CN202616378U - 一种同轴阻抗变换型微波滤波器 - Google Patents

一种同轴阻抗变换型微波滤波器 Download PDF

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汤艳燕
卢晓鹏
许亚东
王志勇
汪伟
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Abstract

本实用新型涉及一种同轴阻抗变换型微波滤波器。包括矩形的金属主腔体和六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六个通孔，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；每个同轴谐振器的一端为肓孔，肓孔端套设有倒U形结构金属块；肓孔内设有介质环，介质环的一端伸至倒U形结构金属块外；本实用新型在P波段带内驻波小，损耗小，带外抑制高，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60mm*40mm*21mm，谐振频率的温度稳定性好。

Description

一种同轴阻抗变换型微波滤波器
技术领域
本实用新型属于各频段雷达的接收系统及微波通信、卫星通信系统等技术领域，具体涉及一种多节阻抗变换的同轴阻抗变换型微波滤波器结构。
背景技术
微波滤波器是微波通信或雷达系统中的关键元件,针对不同的应用领域和场合,它可以采用多种不同的结构来实现,由于实际项目对滤波器的体积、带内损耗、带外抑制等有严格要求,使得滤波器的设计难度较大，现有的滤波器结构大多采用传统的                                                
Figure 126675DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 43815DEST_PATH_IMAGE001
/2、
Figure 885869DEST_PATH_IMAGE001
/4规则圆柱或方柱谐振器，尺寸在P波段都相当大，没法实现小体积和器件的集成设计；本实用新型正是在现有技术上对谐振器的结构形式进行合理的改进，解决低频段滤波器的小体积和集成设计问题。
发明内容
本实用新型通过改进传统滤波器谐振器的结构从而大大缩小了低频段滤波器固有的体积，实现了雷达接收系统的小型化设计，并且能够与其它器件实现集成化设计，大大节省了雷达接收机的体积和重量。该实用新型介绍了一种高抑制小型化多节阻抗变换的同轴阻抗变换型滤波器结构，阻抗变换型滤波器，其中心导体内部没有电磁场，因此这部份空间对增加Q值没有任何意义。而阶梯阻抗谐振器阻抗变换结构的特点就在于通过改变其阻抗比，不仅可以减小尺寸，还可通过调整寄生通带的位置改善阻带性能，从而达到高抑制的目的，提高接收机的抗干扰能力。在设计中为了方便电容加载和减轻滤波器整体重量，在谐振器的开路端开设了一个圆柱型的空腔，腔内加一薄介质环，同时采用电容加载，进一步缩小谐振器的长度达到缩小体积的目的。与普通的滤波器相比它具有更小的体积，通过选择较小的阻抗比Rz（不同特征阻抗比值）可以无限地缩短谐振器的长度，同时可以使杂散谐振频率远离基本谐振频率。
本实用新型的同轴阻抗变换型微波滤波器包括扁盒状的金属主腔体1和位于金属主腔体内的同轴谐振器3。金属主腔体1的上侧壁上均布开设有六个上通孔，下侧壁上均布开设有六个下通孔，且一个上通孔与一个下通孔对应，相对应的六个上通孔与六个下通孔之间的金属主腔体1内分别设有六个同轴谐振器3；下通孔通过螺钉7与同轴谐振器3的短路端相连接，调谐螺栓6通过上通孔伸入同轴谐振器3开路端的介质圆环5内；金属主腔体1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输入同轴连接器4a和输出同轴连接器4b；每个同轴谐振器的本体为阶梯圆柱状，其一端为肓孔，肓孔端套装有倒U形结构金属块2；肓孔内安装有介质圆环5，介质圆环5的一端伸至倒U形结构金属块2外；所述输入同轴连接器4a和输出同轴连接器4b通过导线分别连接着相邻的同轴谐振器3本体上的导线连接槽9。所述介质圆环5材料为聚四氟乙烯，其介电常数为2.2。
本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
1、滤波器的同轴谐振器3采用阻抗变换形式，端面加倒U形结构金属块2，形成特殊多节阻抗变换谐振器，通过选择较合适的阻抗比Rz（不同特征阻抗比值），可在极大范围内缩短谐振器的长度；
2、在谐振器的开路端开设圆环，圆环内加薄介质圆环5，使谐振频率变低，开路终端采用同时采用电容加载技术，使滤波器谐振器远小于十六分之一波长，在Ｐ波段实现了滤波器的小体积、小重量。与常规的同轴滤波器相比，在相同的谐振频率下谐振器的长度缩短较为明显，从而大大减小了滤波器的腔体尺寸，达到减小体积和减重的目的；
3、采用6阶特殊阻抗变换型谐振器组成的微波滤波器结构，很好地实现了系统的要求的指标。还可根据技术指标的需要用于4阶、8阶等其它各阶各频段的滤波器中；
4、采用多节阻抗变换的同轴谐振器使滤波器的带外抑制比同类型同尺寸的滤波器抑制好，很好地抑制杂散，本实用新型实现了6倍频程以上的抑制带宽，22%通带带宽，采用铝材料制作重量轻约70克，体积小至常规尺寸的1/3，在P波段仅为60mm*40mm*21mm，且制作方便，一致性和可靠性较高，无需要过多调试。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型剖视图。
图3为单个同轴谐振器的剖面图。
上图中序号：金属主腔体1、倒U形结构金属块2、同轴谐振器3、输入同轴连接器4a、输出同轴连接器4b、介质圆环 5、调谐螺栓 6、螺钉7、导线连接槽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2，一种同轴阻抗变换型微波滤波器包括扁盒状的金属主腔体1和位于金属主腔体内的同轴谐振器3。金属主腔体1的上侧壁上均布开设有六个上通孔，下侧壁上均布开设有六个下通孔，且一个上通孔与一个下通孔对应，相对应的六个上通孔与六个下通孔之间的金属主腔体1内分别设有六个带有阻抗变换的同轴谐振器3；下通孔通过螺钉7与同轴谐振器3的短路端相连接，起固定谐振器的作用，同轴谐振器3也可直接焊接在壳体上，调谐螺栓6通过上通孔伸入同轴谐振器3开路端的介质圆环5内，介质圆环5材料为聚四氟乙烯，其介电常数为2.2，调谐螺栓6主要起电容加载和滤波器调谐作用，同时也可起到对谐振器的固定作用；金属主腔体1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输入同轴连接器4a和输出同轴连接器4b。参见图3，每个同轴谐振器的本体为阶梯圆柱状，其一端为肓孔，肓孔端套装有倒U形结构金属块2；肓孔内安装有介质圆环5，介质圆环5的一端伸至倒U形结构金属块2外；所述输入同轴连接器4a和输出同轴连接器4b通过导线分别连接着相邻的同轴谐振器3本体上的导线连接槽9。
本实用新型主要用在某相控阵雷达接收系统中，在保证微波滤波器的电性能的基础上，采用了多节阻抗变换的同轴谐振器3，在谐振器的开路端增加一倒U形结构金属块2和介质圆环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。微波滤波器的设计尺寸，关键尺寸谐振器的耦合尺寸，由所需要滤波器的带宽决定，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，采用甘本祓、吴万春编写的《现代微波滤滤器的结构设计》一书的宽带滤波器的设计方法及工程设计优化得出，设计出的滤波器谐振器间间距为：S01=7.9mm 、S12=8mm、S23=10.55mm、S34=11.1mm，S45=10.55mm 、S56=8mm S67=7.9mm，利用低通元件值可以得到有载品质因数，再通过
Figure 223014DEST_PATH_IMAGE003
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高度L0 ，本实施例中L0尺寸为21 mm，谐振器的长度L2小于
Figure 107794DEST_PATH_IMAGE001
/8范围在40mm-—68mm；盲孔深度L3小于
Figure 374827DEST_PATH_IMAGE001
/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型弯金属结构2可以使谐振器尺寸进一步减小（比
Figure 573727DEST_PATH_IMAGE001
/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。介质圆环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和固定谐振的作用。采用此改进结构设计出来的滤波器已很好地满足了系统指标要求，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波器中加以应用。

