CN206422199U

CN206422199U - 一种基于三层金属板结构的带通滤波器

Info

Publication number: CN206422199U
Application number: CN201720062978.XU
Authority: CN
Inventors: 王世伟; 郑炳龙
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2027-01-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于三层金属板结构的带通滤波器，包括三层金属板、第一导体组件和第二导体组件，所述三层金属板分别为第一金属板、第二金属板和第三金属板，所述第一金属板、第二金属板和第三金属板从底部到顶部依次设置，且三层金属板的左端由第四金属板固定，右端由第五金属板固定，三层金属板之间具有间隙，所述第二金属板上开有槽线，并在槽线附近用金属块将三层金属板固定在一起；所述第一导体组件设置在第四金属板上，并与第二金属板的左端连接，所述第二导体组件设置在第五金属板上，并与第二金属板的右端连接。本实用新型由三层金属板形成的金属结构不封闭，能够满足小型化、高选择性、高Q值、设计和加工简单等特点。

Description

一种基于三层金属板结构的带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种带通滤波器，尤其是一种基于三层金属板结构的带通滤波器，属于无线通信领域。

背景技术

微波滤波器是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，它对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过。随着无线通信技术的发展，信号间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和可靠性提出了更高的要求。矩形腔体滤波器具有高的频率选择性、低插损、功率容量大、性能稳定等优点而具有很高的应用价值。许多学者对腔体滤波器产生多模的通带进行了研究，通过调节谐振器之间的耦合来改变分离多模，产生传输零点，进一步提高带通性能。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

1990年，F.Arnd首次提出了滤波器非谐振模的概念。在后续学者的探索研究中，利用非谐振模的概念，对金属腔体滤波器在传输特性上的多模及传输零点进行了实现。现阶段直列型金属谐振腔的多模及传输零点的主要实现方法，是在源端激励模式TE10，源端的腔体与滤波器谐振腔通过孔径进行耦合，改变孔径的位置及金属谐振腔的大小，来激励谐振模TM120、TM210模和非谐振模TM11，由于非谐振模对能量有传递作用，使得能量传递过程中存在多径，而实现了传输零点。同时，谐振模的存在使得传输通带里有多个传输模式。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种基于三层金属板结构的带通滤波器，该滤波器具有体积小、结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于三层金属板结构的带通滤波器，包括三层金属板、第一导体组件和第二导体组件，所述三层金属板分别为第一金属板、第二金属板和第三金属板，所述第一金属板、第二金属板和第三金属板从底部到顶部依次设置，且三层金属板的左端由第四金属板固定，右端由第五金属板固定，三层金属板之间具有间隙，所述第二金属板上开有槽线，并在槽线附近用金属块将三层金属板固定在一起；所述第一导体组件设置在第四金属板上，并与第二金属板的左端连接，所述第二导体组件设置在第五金属板上，并与第二金属板的右端连接。

作为一种优选方案，所述金属板上的槽线为工字形槽线。

作为一种优选方案，所述工字形槽线有三个，三个工字形槽线分别为第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线，所述第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线从左到右依次排列，其中第一工字形槽线和第三工字形槽线左右对称。

作为一种优选方案，所述金属块有六个，其中三个金属块分别位于第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线的上端附近位置上，并将三层金属板的上端固定在一起，另外三个金属块分别位于第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线的下端附近位置上，并将三层金属板的下端固定在一起。

作为一种优选方案，所述第四金属板和所述第五金属板均为U形金属板。

作为一种优选方案，所述第一导体组件与第二导体组件左右对称。

作为一种优选方案，所述第一导体组件由第一同轴外导体和第一同轴内导体组成，所述第一同轴外导体固定在第四金属板的外壁上，作为第一输入/输出端口，所述第一同轴内导体作为第一探针，该第一同轴内导体的一端与第一同轴外导体连接，另一端穿过第四金属板外壁和内壁后与第二金属板的左端连接；所述第二导体组件由第二同轴外导体和第二同轴内导体组成，所述第二同轴外导体固定在第五金属板的外壁上，作为第二输入/输出端口，所述第二同轴内导体作为第二探针，该第二同轴内导体的一端与第二同轴外导体连接，另一端穿过第四金属板外壁和内壁后与第二金属板的右端连接。

