CN209515955U - 一种线型阵列滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种线型阵列滤波器，包括腔体和多根谐振柱，多根谐振柱在腔体内线性分布，每根谐振柱具有相对的前端和后端，后端与对应端的腔体内壁固定设置，前端则与对应端的腔体内壁不接触，相邻两根谐振柱之间同时产生电耦合和磁耦合，且每相邻两根谐振柱之间形成一传输零点，且传输零点的位置可调。本实用新型实现利用有限个数的谐振器产生相对较多的传输零点，以提高滤波器的带外抑制能力，且能灵活地调节传输零点的位置。

Description

一种线型阵列滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，尤其是涉及一种线型阵列滤波器。

背景技术

线型阵列滤波器是指滤波器的谐振腔之间呈线性排列，非相邻谐振器之间不存在传统意义上的交叉耦合结构。此类滤波器拓扑结构简单，空间利用率高，便于加工和装配。

现有的线型阵列滤波器主要采用梳状线的形式实现，如申请号为CN201710398732.4的专利中公开了一种新型小型化窄带腔体滤波器，即为一种新型的梳状线滤波器。此类滤波器的相邻谐振器之间无法产生传输零点，因本设计谐振器之间的耦合主要是磁耦合，电耦合忽略不计，因此无法产生传输零点，尤其无法在边带附近产生较强的带外抑制，导致其频率选择性较差。

又如另一申请号为CN201580062253.4的专利中公开了一种具有相互补偿的电感和电容耦合的串联的滤波器，该滤波器将电磁混合耦合技术引入到滤波器的设计中，使相邻谐振柱之间产生传输零点，其也满足线型阵列滤波器的基本特征，可以将其视为一种新型的线型阵列滤波器。但是该专利中的滤波器结构复杂，各个谐振器的外形结构和尺寸相差较大，部分尺寸比较敏感，对加工精度要求较高。另外，该设计没有补偿结构，无法简单的调节传输零点的位置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种线型阵列滤波器。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种线型阵列滤波器，其包括腔体和多根谐振柱，多根所述谐振柱在腔体内线性分布，每根谐振柱具有相对的前端和后端，所述后端与对应端的腔体内壁固定设置，前端则与对应端的腔体内壁不接触，相邻两根谐振柱之间同时产生电耦合和磁耦合，且每相邻两根谐振柱之间形成一传输零点，所述传输零点的位置可调。

优选地，所述滤波器还包括用于调节传输零点位置的耦合补偿结构，所述耦合补偿结构连接两个不相邻的所述谐振柱。

优选地，所述耦合补偿结构可向靠近谐振柱的前端或后端方向拨动。

优选地，所述滤波器还包括用于调节谐振柱产生的谐振频率和相邻两根谐振柱之间的耦合量的多根调谐螺杆，所述调谐螺杆伸入到腔体内。

优选地，所述调谐螺杆包括频率调螺和耦合调螺，所述频率调螺与谐振柱一一对应，所述耦合调螺伸入到相邻两根谐振柱之间。

优选地，所述谐振柱上设置有供频率调螺伸入的调谐孔，所述调谐孔自谐振柱的前端向后端方向凹陷形成，且所述调谐孔至少贯穿谐振柱的上、下两端面中的一个端面。

优选地，相邻的两根谐振柱的后端之间通过金属导体相连，所述金属导体高度可调。

优选地，所述谐振柱的外形结构相同或近似相同。

优选地，每根谐振柱包括一体成型的柱体和头部，所述头部的宽度大于所述柱体的宽度，所述调谐孔形成于所述头部上。

优选地，所述滤波器还包括分别设置于腔体上、下两端的上盖板和下盖板。

优选地，所述滤波器还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口分别设置于腔体相对的两侧面上，且与对应侧谐振柱电连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的相邻两根谐振柱之间同时产生电耦合和磁耦合，且任意相邻的两个谐振柱之间均采用电磁混合耦合产生传输零点，实现利用有限个数的谐振器产生相对较多的传输零点，以提高滤波器的带外抑制能力。

2、通过补偿结构对零点位置进行调整，能够灵活地调节传输零点的位置，提高传输零点的调谐范围，设计灵活性提高。

3、通过改变谐振柱外形，将谐振柱的外形结构设置相同或近似相同，谐振柱结构紧凑统一，易于加工，且能够减小滤波器体积，降低加工成本，缩短装配时间。

附图说明

图1是本实用新型的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型腔体的立体结构示意图；

图3是本实用新型安装调谐螺杆后的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型腔体的俯视结构示意图。

附图标记：

1、腔体，11、前侧面，12、后侧面，13、左侧面，14、右侧面，2、谐振柱，21、柱体，22、头部，23、调谐孔，3、上盖板，4、下盖板，5、输入端口，51、外导体，52、内导体，6、输出端口，61、外导体，62、内导体，7、金属导体，8、频率调螺，9、耦合调螺，10、耦合补偿结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

