CN205264840U - 供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及同轴滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及同轴滤波器，所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口为上底大下底小阶梯形窗口并设置在同轴滤波器的相邻谐振腔之间的共振腔壁上，所述阶梯耦合窗口的位置与大小可调的，所述阶梯耦合窗口的下方设置有调节螺钉。本实用新型采用调节螺钉配合特殊的阶梯耦合窗口来实现滤波器的谐振腔之间的耦合，结构合理，电磁性能优良，符合当前数字滤波器的设计趋势。

Description

供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及同轴滤波器

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体地说，涉及一种可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口及其同轴滤波器。

背景技术

同轴腔同轴滤波器是广播电视合成器中重要的组成部分，滤波器的作用是对特定频率信号通过，对其他频率信号进行抑制。广播电视UHF频段(470～802MHz)每8MHz一个频道，分为CH13～CH49频道。通常要求滤波器能在CH13到CH49能连续可调，在每个频道的带宽与衰减特性一样。为了满足这些要求，通常都采用长度为四分之一波长的同轴腔作为谐振腔，谐振腔的内导体长度可以调节。对于同轴腔滤波器大部分厂家都采用了U型耦合环来实现滤波器的腔间耦合，这种结构要求在滤波器的腔间隔板中间开一条长缝，然后将U型环固定在谐振腔的短路端，同时通过调节耦合环的深度来保证滤波器在全频道的带宽一致。具体结构见图1A。公司现有的数字滤波器都采用耦合环结构，加工和装配都比较繁琐，成本也比较高，而且U型环调节起来活动量非常大，锁紧装置较难实现，所以在一致性上也较难实现。如果采用全螺钉的调节方式将大大降低生产成本，另外公司生产的滤波器损耗相对国际上的厂家都偏大，根据以往的经验，当滤波器采用螺钉调节方式的时候，滤波器的损耗会变小，具体结构如图1B。基于以上分析，决定对滤波器进行重新研发。在同轴腔的短路端开同样的窗口，会导致高频道耦合系数比低频道大，而同样带宽的滤波器，高频道需要的耦合系数小，因此要保证滤波器在UHF全频段带宽恒定，这样就需要设计很多不同尺寸的窗口。

广播电视中，一种常见的六腔滤波器的指标为：带宽8MHz，带内回波损耗＜-20dB，f0±12MHz＞50dB，f0±20MHz＞70dB。图3为滤波器的典型指标。滤波器的插入损耗根据腔体的大小和材料确定。不同功率使用的腔体规格不一样。一般功率大的滤波器，体积也大，滤波器的损耗也相应的减小。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的是设计一种结构简单，加工方便，易于调节的腔间耦合结构。采用新型的耦合结构实现的同轴腔滤波器，能完全实现原有滤波器的指标。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口，所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口为上底大下底小阶梯形窗口并设置在同轴滤波器的相邻谐振腔之间的共振腔壁上，所述阶梯耦合窗口的位置与大小可调的，所述阶梯耦合窗口的下方设置有调节螺钉；其中，所述阶梯耦合窗口的上底与下底的比例是根据滤波器的最高频率和最低频率来确定的，所述阶梯耦合窗口的宽度是根据耦合系数大小确定的，所述调节螺钉的尺寸根据其所需耦合系数进行调节。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，所述阶梯耦合窗口为T型窗口或Y型窗口。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，所述阶梯耦合窗口的位置开在所述谐振腔的短路端。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，所述谐振腔的数目为至少2个。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，设置有所述调节螺钉的所述阶梯耦合窗口还适用于FM87～108MHz频段和VHF167～223MHz频段。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，相邻两个谐振腔的形状与大小相同。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，相邻两个谐振腔之间的耦合系数和与它们对称的相邻两个谐振腔之间的耦合系数相等。

作为对本实用新型的所述可用于电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口的进一步说明，优选地，所述调节螺钉通过螺母固定连接在所述阶梯耦合窗口的底部。

本实用新型还提供一种可用于电视频段全频道螺钉调节的同轴滤波器，所述同轴带通滤波器包括壳体、设置在所述滤波器壳体的侧面的盖板、调节螺钉、至少2个谐振腔、谐振棒设置在谐振腔中、设置在所述谐振腔的内侧壁上的输入输出耦合装置、设置在相邻谐振腔之间的共同谐振腔壁和开设在所述共同谐振腔壁上的耦合窗口。

