CN1331270C - 波导滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够容易地适合微带电路的特别的小型波导型滤波器。波导滤波器包括至少三个相互耦合的谐振腔(14)至(19)。滤波器被耦合到放置于衬底(10)上的微带电路上。至少一个空腔(14、15、18和19)位于衬底(10)的一侧而至少其它另一个空腔(16、17)位于衬底(10)的另一侧。分布于衬底(10)每一侧的空腔具有大大减少滤波器尺寸的效果。本发明也涉及包括所述滤波器的室外发射单元。

Description

波导滤波器
技术领域
本发明涉及小型波导滤波器，尤其是，这种类型的滤波器将被用于微波发射系统。
背景技术
在Ka波段中的卫星广播的情况下，发射系统必须遵守ETSI EN301459建议。附图1中示出了室外发射单元的例子。
室外发射系统在中频带接收从远处室内单元来的信号。第一放大器1放大信号并将其传送到混频器2。振荡器3配合混频器2将所放大的信号转置为发射频带。第二放大器4放大从混频器2来的信号并将所放大的信号传送到带通滤波器5。带通滤波器5选择发射频带和用高衰减滤去其它频率。第三放大器6放大经过滤波的信号并将其传送到天线。天线(未示出)，例如是一种喇叭型波导天线，其面对抛物线反射器而放置。
室外单元采用的技术能够在非常高的频率例如大约在30GHz下工作。特别地，众所周知的技术是微带技术。然而，在微带技术下生产带通滤波器5就带来了一些问题，即在该技术下的滤波器的品质因数Q不是很高。一种具有非常高的品质因数Q的波导滤波器可以被使用，但是通常这使得在电路尺寸方面很大。
发明内容
本发明提供了一种小型波导滤波器，并且其能够容易地适合于微带电路。按照本发明，在衬底的每一侧都分布有空腔，这样就具有能够大大减少其尺寸的效果。
本发明是波导滤波器，包括至少三个相互耦合的谐振腔，滤波器被耦合到放置于衬底上的微带电路上。至少一个空腔位于衬底的一侧，而至少另一个空腔位于衬底的另一侧。
优选的，空腔的位于相对于衬底的侧面是通过由衬底支撑的接地平面而电闭合的。位于衬底任一侧面的至少两个空腔的耦合是通过接地平面或由分隔所述空腔的接地平面而进行的。衬底被分割成槽，并且槽的边缘是被金属化的。在微带电路和滤波器的其中一个空腔入口间的耦合是通过所述空腔的接地平面的槽而进行的，所述的槽位于开路的微带线之下。
按照一个特别的实施例，滤波器包括：位于衬底第一面的第一空腔，衬底被贯穿第一耦合槽的接地平面所覆盖，第一微带线路位于在耦合槽上的衬底的第二面上，以使得耦合所述的滤波器到微带电路上；位于衬底第一面的第二空腔通过第一横向槽而被耦合到第一空腔；位于衬底第二面的第三空腔通过贯穿衬底的第二耦合槽而被耦合到第二空腔；位于衬底第二面的第四空腔通过第二横向槽而被耦合到第三空腔；位于衬底第一面的第五空腔通过贯穿衬底的第三耦合槽而被耦合到第四空腔；位于第一面的第六空腔通过第三横向槽而被耦合到第五空腔，衬底被一个由第四耦合槽贯穿的接地平面所覆盖，第二微带线路位于在第四耦合槽之上的衬底的第二面上，以将所述的滤波器耦合到微波传输电路上。
本发明也是将信号从中频带转置为发射频带的室外发射单元，所述单元包括使用微带技术将电路制作在衬底上，所述的电路包括如前所定义的放大装置，转换装置和滤波装置。
附图说明
在阅读了以下的说明之后，本发明将更加清楚地被理解，其特征和优点将变得明显，所给出的说明将参照以下的附图：
图1示出了现有技术的室外发射单元；
图2示出了本发明的滤波器的分解透视图；
图3示出了如图2中所示的滤波器的顶视图；
图4示出了如图3中所示的相同的滤波器的部件线路的剖面视图。
具体实施方式
由于已经说明过，将不再对附图1进行详细描述。然而，在其余的说明中将涉及附图的组成部分，本发明替换了带通滤波器5。
附图2到4示出了在微带技术下本发明所制作的滤波器5。附图2到4分别地相对应于分解透视图、顶视图和图3中所示出的沿A-A线的截面视图。在这三个附图中，相同的参照标记对应于相同的组成部分。下面的说明将参照从不同角度示出的滤波器组成部分的附图2到4。
衬底10支撑着相对应于附图1中示出的室外单元的电路的其余部分的微带电路(未示出)。衬底10的上表面具有例如电连接到放大器4的输出端的第一微带线11。衬底的下表面几乎被接地平面12所完全覆盖。第二微带线13放置在衬底的上表面，第二微带线具有例如电连接到放大器6的输入端。第一和第二微带线11和13分别构成了本发明的滤波器的输入端和输出端。
在所述例子中所描述的，滤波器5是由第一到第六谐振腔14至19所组成的波导。第一、第二、第五和第六谐振腔14、15、18和19被机械加工在金属基座20中。基座20被电连接到接地平面12上。接地平面12更进一步地用于电封闭基座20上的所述的空腔14、15、18和19。金属基座20可以延伸到衬底10的整个表面从而使得所述的衬底10不易弯曲和确保接地平面12具有更好的传导性。第三和第四空腔被机械加工在金属罩21中。金属罩21被设置在衬底10上，位于延伸到罩21的整个表面的接地平面22上面。接地平面22更进一步地用于电闭合罩21的空腔16和17。例如，罩21被螺丝(未示出)固定在基座20上，因此更进一步地提供了罩21、基座20与接地平面12和22之间的良好的电传导。
第一微带线11通过由制造在接地平面12上的第一印刷槽30而被耦合到第一空腔14。第二空腔15通过被机械制作在基座20上的第一横向槽31而耦合到第一空腔14。第三空腔16通过第一金属槽32被耦合到第二空腔15。第四空腔17通过被机械制作在罩21上的第二横向槽33而耦合到第三空腔16。第五空腔18通过第二金属化的槽34而被耦合到第四空腔17。第六空腔19通过被机械制作在基座20上的第三横向槽35而耦合到第五空腔18。第二微带线13通过制造在接地平面12上的第二印刷槽36而耦合到第六空腔19。
第一和第二印刷槽30和36被制作于组成接地平面12的金属层上。第一和第二金属槽32和34是在衬底10上冲压而成的槽，槽的边缘被金属化以为了确保在接地平面12和22之间的良好的电连续性和为了防止在所述的接地平面12和22之间的信号的寄生传播进入衬底10。
谐振腔14至19和槽30至36的尺寸依照能够获得的带通滤波器。按照本发明的滤波器的响应几乎同常规的波导滤波器相同。然而，滤波器的尺寸由于空腔被分布于衬底10的上面和下面而减少了长度。
本发明还可以有许多可选的模式。例子中描述了一种有六个空腔的滤波器。也可以是有三个空腔的滤波器，例如通过消除横向槽31、33和35。然而，当空腔的数量减少时，其在衬底10的任一侧都设置空腔的优点就会减少，由于滤波器的尺寸很小而提出了一些集成的问题。
同样地，在滤波器中具有大大的空腔也是可能的，在对衬底两个面使用的条件下，也可以使用位于相互垂直面的横向槽。然后波导滤波器就能沿着两个不同的方向折叠自身。
所示出的空腔是矩形的空腔，但是其也可以是具有不同形状的空腔的滤波器，例如圆柱形或半球面形。只是相对应于接地平面的空腔的那一侧面需要是平面的。
所指示出的罩22和基座21是由金属制作的。也可以使用任何材料来制作这些组成部件，以使得其是导电的或被一导电层覆盖，从而确保空腔电传导性能。
如上面所描述的，所示出的是作为室外发射单元一部分的滤波器。滤波器特别适合这种类型的设备。然而，这种类型的滤波器也可以被应用到其它微波电路中。

