專利名稱：一種小型化的同軸腔可調(diào)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波無源電路領(lǐng)域，涉及一種可以實現(xiàn)小型化、大幅度降低 可調(diào)濾波器端口電納的同軸腔可調(diào)濾波器。
背景技術(shù)：
濾波器的作用是對特定頻率的信號通過，而對頻率之外的信號進行衰減。 一般情況下可以利用單個耦合環(huán)接在輸入輸出同軸接頭處實現(xiàn)同外部的耦 合，在同軸諧振腔之間開矩形耦合孔的辦法來實現(xiàn)腔間耦合，進而形成同軸 腔濾波器?？烧{(diào)濾波器的特點就是濾波器的中心頻率可以根據(jù)需要變化，以 此來實現(xiàn)保密通信。通常都將幾個可調(diào)濾波器結(jié)合成一組形成多路耦合器， 以此來實現(xiàn)多部收發(fā)電臺共用一根天線。多路耦合器可以大大的減小通信系 統(tǒng)的體積，減少天線的重量，改善電磁兼容性能。
通常要求組成多路耦合器的可調(diào)同軸腔濾波器的端口電納盡量的小，并 且在整個調(diào)諧范圍內(nèi)電納的極性一致，不能過零點。另外還要求工作中心頻 率處具有最小的插入損耗，并且要求帶外具有適當(dāng)?shù)乃p。否則將不能組成 多路耦合器。
為了更好的理解本發(fā)明的背景技術(shù)，現(xiàn)對多路耦合器以及傳統(tǒng)同軸腔可 調(diào)濾波器進行說明?，F(xiàn)在的多路耦合器一般都是四路多路耦合器，由四個可 調(diào)濾波器并聯(lián)到一個五通頭處，后面連接耦合網(wǎng)絡(luò)。四個可調(diào)濾波器決定多 路耦合器的四個不同的工作頻率，可以允許四部電臺在這四個頻率處同時進 行工作。并且頻率可調(diào)，可以增加整個通信系統(tǒng)的保密性。多路耦合器對于 組成其的可調(diào)濾波器的最主要的要求就是濾波器的電納在整個工作頻段內(nèi)要 盡量的小，這樣才能比較方便的組成多路耦合器。如果可調(diào)濾波器的輸入輸 出端口電納過大，四個濾波器的并聯(lián)電納之和的等效短路線長度超過多路耦 合器工作頻段的中心頻率的四分之一波長的時候，則組成的多路耦合器的性 能會急劇的變差，甚至不能構(gòu)成多路耦合器。振腔，其中內(nèi) 導(dǎo)體的長度可變。通過改變內(nèi)導(dǎo)體的長度來改變?yōu)V波器開路端加載的等效電 容，進而改變?yōu)V波器的工作頻率。濾波器的輸入輸出通過在輸入輸出同軸接 頭處連接一個耦合環(huán)的一端，另一端連接在同軸腔的短路端來實現(xiàn)。通過帶 寬和帶外隔離指標(biāo)來確定輸入輸出耦合環(huán)的寬度和高度。腔間耦合通過在腔 間隔板上面開一個矩形的耦合窗口來實現(xiàn)，耦合孔的起始位置一般從同軸腔 的短路端開始，通過帶寬指標(biāo)來確定耦合孔的長度和寬度。
這種傳統(tǒng)的同軸腔可調(diào)濾波器的缺點在于如果想保證可調(diào)同軸腔濾波器 在整個調(diào)諧范圍內(nèi)的插損和帶寬，就要求輸入輸出耦合環(huán)的寬度和高度足夠 大。如果輸入輸出耦合環(huán)的面積過小，則濾波器在低頻端的插入損耗就會過 大。而濾波器輸入輸出耦合環(huán)的高度和寬度的增大就會導(dǎo)致濾波器輸入輸出 端口的電納急速增大，甚至過零點?？烧{(diào)濾波器的輸入輸出端口電納過大將 導(dǎo)致其等效的短路線長度過長，很難構(gòu)成多路耦合器。并且濾波器的帶寬會 逐漸的增大，這樣就會惡化濾波器的帶外隔離性能，也會增加帶外干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有濾波器中輸出輸出端口的電納過大問題，提出了 一種小 型化的同軸腔可調(diào)濾波器，該可調(diào)濾波器在整個工作頻段內(nèi)的端口電納大幅 度減小，使其在保持帶寬以及插入損耗性能的基礎(chǔ)上腔體長度小于四分之一 波長，達到小型化的目的，便于構(gòu)成多路耦合器。
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種小型化的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體、隔板、輸入同軸接 頭、輸出同軸接頭、輸入主耦合環(huán)、輸出主耦合環(huán)；
所述的濾波器殼體為中空的長方體，輸入同軸接頭和輸出同軸接頭分設(shè) 在濾波器殼體相對的兩個側(cè)壁上；n塊隔板平行設(shè)置在濾波器殼體內(nèi)，將濾波 器殼體分隔成n+l個同軸腔，n^l;所述的隔板與輸入同軸接頭和輸出同軸 接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁平面平行，每塊隔板開有矩形的耦合窗口；每個 同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體。輸入主耦合環(huán)的一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸入副耦合環(huán)的一端 與輸入同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁連接，輸入主耦合環(huán)的另一端以及輸 入副耦合環(huán)的另一端均與輸入同軸接頭連接；
