CN1166028C - 调谐装置 - Google Patents
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Abstract
一种在空腔滤波器中用来调谐滤波器的频率关系或者其耦合效率因数的调谐装置。该装置包括可安装在滤波器空腔中的自锁螺钉，例如可安装在中央导体、盖板、或滤波器的底部的某些适当位置处。调谐是通过调整该螺钉相对于滤波器的中央导体或盖板的位置而完成的。螺钉可包括嵌埋在塑料中的金属件，或者完全由金属制成，并且设有径向贯穿的槽。螺钉具有至少一个部分，其垂直于贯穿槽的横截面的尺寸扩张略大于沿该槽方向的其它部位的相应横截面的尺寸扩张。
Description
技术领域
本发明涉及空腔滤波器的调谐螺钉，更具体地说，涉及用来调谐滤波器的频率关系和/或滤波器内的中央导体之间的耦合效率因数的调谐螺钉。本发明还涉及包含和设置有这种螺钉的调谐装置，例如该螺钉设置在空腔滤波器的中央导体或其盖板上，也可以设置在空腔滤波器的底座的其它适当位置处。
背景技术
现已能够设计和制造出一种称之为空腔滤波器的无线电基滤波器，它包括一些空腔，每个空腔带有单独的或多个中央导体。这类滤波器例如可以应用于以GSM为基的移动通讯系统的基站中。
滤波器通常包括有许多不同部件，例如底座和盖板。然而，由于滤波器元件上的制造公差的影响，制造时不作调谐的滤波器随后必须调整来配装。滤波器特性的这种调整是通过相对其谐振频率和滤波器内的中央导体之间的耦合调谐滤波器而实现的。
在空腔滤波器中，包括有中央导体的每个空腔其功能相当于一个电子振荡电路，当滤波器被调谐到所接收信号的1/4波长时，该振荡电路可表示为包括电感部分L和电容部分C的并联振荡电路。因而滤波器的谐振频率取决于电感部分和电容部分。
通过改变中央导体的长度因而改变电感，来调谐空腔滤波器的频率；以及通过改变空腔内中央导体到空腔盖板且也是到空腔侧壁的距离，这导致电容的变化，来调谐空腔滤波器的频率。频率调整必须非常精确，而且要以这样的方式进行，即保证所设定的频率能够得以保持。
通过改变中央导体之间的相对距离，或通过改变中央导体之间的空间内的滤波器几何形状，就能够调谐空腔滤波器内中央导体之间的耦合效率因数。在后一种调谐方式中，可以在空腔的中间壁上例如设置适当的孔和/或在所述中央导体之间设置调谐装置。
图1表示了空腔滤波器的现有调谐方法。图1是空腔滤波器10的截面图，它由一空腔底部12和侧壁13限定。空腔中设有中央导体11，在图示的情形中，它整体地成形于空腔的底部12上并由此向外延伸。整个空腔由盖板或覆盖元件15覆盖。调谐是借助于调谐板14实现的，该调谐板安装在空腔壁和盖板之间并且起一个可调整的接地板的作用。该调谐板在某种程度上是柔性的，因而可通过旋拧穿过盖板15的螺钉17来改变调谐板相对于中央导体的上边缘的位置，直到获得调谐板14与中央导体11之间的正确距离。或者，调谐可以仅由螺钉17来实现，螺钉在滤波器盖板中的位置通过沉头螺母或锁定螺母来固定。
欧洲专利0 525 378 A2教授了一种自锁的调谐螺钉，它由第一部分(和无螺纹的或平的)第二部分2构成，其第一部分包括两个螺纹段4，5和一个平的或无螺纹的中间段3；而第二部分则用来插到微波导体中。该螺钉的第一部分还包括螺丝刀接纳槽，该槽包括有一些在无螺纹段3处形成槽的边缘。
发明内容
本发明涉及适合用于调谐空腔滤波器的调谐装置。
本发明的一个目的是提供一种螺钉，它能够用在空腔滤波器中，以调谐滤波器的频率关系，以及当它配装到滤波器的中央导体、腔壁或盖板中以后，它将是自锁的。
本发明的另一目的是提供一种螺钉，它能够用在空腔滤波器中，以调谐滤波器内的两个中央导体之间的耦合效率因数，以及当它分别配装到空腔的底部、侧壁或盖板中的适当位置后，它将是自锁的。
本发明的再一目的是提供一种调谐装置，它仅包括自锁螺钉形式的一个单个元件构成，因而消除了螺钉游隙。
这些目的是通过本发明的螺钉实现的，该螺钉包括至少一个沿其轴向延伸的槽，以及该螺钉被构造成包括至少一个较粗部分。由于这一较粗部分，当螺钉被拧入时，螺钉槽将被挤压一起，因而向螺孔的孔壁施加一个作用力，这一作用力保证了螺钉被牢固锁定在所要求的位置。