结合图1和图3所示，本实用新型实施例所揭示的一种线型阵列滤波器，包括腔体1、多根谐振柱2、上盖板3、下盖板4、输入端口5和输出端口6，其中，结合图2所示，腔体1呈上、下两端均为开口状的长方体结构，为了便于描述，定义腔体1的四周面分别为相对的前侧面11和后侧面12，及相对的左侧面13和右侧面14，且定义前、后侧面11、12所在的方向为第一方向(即图2中Y轴方向)，左、右侧面13、14所在的方向为与第一方向相垂直的第二方向(即图2中X轴方向)。

多根谐振柱2设置于腔体1内，且在腔体1内沿上述第二方向线性分布。每根谐振柱2的外形特征基本相同，具体尺寸(如长度)可能存在差异，整体均呈具有一定厚度的杆体结构。其中，谐振柱2在指定的频率处产生谐振，谐振频率的高低与谐振柱2的长度相关，谐振柱2越长谐振频率越低。

如图2所示，每根谐振柱2包括一体成型的柱体21和头部22，其中，柱体21的后端与腔体后侧面12的内壁固定设置，且相邻两个谐振柱2的柱体21的后端之间通过金属导体7相连，优选地，金属导体7的高度可调；头部22的前端与腔体1前侧面的内壁不接触，形成电耦合间隙。本实施例中，每根谐振柱2的头部22的宽度要大于其柱体21的宽度，使得相邻谐振柱之间产生电磁混合耦合，这里的宽度方向即为图2中的X轴方向。

另外，每根谐振柱2的头部22上还设置有调谐孔23，该调谐孔23由谐振柱头部22的前端沿第一方向向内(即向靠近后端的方向)凹陷，且该调谐孔23还贯穿谐振柱头部22的上下两端面，或者只贯穿谐振柱头部22的上端面或下端面，本实施例中，调谐孔23贯穿的是头部22的上端面，该调谐孔23的设置使得谐振柱的头部22呈或近似呈U型结构。

每根谐振柱2的根部(即柱体21的后端)为短路端，磁场强度高；反之，每根谐振柱2的顶部(即谐振柱头部22的前端)为开路端，电场强度高。当相邻两个谐振柱2靠近时，两个谐振柱2的开路端通过电场相互耦合，短路端通过磁场相互耦合，分别产生电耦合和磁耦合。其中，电耦合的大小正比于两谐振柱2开路端之间的正对面积，反比于谐振柱2开路端间隔距离，这由公知的电容公式C＝εS/4πkd可以得知，其中，ε为极板间(即两谐振柱开路端间)介质介电常数，S为极板间正对面积，k为静电力常量，d为极板间隔距离。所以通过调整两个相邻谐振柱2开路端间的正对面积和/或间隔距离，可以改变相邻两个谐振柱2之间的电耦合大小。磁耦合的大小正比于两谐振柱2短路端相连金属导体7的高度，反比于短路端之间的间隔距离。所以通过调整两个相邻谐振柱2短路端间相连金属导体7的高度和/或短路端之间的间隔距离，可以改变相邻两个谐振柱2之间的磁耦合大小。磁耦合大小和电耦合大小可以配合调整。

优选地，结合图1和图3所示，本实用新型实施例所揭示的一种线型阵列滤波器，还包括调谐螺杆，用于调节谐振柱2产生的谐振频率及相邻谐振柱2之间的耦合量大小，实现谐振柱2产生的谐振频率可调及谐振柱2之间的耦合量可调。具体地，本实施例中，调谐螺杆包括多根频率调螺8和多根耦合调螺9，其中，频率调螺8和耦合调螺9均从同一方向伸入到腔体1内，具体沿上述第一方向，从腔体1外的前侧面11伸入到腔体1内。其中，频率调螺8与谐振柱2一一对应，即一根频率调螺8对应一根谐振柱2，且，频率调螺8伸入到对应的谐振柱2的上述调谐孔23内。通过调整谐振柱2上方的频率调螺8，可以在一定范围内调整谐振频率，且频率调螺8越长谐振频率越低。耦合调螺9伸入到相邻两根谐振柱2之间，即相邻两根谐振柱2之间伸入一耦合调螺9，且耦合调螺9正对于相邻两谐振柱2间的缝隙处，通过调整谐振柱2间的耦合调螺9能够在一定范围内调整谐振柱2间电耦合的大小，且耦合调螺9长度越长，电耦合量越小。所以相邻两根谐振柱2之间电耦合大小和磁耦合大小还可以通过耦合调螺9进行配合调整。

