CN115714247B - 小型化高矩形度腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型化高矩形度腔体滤波器，包括外壳，所述外壳的空腔内依次垂直设置有第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器，所述第一谐振器连接有第一输入输出端子，所述第五谐振器连接有第二输入输出端子；在所述第一谐振器和第三谐振器之间水平设置有第二谐振器，在所述第三谐振器和第五谐振器之间水平设置有第四谐振器，在所述第三谐振器和第五谐振器之间还设置有金属探针。本发明中，能够在腔体滤波器通带两端的阻带产生陷波，通过调整谐振器之间的耦合量大小，可以将陷波调整到合适的位置，提高阻带抑制，比传统结构的腔体滤波器的矩形度更高，且损耗更低；另外，在实现相同指标的情况下还可以减少滤波器的阶数，进而减小滤波器的体积。

Description

小型化高矩形度腔体滤波器

技术领域

本发明属于腔体滤波器技术领域，涉及一种小型化高矩形度腔体滤波器。

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，其带内幅频特性平坦，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，腔体滤波器中谐振器一般采用梳状结构排列或交指结构排列，但采用上述两种方案制作的腔体滤波器的矩形度一般较低，且滤波器的阶数较多，使得滤波器的体积较大。

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高矩形度腔体滤波器。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小型化高矩形度腔体滤波器，包括外壳，所述外壳内设置有空腔，所述空腔内依次垂直设置有第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器，所述第一谐振器连接有第一输入输出端子，所述第五谐振器连接有第二输入输出端子；在所述第一谐振器和第三谐振器之间水平设置有第二谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成高端陷波单元，在所述第三谐振器和第五谐振器之间水平设置有第四谐振器，在所述第三谐振器和第五谐振器之间还设置有金属探针，所述金属探针用于实现第三谐振器和第五谐振器之间的电耦合，所述第三谐振器、第四谐振器、金属探针和第五谐振器形成低端陷波单元。

进一步的，所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的一端均与外壳的底板连接形成短路端，所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的另一端均开路，形成开路端；所述第二谐振器和第四谐振器的一端均与外壳的侧板连接形成短路端，所述第二谐振器和第四谐振器的另一端均开路，形成开路端。

进一步的，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器的开路端均设置有加载谐振盘。

进一步的，第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器均为圆柱体。

进一步的，第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器均为长方体。

进一步的，所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的长度均相等，所述第二谐振器和第四谐振器的长度相等。

进一步的，所述金属探针与第四谐振器垂直，且所述金属探针的一端与第三谐振器相临，另一端与第五谐振器相临。

进一步的，所述金属探针为圆柱体，所述金属探针的两端分别设置有一个呈圆柱体的加载部，所述加载部的半径大于金属探针的加载部的半径。

进一步的，所述金属探针设置在第四谐振器的上方，所述外壳的顶板上设置有向下竖直伸出的绝缘支撑板，所述金属探针穿设固定在绝缘支撑板上。

进一步的，所述绝缘支撑板采用聚四氟乙烯材料。

本发明中，通过第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器构成高端陷波单元在腔体滤波器通带的频率高端的阻带形成陷波，通过第三谐振器、第四谐振器、金属探针和第五谐振器构成低端陷波单元在腔体滤波器通带的频率低端的阻带形成陷波，从而能够在腔体滤波器通带两端的阻带同时产生陷波；通过调整谐振器之间的耦合量大小，可以将陷波调整到合适的位置，提高阻带抑制，比传统梳状和交指结构的腔体滤波器的矩形度更高，且损耗更低。另外，本发明的腔体滤波器结构灵活，在实现相同指标的情况下还可以减少滤波器的阶数，滤波器的体积更小。

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为本发明小型化高矩形度腔体滤波器的一个优选实施例的结构示意图。

