CN117374544B - 一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,属于射频微波技术领域,包括腔体及悬置设于腔体内的滤波器主体电路,滤波器主体电路长度方向两端分别连接穿设于腔体壁的穿墙绝缘子,滤波器主体电路的一侧垂直于长度方向形成有多个间隔设置的电路大枝节,每个电路大枝节在朝向与其相邻的电路大枝节的侧部均垂直形成有多个交指电容枝节,位于两个电路大枝节间隔处且形成于不同电路大枝节上的交指电容枝节依次交错间隔布置。通过改变交指的尺寸和数量从而改变其耦合量,不仅可以调节带外的传输零点位置,还能在不改变滤波器整体体积下改变其截止频率。

Description

一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器
技术领域
本申请属于射频微波技术领域,与滤波器相关,尤其与一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器有关。
背景技术
滤波器是各类射频微波系统中不可缺少的器件,其主要功能是滤除掉不需要的射频信号,通过需要的射频信号。滤波器的实现方式繁多,其中较为常见的滤波器有腔体滤波器、微带滤波器、LTCC滤波器、波导滤波器、LC滤波器、带状线滤波器、悬置线滤波器、陶瓷滤波器、介质滤波器等等。不同的滤波器的优缺点各不相同,其中,腔体滤波器的优点是Q值高,功率容量大,加工简单,但是传统的腔体滤波器体积较大,尤其是在低频下体积会尤为硕大,因此需要采用一些特殊的结构将腔体滤波器小型化。
传统的椭圆形的腔体低通滤波器的枝节较长,不同于微带滤波器可以在电路板上对电路进行任意弯折,腔体低通滤波器的电路设计需要考虑实际的电路加工,因此传统的腔体低通滤波器的电路设计灵活性相对较低,并且传统的腔体低通滤波器也较难实现小型化。因此,如何将腔体滤波器进行小型化设计值得进行研究。
发明内容
针对传统的腔体低通滤波器难以实现小型化的问题,本申请提供一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,通过改变交指的尺寸和数量从而改变其耦合量,不仅可以调节带外的传输零点位置,还能在不改变滤波器整体体积下改变其截止频率。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术:
一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,包括腔体及悬置设于腔体内的滤波器主体电路,滤波器主体电路长度方向两端分别连接穿设于腔体壁的穿墙绝缘子,滤波器主体电路的一侧垂直于长度方向形成有多个间隔设置的电路大枝节,每个电路大枝节在朝向与其相邻的电路大枝节的侧部均垂直形成有多个交指电容枝节,位于两个电路大枝节间隔处且形成于不同电路大枝节上的交指电容枝节依次交错间隔布置。
进一步,各交指电容枝节与对侧的电路大枝节之间具有间距。
进一步,电路大枝节数量为奇数时,以最中间的电路大枝节为基准,两侧的电路大枝节及其上的交指电容枝节呈对称结构,最中间的电路大枝节两侧部的交指电容枝节对称设置。
电路大枝节数量为偶数时,位于最中间的两个电路大枝节的间隔处且形成于不同电路大枝节上的交指电容枝节数量相同且依次交错间隔布置,并以最中间的间隔处为基准,两侧的电路大枝节及最中间的间隔处以外的其余交指电容枝节呈对称结构。
进一步,各交指电容枝节的长度和宽度相同。
进一步,腔体包括中部具有容纳腔的环形壁体以及装配于环形壁体两面并用于封闭容纳腔的盖体,滤波器主体电路悬置设于容纳腔内。容纳腔内设有一对固定于环形壁体的支撑块,用于对滤波器主体电路长度方向两端进行固定。
本发明有益效果在于:
1、与传统腔体低通滤波器相比,同工作频段下,本发明的交指电容耦合的腔体低通滤波器体积更小;
2、一般低通滤波器相比本发明的滤波器带外抑制更远;
3、本发明可以在不改变滤波器整体体积的情况下,通过改变交指电容枝节长度或者厚度或者数量,即可以改变滤波器的截止频率;
