專利名稱：一種小型化的微波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)及微波通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波濾波器。
背景技術(shù)：
微波濾波器在微波毫米波通信，衛(wèi)星通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、制導(dǎo)、電子對抗，測試儀表等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，常見的具有一定功率容量濾波器的形式有波導(dǎo)腔體濾波器、帶狀線和微帶線濾波器、同軸腔體濾波器等。針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場合，可采用多種不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，由于在特定的應(yīng)用系統(tǒng)中對微波濾波器的體積和重量均有要求，如應(yīng)用于雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)中，要求頻率低，帶寬大于22%，還要求有4-5倍頻程以上的帶外抑制；在P波段，如果采用波導(dǎo)、帶狀線和微帶線交指型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)使濾波器的體積過大，無法滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；而一般的矩形桿梳狀結(jié)構(gòu)很難做到體積小、超帶寬，特別是在P波段中要實(shí)現(xiàn)濾波器體積小，且要實(shí)現(xiàn)上述嚴(yán)格的帶外抑制指標(biāo)要求，就必須在濾波器的結(jié)構(gòu)形式和諧振器上想辦法。
發(fā)明內(nèi)容為了解決在P波段實(shí)現(xiàn)濾波器體積小，且要實(shí)現(xiàn)上述嚴(yán)格的帶外抑制指標(biāo)要求， 本實(shí)用新型提供一種小型化的微波濾波器。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下一種小型化的微波濾波器包括矩形扁盒狀的金屬主腔體和四個(gè)位于金屬主腔體內(nèi)的同軸諧振器，同軸諧振器的一端為開路端，另一端為短路端；每個(gè)同軸諧振器的本體為圓柱狀，其一端為盲孔，盲孔端套設(shè)有U形塊，U形塊的兩側(cè)邊平行于金屬主腔體的上下兩平面；盲孔內(nèi)設(shè)有介質(zhì)環(huán)，介質(zhì)環(huán)的一端伸至U形塊外；金屬主腔體上相對應(yīng)的上下兩側(cè)壁上分別開設(shè)有四個(gè)通孔，下側(cè)的通孔通過螺釘與同軸諧振器的短路端相連接，起固定作用， 調(diào)諧螺栓通過腔體上的通孔伸入諧振器開路端的介質(zhì)圓環(huán)內(nèi)，起濾波器調(diào)諧作用；金屬主腔體上相對應(yīng)的另兩側(cè)壁的中部分別設(shè)有同軸連接器，兩側(cè)的同軸連接器分別為濾波器的射頻輸入端和濾波器的射頻輸出端；兩側(cè)的同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體分別通過導(dǎo)線連接著相鄰的同軸諧振器的本體。所述介質(zhì)環(huán)材料為介電常數(shù)為2. 2的聚四氟乙烯。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面1、本實(shí)用新型在普通的同軸諧振器3的開路端開盲孔，盲孔內(nèi)加介質(zhì)環(huán)5端面增加U形塊2，通過采用電容加載的方式，使濾波器諧振器遠(yuǎn)小于八分之一波長，在P波段實(shí)現(xiàn)了濾波器的小型化設(shè)計(jì)；另外采用圓桿同軸諧振器使濾波器加工難度降低，也容易保證技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，其功率容量比矩形桿濾波器高，具有比矩形桿梳狀濾波器和其它形式濾波器更優(yōu)良的性能；2、4階微波濾波器在P波段帶內(nèi)駐波<1. 3，損耗<0. 35dB，帶內(nèi)損耗小。本實(shí)用新型的4階P波段切比雪夫型梳狀濾波器，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的需要可用于5階、6階等其它各階各頻段的濾波器中；3、具有5倍頻程以上的抑制帶寬，2 通帶帶寬，重量輕約70克，體積小尺寸在P 波段僅為52mm*50mm*18mm，且制作方便；4、實(shí)現(xiàn)了 500W左右的峰值功率、120W左右的平均功率(已實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)。其結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高，諧振頻率的溫度穩(wěn)定性好，很好地滿足了系統(tǒng)指標(biāo)的要求。