由此可见，本实用新型所述的滤波器阶梯耦合窗口为上大下小阶梯形窗口并设置在同轴带通滤波器的相邻谐振腔之间的共同谐振腔壁上，阶梯形窗口在共同谐振腔壁中的位置和大小可调，谐振棒的长度根据工作频率进行调节。其中，调节螺钉配合特殊的阶梯耦合窗口相对于常用的U形环，具有成本低、插损小并且调节更加方便同时也适用于机械调试，另外能省去复杂的锁紧装置，简化滤波器锁紧装置，达到全频道可调耦合系数的要求。因此，本实用新型采用调节螺钉配合特殊的阶梯耦合窗口来实现滤波器的谐振腔之间的耦合，该方案结构合理，电磁性能优良，符合当前数字滤波器的设计趋势。

附图说明

图1A为现有技术的同轴谐振腔带通滤波器耦合环结构装置示意图；

图1B为现有技术的同轴谐振腔带通滤波器未设置阶梯耦合窗口的螺钉调节结构装置示意图；

图2为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器螺钉调节结构装置示意图；

图3为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器典型参数图；

图4为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器梯形窗口示意图；

图5为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器耦合系数的计算仿真结果图；

图6A为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器整体的侧视图；

图6B为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器整体的俯视图；

图7为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器CH13仿真结果图；

图8为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器CH49仿真结果图；

图9为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器Y型窗口示意图。

附图标记说明如下：

壳体1、盖板2、调节螺钉3、谐振腔4、第一谐振腔41、第二谐振腔42、第三谐振腔43、第四谐振腔44、第五谐振腔45、第六谐振腔46、谐振棒5、输入输出耦合装置6、共振腔壁7、阶梯耦合窗口8。

具体实施方式

为了使审查员能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

针对上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

首先，请参考图2，图2为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器螺钉调节结构装置示意图。如图2所示，所述同轴带通滤波器包括壳体1、设置在滤波器壳体1的侧面的盖板2、调节螺钉3、至少2个谐振腔4、谐振棒5设置在谐振腔4中、设置在谐振腔4的内侧壁上的输入输出耦合装置6设置在相邻谐振腔4之间的共同谐振腔壁7和开设在共同谐振腔壁7上的阶梯耦合窗口8。阶梯耦合窗口8为上底大下底小阶梯形窗口并设置在同轴滤波器的相邻谐振腔4之间的共振腔壁7上，阶梯耦合窗口8的位置与大小可调的，阶梯耦合窗口8的下方设置有调节螺钉3；其中，阶梯耦合窗口8的位置开在谐振腔4的短路端，阶梯耦合窗口8的上底与下底的比例是根据滤波器的最高频率和最低频率来确定的，阶梯耦合窗口8的宽度是根据耦合系数大小确定的，调节螺钉3的尺寸根据其所需耦合系数进行调节；谐振棒5的长度根据工作频率进行调节。阶梯耦合窗口8有如下特性：当阶梯耦合窗口8中的调节螺钉3很短的时候，低频段耦合系数很大，该耦合结构能覆盖470～650MHz；当阶梯耦合窗口8中的调节螺钉3伸入谐振腔4很长的时候，高频段的耦合系数迅速增加，从而使该耦合结构能满足650MHz到802MHz所需要的耦合系数；特别地，请参考图9，图9为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器Y型窗口示意图，如图9所示，耦合窗口8的形状也可以为渐变的梯形。

其次，请参考图3，图3为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器典型参数图。如图3所示，从中可得出广播电视中滤波器的典型指标，根据这些指标，采用耦合系数法对滤波器进行综合，得出滤波器的耦合归一化耦合系数，相邻两个谐振腔之间的耦合系数和与它们对称的相邻两个谐振腔之间的耦合系数相等。如下所示：M01＝1.202，M12＝1.0879，M23＝0.6947，M34＝0.6435。其中M01为输入输出耦合系数，M12为第一谐振腔41和第二谐振腔42之间的耦合系数，M23为第二谐振腔42和第三谐振腔43之间的耦合系数，M34为第三谐振腔43和第四谐振腔44之间的耦合系数。由于滤波器为对称结构，M45＝M23，M56＝M12，其中M45为第四谐振腔44和第五谐振腔45之间的耦合系数，M56为第五谐振腔45和第六谐振腔46之间的耦合系数。

