CN202474162U - 一种超宽带滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超宽带滤波器，它是一种脊波导结构，可实现超宽带要求，本实用新型具有加工简单、加工成本低、调试方便、插损低、成品率高等优点。本实用新型提供的超宽带滤波器可望广泛用于超宽带无线通信系统中，特别是雷达、导弹制导、电子对抗、通信等军事及民用领域。

Description

一种超宽带滤波器

技术领域

本实用新型专利涉及一种滤波器，具体地说，是涉及一种利用腔体中加金属脊构成脊波导结构的超宽带滤波器。

背景技术

所谓超宽带滤波器使指相对带宽超过30％以上的带通滤波器。随着超宽带无线通信技术的迅猛发展，对超宽带无线通信电子设备提出了更高的要求。滤波器在超宽带无线通信系统中扮演着重要的角色，它起着选择信号的重要作用，是超宽带无线通信系统中必不可少的重要元件，它的工作性能好坏直接影响到超宽带无线通信系统的整体工作性能。

传统的超宽带滤波器多是用微带线、槽线以及缺陷地等结构实现，这种滤波器具有体积小的特点，但是也有插损大、带外抑制差、不易调试和成品率低等缺点。本实用新型专利采用脊波导结构可实现结构简单，差损小，性能稳定的优点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低插损、加工简单、易于调试、成品率高的超宽带滤波器。 本文定义的超宽带滤波器的相对带宽可以做到100％以上。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种超宽带滤波器，包括腔体、以及设置在腔体上的两个同轴线接头，以及设置在腔体上方的盖板，以及设置在腔体内部并与腔体底部连接的金属脊，所述同轴线接头主要由同轴线外导体以及贯穿同轴线外导体的同轴线内导体构成；金属脊远离腔体底部的一面为与盖板平行的平面，金属脊与腔体的两侧壁之间存在间隙，所述同轴线内导体伸入腔体中并与金属脊相接触，且所述同轴线内导体与金属脊连接一端的端面中心点高于金属脊远离腔体底部的一面。

所述伸入腔体中的同轴线内导体直接放置在金属脊远离腔体底部的一面上并与之接触。

所述金属脊在靠近腔体侧壁的侧面开有小槽，小槽位于该侧面的顶端，所述同轴线内导体设置于小槽内，所述同轴线内导体与金属脊连接一端的端面中心点高于金属脊远离腔体底部的一面。

在腔体上方的盖板上且位于伸入腔体的同轴线内导体的正上方设置有凹形槽，所述凹形槽的槽口开口方向为指向腔体底部，其凹形槽的槽长大于同轴线内导体伸入腔体中的长度。

所述腔体和金属脊的横截面形状为矩形。

所述凹形槽的横截面为矩形且与金属脊远离腔体底部的一面垂直的至少两根棱线倒圆。

所述凹形槽的横截面为圆形的一部分。

所述腔体内的金属脊正上方的盖板上有至少一颗调谐螺钉，所述调谐螺钉的轴向方向垂直于金属脊远离空波导底部的一面。

所述凹形槽正上方的盖板上有至少一颗调谐螺钉，所述调谐螺钉的轴向方向垂直于金属脊远离腔体底部的一面。

 所述金属脊远离腔体底部的一面与盖板之间的间隙小于腔体高度的1/8。

本实用新型将同轴线内导体伸入腔体中并与金属脊相接触，且所述同轴线内导体与金属脊连接一端的端面中心点高于金属脊远离腔体底部的一面。这样使输入输出接头能在超宽度下更好的进行匹配；以往的滤波器采用将同轴线接头与金属脊中部的连接方式，这种设置只能满足一般的滤波功能，不能达到超宽带滤波的效果。经过实验得出，本实用新型将同轴线内导体与金属脊连接一端的端面中心点高于金属脊远离腔体底部的一面，这样的设置可实现输入输出接头能在超宽度下更好的进行匹配；以此可实现超宽带滤波的效果。

进一步的，同轴线接头的设置可分为两种，一种是直接将同轴线接头放置在金属脊远离腔体底部的一面上并与之接触。这样的设置结构简单，可节约加工生产成本，提高生产效率。另一种，本实用新型还将在金属脊在靠近腔体两侧壁的两端上开有小槽，小槽位于该侧面的顶端，同轴线内导体设置于小槽内，所述同轴线内导体与金属脊连接一端的端面中心点高于金属脊远离腔体底部的一面。

由于随着金属脊远离空波导底部的一面与盖板之间的间隙越小，则金属脊与空波导组成的脊波导的带宽将越来越大，下方的表一为矩形空波导宽度为15mm，高度为8mm，矩形金属脊宽度为4.92mm时CST的模式分析下的钱两个称电磁场分布的模式的传输频率。其中用gap表示金属脊远离空波导底部的一面与盖板之间的间隙，f1表示第一个模式的传输频率，f2表示为第二个模式的传输频率，频率的单位为GHz,长度的单位为mm。

表一

可以看出随着gap的变大，f1变大的趋势要比f2变大的趋势快得多，即f2与f1的比值越来越小，因此其相对带宽也就越来越小。

在此，为了实现滤波器的带宽超过100%的要求且回波损耗小于10dB的要求，根据实验经验得出本实用新型特将金属脊远离腔体底部的一面与盖板之间的间隙小于腔体高度的1/8。

为了能对同轴线内导体部位进行调谐，本实用新型还设置凹形槽，在凹形槽柱上方盖板上也同样的设置有调谐螺钉。

超宽带滤波器的工作原理：

波导传输线本身是一个高通滤波器，采用脊波导的结构可以使脊波导的主模截止频率比空波导低，而第一个高次模的截止频率比空波导的第一个高次模的截止频率要高，这就使得其工作的带宽加宽，接头处的同轴线内导体的端面中心点高于金属脊的上顶面可以很好的满足在超宽带的要求下地反射系数即使得同轴线接头与脊波导可以很好的匹配。