图2为本发明小型化高矩形度腔体滤波器的一个优选实施例去除外壳和绝缘支撑板后的结构示意图。

图3为高端陷波单元的性能仿真图。

图4为低端陷波单元的性能仿真图。

图5为本实施例的性能仿真图。

图6为在各谐振器的开路端设置加载谐振盘后的结构示意图。

附图中各标号的含义为：

第一谐振器-1；第二谐振器-2；第三谐振器-3；第四谐振器-4；第五谐振器-5；加载谐振盘-61、62、63、64、65；金属探针-7；加载部-8；绝缘支撑板-9；外壳-10；第一输入输出端子-11；第二输入输出端子-12。

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。

如图1和图2所示，本发明小型化高矩形度腔体滤波器的一个优选实施例包括外壳10，所述外壳10内设置有空腔，所述空腔内依次垂直设置有第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5。在图2中，所述第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5均为圆柱体；当然，在其他的实施例中，所述第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5也可以均为长方体。所述第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5的长度可以相等。所述第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5的一端均与外壳10的底板连接形成短路端，所述第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5的另一端均开路，形成开路端。所述第一谐振器1连接有第一输入输出端子11，所述第五谐振器5连接有第二输入输出端子12；所述第一输入输出端子11和第二输入输出端子12分别作为腔体滤波器的信号输入端和信号输出端。

在所述第一谐振器1和第三谐振器3之间水平设置有第二谐振器2，所述第二谐振器2可以为圆柱体，也可以为长方体；所述第二谐振器2一般与第一谐振器1、第三谐振器3和第五谐振器5的形状相同。所述第二谐振器2的一端与外壳10的侧板连接形成短路端，另一端开路，形成开路端。

由于在所述第一谐振器1和第三谐振器3之间形成了磁耦合，在所述第一谐振器1和第二谐振器2之间、以及在所述第二谐振器2和第三谐振器3之间均形成了电耦合；因此，所述第一谐振器1、第二谐振器2和第三谐振器3能够构成一个高端陷波单元。如图3所示，为第一谐振器1、第二谐振器2和第三谐振器3构成的高端陷波单元的性能仿真图；其中，S11为反射曲线，S21为衰减曲线。从图3可以看出，高端陷波单元在腔体滤波器通带的频率高端的阻带形成了陷波。通过调节第一谐振器1和第三谐振器3之间的磁耦合量、第一谐振器1和第二谐振器2之间以及第二谐振器2和第三谐振器3之间的电耦合量，可以对频率高端的阻带的陷波位置进行调整。

在所述第三谐振器3和第五谐振器5之间水平设置有第四谐振器4，所述第四谐振器4可以为圆柱体，也可以为长方体。所述第四谐振器4一般与第二谐振器2的形状相同；所述第四谐振器4和第二谐振器2的长度可以相等。所述第四谐振器4的一端与外壳10的侧板连接形成短路端，另一端开路，形成开路端。在所述第三谐振器3和第五谐振器5之间设置有金属探针7，所述金属探针7用于实现第三谐振器3和第五谐振器5之间的电耦合。所述金属探针7设置在第四谐振器4的上方，所述金属探针7一般与第四谐振器4垂直，且所述金属探针7的一端与第三谐振器3相临，另一端与第五谐振器5相临。所述金属探针7可以为圆柱体，在所述金属探针7的两端可以分别设置一个呈圆柱体的加载部8，所述加载部8的半径大于金属探针7的加载部8的半径。为固定金属探针7，可以在所述外壳10的顶板上设置向下竖直伸出的绝缘支撑板9，使所述金属探针7穿设固定在绝缘支撑板9上。所述绝缘支撑板9可以采用聚四氟乙烯材料。

由于在所述第三谐振器3和第四谐振器4之间、以及在所述第四谐振器4和第五谐振器5之间均形成了电耦合，在所述第三谐振器3和第五谐振器5之间通过金属探针7也形成了电耦合；因此，所述第三谐振器3、第四谐振器4、金属探针7和第五谐振器5构成了一个低端陷波单元。如图4所示，为所述第三谐振器3、第四谐振器4、金属探针7和第五谐振器5构成的低端陷波单元的性能仿真图；其中，S11为反射曲线，S21为衰减曲线。从图4可以看出，低端陷波单元在腔体滤波器通带的频率低端的阻带形成了陷波。通过调节第三谐振器3和第四谐振器4之间、第四谐振器4和第五谐振器5之间以及第三谐振器3和第五谐振器5之间的电耦合量，可以对频率低端的阻带的陷波位置进行调整。