本发明的用来调谐滤波器的频率关系的调谐装置是通过将该螺钉安装于中央导体、侧壁或盖板上而实现的。通过在滤波器的底部、盖板或侧壁上的中央导体之间设置调谐螺钉，就能够调谐两个中央导体之间的耦合效率因数。调谐是通过适当调整螺钉头的位置而实现的。
更具体地说，本发明的装置的特征是所附权利要求书所提出的诸项特征。
本发明调谐装置的一个优点是它包括一个元件。由于该装置中的调谐螺钉沿螺钉的整个长度以恒定的力矩自锁，这就不需要沉头螺母或自锁螺母来将螺钉锁定在装置中的所要求位置。滤波器的调谐也不再需要调谐板，这使得结构更加合理，以及制造成本更低。
另一个优点是调谐更加方便，这是因为本发明的调谐装置包括两个螺丝刀接纳槽，其中一个用来拧入螺钉，而另一个则在盖板已就位之后用来调整螺钉的位置。
另一个优点是更加灵活，也就是调谐螺钉可以方便地用其它设计形式的螺钉，例如与螺钉头有关的设计形式，来进行替换。
附图说明
现在结合附图和优选实施例对本发明作详细描述，其中：
图1表示了包括有调谐装置的空腔，调谐装置包括一个调谐板，以此通过设在盖子上的螺钉进行调谐；
图2表示了本发明调谐螺钉的第一实施例；
图3表示了本发明调谐螺钉的第二实施例；
图4是该优选实施例的调谐螺钉的上部段的立体图；
图5是该优选实施例的调谐螺钉的下部段的立体图；
图6是该优选实施例调谐螺钉的截面图；
图7表示了空腔滤波器中的空腔，它设有本发明调谐装置第一实施例的调谐装置，其中例如图2或图3的调谐螺钉设置在空腔滤波器的中央导体中；
图8表示了空腔滤波器中的空腔，它设有本发明调谐装置另一实施例的调谐装置，其中例如图2或图3的调谐螺钉设置在滤波器盖板上；以及
图9表示出空腔滤波器的局部，其中例如图2或图3的调谐螺钉用来调谐各中央导体之间的耦合效率因数。
具体实施方式
图2和图3表示了本发明调谐螺钉的两个可行的实施例。螺钉20，30包括螺钉本体21，31；该螺钉本体包含有两个实心的端部23a，23b；33a，33b，以及长度基本上与螺钉本体的全长相当的径向贯穿槽22，32。在优选实施例中，其中一个端部23a，33a上设有突缘25，35，它包括有适当类型的与螺丝刀接纳槽26，36。与螺丝刀对应布置的接纳槽也设置在螺钉的另一端23b，33b上。
在图2所示的第一实施例中，螺钉本体21包括一个部分24，其垂直于贯穿槽22的横截面的扩张略大于螺钉本体的端部23b的螺纹起始处的相应横截面尺寸的相应的扩张。
在图3所示的第二实施例中，螺钉本体31包括两个部分34a，34b，其垂直于贯穿槽32的横截面的扩张略大于螺钉本体的端部33b的螺纹起始处的横截面的相应的扩张。
螺钉应当是自锁的，因此螺钉设有至少一个轴向延伸槽以及至少一个部分，该部分具有较大尺寸的垂直于各槽的横截面。此外，螺纹孔的直径是与端部23b，33b上螺纹起始处的横截面直径相对应。当螺钉拧入螺孔时，随着进入到孔中的螺钉的那部分的径向扩张部大于螺孔的直径轴向槽22，32被挤压一起，这样螺钉便以某种程度的摩擦被拧入。螺钉本体的轴向槽22，32在螺钉中提供了弹性作用，使得能够垂直于螺钉的纵向轴线作用一个力，通过这种弹性作用而获得的力在所述部分24；34a，34b处作用于螺孔的孔壁，在这些部分处螺钉本体的横截面的扩张大于螺孔的孔径。该力使螺钉锁定在所设定的要求位置，以消除螺钉的窜动。为了即使当螺钉承受其拧入螺孔中那样的扭力时也能保持稳定，螺钉本体21，31设有两个端部23a，23b；33a，33b。
在优选实施例中，螺钉包括两个嵌埋在适当的塑性材料中的金属端部。这些金属端部表示在图4和图5中，而图6则是包含有这些端部的根据该优选实施例的调谐螺钉的截面图。图4表示第一金属部分40，它具有突缘的形式，该突缘提供一螺钉头41，并且设有螺丝刀接纳槽42。端部40还包括一短的实体部分，它具有两个相互平行的腿43a，43b。螺钉头的形状可以改变，以适应调谐螺钉的应用场合。图5表示了另一金属端部分50，它包括一较短的实体部分51构成，该部分包括螺丝刀接纳槽52和两个相互平行的腿53a，53b。每个端部分的其中一个腿43b，53b上设有一个孔44，54，以便能够在制造时将各部分固定到塑性材料中并阻止相互之间的运动。在另一个实施例中，每个端部分40，50可以只包括一个腿。