作为一种优选方案，所述第一同轴外导体采用第一SMA接头，所述第一同轴内导体采用第一耦合杆，所述第二同轴外导体采用第二SMA接头，所述第二同轴内导体采用第二耦合杆；所述第一SMA接头的末端与第一耦合杆的一端焊接，所述第二SMA接头的末端与第二耦合杆的一端焊接。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型的滤波器通过将三层金属板从底部到顶部依次设置，且三层金属板之间具有间隙，并在中间层金属板上开出槽线，并在槽线附近用金属块将三层金属板固定在一起，其左右两端通过其它金属板进行固定，槽线充当耦合结构，槽线隔开的中间层金属板其余部分、底层金属板和顶层金属板充当谐振器，通过调节中间层金属板的尺寸、中间层金属板上工字形槽线的位置及尺寸，可以分别控制滤波器的多模谐振及传输零点；此外，金属块将三层金属板的上端和下端固定，使三层金属板形成的金属结构更稳固，使谐振更稳定；整个滤波器具有体积小、结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

2、本实用新型的滤波器在9.96～10.04GHz的频率范围内，|S11|的值都在-10dB以下，并有三个明显的谐振点，可见是带有传输零点的多模金属带通滤波器，与传统的金属谐振腔都是封闭结构相比，由三层金属板形成的金属结构不封闭，能够满足小型化、高选择性、高Q值、设计和加工简单等特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的带通滤波器结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的带通滤波器结构正视图。

图3为本实用新型实施例1的带通滤波器结构左视图。

图4为本实用新型实施例1的带通滤波器结构俯视图。

图5为本实用新型实施例1的带通滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。

图6为本实用新型实施例1的带通滤波器的加工示意图。

其中，1-第一金属板，2-第二金属板，3-第三金属板，4-第四金属板，5-第五金属板，6-金属块，7-第一工字形槽线，8-第二工字形槽线，9-第三工字形槽线，10-第一同轴外导体，11-第一同轴内导体，12-第二同轴外导体，13-第二同轴内导体，14-第一小金属块，15-第一螺孔，16-第一U形金属块，17-第二U形金属块，18-第一通孔下半部分，19-第二螺孔，20-第二通孔下半部分，21-第三螺孔，22-第二小金属块，23-第四螺孔，24-第三小金属块，25-第四小金属块，26-第五螺孔，27-第六螺孔，28-第五小金属块，29-第七螺孔，30-第三U形金属块，31-第四U形金属块，32-第八螺孔，33-第九螺孔，34-螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图4所示，本实施例的带通滤波器包括三层金属板、第一导体组件和第二导体组件。

所述三层金属板分别为第一金属板1、第二金属板2和第三金属板3，所述第一金属板1、第二金属板2和第三金属板3从底部到顶部依次设置，即第一金属板1为底层金属板，第二金属板2为中间层金属板，第三金属板3为底层金属板，且三层金属板的左端由第四金属板4固定，右端由第五金属板5固定，上端和下端由六个金属块6固定，这六个金属块6的尺寸是相同的，其中三个金属块6将三层金属板的上端固定在一起，另外三个金属块6将三层金属板的下端固定在一起，通过这种方式固定，可以使三层金属板之间具有间隙，即三层金属板所形成的金属结构不封闭；所述第二金属板2上开有三个工字形槽线，采用工字形槽线只是为了方便进行尺寸调整，也可以采用其它形状的槽线，三个工字形槽线分别为第一工字形槽线7、第二工字形槽线8和第三工字形槽线9，所述第一工字形槽线7、第二工字形槽线8和第三工字形槽线9从左到右依次排列，其中第一工字形槽线7和第三工字形槽线9左右对称(即这两个工字形槽线的尺寸相同)，将三层金属板上端固定在一起的三个金属块6分别位于第一工字形槽线7、第二工字形槽线8和第三工字形槽线9的上端附近位置上，将三层金属板下端固定在一起的三个金属块6分别位于第一工字形槽线7、第二工字形槽线8和第三工字形槽线9的下端附近位置上，工字形槽线充当耦合结构，工字形槽线隔开的第二金属板2其余部分、第一金属板1和第三金属板3充当谐振器，通过调节第二金属板2的尺寸、第二金属板2上工字形槽线的位置及尺寸，可以实现模式谐振和传输零点的控制；所述第四金属板4和所述第五金属板5均为U形金属板。

