CN1427501A - 可调电容耦合结构 - Google Patents

Abstract

一种可微调滤波器带宽的空腔滤波器。该滤波器既提供容性交叉耦合又提供滤波器中物理上相邻但电气上不相连的共振器之间的感性耦合。滤波器的隔离可通过调节这些共振器间的感性耦合来微调，由此产生削弱共振器间交叉耦合的影响的效果。

Description

可调电容耦合结构

技术领域

本发明涉及一种微波频率滤波器。更具体地说涉及一种带宽能以最低的努力、代价和中断服务来精确地微调的微波频率滤波器。

背景技术

移动电话和无线通信的快速增长已经产生了对微波无线电频谱中带宽的巨大需求。这种依赖微波频谱的无线技术越普及，无线电频谱的微波段就越拥挤。一旦未使用的微波频率变得可用，它就会被无线服务提供商占用，这迫使运行于同一地点的无线通信公司在邻近频率提供服务，在它们之间没有任何“空”带宽。由于拥塞，无线提供商需要一种方法来将他们的频率的发送和接收与用于其它服务或其他提供商的邻近频率隔离开。

为了实现这种频率隔离，开发出一种共振器滤波器。这些滤波器只允许特定范围的频率通过。这个频率范围叫做通过波段，在该范围内的频率叫做带通频率。在通过波段以外的频率落入停止波段，并被该滤波器阻塞。

在这种被开发出的许多共振器滤波器中，微波通信中最常用的是一种空腔滤波器。这种类型的滤波器包括许多排列于物理上相邻的金属空腔内部的共振器，因此形成了空腔共振器。通过感性地耦合两个或多个邻近的共振器，这些共振器的带通频率被组合起来以形成一个具有一定频率范围的波段的共振器滤波器。

但是，为了在滤波器的停止波段中正确阻塞不想要的频率，滤波器中一些物理上相邻设置的共振器电容性地交叉耦合，这样能有效地抵消掉滤波器中的某些频率。容性交叉耦合削弱了滤波器在通过波段边缘和停止波段边缘之间频率响应曲线中的斜坡，这允许滤波器能更精确地匹配想要的通过波段，而不会使该通过波段之外的可能是用于其它信号或被其它服务提供商所拥有的频率错误地通过。本质上，调整滤波器中的容性交叉耦合能微调滤波器的隔离。

在这点上，容性交叉耦合和感性耦合对通过相邻共振器间的信号产生相反的效果。为此，常规的空腔滤波器不会在给定的一对共振器之间既利用容性交叉耦合又利用感性耦合。

在常规的空腔滤波器中，相邻共振器间的感性耦合通过在隔离两个空腔的壁上开一缺口来完成。缺口的大小决定了耦合量。一个在这些常规的滤波器中提供容性交叉耦合的普通方法是使一金属棒跨过用于隔离两个电气上不相邻共振器的壁伸展。金属棒的长度决定了容性交叉耦合。为了精确选择滤波器的通过波段和停止波段之间的频率截止，交叉耦合棒必须具有非常精确的物理尺寸。

此外，为了微调滤波器以实现容差目的，金属棒的物理尺寸必须可变，或者通过调整该金属棒一端的螺杆，或者更通常地通过替换另一根不同长度的金属棒。

但是，通过上述两者中的任一方法调整容性交叉耦合都是麻烦和不切实际的。首先，用于微波信号的常规的空腔滤波器非常大而且完全由金属组成，且具有覆盖共振器空腔和交叉耦合棒的由铅制成的盖。替换或者调整交叉耦合棒需要将铅盖移开，这非常困难且工作强度大。

此外，制造交叉耦合棒以使其满足常规滤波器的物理尺寸和精确容差的要求使得它们成本很高，这进一步增加了滤波器的总成本。

考虑到常规滤波器的这些问题以及日益增长的以低成本精确调整滤波器带宽的需求，所需要的空腔滤波器应为：制造成本低，而能以最小的努力和在不中断服务的情况下很精确地调整其带宽。