4、本发明设计方便,只需改变交指电容枝节尺寸即可改变耦合量对应改变带外抑制以及截止频率等电参数,不用改变其他电路。
附图说明
图1示出了本申请实施例的滤波器装配结构图。
图2示出了本申请实施例的滤波器腔体内部结构图。
图3示出了本申请实施例的一种滤波器主体电路结构图示例。
图4示出了本申请实施例的另一种滤波器主体电路结构图示例。
图5示出了无交指电容枝节的等效电路原理图。
图6示出了本申请实施例的有交指电容枝节的等效电路原理图。
图7示出了本申请实施例的仿真曲线。
图8示出了本申请实施例的交指电容枝节长度L的变化对应的S21仿真曲线对比。
附图标记:10-环形壁体,11-盖体,12-容纳腔,2-滤波器主体电路,21-电路大枝节,22-交指电容枝节,211-第一大枝节,212-第二大枝节,213-第三大枝节,214-第四大枝节,215-第五大枝节,3-支撑块,4-穿墙绝缘子。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明,但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
本申请实施例提供一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,如图1-图2所示,包括腔体及悬置设于腔体内的滤波器主体电路2,滤波器主体电路2长度方向两端分别连接穿设于腔体壁的穿墙绝缘子4。
具体的,腔体采用铝合金镀银制作形成,包括中部具有容纳腔12的环形壁体10以及装配于环形壁体10两面并用于封闭容纳腔12的盖体11,滤波器主体电路2悬置设于容纳腔12内,穿墙绝缘子4穿于环形壁体10设置,容纳腔12内设有一对固定于环形壁体10的支撑块3,用于对滤波器主体电路2长度方向两端进行固定。为了取得更好的微波性能,支撑块3可以采用聚四氟乙烯材质。通过支撑块3的设置,实现滤波器主体电路2在腔体内的悬置安装。
如图2所示,滤波器主体电路2的一侧垂直于长度方向形成有多个间隔设置的电路大枝节21,每个电路大枝节21在朝向与其相邻的电路大枝节21的侧部均垂直形成有多个交指电容枝节22,位于两个电路大枝节21间隔处且形成于不同电路大枝节21上的交指电容枝节22依次交错间隔布置,形成交指状嵌套。各交指电容枝节22与对侧的电路大枝节21之间具有间距。
各交指电容枝节22的长度L和宽度W可以设置为相同。
如图5和图6分别为无交指电容枝节22和有交指电容枝节22的电路原理图,本申请实施例中通过设置呈交指状嵌套的交指电容枝节22,可实现通过改变交指的尺寸,比如长度L和宽度W,以及其数量,从而改变其耦合量,不仅可以调节带外的传输零点位置,还能在不改变滤波器整体体积下改变其截止频率。
相邻交指电容枝节22的间距可以根据需求进行调整设计,一般来说,间距是越小越好,间距越小的情况下能放置更多的交指枝节,从而得到更大的交指电容,进一步的,若宽度W更小,则可以排列下更多的交指枝节,更有利于小型化。
电路大枝节21数量越多时,可以制作而成抑制越好的滤波器。
本实例中,滤波器主体电路2整体呈对称结构。其中,当电路大枝节21数量为奇数时,如图3所示,以最中间的电路大枝节21为基准,两侧的电路大枝节21及其上的交指电容枝节22呈对称结构,最中间的电路大枝节21两侧部的交指电容枝节22对称设置。在此前提下,根据实际情况,滤波器主体电路2两端与穿墙绝缘子4连接处略有不同,也不影响上述对称,也就说,整体而言,以最中间的电路大枝节21为基准,滤波器主体电路2基本呈左右对称结构,所述左右是针对滤波器主体电路2长度方向两端方向而言,是如图3所示视角而言的左右。
当电路大枝节21数量为偶数时,如图4所示,位于最中间的两个电路大枝节21的间隔处且形成于不同电路大枝节21上的交指电容枝节22数量相同且依次交错间隔布置,并以最中间的间隔处为基准,两侧的电路大枝节21及最中间的间隔处以外的其余交指电容枝节22呈对称结构。同样,也是整体而言,除了最中间间隔处的交指电容枝节22,滤波器主体电路2的其余部分呈左右对称结构,所述左右是针对滤波器主体电路2长度方向两端方向而言,是如图4所示视角而言的左右。
