CN202940314U - 旋转型可调滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种旋转型可调滤波器，包括至少两个依次串接连通的谐振腔，相邻两谐振腔之间通过主耦合结构连通，还包括两个输入输出结构，这两个输入输出结构分别连通在用以接受输入信号和释放输出信号的谐振腔上，每个谐振腔的盖板或底板或侧板上设置有用以调节谐振频率并延伸进谐振腔的可调金属柱，可调金属柱伸入谐振腔内的一端连接有至少一根金属杆，还包括位于谐振腔内的金属体。本实用新型具有结构简单、成本低，其工作频率可以在其装入系统后方便地得到调节。本实用新型可以广泛用于军用和民用通信领域。

Description

旋转型可调滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器,具体地说，是涉及一种结构简单、成本低，通带或阻带频率可以方便调整的旋转型可调滤波器。

背景技术

滤波器是现代微波通信和军事电子系统中的一种通用原件。旋转型可调滤波器在微波测量和保密通信中有重要应用。已有的旋转型可调滤波器可以分为基于变容二极管的纯电调谐、电机驱动电调谐和手动调谐等类型。其中第一类器件由于插入损耗太大，应用受到限制。第二类器件有的采用一个精密步进电机推动多根调谐杆，所有的调谐杆伸入到各谐振腔中的深度变化相同，使得该旋转型可调滤波器在不同频率处的匹配无法做到最佳。同时，由于每个谐振腔的频率受调谐杆的影响很大，为了精确控制每个调谐杆的位置和深度，对所有零部件的加工精度和配合精度要求很高，导致该类滤波器的成本很高。而且，由于精密步进电机的采用，更推高了器件的制造成本。第三类器件，以美国K&L的可调带通滤波器为代表，采用一根旋转轴带动位于每一个谐振腔中的调谐装置同时等量旋转，从而达到调节滤波器频率的目的，同样需要非常精确的加工精度和装配精度。其售价为几千至几万元一只，是大规模特别是民用通信所无法承受的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低，通带频率可以方便调整的旋转型可调滤波器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：旋转型可调滤波器，包括至少两个依次串接连通的谐振腔，还包括两个输入输出结构，这两个输入输出结构分别连通在用以接受输入信号的谐振腔和释放输出信号的谐振腔上，相邻两谐振腔之间通过主耦合结构连通，每个谐振腔的盖板或底板或侧板上设置有用以调节谐振频率并延伸进谐振腔的可调金属柱，可调金属柱伸入谐振腔内的一端连接的至少一根金属杆，还包括位于谐振腔内的金属体。

在所述可调金属柱延伸出谐振腔的外端面上标记有可调金属柱绕其轴线旋转角度的记号线。

还包括固定不动并与可调金属柱同轴的刻度盘，该刻度盘上有至少2根刻度线相交于对应的可调金属柱的轴线；通过位于所述可调金属柱外端面上的记号线和刻度盘上的刻度，用于度量所述可调金属柱绕其轴线旋转的角度。

所述金属体在对应的可调金属柱的轴线上的高度根据绕可调金属柱轴线旋转的角度单调递增或递减。 

所述金属体的一端与谐振腔内壁连接，金属体另一端靠近可调金属柱，靠近可调金属柱的一端设置有至少两片金属片，金属杆位于相邻两金属片之间，对应的所述金属杆在对应的可调金属柱绕其轴线旋转时，金属杆与该金属片之间的重合部分面积单调递增或递减。所述的旋转型可调滤波器，还包括金属外壳，谐振腔设置在金属外壳的空腔内，可调金属柱的外端面贯穿金属外壳后并延伸至金属外壳的外部，对应于每一个所述可调金属柱，在金属外壳的盖板或底板或侧板上设置有用以固定可调金属柱的锁紧装置；通过松开该锁紧装置， 其对应的可调金属柱绕其轴线旋转的角度从谐振腔外加以调节； 通过锁紧该锁紧装置，其对应的可调金属柱绕其轴线旋转的角度被固定。

所述锁紧装置为轴线与可调金属柱垂直的普通螺母；或所述锁紧装置为螺杆和软质材料、以及锁紧螺母构成的组合体，锁紧螺母和软质材料分别设置在螺杆的两端，锁紧螺母套设在螺杆外径上，其中，螺杆的轴线与对应的可调金属柱轴线垂直，且所述软质材料位于螺杆与对应的可调金属柱之间。