輸出主耦合環(huán)的一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸出副耦合環(huán)的一端 與輸出同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁連接，輸出主耦合環(huán)的另一端以及輸 出副耦合環(huán)的另一端均與輸出同軸接頭連接。
本發(fā)明將主耦合環(huán)與副耦合環(huán)結(jié)合，根據(jù)并聯(lián)電路理論，此時濾波器輸 入輸出端口電納小于任何一個主耦合環(huán)或副耦合環(huán)的端口電納，因此利用這 種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)同軸腔可調(diào)濾波器在整個頻率調(diào)諧范圍內(nèi)大幅度的減小端口 電納。也就是說能夠大幅度的減小濾波器端口的等效短路線長度，因此濾波 器端口的等效短路線長度加上濾波器到五通頭的連接線的長度之和可以大幅 度減小。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為采用本發(fā)明所組成的多路耦合器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為采用本發(fā)明所組成的多路耦合器性能曲線； 圖4為不同短路線長度的耦合網(wǎng)絡(luò)曲線； 圖5為采用經(jīng)典單環(huán)輸入輸出耦合環(huán)的端口電納曲線； 圖6為采用本發(fā)明的端口電納曲線。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種小型化的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體l、隔板
3、輸入N型同軸接頭9、輸出N型同軸接頭4、輸入主耦合環(huán)8、輸出主耦合 環(huán)5;濾波器殼體l為中空的長方體，輸入N型同軸接頭9和輸出同軸接頭4 分設(shè)在濾波器殼體1相對的兩個側(cè)壁上；兩塊隔板3平行設(shè)置在濾波器殼體1 內(nèi)，將濾波器殼體1分隔成三個同軸腔；隔板3與輸入N型同軸接頭9和輸 出N型同軸接頭4所在的濾波器殼體1側(cè)壁平面平行，每塊隔板3開有矩形 的耦合窗口；每個同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體2，輸入耦合環(huán)8
5的一端與輸入N型同軸接頭9連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸
出耦合環(huán)5的一端與輸出N型同軸接頭4連接、另一端與濾波器殼體1腔內(nèi) 底部連接。
輸入主耦合環(huán)8的一端與濾波器殼體1腔內(nèi)底部連接，輸入副耦合環(huán)7 的一端與輸入N型同軸接頭9所在的濾波器殼體1側(cè)壁連接，輸入主耦合環(huán)8 的另一端以及輸入副耦合環(huán)7的另一端均與輸入N型同軸接頭9連接；
輸出主耦合環(huán)5的一端與濾波器殼體1腔內(nèi)底部連接，輸出副耦合環(huán)6 的一端與輸出N型同軸接頭4所在的濾波器殼體1側(cè)壁連接，輸出主耦合環(huán)5 的另一端以及輸出副耦合環(huán)6的另一端均與輸出N型同軸接頭4連接。
如圖2所示，第一濾波器11-1、第二濾波器11-2、第三濾波器11-3以 及第四濾波器11-4均為利用本發(fā)明設(shè)計制作的四個同軸腔可調(diào)濾波器，并排 放置。第一濾波器11-1的輸入端與第一收發(fā)信機10-1信號連接，第二濾波 器11-2與第二收發(fā)信機10-2信號連接,第三濾波器11-3與第三收發(fā)信機10-3 信號連接，第四濾波器l卜4與第四收發(fā)信機10-4信號連接；第一濾波器11-1 的輸出端、第二濾波器11-2的輸出端、第三濾波器11-3的輸出端以及第四 濾波器11-4的輸出端分別與五通頭12連接。五通頭12的輸出端連接到天線 盒13的輸入端。四個同軸腔可調(diào)濾波器和五通頭組成多路耦合器。并排放置 可以大大地減小整個多路耦合器系統(tǒng)的體積?？梢栽试S四部收發(fā)信機同時工 作在不同的頻率，能大大地提高通信系統(tǒng)的電磁兼容特性。
圖3是采用4個本發(fā)明的同軸腔濾波器所組成的多路耦合器的性能曲線。 測試結(jié)果顯示多路耦合器系統(tǒng)的通帶最小插損是2. 7dB，調(diào)諧范圍在230MHz 410MHz之間。任何一個同軸腔可調(diào)濾波器都可以工作在此頻段中的任何位置， 不過四路同軸腔可調(diào)濾波器的工作頻率要各不相同，否則就會失去多路耦合 器的作用。