按照该优选实施例的调谐螺钉，如图6所示，金属端部分63a，63b可以这样设置，使得腿64a，64b的自由端部以一个给定的间隔距离彼此相对地设置，使得在所述端部分之间形成一个自由空间61，如图6所示。在螺钉本体的制造中，所述实体部分的一部分、所述腿和所述端部分之间的空间被嵌埋到一塑性材料62中。腿之间的空隙以及端部分之间的空间的空隙被省略，由此再沿着螺钉本体的轴向方向形成径向贯穿槽。塑料本体62设有螺纹，以此形成螺钉本体，它可被拧入到相应的螺孔中。
当安装到空腔滤波器中时，本发明的螺钉相当于两个串联的电容C1和C2。电容C1形成在螺钉头与滤波器的盖板之间；而电容C2则形成在螺钉部分的腿与装有该螺钉的滤波器的那部分之间。例如，当螺钉从螺孔中旋出一给定的程序时，由于作用表面之间的距离减小，电容C1将增大。由于这个电容影响到空腔的谐振频率，由串联所产生的总电容将主要包括该电容C1。因此，电容C2必须比电容C1大许多。为了即使在螺钉移动时也能保持这种关系，就需要这样设定端部分40中的腿43a，43b的长度尺寸，使得相对于电容C2其作用表面的面积在螺钉的整个调谐长度上都相当大，以保证电容C2在所有位置上都大于电容C1。
适合用来制造螺钉的塑性材料必须具备很高的温度稳定性和良好的机械稳定性。塑性材料的线性膨胀系数必须与其包覆中的金属的线性膨胀系数相一致。塑性材料还必须具有很低的电损耗，这样就不会吸收大量的电能。在这些方面一种适当的塑性材料是聚乙烯亚胺(PEI)或聚丙烯酰胺(PAA)。适当的金属材料首先必须具备良好的弹性。适当的金属材料例如包括锡青铜或者铍铜合金。这些金属可覆盖有一层具有良好导电性的材料。
本发明的调谐螺钉可以另一种形式制造。在第一变型实施例中，螺钉本体被制成只有一个金属端部分。图4所示的端部分设置在螺钉的一端并且部分地槽制在塑性材料中，以及最好设有螺丝刀接纳槽和形成螺钉头的突缘。螺钉的另一端由塑料形成并且具有第二螺丝刀接纳槽。所用材料的选择受到与优选实施例相同条件的约束。
在第二变型实施例中，螺钉全部由金属材料制成。然而，在这个实施例中，在螺钉本体和螺钉将要配装入的主体之间必须要有良好的电接触。例如，螺钉由锡青铜或铍铜合金制成并且镀有银，以便在螺钉和螺孔之间的界面处获得低电阻和提供良好的导电性。
图7和图8表示了用来调谐空腔滤波器的频率关系的两个变型结构的本发明调谐螺钉。
图7表示了空腔滤波器的空腔，它包括配装有本发明调谐螺钉的中央导体71。空腔由空腔底部72和侧壁73限定。在这个实施例中，中央导体71直接由空腔底部72形成，并是该底部的整体的一部分。中央导体包括一个部分制有螺纹的贯穿孔，以供螺钉拧入其中。整个空腔由盖子74盖住。调谐布置由拧入中央导体71内的调谐螺钉75来实施。如上所述，调谐螺钉75包括有螺钉本体，它包括至少一个径向贯穿槽和至少一个部分，该部分相对于螺钉的其它部分而言，其垂直于上述槽的较大的扩张部的横截面具有较大的尺寸。调谐螺钉75在其一端最好设有形成为螺钉头的突缘751，以及至少螺钉的另一端752设有螺丝刀接纳槽。当拧入螺钉后，由于螺钉是自锁的，它能够以稳定的方式固定在中央导体71中的任何选定的位置。螺钉头751和盖板74之间的距离对于调谐元件来说是关键的，这一距离确定了空腔的谐振频率。通过改变调谐螺钉在中央导体中的旋入程度而改变这一距离。当螺钉75具有两个螺丝刀接纳槽时，螺钉头751上的槽最好用来将螺钉拧入中央导体71，而螺钉本体的另一端752上的另一槽则是当盖板74已盖在空腔上之后，可以方便地用来精确调整螺钉的位置。
本发明的调谐螺钉还可以设置在空腔的盖板上。这一变化实施例表示在图8中。空腔由空腔底部82和侧壁83限定。在这个实施例中，空腔中设置了中央导体81，它直接由空腔底部82形成。调谐螺钉85具有与图7中所示上述螺钉相同的设计。调谐螺钉85旋入到盖板84的螺纹孔中，孔的构造要保证调谐螺钉能够稳定地固定。位于空腔中的螺钉头851与中央导体的上表面之间的距离是关键的调谐因数，这一距离确定了空腔的谐振频率。通过改变该螺钉在盖板中的旋入深度即可改变这一距离。当调谐螺钉85具有两个螺丝刀接纳槽时，位于螺钉头851上的槽最好用来将螺钉拧入盖板84中，而所述螺钉本体的另一端852上的另一槽则是当盖板84已盖好在空腔上之后，可以方便地用来精确调整螺钉的位置。