在所述可调金属柱外端面设置有方便旋转该可调金属柱的凹槽。

所述输入输出结构为波导、双导体探针或双导体耦合环结构。

在间隔至少1个谐振腔的两个谐振腔之间设置有交叉耦合结构。

旋转型可调滤波器的每个谐振腔的谐振频率可以通过旋转其可调金属柱独立调节。

可调金属柱的旋转角度通过位于所述可调金属柱外端面上的记号线和刻度盘上的刻度读取，记号线和刻度盘可以度量所述可调金属柱绕其轴线旋转的角度。

为了通过旋转所述可调金属柱改变对应谐振腔的谐振频率，我们可以采用两种方案。所述金属体在对应的可调金属柱的轴线方向上的高度根据绕可调金属柱轴线旋转的角度单调递增或递减； 当可调金属柱上的金属杆随该可调金属柱转动时，其与对应的金属体之间的间隙单调递增或递减，从而单调调节对应的谐振腔的谐振频率。位于可调金属柱下方的金属体的上端面的设计轨迹与金属杆的运动轨迹一致，即金属杆的运动轨迹构成的面位于金属体的上端面的上方，优先位于正上方。

第二种方案，所述金属体的一端与谐振腔内壁连接，金属体另一端靠近可调金属柱，靠近可调金属柱的一端设置有至少两片金属片，金属杆位于相邻两金属片之间；当可调金属柱的金属杆随该可调金属柱转动时，其与对应的金属片之间的重叠部分的面积单调递增或递减变化，从而单调调节对应的谐振腔的谐振频率。相邻两片金属片之间的间隙能够允许可调金属柱滑动即可，即相邻两片金属片始终分别位于可调金属柱运动轨迹构成的平面的两侧。

对应于每一个所述可调金属柱，在旋转型可调滤波器的盖板、底板或侧板上设置有锁紧装置，即在金属外壳设置有锁紧装置，锁紧装置与可调金属柱通过顶压配合用于固定可调金属柱； 通过松开该锁紧装置，可调金属柱处于松弛状态，通过旋转调节该可调金属柱绕其轴线旋转的角度可以从谐振腔外加以调节，具体是通过调节可调金属柱伸入相应谐振腔中的深度来调节谐振频率；通过锁紧该锁紧装置，可调金属柱处于紧固状态，可调金属柱绕其轴线旋转的角度被固定，即可调金属柱伸入相应谐振腔中的深度被固定。

所述锁紧装置可以为普通螺母，也可以由轴线与该可调金属柱轴线垂直的螺杆，软质材料和锁紧螺母组成。其中软质材料可以避免对可调金属柱的表面造成损伤。

所述可调金属柱上有外螺纹，与每个谐振腔的盖板、底板或侧板上的内螺纹配合。通过绕可调金属柱的轴线旋转该可调金属柱，可以调节该可调金属柱伸入对应的谐振腔中的深度， 从而调节该谐振腔的谐振频率。 

在所述可调金属柱外端顶部设置有有利于旋转该可调金属柱的凹槽。该凹槽可以为“一”字形，也可以为六角形，便于使用改锥或六角工具。

在所述谐振腔中，在与对应的可调金属柱相对的位置上，设置有与该谐振腔的内壁连接的金属体。该金属体可以在所对应的可调金属柱位置位于其初始值时，方便地将对应的谐振腔的谐振频率调整到给定频率。

交叉耦合结构在主耦合结构串接的各谐振腔基础之上。实现旁路耦合，在该滤波器的传输曲线上形成传输零点，改善该滤波器的带外抑制。

本实用新型的最大特点是在旋转型可调滤波器的每一个谐振腔上都独立设置了调谐装置，即调谐装置为可调金属柱。通过可调金属柱外端面的记号线和相应的刻度盘上的刻度，可以度量频率变化后每个可调金属柱的旋转角度，从而调节每个可调金属柱的金属杆与谐振腔内部金属体之间的电容。该器件不需要所有的可调金属柱的旋转角度同时等量变化，从而对机械调谐装置的精度要求大大降低，从而达到了低成本调节滤波器通带频率的目的。

普通的滤波器的通带频率原则上也可以通过调谐螺钉加以调节。但由于没有类此可调金属柱顶端的记号线和相应的刻度盘，每个调谐螺钉绕其轴线旋转的角度不易控制。这时若要改变滤波器的通带频率，需要将该滤波器从系统中取下，在测试仪器，比如矢量网络分析仪的监控下完成。这种方法无法在线完成，在实际操作中将是很不方便的。