圖4是同軸腔濾波器的端口等效短路線長度不同的時候耦合網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn) 的性能。由圖可以看出同軸腔濾波器的端口等效短路線長度不能過長，當(dāng)濾 波器的端口等效短路線長度加上濾波器到五通頭的連接線長度超過240毫米的時候，耦合網(wǎng)絡(luò)的性能就會急劇變差，這樣就會導(dǎo)致多路耦合器不能正常 工作。
圖5是輸入輸出耦合環(huán)采用經(jīng)典的單環(huán)結(jié)構(gòu)的同軸腔可調(diào)濾波器的端口 電納。由圖5可以讀出在中心頻率315MHz處，電納值為-0.9mS，等效的端口 短路線長度為231mm。此時無論將4個可調(diào)同軸腔濾波器在多路耦合器中如何 擺放，五通頭的附加效應(yīng)，可調(diào)濾波器短路線的長度加上外接的連接到五通 投的連接線長度肯定超過280mm。根據(jù)圖4的結(jié)果，寬帶耦合網(wǎng)絡(luò)在高端將不 能匹配，因此多路耦合器不能正常工作。所以必須縮短濾波器的端口等效短 路線的長度。
圖6是輸入輸出耦合環(huán)采用本發(fā)明的雙環(huán)結(jié)構(gòu)的同軸腔可調(diào)濾波器的短 口電納曲線。由圖6可以讀出，在工作頻段的中心頻率315MHz處，電納值為 -12. lmS，短路線長度為155mm，相對于傳統(tǒng)的單環(huán)耦合的濾波器，長度減小 了33%。此時給濾波器到五通頭的連接線留出了足夠的余量，因此可以很方便 的構(gòu)成多路耦合器。
權(quán)利要求
1.一種小型化的同軸腔可調(diào)濾波器，包括濾波器殼體、隔板、輸入同軸接頭、輸出同軸接頭、輸入主耦合環(huán)、輸出主耦合環(huán)；所述的濾波器殼體為中空的長方體，輸入同軸接頭和輸出同軸接頭分設(shè)在濾波器殼體相對的兩個側(cè)壁上；n塊隔板平行設(shè)置在濾波器殼體內(nèi)，將濾波器殼體分隔成n+1個同軸腔，n≥1；所述的隔板與輸入同軸接頭和輸出同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁平面平行，每塊隔板開有矩形的耦合窗口；每個同軸腔內(nèi)底部中心設(shè)置有圓柱形的內(nèi)導(dǎo)體，輸入耦合環(huán)的一端與輸入同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸出耦合環(huán)的一端與輸出同軸接頭連接、另一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接；其特征在于輸入主耦合環(huán)的一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸入副耦合環(huán)的一端與輸入同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁連接，輸入主耦合環(huán)的另一端以及輸入副耦合環(huán)的另一端均與輸入同軸接頭連接；輸出主耦合環(huán)的一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，輸出副耦合環(huán)的一端與輸出同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁連接，輸出主耦合環(huán)的另一端以及輸出副耦合環(huán)的另一端均與輸出同軸接頭連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小型化的同軸腔可調(diào)濾波器?，F(xiàn)有的同軸腔可調(diào)濾波器的輸入輸出端口電納大，很難構(gòu)成多路耦合器。本發(fā)明包括濾波器殼體，隔板地將濾波器殼體分成多個同軸腔，濾波器殼體的相對側(cè)壁上分別設(shè)置有輸入同軸接頭和輸出同軸接頭；主耦合環(huán)的一端與濾波器殼體腔內(nèi)底部連接，副耦合環(huán)的一端與同軸接頭所在的濾波器殼體側(cè)壁連接，主耦合環(huán)的另一端以及副耦合環(huán)的另一端均與同軸接頭連接。本發(fā)明將主耦合環(huán)與副耦合環(huán)結(jié)合，利用此結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)同軸腔可調(diào)濾波器在整個頻率調(diào)諧范圍內(nèi)大幅度的減小端口電納。
文檔編號H01P1/205GK101656339SQ20091015310
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者吳恒恒, 官伯然, 張忠海, 東 王 申請人:杭州電子科技大學(xué)