CN201181730Y - 可控电磁混合耦合同轴腔滤波器 - Google Patents

可控电磁混合耦合同轴腔滤波器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，包括导体壳，导体壳内开有两个或两个以上的谐振腔，导体壳顶部由导体盖板密封，导体壳开有通孔，输入/输出装置穿过导体壳上的通孔；两个或两个以上的导体谐振器底部固定在导体壳内，并与导体壳接触形成短路；与导体谐振器顶部正对的导体盖板上有调谐螺钉；在需要电磁混合耦合的相邻的两个导体谐振器之间设有电磁混合耦合控制组件。本实用新型用只具有主耦合路径的同轴腔滤波器实现了椭圆函数滤波特性，具有体积小，成本低，插入损耗小，响应非对称的优点。

Description

可控电磁混合耦合同轴腔滤波器
技术领域
本实用新型涉及微波滤波器技术领域，尤其涉及一种具有可控电磁混合耦合结构的同轴腔滤波器。
背景技术
同轴腔滤波器被大量应用于无线通信基站，在现有的技术条件下，只具有主耦合路径的腔体滤波器只能实现普通的切比雪夫函数滤波响应而无法实现具有传输零点的椭圆函数滤波响应。目前几乎所有的椭圆函数滤波特性都是由交叉耦合滤波器实现的，但传统的交叉耦合滤波器存在阶数高，体积较大，设计难度高的缺点。
在现有的腔体滤波器中，所有相邻或非相邻的谐振单元之间都只存在单一的可控电耦合或磁耦合，而不存在可控的电磁混合耦合。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有主耦合滤波器无法实现椭圆函数滤波特性的问题，克服现有交叉耦合滤波器体积仍然较大的问题，提供一种具有可控电磁混合耦合结构的同轴腔滤波器以及由所述可控电磁混合耦合滤波器构成的双工器，用只具有主耦合设置的滤波器实现椭圆函数滤波特性。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案：
这种可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，包括导体壳，导体壳内开有两个或两个以上的谐振腔，所述导体壳顶部由导体盖板密封，所述导体壳开有通孔，输入/输出装置穿过导体壳上的所述通孔；两个或两个以上的导体谐振器底部固定在所述导体壳内，并与所述导体壳接触形成短路；与所述导体谐振器顶部正对的所述导体盖板上有调谐螺钉；在需要电磁混合耦合的相邻的两个所述导体谐振器之间设有电磁混合耦合控制组件，该电磁混合耦合控制组件包括导体细杆、上表面有导体贴片的介质基片、调谐螺钉，所述导体细杆的两端分别与相邻两个所述导体谐振器的侧壁接触，所述介质基片底部的两端分别与相邻两个所述导体谐振器的顶部接触，所述调谐螺钉穿过所述导体盖板，下端伸入相邻的两个所述导体谐振器之间的谐振腔内。
为了更好地实现本实用新型，所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体谐振器为中空圆柱形，顶部设有平顶，所述导体谐振器的顶部贯通所述平顶；所述导体谐振器的长度小于所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器工作波长的四分之一。
所述介质基片底部的两端分别与相邻两个所述导体谐振器顶部平顶的上表面用粘合剂粘合，或用螺钉固定。
所述导体谐振器侧壁开有若干小孔。
所述导体细杆为圆柱形，两端分别嵌入相邻两个所述导体谐振器侧壁的小孔内。
所述导体细杆与所述导体谐振器的侧壁直接焊接固定。
所述输入/输出装置外接同轴电缆的内芯；所述输入/输出装置是输入/输出导体探针。
所述导体谐振器由紧定螺钉固定在所述导体壳内。
所述导体盖板与导体壳由螺钉固定连接。
所述导体壳内的所有导体材料表面为镀银层。
与现有的技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、传统的主耦合腔体滤波器只能实现普通的切比雪夫滤波响应，而本实用新型通过对相邻谐振腔之间主耦合中电磁混合耦合的控制可以实现性能更好的椭圆函数滤波器，减少了所需谐振单元的数目，从而减小了滤波器的体积，降低了生产成本。
2、与现有的交叉耦合滤波器相比，本实用新型具有更低的阶数、更小的体积以及更灵活的传输零点设置。传统的交叉耦合滤波器需要至少三个谐振单元才能产生一个传输零点；而本实用新型只需要一个包含两个谐振单元的电磁混合耦合滤波单元就可以产生一个传输零点。交叉耦合滤波器的传输零点需要整体设计，其中每个传输零点位置的变化都会导致其他传输零点的变化；而在本实用新型中，每个传输零点都是由单个的可控电磁混合耦合单元独立创造的，因此在高阶的混合耦合滤波器中，单个传输零点变化不会引起其它传输零点的变化，很容易实现非对称的滤波器响应。