旋转型可调滤波器的实用新型的工作原理与普通带通滤波器类似。输入信号经过若干个互相耦合的频率相同的谐振腔实现滤波特性。由于其准周期结构，具有频谱上的通带和阻带特性。可调金属柱起到电容加载改变谐振腔谐振频率的目的。交叉耦合在传输特性上产生传输零点改善滤波器的带外抑制。

本实用新型的优点在于：结构简单、成本低，通带频率可以方便调整。

附图说明

图1为本实用新型去除盖板后（包括可调金属柱和金属杆）的俯视图。

图2为本实用新型包括盖板的俯视图。

图3为可调金属柱、金属杆和金属体在谐振腔中的位置示意图。

图4为可调金属柱、金属杆和金属体、金属片在谐振腔中的位置示意图。

图5为实施实例2去除盖板后俯视图。

图6为实施实例3去除盖板后俯视图。

附图中标号对应名称：1-谐振腔，2-输入输出结构，3-主耦合结构，4-金属体，41-金属片，5-可调金属柱，51-金属杆，6-锁紧装置，7-刻度盘，8-凹槽，9-记号线，10-交叉耦合结构。

具体实施方式

实施实例1

参见图1至图3，一种旋转型可调滤波器，包括4个谐振腔1，两个波导结构形式的输入输出结构2，串接各谐振腔1的3个主耦合结构3，位于每个谐振腔1的盖板上的可调金属柱5，每根可调金属柱5伸入谐振腔1内的一端设置了一根金属杆51，还包括位于每个谐振腔1内的一个金属体4，所述每个谐振腔1的谐振频率可以通过旋转其可调金属柱5独立调节。优先将金属杆51的轴线设置成与可调金属柱5的轴线垂直。

在所述可调金属柱5对应的谐振腔1的外端面上有标记该可调金属柱5绕其轴线旋转角度的记号线9。

与所述可调金属柱5同轴设置有一个刻度盘7，该刻度盘7不随可调金属柱5的转动而转动并固定在金属外壳的盖板上， 该刻度盘7上设置有10余根刻度线相交于对应的可调金属柱5的轴线。通过位于所述可调金属柱5外端面上的记号线9和对应的刻度盘7上的刻度，可以度量所述可调金属柱5绕其轴线旋转的角度。

金属体4在对应的可调金属柱5的轴线方向上的高度根据绕可调金属柱5轴线旋转的角度单调递增或递减。 当可调金属柱5的金属杆51随该可调金属柱5转动时，金属杆51与对应的金属体4之间的间隙单调变化，从而单调调节对应的谐振腔1的谐振频率。

对应于每一个所述可调金属柱5，在旋转型可调滤波器的盖板上设置有锁紧装置6； 通过松开该锁紧装置6， 该可调金属柱5绕其轴线旋转的角度和深度可以从谐振腔1外加以调节； 通过锁紧该锁紧装置6，可调金属柱5绕其轴线旋转的角度和深度被固定。

所述锁紧装置6为普通螺母，或所述锁紧装置6为螺杆和软质材料、以及锁紧螺母构成的组合体，锁紧螺母和软质材料分别设置在螺杆的两端，锁紧螺母套设在螺杆外径上，其中，螺杆的轴线与对应的可调金属柱5轴线垂直，且所述软质材料位于螺杆与对应的可调金属柱5之间。旋动锁紧螺母导致螺杆带动软质材料向着可调金属柱5方向或者背离可调金属柱5方向移动，以固定或松弛可调金属柱5。方便可调金属柱5定位，以定位滤波器的各个参数。每一根可调金属柱5上有外螺纹，与每个谐振腔1的盖板、底板或侧板上的内螺纹配合。通过绕可调金属柱5的轴线旋转该可调金属柱5，可以调节该可调金属柱5伸入对应的谐振腔1中的深度， 从而调节该谐振腔1的谐振频率。 

在每一根可调金属柱5外端顶部设置有有利于旋转该可调金属柱5的“一”字形凹槽8。

所述输入输出结构2为波导。

在所述谐振腔1内设置有根部与该谐振腔1的内壁连接的金属体4，金属体4位于对应可调金属柱5的正下方，该金属体4深入对应谐振腔1中的深度可以从外界加以调节。

四个谐振腔分别为依次串接连通的第一个谐振腔、第二个谐振腔、第三个谐振腔和第四个谐振腔，在第一个谐振腔和第四个谐振腔之间，还有一个交叉耦合结构10。该交叉耦合结构为一条介质绝缘的金属耦合线。其中第一个谐振腔1和第四个谐振腔之间间隔有第二个谐振腔和第三个谐振腔这两个谐振腔。连接在第四个谐振腔的输入输出结构2为输出，连接在第1个谐振腔的输入输出结构2为输入。