Claims (8)

1.一种波导滤波器，包括至少三个相互耦合的谐振腔(14至19)，滤波器被耦合到位于衬底(10)上的微带电路上，其特征在于：至少一个空腔(14、15、18、19)位于衬底(10)的一面而至少另一个空腔(16、17)位于衬底(10)的另一个面上。
2.按照权利要求1所述的滤波器，其特征在于：位于相对于衬底(10)的空腔(14至19)的面是通过由衬底(10)所支撑的接地平面(12、22)所电闭合的。
3.按照权利要求2所述的滤波器，其特征在于：在位于衬底每一面的至少两个空腔之间的耦合是通过接地平面上的槽(32、34)或由分隔所述空腔的平面(12、22)形成的。
4.按照权利要求3所述的滤波器，其特征在于：衬底(10)被槽(32、34)所切割，以及槽的边缘是被金属化的。
5.按照权利要求2所述的滤波器，其特征在于：在微带电路和滤波器的其中一个空腔入口之间的耦合是通过所述空腔的接地平面(12)上的槽(30、36)而进行的，所述的槽位于开路的微带线(11，13)之下。
6.按照权利要求1所述的滤波器，其特征在于还包括：
第一空腔(14)，位于衬底(10)的第一面上，衬底被由第一耦合槽(30)贯穿的接地平面(12)所覆盖，第一微带线(11)位于在耦合槽(30)上面的衬底(10)的第二面上，以使所述的滤波器耦合到微带电路上；
第二空腔(15)，位于衬底(10)的第一面上，并且通过第一侧面的槽(31)耦合到第一空腔(14)；
第三空腔(16)，位于衬底(10)的第二面上，并且通过经过衬底(10)的第二耦合槽(32)耦合到第二空腔(15)；
第四空腔(17)，位于衬底(10)的第二面上，并且通过第二侧面的槽(33)耦合到第三空腔(16)；
第五空腔(18)，位于衬底(10)的第二面上，并且通过经过衬底(10)的第三耦合槽(34)耦合到第四空腔(17)；和
第六空腔(19)，位于第一面上并且通过第三侧面的槽(35)耦合到第五空腔(18)，衬底(10)被由第四耦合槽(36)过贯穿的接地平面(12)所覆盖，第二微带线(13)位于第四耦合槽(36)上面的衬底(10)的第二面上，以使得所述的滤波器耦合到所述的微带电路上。
7.按照权利要求6所述的滤波器，其特征在于：除耦合槽(30、32、34、36)之外，在与空腔(14至19)接触的衬底(10)的整个表面上，用接地平面覆盖衬底(10)。
8.一种将信号从中频带转置为发射频带的室外发射单元，所述的单元包括用微带技术将电路制作在衬底(10)上，所述的电路包括放大装置(4，6)、转换装置(2，3)和滤波装置(5)，其特征在于：滤波器装置包括权利要求1至7中的任意一个滤波器。
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