圖1為本實(shí)用新型4階濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型剖視圖。圖3為單個(gè)諧振器的剖面圖。圖4為4階濾波器主要尺寸標(biāo)示圖。圖5為單個(gè)諧振器主要尺寸標(biāo)示圖。金屬主腔體1、U形塊2、同軸諧振器3、輸入同軸連接器4a、輸出同軸連接器4b、介質(zhì)環(huán)5、螺栓6、螺釘7、導(dǎo)線9。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。實(shí)施例參見圖1和圖2，一種小型化的微波濾波器包括矩形扁盒狀的金屬主腔體1和四個(gè)位于金屬主腔體內(nèi)的同軸諧振器3 ；同軸諧振器3的一端為開路端，另一端為短路端。每個(gè)同軸諧振器的本體為圓柱狀，其一端為盲孔，盲孔端套裝有U形塊2，U形塊2的兩側(cè)邊平行于金屬主腔體的上下兩平面；盲孔內(nèi)安裝有介質(zhì)環(huán)5，介質(zhì)環(huán)5的一端伸至U形塊2外，介質(zhì)環(huán)材料為介電常數(shù)為2. 2的聚四氟乙烯。金屬主腔體1上相對應(yīng)的上下兩側(cè)壁分別開設(shè)有四個(gè)通孔，下側(cè)的通孔通過螺釘7與同軸諧振器的短路端相連接，起固定作用，調(diào)諧螺栓 6通過腔體上的通孔伸入諧振器開路端的介質(zhì)圓環(huán)內(nèi)，起濾波器調(diào)諧作用，金屬主腔體1上的另兩側(cè)壁的中部分別設(shè)有同軸連接器，兩側(cè)的同軸連接器分別為輸入同軸連接器如和輸出同軸連接器4b ；輸入同軸連接器如的內(nèi)導(dǎo)體和輸出同軸連接器4b的內(nèi)導(dǎo)體分別通過導(dǎo)線9連接著相鄰的同軸諧振器的本體。本實(shí)用新型主要用在某相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射系統(tǒng)中，考慮到功率容量的要求，在保證微波濾波器的電性能的基礎(chǔ)上，采用了圓柱型同軸諧振器3，在諧振器的開路端增加一倒U 形塊2和介質(zhì)環(huán)5，開路終端加可調(diào)諧的加載電容，使諧振器在所需要的頻率上諧振，諧振器的物理長度比同類諧振器的長度小1/3左右。參見圖4和圖5，微波濾波器的設(shè)計(jì)尺寸，關(guān)鍵尺寸諧振器的耦合尺寸SOI、S12、 S23、S34，由所需要濾波器的帶寬決定，一般的同軸梳狀型濾波器帶寬只能實(shí)現(xiàn)15%左右的帶寬。本實(shí)施例的濾波器使諧振器與諧振器之間的耦合增強(qiáng)了，從而可實(shí)現(xiàn)濾波器30%以上的通帶帶寬；一般的同軸梳狀濾波器對寄生通帶沒有嚴(yán)格要求，而此濾波器在FO = 550M 時(shí)，要實(shí)現(xiàn)5倍頻程以上的帶外抑制要求，本實(shí)施例中通過變形設(shè)計(jì)減小諧振器的物理尺寸，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的帶外抑制要求。[0022] 本實(shí)施例中濾波器要求的帶寬為22%，F(xiàn)O為550M，通過分析濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，由切比雪夫低通原型濾波器當(dāng)n=4時(shí)，帶外在f >970 MHz-2GHz的地方衰減大
于 40dB，g0 =1, ι =0. 7128, Ki =1. 2003, =1. 3212, ^4 =0. 6476,豹=1. 1007，通過仿真計(jì)算出 S01=9. 05mm、S12=10. 35mm,S23=ll. 25mm,S34=10. :35mm，見圖 4，利用低通元件值
可以得到有載品質(zhì)因數(shù)a,再通過A1的群時(shí)延提取出所需的有載品質(zhì)因數(shù)，設(shè)計(jì)出輸入