Claims (2)

1.一种同轴阻抗变换型微波滤波器，包括扁盒状的金属主腔体（1）和位于金属主腔体内的同轴谐振器（3），其特征在于：所述金属主腔体（1）的上侧壁上均布开设有六个上通孔，下侧壁上均布开设有六个下通孔，且一个上通孔与一个下通孔对应，相对应的六个上通孔与六个下通孔之间的金属主腔体（1）内分别设有六个同轴谐振器（3）；下通孔通过螺钉(7)与同轴谐振器（3）的短路端相连接，调谐螺栓（6）通过上通孔伸入同轴谐振器（3）开路端的介质圆环（5）内；金属主腔体（1）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输入同轴连接器（4a）和输出同轴连接器（4b）；每个同轴谐振器的本体为阶梯圆柱状，其一端为肓孔，肓孔端套装有倒U形结构金属块（2）；肓孔内安装有介质圆环（5），介质圆环（5）的一端伸至倒U形结构金属块（2）外；所述输入同轴连接器（4a）和输出同轴连接器（4b）通过导线分别连接着相邻的同轴谐振器（3）本体上的导线连接槽（9）。
2.根据权利要求1所述的一种同轴阻抗变换型微波滤波器，其特征在于：所述介质圆环（5）材料为聚四氟乙烯，其介电常数为2.2。
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