如图5所示，为本实施例的腔体滤波器的性能仿真图；其中，S11为反射曲线，S21为衰减曲线。由于本实施例的腔体滤波器中同时形成了高端陷波单元和低端陷波单元，从图5可以看出，本实施例在腔体滤波器通带两端的阻带同时形成了陷波，从而比一般的腔体滤波器具有更高的矩形度。在实现同样指标的情况下可以减少滤波器阶数，从而减小滤波器的体积；且滤波器在实现高矩形度的同时，损耗也比一般的腔体滤波器更低。

如图6所示，为了减小第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3、第四谐振器4和第五谐振器5的长度，还可以在所述第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3、第四谐振器4和第五谐振器5的开路端分别设置加载谐振盘(61、62、63、64、65)，所述加载谐振盘(61、62、63、64、65)可以是方形，也可以是圆形等其他形状。五个加载谐振盘(61、62、63、64、65)可以分别与外壳10的对应位置之间形成大电容，从而可以减小对应的谐振器的高度，进而减小腔体滤波器的尺寸，进一步实现腔体滤波器的小型化。

本实施例中，能够在腔体滤波器通带两端的阻带产生陷波，通过调整谐振器之间的耦合量大小，可以将陷波调整到合适的位置，提高阻带抑制，比传统梳状和交指结构的腔体滤波器的矩形度更高，且损耗更低。另外，本发明的腔体滤波器结构灵活，在实现相同指标的情况下还可以减少滤波器的阶数，滤波器的体积更小，通过在谐振器的开路端设置加载谐振盘(61、62、63、64、65)还可以进一步减小腔体滤波器的体积。

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 (9)

1.一种小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设置有空腔，所述空腔内依次垂直设置有第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器，所述第一谐振器连接有第一输入输出端子，所述第五谐振器连接有第二输入输出端子；在所述第一谐振器和第三谐振器之间水平设置有第二谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成高端陷波单元，在所述第三谐振器和第五谐振器之间水平设置有第四谐振器，在所述第三谐振器和第五谐振器之间还设置有金属探针，所述金属探针用于实现第三谐振器和第五谐振器之间的电耦合，所述第三谐振器、第四谐振器、金属探针和第五谐振器形成低端陷波单元；

所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的一端均与外壳的底板连接形成短路端，所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的另一端均开路，形成开路端；所述第二谐振器和第四谐振器的一端均与外壳的侧板连接形成短路端，所述第二谐振器和第四谐振器的另一端均开路，形成开路端。

2.根据权利要求1所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器的开路端均设置有加载谐振盘。

3.根据权利要求1所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器均为圆柱体。

4.根据权利要求1所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器均为长方体。

5.根据权利要求1所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述第一谐振器、第三谐振器和第五谐振器的长度均相等，所述第二谐振器和第四谐振器的长度相等。

6.根据权利要求1～5任一项所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述金属探针与第四谐振器垂直，且所述金属探针的一端与第三谐振器相临，另一端与第五谐振器相临。

7.根据权利要求6所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述金属探针为圆柱体，所述金属探针的两端分别设置有一个呈圆柱体的加载部，所述加载部的半径大于金属探针的加载部的半径。

8.根据权利要求6所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述金属探针设置在第四谐振器的上方，所述外壳的顶板上设置有向下竖直伸出的绝缘支撑板，所述金属探针穿设固定在绝缘支撑板上。

9.根据权利要求8所述的小型化高矩形度腔体滤波器，其特征在于：所述绝缘支撑板采用聚四氟乙烯材料。