当相邻的两根谐振柱2之间同时存在电耦合和磁耦合时，会在其谐振频率附近产生一个传输零点，传输零点的位置与两者(即电耦合和磁耦合)的大小相关，通过分别调整两种耦合量的大小可以在一定范围内控制传输零点的位置，如通过调整两个相邻谐振柱2开路端间的正对面积、间隔距离及耦合调螺9，来调整电耦合大小；通过调整两个相邻谐振柱2短路端间相连金属导体7的高度、短路端之间的间隔距离，可以改变相邻两个谐振柱2之间的磁耦合大小。优选地，本实用新型实施例的线型阵列滤波器的每相邻两根谐振柱2之间均形成一传输零点。也就是说，设置N根谐振柱2则可以产生(N-1)个传输零点，本实施例中，腔体1内设置了8根谐振柱2，产生了7个传输零点，当然不限于这里的8根谐振柱2，本实用新型对腔体1内谐振柱2的设置数量不做限定。且传输零点的位置可调(即可以调整电耦合和磁耦合的大小)，具体如何调节见上述描述，这里不做赘述。传输零点分布在滤波器通带两侧，大幅提高了近端带外抑制。

进一步地，结合图1～图4所示，本实用新型实施例所揭示的一种线型阵列滤波器，还包括耦合补偿结构10，用于当传输零点超出调谐范围时，即通过上述调整电耦合和磁耦合的大小的操作不能满足需求时，通过耦合补偿结构10进行修正，调节传输零点的位置，本实施例中，耦合补偿结构10连接不相邻的两根谐振柱2。实施时，耦合补偿结构10为柔性的，使其可以向靠近谐振柱2的开路端方向或者向靠近谐振柱2的短路端方向拨动，微调谐振柱2之间的电耦合和磁耦合大小。

另外，本实用新型对耦合补偿结构10的设置位置、设置数量、跨接谐振柱2的数量等不做限制，如耦合补偿结构10的设置位置可以连接两个谐振柱2的短路端，也可以连接开路端，或者连接两个谐振柱2的中部等；耦合补偿结构10的数量可以设置为一个或者多个；跨接的谐振柱2的数量可以为一个或多个。如本实施例中，耦合补偿结构10连接的是两个不相邻的谐振柱2的短路端，中间跨接了两个谐振柱2。

上盖板3、下盖板4分别设置于腔体1的上、下两端，使得本实用新型的滤波器整体结构均置于封闭的金属腔体1中，实施时，上下盖板3、4可通过焊接或通过螺钉紧固的方式固定在腔体1上。

本实施例中，结合图4所示，输入端口5和输出端口6分别固定在腔体1相对的左、右侧面上，具体地，输入、输出端口5、6的外导体51、61焊接或通过螺钉紧固在腔体1上，内导体52、62分别焊接在两侧(即最左侧和最右侧)的谐振柱2上。当然，实施时，输入、输出端口5、6的实现形式可以不同于本实施例，但原理、作用与本实施例相同。

本实用新型通过谐振柱2、耦合调螺9等结构的配合，实现利用有限个数的谐振器产生相对较多的传输零点，以提高滤波器的带外抑制能力；另外，通过耦合补偿结构10，能够灵活地调节传输零点的位置；且谐振器外形特征基本相同，可以减少滤波器体积，降低加工成本，缩短装配时间。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种线型阵列滤波器，其包括腔体和多根谐振柱，多根所述谐振柱在腔体内线性分布，每根谐振柱具有相对的前端和后端，所述后端与对应端的腔体内壁固定设置，前端则与对应端的腔体内壁不接触，其特征在于，相邻两根谐振柱之间同时产生电耦合和磁耦合，且每相邻两根谐振柱之间形成一传输零点，所述传输零点的位置可调。

2.根据权利要求1所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括用于调节传输零点位置的耦合补偿结构，所述耦合补偿结构连接两个不相邻的所述谐振柱。

3.根据权利要求2所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述耦合补偿结构可向靠近谐振柱的前端或后端方向拨动。

4.根据权利要求1所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括用于调节谐振柱产生的谐振频率和相邻两根谐振柱之间的耦合量的多根调谐螺杆，所述调谐螺杆伸入到腔体内。

5.根据权利要求4所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述调谐螺杆包括频率调螺和耦合调螺，所述频率调螺与谐振柱一一对应，所述耦合调螺伸入到相邻两根谐振柱之间。

6.根据权利要求5所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述谐振柱上设置有供频率调螺伸入的调谐孔，所述调谐孔自谐振柱的前端向后端方向凹陷形成，且所述调谐孔至少贯穿谐振柱的上、下两端面中的一个端面。

7.根据权利要求1所述的线型阵列滤波器，其特征在于，相邻的两根谐振柱的后端之间通过金属导体相连，所述金属导体的高度可调。

8.根据权利要求1所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述谐振柱的外形结构相同或近似相同。

9.根据权利要求6所述的线型阵列滤波器，其特征在于，每根谐振柱包括一体成型的柱体和头部，所述头部的宽度大于所述柱体的宽度，所述调谐孔形成于所述头部上。

10.根据权利要求1所述的线型阵列滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口分别设置于腔体相对的两侧面上，且与对应侧谐振柱电连接。