发明内容

本发明涉及一种空腔滤波器。根据本发明的第一方面，共振器包括至少含有两个被一空腔壁隔离的空腔的滤波器外壳；用来覆盖所述滤波器外壳的一个滤波器盖子；和多个分别设置在所述空腔中的共振器，其中至少两个共振器既通过容性交叉耦合器又通过感性耦合器相互耦合。

特别地，该容性交叉耦合器包括一个从空腔壁伸入每一个空腔的棒，该感性耦合器为空腔之间空腔壁上所开的缺口。该感性耦合器也包括一个含有通过滤波器盖子或滤波器外壳上的螺杆可调节的微调器，以便该螺杆可伸入空腔壁上的缺口。

本发明也涉及一种方法，该方法通过调节感性耦合器的微调器来间接削弱容性交叉耦的效果，以便微调上述的空腔滤波器的频率响应曲线中的斜坡。特别地，通过旋转螺杆使其进入空腔壁上的开口从滤波器的外部来调整微调器，从而增加感性耦合器的电感，减小两个共振器间的电容。类似地，通过旋松螺杆使它从开口中缩回来减少耦合器的电感，并增加两个共振器间的电容。

附图说明

参照下面的附图将更容易理解本发明的目的和优点，其中相同的元件给出了相同的参考标号。特别地：

图1是本发明的空腔滤波器的顶视图；

图2是本发明的空腔滤波器的空腔壁的正视图，它包括图1所示的电气上不相邻的共振器之间的容性交叉耦合器和感性耦合器两者；

图3是本发明的空腔滤波器的频率响应曲线的一个例子；

图4是本发明的另一个可替换实施例的正视图，它显示了与图2所示相同的空腔壁，但具有不同的感性耦合器。

具体实施方式

参照图1和图2所示的四空腔滤波器100对本发明的优选实施例进行描述。根据一优选实施例，共振器滤波器100包括一个滤波器外壳102和一个滤波器盖子104。在滤波器外壳102内有多个共振器106，108，110和112。这些共振器是串联感性耦合的，于是共振器106耦合到共振器108，共振器108耦合到共振器110，共振器110耦合到共振器112。这些共振器由交叉排列的空腔壁114，116，118和123相互隔离。如图1所示，壁114，116和118仅部分地向滤波器外壳102的边界壁120延伸，它们之间有一个缺口122。因此，这些壁允许共振器106-108；108-110和110-112之间感性耦合。

另一方面，空腔壁123最好延伸至边界壁120。该空腔壁123将第一串联共振器106与最末串联共振器112电气上隔离开。因此共振器106与112并不象其它共振器那样感性耦合，所以尽管它们在串联中物理上相邻但并不电气相邻。

因为它们物理上相邻，所以共振器106与112能够利用交叉耦合棒124容性地交叉耦合。参考图3，交叉耦合棒124的目的在于削弱图3所示频率响应曲线128中通过波段130与停止波段132之间的截止斜坡126。为了微调这种容性交叉耦的效果，如图2所示，本发明包括一个以空腔壁123上的凹槽134的形式提供的空腔壁123上的感性耦合器和一个相连的微调螺杆136。该微调螺杆136从滤波器盖子104伸入凹槽134。容性交叉耦的效果能够通过从滤波器100的外部旋转螺杆来改变。更具体地，当旋转螺杆使其进入凹槽134时该凹槽提供的电感增加，从而减少交叉耦合棒124的有效长度并附带地减小共振器106与112之间的容性交叉耦合。

相反，当以相反的方向旋转螺杆(也就是缩短微调螺杆136进入凹槽134的距离)时，凹槽提供的电感减少，从而增加交叉耦合棒124的有效长度并附带地增大共振器106与112之间的容性交叉耦合。

参照图2和3，滤波器盖子104覆盖共振器空腔。根据优选实施例，滤波器盖子104由铅制成，而滤波器外壳102由铁制成。当然，本发明并不局限于此。交叉耦合棒124通过由诸如塑料等电绝缘材料制成的套管138固定在空腔壁123上。如上所述，螺杆136从滤波器盖子104伸入凹槽134。而凹槽134的高度可以为等于或小于壁123高度的任意值，在优选实施例中该凹槽仅为交叉耦合棒124的容性效果提供微调。因此，凹槽的高度仅在壁123高度的20％至50％之间。同样，不能将本发明理解为局限于任一特定高度。

