加载谐振盘12形成的电容并联形成振荡器，当第一大电容加载谐振盘12与外壳3底部形成的电容变大时，第一谐振杆11形成的电感可以变小。因此，采用大电容的第一大电容加载谐振盘12可以减小第一谐振杆11的长度，从而减少腔体滤波器在高度方向上的尺寸。通过调节第一大电容加载谐振盘12的面积、以及第一大电容加载谐振盘12与外壳3底部之间的间距h1，可以调节第一大电容加载谐振盘12与外壳3底部的壳体形成的大电容的电容量。

所述第二谐振器2包括第二谐振杆21、第二大电容加载谐振盘22和第二指条结构，所述第二谐振杆21位于第一谐振杆11的一侧，所述第二谐振杆21的一端与空腔下部的腔壁固定连接，另一端竖直向上伸出至临近空腔上部腔壁的位置处。所述第二谐振杆21可以为柱状的长方体，所述第二谐振杆21的宽度小于第二大电容加载谐振盘22的宽度。所述第二大电容加载谐振盘22与第二谐振杆21的上端固定连接，所述第二大电容加载谐振盘22的一端水平伸出至第一大电容加载谐振盘12的上方。在本实施例中，所述第一谐振杆11的宽度与第二谐振杆21的宽度相等，所述第一大电容加载谐振盘12的宽度与第二大电容加载谐振盘22的宽度相等。因此，所述第二大电容加载谐振盘22与外壳3顶部临近第二大电容加载谐振盘22的壳体形成一个大电容，从而可以减小第二谐振杆21的长度。通过调节第二大电容加载谐振盘22的面积、以及第二大电容加载谐振盘22与外壳3顶部之间的间距h2，可以调节第二大电容加载谐振盘22与外壳3顶部的壳体形成的大电容的电容量。

所述第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式，从而实现第一谐振器1和第二谐振器2的电耦合。具体为：所述第一指条结构包括至少两个第一耦合指条13，各个所述第一耦合指条13均位于第二大电容加载谐振盘22的正下方；相邻的两个第一耦合指条13之间形成有一个空隙4。所述第二指条结构包括至少一个第二耦合指条23，所述第二耦合指条23均位于第一大电容加载谐振盘12的正上方。所述第二耦合指条23的数量与所述空隙4的数量一一对应，且各个所述第二耦合指条23分别伸入对应的空隙4的正中间，使第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式。通过调节相邻两个第一耦合指条13之间形成的空隙4的间距，可以调节第一耦合指条13和第二耦合指条23的电耦合量。在第一谐振器1和第二谐振器2之间采用交指的结构形式，结构排布更紧密，有利于滤波器整体小型化。

为便于增大第一耦合指条13和第二耦合指条23之间的耦合量的调节范围，优选为所述第一耦合指条13和第二耦合指条23均呈板状，还可通过调节第一耦合指条13和第二耦合指条23的面积(即调节第一耦合指条13和第二耦合指条23的长度和宽度)对第一耦合指条13和第二耦合指条23之间的电耦合量进行调节；另外，还可以对第一耦合指条13和第二耦合指条23的数量进行调节；从而调节第一指条结构和第二指条结构之间的电耦合量。如图5所示，在谐振器频率相同的情况下，现有技术中方案一和方案二中的腔体滤波器的耦合量和间距d的关系曲线图。从图5可以看出，方案一中谐振器之间的耦合量小于方案二，但由于主要通过间距进行调节，整体上方案一和方案二中谐振器之间的耦合量的动态调节范围均较小。如图6所示，在本实施例中通过对耦合指条的面积进行调节，得到的耦合量的动态调节范围远大于现有技术中的方案一和方案二；从而使腔体滤波器具有更宽的带宽。所述第一耦合指条13的宽度可以与第二耦合指条23的宽度相同。也可以第一耦合指条13的宽度、第一大电容加载谐振盘12的宽度、第二耦合指条23的宽度和第二大电容加载谐振盘22的宽度均相同。

