CN202231127U - 一种小型化的微波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小型化的微波滤波器。包括矩形扁盒状的金属主腔体和四个位于其内的同轴谐振器；金属主腔体上相对应的上下两侧壁上分别开设有四个通孔，下侧的通孔通过螺钉与同轴谐振器的短路端相连接，起固定作用，调谐螺栓通过腔体上侧通孔伸入谐振器开路端的介质圆环内，起滤波器调谐作用；相对应的另两侧壁的中部分别设有同轴连接器；每个同轴谐振器的本体为圆柱状，其一端为盲孔，盲孔端套设有U形块；盲孔内设有介质环，介质环的一端伸至U形块外。本实用新型在P波段带内驻波<1.3，损耗<0.35dB；具有5倍频程以上的抑制带宽，22%通带带宽，重量轻约70克，体积小在P波段仅为52mm*50mm*18mm，；实现了500W左右的峰值功率、120W左右的平均功率，谐振频率的温度稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型属于雷达的发射系统及微波通信、卫星通信系统技术领域，具体涉及一种微波滤波器。
背景技术
微波滤波器在微波毫米波通信，卫星通信、雷达、导航、制导、电子对抗，测试仪表等系统中有着广泛的应用，常见的具有一定功率容量滤波器的形式有：波导腔体滤波器、带状线和微带线滤波器、同轴腔体滤波器等。针对不同的应用领域和场合，可采用多种不同的结构来实现，由于在特定的应用系统中对微波滤波器的体积和重量均有要求，如应用于雷达的发射系统中，要求频率低，带宽大于22%，还要求有4-5倍频程以上的带外抑制；在P波段，如果采用波导、带状线和微带线交指型结构设计会使滤波器的体积过大，无法满足系统设计要求；而一般的矩形杆梳状结构很难做到体积小、超带宽，特别是在P波段中要实现滤波器体积小，且要实现上述严格的带外抑制指标要求，就必须在滤波器的结构形式和谐振器上想办法。
发明内容
为了解决在P波段实现滤波器体积小，且要实现上述严格的带外抑制指标要求，本实用新型提供一种小型化的微波滤波器。
实现上述目的的技术解决方案如下：
一种小型化的微波滤波器包括矩形扁盒状的金属主腔体和四个位于金属主腔体内的同轴谐振器，同轴谐振器的一端为开路端，另一端为短路端；每个同轴谐振器的本体为圆柱状，其一端为盲孔，盲孔端套设有U形块，U形块的两侧边平行于金属主腔体的上下两平面；盲孔内设有介质环，介质环的一端伸至U形块外；金属主腔体上相对应的上下两侧壁上分别开设有四个通孔，下侧的通孔通过螺钉与同轴谐振器的短路端相连接，起固定作用，调谐螺栓通过腔体上的通孔伸入谐振器开路端的介质圆环内，起滤波器调谐作用；金属主腔体上相对应的另两侧壁的中部分别设有同轴连接器，两侧的同轴连接器分别为滤波器的射频输入端和滤波器的射频输出端；两侧的同轴连接器的内导体分别通过导线连接着相邻的同轴谐振器的本体。
所述介质环材料为介电常数为2.2的聚四氟乙烯。本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
1、本实用新型在普通的同轴谐振器3的开路端开盲孔，盲孔内加介质环5端面增加U形块2，通过采用电容加载的方式，使滤波器谐振器远小于八分之一波长，在Ｐ波段实现了滤波器的小型化设计；另外采用圆杆同轴谐振器使滤波器加工难度降低，也容易保证技术指标的实现，其功率容量比矩形杆滤波器高，具有比矩形杆梳状滤波器和其它形式滤波器更优良的性能；
2、4阶微波滤波器在P波段带内驻波<1.3，损耗<0.35dB，带内损耗小。本实用新型的4阶P波段切比雪夫型梳状滤波器，根据技术指标的需要可用于5阶、6阶等其它各阶各频段的滤波器中；
3、具有5倍频程以上的抑制带宽，22%通带带宽，重量轻约70克，体积小尺寸在P波段仅为52mm*50mm*18mm，且制作方便；
4、实现了500W左右的峰值功率、120W左右的平均功率（已实验验证）。其结构紧凑，强度高，谐振频率的温度稳定性好，很好地满足了系统指标的要求。
附图说明
图1为本实用新型4阶滤波器的结构示意图。
图2为本实用新型剖视图。
图3为单个谐振器的剖面图。
图4为4阶滤波器主要尺寸标示图。
图5为单个谐振器主要尺寸标示图。
金属主腔体1、U形块2、同轴谐振器3、输入同轴连接器4a、输出同轴连接器4b、介质环5、螺栓6、螺钉7、导线9。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例：