所述第一导体组件与第二导体组件左右对称，所述第一导体组件由第一同轴外导体10和第一同轴内导体11组成，所述第一同轴外导体10固定在第四金属板4的外壁上，作为第一输入/输出端口，所述第一同轴内导体11作为第一探针，该第一同轴内导体11的一端与第一同轴外导体10连接，另一端穿过第四金属板4外壁和内壁后与第二金属板2的左端连接；所述第二导体组件由第二同轴外导体12和第二同轴内导体13组成，所述第二同轴外导体12固定在第五金属板5的外壁上，作为第二输入/输出端口，所述第二同轴内导体13作为第二探针，该第二同轴内导体13的一端与第二同轴外导体12连接，另一端穿过第四金属板4外壁和内壁后与第二金属板2的右端连接。

本实施例中，所述第一同轴外导体10采用第一SMA接头，所述第一同轴内导体11采用第一耦合杆，所述第二同轴外导体12采用第二SMA接头，所述第二同轴内导体13采用第二耦合杆；所述第一SMA接头的末端与第一耦合杆的一端焊接，所述第二SMA接头的末端与第二耦合杆的一端焊接。

本实施例的金属谐振腔滤波器频率响应的电磁仿真曲线如图5所示，图中虚线表示|S11|，是输入端口的回波损耗；实线表示|S21|，是输入端口到输出端口的正向传输系数，可以看到在2.85～3.12GHz的频率范围内，|S11|的值都在-10dB以下，并有三个明显的谐振点。

如图6所示，本实施例的带通滤波器加工过程如下：

1)取三层金属板，三层金属板分别为第一金属板1、第二金属板2和第三金属板3；

2)第一金属板1的上端、下端分别具有三个第一小金属块14，在每个第一小金属块14上开出用于固定的第一螺孔15，第一金属板1的左端具有第一U形金属块16，右端具有第二U形金属块17，在第一U形金属块16的两边分别开出用于固定第二金属板2的凹槽，且在第一U形金属块16上开出用于容纳第一SMA接头(第一同轴外导体10)的内导体(即第一耦合杆)的第一通孔下半部分18，并在凹槽上开出用于固定的第二螺孔19；在第二U形金属块17的两边分别开出用于固定第二金属板2的凹槽，且第二U形金属块17上开出用于容纳第二SMA接头(第二同轴外导体12)的内导体(即第二耦合杆)的第二通孔下半部分20，并在凹槽上开出用于固定的第三螺孔21；

3)第二金属板2的上端、下端分别具有三个第二小金属块22，在每个第二小金属块22上开出用于固定的第四螺孔23，第二金属板2的左端具有两个第三小金属块24，右端具有两个第四小金属块25，在每个第三小金属块24上开出用于固定的第五螺孔26，在每个第四小金属块25上开出用于固定的第六螺孔27，在第二金属板2开出第一工字形槽线7、第二工字形槽线8和第三工字形槽线9；

4)第三金属板3的上端、下端分别具有三个第五小金属块28，在每个第五小金属块28上开出用于固定的第七螺孔29，第三金属板3的左端具有第三U形金属块30，右端具有第四U形金属块31，在第三U形金属块30的两边分别开出用于固定第二金属板2的凹槽，且第三U形金属块30上开出于容纳第一SMA接头(第一同轴外导体10)的内导体(即第一耦合杆)的第一通孔上半部分(图中未示出)，并在凹槽上开出用于固定的第八螺孔32；在第四U形金属块31的两边分别开出用于固定第二金属板2的凹槽，且第四U形金属块31上开出用于容纳第二SMA接头(第二同轴外导体12)的内导体(即第二耦合杆)的第二通孔上半部分(图中未示出)，并在凹槽上开出用于固定的第九螺孔33；