本实施例中，第一大电容加载谐振盘12和第二大电容加载谐振盘22分别与外壳3的对应位置之间形成大电容，可以减小第一谐振杆11和第二谐振杆21的高度，从而减小腔体滤波器高度方向上的尺寸。第一谐振器1和第二谐振器2之间采用交指的结构形式，结构排布更紧密，有利于腔体滤波器整体小型化。另外，第一耦合指条13和第二耦合指条23采用板状结构，便于调节第一谐振器1和第二谐振器2之间的电耦合量，使腔体滤波器具有更大的带宽，本实施例的腔体滤波器与现在技术中的方案一和方案二相比，本实施例的腔体滤波器体积更小，带宽更宽。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述第一指条结构包括的第一耦合指条13的数量与所述第二指条结构包括的第二耦合指条23的数量相等，从而使所述第二耦合指条23与第一耦合指条13一一对应；本实施例中第一耦合指条13和第二耦合指条23的结构与实施例1相同。本实施例的工作原理与实施例1相同，在此不作赘述。当第一指条结构只包括一个第一耦合指条13，所述第二指条结构只包括一个第二耦合指条23时，第一耦合指条13和第二耦合指条23可以有两种位置关系。如图7所示，第二大电容加载谐振盘22的可以部分位于第一大电容加载谐振盘12的正上方，从而使第二耦合指条23位于第一大电容加载谐振盘12的正上方，且位于第一耦合指条13的内侧(即第一耦合指条13朝向第一谐振杆11的一侧)，使第一耦合指条13和第二耦合指条23形成交指的结构形式。如图8所示，第二大电容加载谐振盘22也可以不与第一大电容加载谐振盘12产生重叠，从而使第二耦合指条23位于第一大电容加载谐振盘12的斜上方，且位于第一耦合指条13的外侧(即第一耦合指条13朝向第二谐振杆21的一侧)，使第一耦合指条13和第二耦合指条23形成交指的结构形式。上述两种结构中，虽然第一耦合指条13和第二耦合指条23的相对位置关系有区别，但工作原理是相同的，均能实施腔体滤波器的小型化，并具有比方案一和方案二更大的带宽。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设置有空腔，所述空腔内设置有第一谐振器和第二谐振器；所述第一谐振器包括第一谐振杆、第一大电容加载谐振盘和第一指条结构，所述第二谐振器包括第二谐振杆、第二大电容加载谐振盘和第二指条结构，所述第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式，从而使第一谐振器和第二谐振器实现电耦合。

2.根据权利要求1所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一指条结构包括至少两个第一耦合指条，相邻的两个第一耦合指条之间形成有一个空隙；所述第二指条结构包括至少一个第二耦合指条，所述第二耦合指条的数量与所述空隙的数量一一对应，且各个所述第二耦合指条分别伸入对应的空隙中，使第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式。

3.根据权利要求1所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一指条结构包括至少一个第一耦合指条，所述第二指条结构包括至少一个第二耦合指条，所述第二耦合指条与第一耦合指条一一对应，并使第一指条结构和第二指条结构形成交指的结构形式。

4.根据权利要求2或3所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一谐振杆的一端与空腔上部的腔壁固定连接，另一端竖直向下伸出至临近空腔下部腔壁的位置处，所述第二谐振杆位于第一谐振杆的一侧，所述第二谐振杆的一端与空腔下部的腔壁固定连接，另一端竖直向上伸出至临近空腔上部腔壁的位置处。

5.根据权利要求4所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一大电容加载谐振盘与第一谐振杆的下端固定连接，所述第一大电容加载谐振盘的一端向第二谐振杆的方向水平伸出；所述第二大电容加载谐振盘与第二谐振杆的上端固定连接，所述第二大电容加载谐振盘的一端水平伸出至第一大电容加载谐振盘的上方。

6.根据权利要求5所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一耦合指条均位于第二大电容加载谐振盘的正下方，所述第二耦合指条均位于第一大电容加载谐振盘的正上方。

7.根据权利要求2或3所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一耦合指条和第二耦合指条均呈板状且所述第一耦合指条的宽度与第二耦合指条的宽度相同。

8.根据权利要求7所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一耦合指条的宽度与第一大电容加载谐振盘的宽度相同；所述第二耦合指条的宽度与第二大电容加载谐振盘的宽度相同。

9.根据权利要求1所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一谐振杆和第二谐振杆均为柱状的长方体，且所述第一谐振杆的宽度小于第一大电容加载谐振盘的宽度，所述第二谐振杆的宽度小于第二大电容加载谐振盘的宽度。

10.根据权利要求1所述的小型化超宽带腔体滤波器，其特征在于：所述第一大电容加载谐振盘与外壳底部临近第一大电容加载谐振盘的壳体形成一个大电容，所述第二大电容加载谐振盘与外壳顶部临近第二大电容加载谐振盘的壳体形成一个大电容。

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