图4说明了本发明的另一个实施例。特别地，在图4所示的实施例中，棒124和凹槽134两者都设置于空腔壁123的中间。调节凹槽134位于棒124的上方。该实施例示出通过方便地更换耦合棒124，能够容易地从一个容性交叉耦合水平变化到另一个水平的滤波器，但它也保留了一旦它被固定到位也可通过调节从滤波器盖子104顶上伸入的调节螺杆136来微调耦合棒124的能力。更特别地，由于这种安排，通过从凹槽134中滑出，固定棒124的绝缘套管138能被容易地移开。

上面详细描述了本发明的优选实施方式，显然对于本领域普通技术人员来说，在理解本发明后，对其可作的各种修改和变化而没有脱离本发明的精神和权利要求所限定的保护范围。

Claims (17)

1、一个空腔滤波器，包括：

一个滤波器外壳，所述的滤波器外壳至少具有被一空腔壁隔离的第一和第二空腔；

一个用来覆盖所述滤波器外壳的滤波器盖子；和

多个分别设置在所述空腔内的共振器，其中所述的多个共振器中的第一和第二共振器既通过容性交叉耦合器又通过感性耦合器来相互耦合。

2、如权利要求1所述的空腔滤波器，其中所述的空腔壁上具有一个开孔，从而所述的第一和第二空腔能够相互联系，所述的开孔对应于所述的感性耦合器。

3、如权利要求2所述的空腔滤波器，其中所述的容性交叉耦合器包括一个从所述的空腔壁伸入所述的第一和第二空腔中的每一个的棒。

4、如权利要求3所述的空腔滤波器，还包括一个用来调节感性耦合器的电感的调节器。

5、如权利要求4所述的空腔滤波器，其中调节器包括伸入所述空腔壁的开孔的电导体。

6、如权利要求5所述的空腔滤波器，其中所述电导体伸入开孔的程度是可调的。

7、如权利要求6所述的空腔滤波器，其中电导体是一个螺纹啮合在滤波器盖子中的螺杆。

8、如权利要求6所述的空腔滤波器，其中电导体是一个螺纹啮合在滤波器外壳中的螺杆。

9、如权利要求1所述的空腔滤波器，其中所述的感性耦合器和容性交叉耦合器是相互邻近设置的。

10、如权利要求9所述的空腔滤波器，其中所述的感性耦合器包括一个凹槽和伸入所述凹槽的导电部件，且其中所述的容性交叉耦合器包括一个从所述的空腔壁伸入所述的第一和第二空腔中的每一个的棒。

11、如权利要求10所述的空腔滤波器，其中所述的棒设置在可拆卸地固定在所述的空腔壁上的绝缘套管中。

12、如权利要求1所述的空腔滤波器，还包括分别设置在第三和第四空腔中的第三和第四共振器，所述的第三和第四共振器彼此邻近并且相互感性地耦合。

13、一种用于调整空腔滤波器的带宽的频率响应的方法，该空腔滤波器包括一个滤波器外壳，一个用来覆盖所述滤波器外壳的滤波器盖子，和分别设置在各空腔中的多个共振器，包含一个调节器的感性耦合器，以及一个容性交叉耦合器；所述的方法包括：

通过调节感性耦合器来调节所述共振器间的容性交叉耦合效果。

14、如权利要求13所述的用于调整空腔滤波器的带宽的频率响应的方法，其中调节感性耦合器的步骤包括调节可从空腔滤波器外部接近的调节器。

15、如权利要求14所述的用于调整空腔滤波器的带宽的频率响应的方法，其中调节所述调节器的步骤包括改变啮合在滤波器盖子中的螺杆的位置。

16、如权利要求14所述的用于调整空腔滤波器的带宽的频率响应的方法，其中调节微调节器的步骤包括旋转螺纹啮合在滤波器外壳中的螺杆。

17、一种调整包括一个含有多个共振器的滤波器外壳的空腔滤波器的带宽的频率响应的方法，该方法包括：通过在外部调节感性耦合来调节所述共振器之间的容性交叉耦合效果的步骤。

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