以第一谐振腔41和第二谐振腔42之间的耦合系数为例来说明本实用新型的可行性。再次，请参考图4和图5，图4为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器梯形窗口示意图，图5为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器耦合系数的计算仿真结果图。如图5所示，横坐标为频率，纵坐标为耦合系数。带有正方形标记的曲线为第一谐振腔41和第二谐振腔42的标准耦合系数，带有三角形标记的曲线为调节螺钉长度h＝70mm时耦合系数，带有圆形标记的曲线为调节螺钉长度h＝5mm时耦合系数。很明显，本实用新型的耦合结构可调范围满足UHF全频段滤波器需求的耦合系数。利用同样的方法设计了第二谐振腔42、第三谐振腔43和第三谐振腔43、第四谐振腔44间的耦合结构，并建立了如图6A和图6B所示的本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器的整体图。图6A为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器整体的侧视图，图6B为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器整体的俯视图。如图6A和图6B所示，第一谐振腔41、第二谐振腔42、第三谐振腔43、第四谐振腔44、第五谐振腔45、第六谐振腔46依次设置。由于滤波器为对称结构，M45＝M23，M56＝M12，其中M45为第四谐振腔44和第五谐振腔45之间的耦合系数，M56为第五谐振腔45和第六谐振腔46之间的耦合系数。如图4所示，谐振腔4大小为长60mm，宽60mm，高160mm；其中第一谐振腔41和第二谐振腔42之间阶梯耦合窗口8的底部矩形宽度为23mm，顶部矩形宽度为35mm，两个矩形的高度都为40mm，阶梯耦合窗口8总高度为80mm。根据第一谐振腔41和第二谐振腔42之间的耦合系数的变化规律，固定其阶梯耦合窗口8高度都为80mm，两个矩形的高度都为40mm，其中第二谐振腔42和第三谐振腔43之间的阶梯耦合窗口8与第三谐振腔43和第四谐振腔44之间的阶梯耦合窗口8的尺寸相等，都为：底部矩形宽度为17mm，顶部矩形宽度为30mm。

最后，请参考图7和图8，图7为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器CH13仿真结果图，图8为本实用新型的同轴谐振腔带通滤波器CH49仿真结果图。如图7和图8所示，从图中可以看到滤波器在中心频率为474MHz和802MHz时都能调试出来，能满足全频道可调。另外本实用新型的耦合结构中的调谐装置采用的调节螺钉3，只需要在谐振腔4外添加一个螺母即可实现锁紧。在调试过程中，调试人员将CH13和CH48之间的频道全部调试出来，利用拟合的方法就可以得到所有中心频率的调节螺钉3的长度，将所需频率与调节螺钉3的关系编写简单的程序，在以后的调试过程中只需要输入相应的频率即可得到调节螺钉3的长度，然后调节谐振棒5和输入输出耦合结构6，即可完成滤波器的调试，大大节省调试时间。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种供电视频段全频道螺钉调节的阶梯耦合窗口，其特征在于，阶梯耦合窗口(8)为上底大下底小阶梯形窗口并设置在同轴滤波器的相邻谐振腔(4)之间的共振腔壁(7)上，阶梯耦合窗口(8)的位置与大小可调的，阶梯耦合窗口(8)的下方设置有调节螺钉(3)；其中，阶梯耦合窗口(8)的上底与下底的比例是根据滤波器的最高频率和最低频率来确定的，阶梯耦合窗口(8)的宽度是根据耦合系数大小确定的，调节螺钉(3)的尺寸根据其所需耦合系数进行调节。

2.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，阶梯耦合窗口(8)为T型窗口或Y型窗口。

3.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，阶梯耦合窗口(8)的位置开在谐振腔(4)的短路端。

4.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，谐振腔(4)的数目为至少2个。

5.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，阶梯耦合窗口(8)适用于FM87～108MHz频段和VHF167～223MHz频段。

6.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，相邻两个谐振腔的形状与大小相同。

7.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，相邻两个谐振腔之间的耦合系数和与它们对称的相邻两个谐振腔之间的耦合系数相等。

8.如权利要求1所述的阶梯耦合窗口，其特征在于，调节螺钉(3)通过螺母固定连接在阶梯耦合窗口(8)的底部。

9.一种采用如权利要求1～8任一所述的滤波器腔间耦合窗口的同轴带通滤波器，所述同轴带通滤波器包括壳体(1)、设置在滤波器壳体(1)的侧面的盖板(2)、调节螺钉(3)、至少2个谐振腔(4)、谐振棒(5)设置在谐振腔(4)中、设置在谐振腔(4)的内侧壁上的输入输出耦合装置(6)设置在相邻谐振腔(4)之间的共同谐振腔壁(7)和开设在共同谐振腔壁(7)上的阶梯耦合窗口(8)。