3、本实用新型可以与现有的交叉耦合技术相结合，创造出体积更小，性能更优越的椭圆函数滤波器。
附图说明
图1是本实用新型可控电磁混合耦合同轴腔滤波器的结构主视图。
图2是由多个可控电磁混合耦合同轴腔滤波单元构成的高阶椭圆函数滤波器的结构示意图。
图3是由多个可控电磁混合耦合同轴腔滤波单元构成的另一种高阶椭圆函数滤波器的结构示意图。
图4是本实用新型可控电磁混合耦合同轴腔滤波器中相邻同轴谐振腔之间可控电磁混合耦合结构的工作原理图。
图5是具有一个低阻带传输零点的二阶可控电磁混合耦合同轴腔滤波器频率响应的电磁仿真曲线。
图6是具有一个高阻带传输零点的二阶可控电磁混合耦合同轴腔滤波器频率响应的电磁仿真曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述。
本实用新型提出的可控电磁混合耦合同轴腔滤波器的结构如图1所示，导体壳1内有两个或两个以上的谐振腔2，导体壳1的顶部被导体盖板3封闭，导体盖板3的四周与导体壳1接触的地方由均匀分布的金属螺钉进行固定，导体盖板3可拆卸以便设置谐振腔2内各部件。导体谐振器4顶部设有一个圆形或任意其他形状的平顶，使导体谐振器4工作时所需长度比普通的导体谐振器工作时所需长度更短，导体谐振器4的长度小于可控电磁混合耦合滤波器工作波长的四分之一；导体谐振器4为中空圆柱形，其顶部贯穿所述平顶，底部由紧定螺钉5固定在所述导体壳1内；导体谐振器4的侧壁上开有若干小孔8。与导体谐振器顶部正对的导体盖板3上设有相应的调谐螺钉6，用于调整滤波器的工作频率。输入/输出导体探针7通过导体壳1上的通孔把电磁能量引入导体壳1和从导体壳1中提取电磁能量，输入/输出导体探针7可以接触导体谐振器4，也可以不接触导体谐振器4。当可控混合耦合同轴腔滤波器工作时，输入/输出导体探针7穿过导体壳1上的通孔，通过连接装置与导体壳1外部的同轴电缆的内芯相连。在需要电磁混合耦合的相邻两个导体谐振腔器4之间设有一组电磁混合耦合控制组件，该组件包括一个圆柱形的导体细杆9，一个上表面设有矩形导体贴片10的介质基片11，一个穿过导体盖板3的调谐螺钉12。控制电磁混合耦合的组件可以协同工作，控制两个相邻的导体谐振器4之间的电磁混合耦合。导体细杆9的两端分别插入相邻两个谐振器4侧壁的小孔8内，导体杆9所插入的小孔8的位置越高，则导体杆9的位置也就越高，必要时可以焊接固定。介质基片11底部的两端分别与相邻两个导体谐振器4顶部平顶的上表面接触，接触面可以用粘合剂粘合，也可以用螺钉将介质基片11固定在导体谐振器4顶部的平顶上。调谐螺钉12穿过导体盖板3，下端伸入相邻的两个导体谐振器4之间的谐振腔2内，用于微调两个相邻的谐振腔2之间电磁耦合能量的大小。
通过电磁混合耦合而相互耦合的两个相邻的谐振腔2、导体谐振器4及其相应的电磁混合耦合控制组件构成一个单独的可控电磁混合耦合滤波单元。在一个可控电磁混合耦合滤波单元中，电磁混合耦合的控制方法如图4所示：
当可控电磁混合耦合滤波器工作时，谐振腔2内的电磁场分布模式为TEM模式，谐振腔2内磁力线H环绕导体谐振器4呈环形分布。导体杆9的两端与相邻的两个导体谐振器4相接触，与导体谐振器4和谐振腔2共同构成了电流环路，根据法拉第电磁感应定律，谐振腔2内磁场使导体杆9的外表面产生了磁感应电流J，导体杆9的位置越高，这个回路的面积就越大，穿过这个回路的磁通量就越大，则磁感应电流J也就越大，进而两个谐振腔2之间的磁耦合也就越强，因此控制导体杆9的高度就可以控制相邻两个谐振腔2之间的磁耦合强度。当可控电磁混合耦合滤波器工作时，导体谐振器4的顶部与导体贴片10之间存在分布电容，从而形成相邻两个谐振腔2之间的电耦合，导体贴片10的长度越长或所述介质基片11的介电常数越大，相邻的两个谐振腔2之间的电耦合就越强。同时控制两个相邻谐振腔之间的电耦合强度和磁耦合强度，就可以控制电磁混合耦合滤波单元所产生的传输零点位置以实现所需要的椭圆函数滤波器特性。当电耦合大于磁耦合时，可控电磁混合耦合滤波单元可以实现通带左侧的传输零点，相应的电磁仿真频率响应曲线如图5所示；当电耦合小于磁耦合时，可控电磁混合耦合滤波单元可以实现通带右侧的传输零点，相应的电磁仿真频率响应曲线如图6所示。
电磁信号通过任意一个可控电磁混合耦合滤波单元都会产生一个传输零点，通过分别控制电耦合能量和磁耦合能量的大小可以控制该传输零点的位置。每个可控电磁混合耦合滤波单元可以独立工作构成一个具有单个传输零点的二阶椭圆函数滤波器，也可以与其它可控电磁混合耦合滤波单元或谐振单元相互耦合并且协同工作，构成具有多个传输零点的高阶椭圆函数滤波器，如图2、图3所示。
导体壳1内所有的导体材料表面都要镀银，在装配所有滤波器部件过程中，操作时应戴手套以保护镀银表面。