本实用新型的优点在于，调试方便、插损低、成品率高、加工成本低本实用新型提供的超宽带滤波器可望广泛用于超宽带无线通信系统中，特别是雷达、导弹制导、电子对抗、通信等军事及民用领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的侧面剖视图。

图2为本实用新型实施例1中图1的A-A方向的剖视图。

图3为本实用新型实施例1中图2的B-B方向的盖板剖视图。

图4为本实用新型实施例2中的侧面剖视图。

图5为本实用新型实施例2的C-C方向的剖视图。

图中的标号分别表示为：1、同轴线内导体；2、同轴线外导体；3、腔体； 4、金属脊； 5、盖板； 6、凹形槽；7、同轴空气柱；8、调谐螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型实施方式不限于此。

实施例1

如图1、2、3所示，一种超宽带滤波器，包括腔体3、以及设置在腔体3上的两个同轴线接头，以及设置在腔体3上方的盖板5，以及设置在腔体3内部并与腔体3底部连接的金属脊4，所述同轴线接头主要由同轴线外导体2以及贯穿同轴线外导体2的同轴线内导体1构成；金属脊4远离腔体3底部的一面为与盖板5平行的平面，金属脊4与腔体3的两侧壁之间存在间隙，所述同轴线内导体1伸入腔体3中并与金属脊4相接触，且所述同轴线内导体1与金属脊4连接一端的端面中心点高于金属脊4远离腔体3底部的一面。

所述伸入腔体3中的同轴线内导体1直接放置在金属脊4远离腔体3底部的一面上并与之接触。

在腔体3上方的盖板5上且位于伸入腔体3的同轴线内导体1的正上方设置有凹形槽6，所述凹形槽6的槽口开口方向为指向腔体3底部，其凹形槽6的槽长大于同轴线内导体1伸入腔体3中的长度。

所述腔体3和金属脊4的横截面形状为矩形。

所述凹形槽6的横截面为矩形且与金属脊4远离腔体3底部的一面垂直的至少两根棱线倒圆。

    所述位于腔体3内的金属脊4正上方的盖板5上有至少一颗调谐螺钉7，所述调谐螺钉7的轴向方向垂直于金属脊4远离空波导3底部的一面。

所述凹形槽6正上方的盖板5上有至少一颗调谐螺钉7，所述调谐螺钉7的轴向方向垂直于金属脊4远离腔体3底部的一面。

所述金属脊4远离腔体3底部的一面与盖板5之间的间隙小于腔体3高度的1/8。

本实用新型的其它实现方式是多种多样的，这里给出了最简单最好用的一种结构，这里的金属脊4给出的是横截面为矩形的柱状金属体，但它可以是横截面的形状位不规则的多变形的柱状体也可以是弯曲的。盖板5上凹形槽6这里给出的矩形体，它也可以是圆形的一部分的槽。

实施例2 

如图4和5所示，其与实施例1的区别为所述金属脊4在靠近腔体3侧壁的侧面开有小槽，小槽位于该侧面的顶端，同轴线内导体1设置于小槽内，同轴线内导体1与金属脊4连接一端的端面中心点高于金属脊4远离腔体3底部的一面。这里给出的金属脊4上顶平面两端的小槽为矩形体，它也可以是圆形的一部分。

如上所述便可较好的实现本实用新型。

Claims (10)

1.一种超宽带滤波器，其特征在于：包括腔体（3）、以及设置在腔体（3）上的两个同轴线接头，以及设置在腔体（3）上方的盖板（5），以及设置在腔体（3）内部并与腔体（3）底部连接的金属脊（4），所述同轴线接头主要由同轴线外导体（2）以及位于同轴线外导体（2）内的同轴线内导体（1）构成；金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面为与盖板（5）平行的平面，金属脊（4）与腔体（3）的两侧壁之间存在间隙，所述同轴线内导体（1）伸入腔体（3）中并与金属脊（4）相接触，且所述同轴线内导体（1）与金属脊（4）连接一端的端面中心点高于金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述伸入腔体（3）中的同轴线内导体（1）直接放置在金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面上并与之接触。

3.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述金属脊（4）在靠近腔体（3）侧壁的侧面开有小槽，小槽位于该侧面的顶端，所述同轴线内导体（1）设置于小槽内，所述同轴线内导体（1）与金属脊（4）连接一端的端面中心点高于金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面。

4.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在在于，在腔体（3）上方的盖板（5）上且位于伸入腔体（3）的同轴线内导体（1）的正上方设置有凹形槽（6），所述凹形槽（6）的槽口开口方向为指向腔体（3）底部，其凹形槽（6）的槽长大于同轴线内导体（1）伸入腔体（3）中的长度。

5.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述腔体（3）和金属脊（4）的横截面形状为矩形。

6.根据权利要求4所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述凹形槽（6）的横截面为矩形且与金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面垂直的至少两根棱线倒圆。

7.根据权利要求4所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述凹形槽（6）的横截面为圆形的一部分。

8.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，位于腔体（3）内的金属脊（4）正上方的盖板（5）上有至少一颗调谐螺钉（7），所述调谐螺钉（7）的轴向方向垂直于金属脊（4）远离空波导（3）底部的一面。

9.根据权利要求1所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述凹形槽（6）正上方的盖板（5）上有至少一颗调谐螺钉（7），所述调谐螺钉（7）的轴向方向垂直于金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种超宽带滤波器，其特征在于，所述金属脊（4）远离腔体（3）底部的一面与盖板（5）之间的间隙小于腔体（3）高度的1/8。

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