图9表示了在用来调谐空腔滤波器中的两个中央导体之间的耦合效率因数的本发明调谐螺钉95a，95b。图示的空腔部分包括三个空腔，其中两个中央导体91a，91b已设置在同一个空腔中，而另外的两个中央导体91c，91d则各自设置在相应的空腔中。两个中央导体之间的耦合效率因数在第一阶段主要取决于两者之间的相对距离和位置，并且例如可以通过空腔间隔壁93a，93b上的适当凹槽或切口而加以改变。于是耦合效率因数便可通过本发明的调谐装置而进行调谐，该装置包括图7所示的上述调谐螺钉95a，95b，它们被布置在两个中央导体之间的空间中。用来调谐中央导体91b，91c之间耦合效率因数的调谐螺钉95a设置在这两个中央导体之间的中间壁93a上的凹槽中。本发明的调谐装置可以有利地设置在包括有多于一个中央导体而且其耦合效率因数不是通过空腔壁的机械加工而进行改变的空腔中。在这种情形中，调谐螺钉95b设在滤波器的底部，位于两个中央导体91a，91b之间。
可以理解，本发明并不局限于上述和所示的实施例，而是在所附权利要求书的范围内可以有各种变化。
Claims (12)
1.一种螺钉装置，其特征在于，一个至少部分制有螺纹的螺钉本体(21，31)，该螺钉本体包括至少一个沿螺钉本体的轴向延伸的槽(22，32)，螺钉本体还包括至少一个部分(24；34a，34b)，其垂直于槽(22，32)的横截面的尺寸扩张略大于螺钉体端部的螺纹起始处的相应横截面尺寸扩张；
在螺钉本体的相应两端设有两个端部(23a，23b；33a，33b；63a，63b)，其中至少一个端部(23a，23b)包括部分嵌埋在一塑性材料中的金属材料，所述槽(22；32)的一个末端位于所述两个端部其中之一上，而所述槽的另一个末端位于另一个端部上，以及至少一个端部(23b，33b)具有螺丝刀接纳槽。
2.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，所述部分(24)位于螺钉本体的中部。
3.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，螺钉本体具有第一和第二部分(34a，34b)，它们沿轴向设置在所述本体的中部的相应两侧。
4.如前述任何一项权利要求所述的螺钉装置，其特征在于，槽沿着所述螺钉本体的径向横向地贯穿该螺钉本体。
5.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，螺钉本体包括两个金属端部(63a，63b)，该端部包括至少一个沿着所述螺钉本体的轴向延伸槽的内部设置的腿(64a，64b)两端部的腿(64a，64b)间隔开一段给定的距离(61)，以及两个端部(63a，63b)通过包覆的塑性材料(62)彼此固定。
6.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，其中一个端部(23a，33a，63a)包括具有大表面的突缘(25，35)，而至少另一个端部(23b，33b)设有螺丝刀接纳槽。
7.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，塑性材料是聚乙烯亚胺或聚丙烯酰胺。
8.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，所述金属材料是锡青铜或铍铜合金。
9.如权利要求1所述的螺钉装置，其特征在于，螺钉是由银包覆的。
10.一种空腔滤波器的调谐装置，所述空腔滤波器包括至少一个空腔，每个空腔内具有至少一个中央导体，空腔由盖板覆盖，其特征在于，至少一个中央导体(71)设有如前述权利要求1～9中任何一项所述的螺钉(75)以及轴向贯穿的螺纹孔，所述螺钉可调节地配装在中央导体(71)的螺纹孔中。
11.一种空腔滤波器的调谐装置，所述空腔滤波器包括至少一个空腔，每个空腔内具有至少一个中央导体，空腔由盖板覆盖，其特征在于，盖板(84)包括至少一个贯穿的螺纹孔，以及如前述权利要求1～9中任何一项所述的螺钉(85)可调整地配装在所述盖板的螺纹孔内。
12.一种空腔滤波器的调谐装置，所述空腔滤波器包括至少一个空腔，每个空腔内具有至少一个中央导体，空腔由盖板覆盖，其特征在于，如前述权利要求1～9中任何一项所述的螺钉(95a，95b)可调整地配装在两个中央导体之间。
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