Claims (10)

1、一种可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，包括导体壳(1)，导体壳(1)内开有两个或两个以上的谐振腔(2)，其特征是，所述导体壳(1)顶部由导体盖板(3)密封，所述导体壳(1)开有通孔，输入/输出装置(7)穿过导体壳(1)上的所述通孔；两个或两个以上的导体谐振器(4)底部固定在所述导体壳(1)内，并与所述导体壳(1)接触形成短路；与所述导体谐振器(4)顶部正对的所述导体盖板(3)上有调谐螺钉(6)；在需要电磁混合耦合的相邻的两个所述导体谐振器(4)之间设有电磁混合耦合控制组件，该电磁混合耦合控制组件包括导体细杆(9)、上表面有导体贴片(10)的介质基片(11)、调谐螺钉(12)，所述导体细杆(9)的两端分别与相邻两个所述导体谐振器(4)的侧壁接触，所述介质基片(11)底部的两端分别与相邻两个所述导体谐振器(4)的顶部接触，所述调谐螺钉(12)穿过所述导体盖板(3)，下端伸入相邻的两个所述导体谐振器(4)之间的谐振腔(2)内。
2、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体谐振器(4)为中空圆柱形，顶部设有平顶，所述导体谐振器(4)的顶部贯通所述平顶；所述导体谐振器(4)的长度小于所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器工作波长的四分之一。
3、根据权利要求2所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述介质基片(11)底部的两端分别与相邻两个所述导体谐振器(4)顶部平顶的上表面用粘合剂粘合，或用螺钉固定。
4、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体谐振器(4)侧壁开有若干小孔(8)。
5、根据权利要求4所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体细杆(9)为圆柱形，两端分别嵌入相邻两个所述导体谐振器(4)侧壁的小孔(8)内。
6、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体细杆(9)与所述导体谐振器(4)的侧壁直接焊接固定。
7、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述输入/输出装置(7)外接同轴电缆的内芯；所述输入/输出装置(7)是输入/输出导体探针。
8、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体谐振器(4)由紧定螺钉(5)固定在所述导体壳(1)内。
9、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体盖板(3)与导体壳(1)由螺钉固定连接。
10、根据权利要求1所述可控电磁混合耦合同轴腔滤波器，其特征是，所述导体壳(1)内所有的导体材料表面为镀银层。
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