輸出高度與有載品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系曲線，選擇合適的輸入輸出Ltl尺寸為31 mm，諧振器的長
度L2小于^s /8范圍在40mm — 68mm ；盲孔深度L3小于\ /16范圍在^mm — 34mm,使L3尺
寸中心頻率點(diǎn)達(dá)到諧振器的最佳Q值為宜；hp L4、組成的U形塊2可以使諧振器尺寸進(jìn)一
步減小(比弋/8諧振器小23%左右)，耦合增強(qiáng)，從而增加帶寬和抑制九尺寸的選取以金
屬主腔體1尺寸來確定，上下留1. 5-2mm即可，功率容量要求高時(shí)預(yù)留距離可加大；L4的尺寸小于L3/2，在加載電容一定的情況下，大于L3/2后無論尺寸如何增加諧振頻率變化小，對減小尺寸意義不大。介質(zhì)環(huán)5主要用于保護(hù)調(diào)諧螺栓6，使諧振器在加載時(shí)不易由于體積小而造成短路現(xiàn)象。還可以減少調(diào)皆桿的加載深度，從而達(dá)到提高功率容量的目的。此濾波器能很好地滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求，還可通過改變調(diào)諧螺栓6的加載深度和諧振器的長度L2用應(yīng)在其它的頻段，通用性、實(shí)用性較強(qiáng)。此種結(jié)構(gòu)形式的濾波器諧振器形式可在更多階數(shù)的濾濾器中加以應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種小型化的微波濾波器，其特征在于包括矩形扁盒狀的金屬主腔體和四個(gè)位于金屬主腔體內(nèi)的同軸諧振器，同軸諧振器的一端為開路端，另一端為短路端；每個(gè)同軸諧振器的本體為圓柱狀，其一端為盲孔，盲孔端套設(shè)有U形塊，U形塊的兩側(cè)邊平行于金屬主腔體的上下兩平面；盲孔內(nèi)設(shè)有介質(zhì)環(huán)，介質(zhì)環(huán)的一端伸至U形塊外；金屬主腔體上相對應(yīng)的上下兩側(cè)壁上分別開設(shè)有四個(gè)通孔，下側(cè)的通孔通過螺釘與同軸諧振器的短路端相連接， 起固定作用，調(diào)諧螺栓通過腔體上的通孔伸入諧振器開路端的介質(zhì)圓環(huán)內(nèi)，起濾波器調(diào)諧作用；金屬主腔體上相對應(yīng)的另兩側(cè)壁的中部分別設(shè)有同軸連接器，兩側(cè)的同軸連接器分別為濾波器的射頻輸入端和濾波器的射頻輸出端；兩側(cè)的同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體分別通過導(dǎo)線連接著相鄰的同軸諧振器的本體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化的微波濾波器，其特征在于所述介質(zhì)環(huán)材料為介電常數(shù)為2. 2的聚四氟乙烯。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型化的微波濾波器。包括矩形扁盒狀的金屬主腔體和四個(gè)位于其內(nèi)的同軸諧振器；金屬主腔體上相對應(yīng)的上下兩側(cè)壁上分別開設(shè)有四個(gè)通孔，下側(cè)的通孔通過螺釘與同軸諧振器的短路端相連接，起固定作用，調(diào)諧螺栓通過腔體上側(cè)通孔伸入諧振器開路端的介質(zhì)圓環(huán)內(nèi)，起濾波器調(diào)諧作用；相對應(yīng)的另兩側(cè)壁的中部分別設(shè)有同軸連接器；每個(gè)同軸諧振器的本體為圓柱狀，其一端為盲孔，盲孔端套設(shè)有U形塊；盲孔內(nèi)設(shè)有介質(zhì)環(huán)，介質(zhì)環(huán)的一端伸至U形塊外。本實(shí)用新型在P波段帶內(nèi)駐波<1.3，損耗<0.35dB；具有5倍頻程以上的抑制帶寬，22%通帶帶寬，重量輕約70克，體積小在P波段僅為52mm*50mm*18mm，；實(shí)現(xiàn)了500W左右的峰值功率、120W左右的平均功率，諧振頻率的溫度穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)H01P1/207GK202231127SQ201120326828
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者盧曉鵬, 李佩, 李磊, 湯艷燕, 王志勇, 許亞東, 金謀平 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所