参见图1和图2，一种小型化的微波滤波器包括矩形扁盒状的金属主腔体1和四个位于金属主腔体内的同轴谐振器3；同轴谐振器3的一端为开路端，另一端为短路端。每个同轴谐振器的本体为圆柱状，其一端为盲孔，盲孔端套装有U形块2，U形块2的两侧边平行于金属主腔体的上下两平面；盲孔内安装有介质环5，介质环5的一端伸至U形块2外，介质环材料为介电常数为2.2的聚四氟乙烯。金属主腔体1上相对应的上下两侧壁分别开设有四个通孔，下侧的通孔通过螺钉7与同轴谐振器的短路端相连接，起固定作用，调谐螺栓6通过腔体上的通孔伸入谐振器开路端的介质圆环内，起滤波器调谐作用，金属主腔体1上的另两侧壁的中部分别设有同轴连接器，两侧的同轴连接器分别为输入同轴连接器4a和输出同轴连接器4b；输入同轴连接器4a的内导体和输出同轴连接器4b的内导体分别通过导线9连接着相邻的同轴谐振器的本体。
本实用新型主要用在某相控阵雷达发射系统中，考虑到功率容量的要求，在保证微波滤波器的电性能的基础上，采用了圆柱型同轴谐振器3，在谐振器的开路端增加一倒U形块2和介质环5，开路终端加可调谐的加载电容，使谐振器在所需要的频率上谐振，谐振器的物理长度比同类谐振器的长度小1/3左右。
参见图4和图5，微波滤波器的设计尺寸，关键尺寸谐振器的耦合尺寸S01、S12、S23、S34，由所需要滤波器的带宽决定，一般的同轴梳状型滤波器带宽只能实现15%左右的带宽。本实施例的滤波器使谐振器与谐振器之间的耦合增强了，从而可实现滤波器30%以上的通带带宽；一般的同轴梳状滤波器对寄生通带没有严格要求，而此滤波器在F0＝550M时，要实现5倍频程以上的带外抑制要求，本实施例中通过变形设计减小谐振器的物理尺寸，实现了严格的带外抑制要求。
本实施例中滤波器要求的带宽为22%，F0为550M，通过分析滤波器的设计指标， 由切比雪夫低通原型滤波器当n=4时，带外在 
>970 MHz-2GHz的地方衰减大于40dB， 
=1，
=0.7128，
=1.2003，=1.3212,
=0.6476,
=1.1007，通过仿真计算出S01=9.05mm 、S12=10.35mm、S23=11.25mm、S34=10.35mm，见图4，利用低通元件值可以得到有载品质因数
，再通过
的群时延提取出所需的有载品质因数，设计出输入输出高度与有载品质因数的关系曲线，选择合适的输入输出L0 尺寸为31 mm，谐振器的长度L2小于
/8范围在40mm-—68mm；盲孔深度L3小于
/16范围在26mm-—34mm,使L3尺寸中心频率点达到谐振器的最佳Q值为宜；h1、L4、组成的U形块2可以使谐振器尺寸进一步减小（比
/8谐振器小23%左右），耦合增强，从而增加带宽和抑制；h1尺寸的选取以金属主腔体1尺寸来确定，上下留1.5-2mm即可，功率容量要求高时预留距离可加大；L4的尺寸小于L3/2，在加载电容一定的情况下，大于L3/2后无论尺寸如何增加谐振频率变化小，对减小尺寸意义不大。介质环5主要用于保护调谐螺栓6，使谐振器在加载时不易由于体积小而造成短路现象。还可以减少调皆杆的加载深度，从而达到提高功率容量的目的。此滤波器能很好地满足系统指标要求，还可通过改变调谐螺栓6的加载深度和谐振器的长度L2用应在其它的频段，通用性、实用性较强。此种结构形式的滤波器谐振器形式可在更多阶数的滤滤器中加以应用。
Claims (2)
1.一种小型化的微波滤波器，其特征在于：包括矩形扁盒状的金属主腔体和四个位于金属主腔体内的同轴谐振器，同轴谐振器的一端为开路端，另一端为短路端；每个同轴谐振器的本体为圆柱状，其一端为盲孔，盲孔端套设有U形块，U形块的两侧边平行于金属主腔体的上下两平面；盲孔内设有介质环，介质环的一端伸至U形块外；金属主腔体上相对应的上下两侧壁上分别开设有四个通孔，下侧的通孔通过螺钉与同轴谐振器的短路端相连接，起固定作用，调谐螺栓通过腔体上的通孔伸入谐振器开路端的介质圆环内，起滤波器调谐作用；金属主腔体上相对应的另两侧壁的中部分别设有同轴连接器，两侧的同轴连接器分别为滤波器的射频输入端和滤波器的射频输出端；两侧的同轴连接器的内导体分别通过导线连接着相邻的同轴谐振器的本体。
2.根据权利要求1所述的一种小型化的微波滤波器，其特征在于：所述介质环材料为介电常数为2.2的聚四氟乙烯。
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2011
- 2011-09-01 CN CN2011203268288U patent/CN202231127U/zh not_active Expired - Lifetime
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