5)将第二金属板2嵌入第一金属板1，将第一SMA头的内导体与第二金属板2的左端焊接，以及将第二SMA头的内导体与第二金属板2的右端焊接，盖上第三金属板3，并通过螺钉34与各个螺孔配合，将第一U形金属块16、两个第三小金属块24和第三U形金属块30组合起来，构成第四金属板4，将第二U形金属块17、两个第四小金属块25和第四U形金属块31组合起来，构成第五金属板5，将第一小金属块14、第二小金属块22和第五小金属块28组合起来，构成六个金属块6，此时第一金属板1、第二金属板2、第三金属板3已进行固定，组成了三层金属板的金属滤波器结构，最后进行测试。

上述实施例中，所述第一金属板1、第二金属板2、第三金属板3、第四金属板4、第五金属板5、金属块6、第一导体组件和第二导体组件采用的金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。

综上所述，本实用新型的滤波器通过将三层金属板从底部到顶部依次设置，且三层金属板之间具有间隙，并在中间层金属板上开出槽线，并在槽线附近用金属块将三层金属板固定在一起，其左右两端通过其它金属板进行固定，槽线充当耦合结构，槽线隔开的中间层金属板其余部分、底层金属板和顶层金属板充当谐振器，通过调节中间层金属板的尺寸、中间层金属板上工字形槽线的位置及尺寸，可以分别控制滤波器的多模谐振及传输零点；此外，金属块将三层金属板的上端和下端固定，使三层金属板形成的金属结构更稳固，使谐振更稳定；整个滤波器具有体积小、结构简单、加工容易、性能好等优点，能够满足通信系统的要求，且应用范围广。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims

1.一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：包括三层金属板、第一导体组件和第二导体组件，所述三层金属板分别为第一金属板、第二金属板和第三金属板，所述第一金属板、第二金属板和第三金属板从底部到顶部依次设置，且三层金属板的左端由第四金属板固定，右端由第五金属板固定，三层金属板之间具有间隙，所述第二金属板上开有槽线，并在槽线附近用金属块将三层金属板固定在一起；所述第一导体组件设置在第四金属板上，并与第二金属板的左端连接，所述第二导体组件设置在第五金属板上，并与第二金属板的右端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述金属板上的槽线为工字形槽线。

3.根据权利要求2所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述工字形槽线有三个，三个工字形槽线分别为第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线，所述第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线从左到右依次排列，其中第一工字形槽线和第三工字形槽线左右对称。

4.根据权利要求3所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述金属块有六个，其中三个金属块分别位于第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线的上端附近位置上，并将三层金属板的上端固定在一起，另外三个金属块分别位于第一工字形槽线、第二工字形槽线和第三工字形槽线的下端附近位置上，并将三层金属板的下端固定在一起。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述第四金属板和所述第五金属板均为U形金属板。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述第一导体组件与第二导体组件左右对称。

7.根据权利要求6所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述第一导体组件由第一同轴外导体和第一同轴内导体组成，所述第一同轴外导体固定在第四金属板的外壁上，作为第一输入/输出端口，所述第一同轴内导体作为第一探针，该第一同轴内导体的一端与第一同轴外导体连接，另一端穿过第四金属板外壁和内壁后与第二金属板的左端连接；所述第二导体组件由第二同轴外导体和第二同轴内导体组成，所述第二同轴外导体固定在第五金属板的外壁上，作为第二输入/输出端口，所述第二同轴内导体作为第二探针，该第二同轴内导体的一端与第二同轴外导体连接，另一端穿过第四金属板外壁和内壁后与第二金属板的右端连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于三层金属板结构的带通滤波器，其特征在于：所述第一同轴外导体采用第一SMA接头，所述第一同轴内导体采用第一耦合杆，所述第二同轴外导体采用第二SMA接头，所述第二同轴内导体采用第二耦合杆；所述第一SMA接头的末端与第一耦合杆的一端焊接，所述第二SMA接头的末端与第二耦合杆的一端焊接。