在图3所示的示例中,共有5个电路大枝节21和24个交指电容枝节22,电路大枝节21依次分别有第一大枝节211、第二大枝节212、第三大枝节213、第四大枝节214、第五大枝节215,第一大枝节211与第五大枝节215关于第三大枝节213对称,第二大枝节212与第四大枝节214关于第三大枝节213对称,第一大枝节211和第五大枝节215朝向中间的一侧均具有三个交指电容枝节22,第二大枝节212、第三大枝节213、第四大枝节214的两侧均具有三个交指电容枝节22,当交指电容枝节22的长度L=1.3mm,宽度W=0.4mm,滤波器整体尺寸为20mm,宽4.8mm,高15mm时,具有如图7所示的仿真曲线,其中,S11表示回波损耗,S21表示插入损耗,横坐标表示频率值,纵坐标表示分贝数,对于S11来说是反射回来的信号与输入信号之比的分贝数,对于S21来说传输过滤波器的信号与输入信号之比的分贝数。
本申请可通过设计时改变交指电容枝节的长度L和宽度W以及交指电容枝节的数量来调节滤波器的截止频率以及带外抑制,保证了在不改变整体体积的条件下尽可能将截止频率做的更小。从图8可以看出,不同长度L的交指电容枝节,改变了交指电容的大小,从而对应改变了滤波器的截止频率,交指电容枝节越长,截止频率越低,这对于传统的相同频率的腔体低通滤波器来说需要更大的体积去实现,而使用了本申请实施例的交指电容耦合的腔体低通滤波器,则可在低频下将滤波器体积尽可能缩小,从而实现腔体滤波器的小型化。
本申请实施例的滤波器结构紧凑,体积能达到同类产品中最小,性能指标良好,工程实用性高,在相同工作频率下能做到更小的体积。
以上所述仅为本申请的优选实施例,并不用于限制本申请,显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,包括腔体及悬置设于腔体内的滤波器主体电路(2),滤波器主体电路(2)长度方向两端分别连接穿设于腔体壁的穿墙绝缘子(4),滤波器主体电路(2)的一侧垂直于长度方向形成有多个间隔设置的电路大枝节(21),每个电路大枝节(21)在朝向与其相邻的电路大枝节(21)的侧部均垂直形成有多个交指电容枝节(22),位于两个电路大枝节(21)间隔处且形成于不同电路大枝节(21)上的交指电容枝节(22)依次交错间隔布置;
腔体包括中部具有容纳腔(12)的环形壁体(10)以及装配于环形壁体(10)两面并用于封闭容纳腔(12)的盖体(11),滤波器主体电路(2)悬置设于容纳腔(12)内。
2.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,各交指电容枝节(22)与对侧的电路大枝节(21)之间具有间距。
3.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,电路大枝节(21)数量为奇数时,以最中间的电路大枝节(21)为基准,两侧的电路大枝节(21)及其上的交指电容枝节(22)呈对称结构,最中间的电路大枝节(21)两侧部的交指电容枝节(22)对称设置。
4.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,电路大枝节(21)数量为偶数时,位于最中间的两个电路大枝节(21)的间隔处且形成于不同电路大枝节(21)上的交指电容枝节(22)数量相同且依次交错间隔布置,并以最中间的间隔处为基准,两侧的电路大枝节(21)及最中间的间隔处以外的其余交指电容枝节(22)呈对称结构。
5.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,各交指电容枝节(22)的长度和宽度相同。
6.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,容纳腔(12)内设有一对固定于环形壁体(10)的支撑块(3),用于对滤波器主体电路(2)长度方向两端进行固定。
7.根据权利要求1所述的交指电容耦合小型化腔体低通滤波器,其特征在于,腔体采用铝合金镀银制作形成。
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