实施实例2

如图4和5，与实施实例1的区别仅在于，所述金属体4的一端与谐振腔1内壁连接，金属体4另一端靠近可调金属柱5，靠近可调金属柱5的一端设置有至少两片金属片41，金属杆51位于相邻两金属片41之间；当可调金属柱5的金属杆51随该可调金属柱5转动时，其与对应的金属片41之间的重叠部分的面积单调递增或递减变化，从而单调调节对应的谐振腔1的谐振频率。优先将可调金属柱5的轴线垂直与金属片的上端面，其中，上端面是指与谐振腔盖板平行的面，同时所述金属体4安装在谐振腔的侧壁。

实施实例3

如图6，与实施实例1的区别仅在于，两个输入输出结构2分别位于金属外壳相对的两面上。

上述仅为举例。所有的谐振腔1都为矩形谐振腔。实际生产中，这些谐振腔可以为圆柱形谐振腔或其它更复杂结构。

如上所述，即可实现本实用新型，但本实用新型并不局限于上述实施例。

Claims (10)

1.旋转型可调滤波器，其特征在于，包括至少两个依次串接连通的谐振腔（1），还包括两个输入输出结构（2），这两个输入输出结构（2）分别连通在用以接受输入信号的谐振腔（1）和释放输出信号的谐振腔（1）上，相邻两谐振腔（1）之间通过主耦合结构（3）连通，每个谐振腔（1）的盖板或底板或侧板上设置有用以调节谐振频率并延伸进谐振腔（1）的可调金属柱（5），可调金属柱（5）伸入谐振腔（1）内的一端连接的至少一根金属杆（51），还包括位于谐振腔（1）内的金属体（4）。

2.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，在所述可调金属柱（5）延伸出谐振腔（1）的外端面上标记有可调金属柱（5）绕其轴线旋转角度的记号线（9）。

3.根据权利要求2所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，还包括固定不动并与可调金属柱（5）同轴的刻度盘（7），该刻度盘（7）上有至少2根刻度线相交于对应的可调金属柱（5）的轴线；通过位于所述可调金属柱（5）外端面上的记号线（9）和刻度盘（7）上的刻度，用于度量所述可调金属柱（5）绕其轴线旋转的角度。

4.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，所述金属体（4）在对应的可调金属柱（5）的轴线上的高度根据绕可调金属柱（5）轴线旋转的角度单调递增或递减。

5.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，所述金属体（4）的一端与谐振腔（1）内壁连接，金属体（4）另一端靠近可调金属柱（5），靠近可调金属柱（5）的一端设置有至少两片金属片（41），金属杆（51）位于相邻两金属片（41）之间，对应的所述金属杆（51）在对应的可调金属柱（5）绕其轴线旋转时，金属杆（51）与该金属片（41）之间的重合部分面积单调递增或递减。

6.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，还包括金属外壳，谐振腔（1）设置在金属外壳的空腔内，可调金属柱（5）的外端面贯穿金属外壳后并延伸至金属外壳的外部，对应于每一个所述可调金属柱（5），在金属外壳的盖板或底板或侧板上设置有用以固定可调金属柱（5）的锁紧装置（6）；通过松开该锁紧装置（6）， 其对应的可调金属柱（5）绕其轴线旋转的角度从谐振腔（1）外加以调节； 通过锁紧该锁紧装置（6），其对应的可调金属柱（5）绕其轴线旋转的角度被固定。

7.根据权利要求6所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，所述锁紧装置（6）为轴线与可调金属柱（5）垂直的普通螺母；或所述锁紧装置（6）为螺杆和软质材料、以及锁紧螺母构成的组合体，锁紧螺母和软质材料分别设置在螺杆的两端，锁紧螺母套设在螺杆外径上，其中，螺杆的轴线与对应的可调金属柱（5）轴线垂直，且所述软质材料位于螺杆与对应的可调金属柱（5）之间。

8.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，在所述可调金属柱（5）外端面设置有方便旋转该可调金属柱（5）的凹槽（8）。

9.根据权利要求1所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，所述输入输出结构（2）为波导、双导体探针或双导体耦合环结构。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的旋转型可调滤波器，其特征在于，在间隔至少1个谐振腔（1）的两个谐振腔之间设置有交叉耦合结构（10）。

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