專利名稱：基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，具體地說，是涉及一種利用非均勻柱狀金屬、金屬板和金屬腔構(gòu)成的低通濾波器。
背景技術(shù)：
在一根同軸內(nèi)導(dǎo)體上周期性地電容加載可以實現(xiàn)低通濾波器。最常見到的低通濾波器包括圓盤加載的同軸結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)體和阻抗突變的微帶內(nèi)導(dǎo)體兩種。前者有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、力口工精度要求高、支撐難、過渡頻段抑制不夠陡峭、調(diào)試難等缺點。后者有通道高端損耗高、功率容量低、阻帶抑制深度有限、過渡頻段抑制不夠陡峭、無法微調(diào)等缺點。最近市場上出現(xiàn)的懸置帶線低通濾波器與普通微帶低通濾波器相比，由于引入傳輸零點使過渡頻段抑制陡 峭度得到一定程度的改善。同時，由于信號能量部分分布于空氣中，懸置帶線低通濾波器通帶高端插損高的問題也得到部分解決。但是，懸置帶線低通濾波器仍存在功率容量低、阻帶抑制深度有限、無法微調(diào)等缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)加工簡單、調(diào)試方便、通帶截止頻率高的低通濾波器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括設(shè)置有金屬空腔的底座，以及設(shè)置在底座上的蓋板，以及位于金屬空腔中的至少三個金屬板，其特征在于，所述金屬板通過非均勻柱狀金屬連接在一起，且金屬板通過絕緣材料與金屬空腔絕緣；非均勻柱狀金屬的橫切面的大小沿其軸線方向存在變量。所述非均勻柱狀金屬為橫截面為矩形。所述非均勻柱狀金屬為橫截面為圓形。至少有一個金屬板兩端的非均勻柱狀金屬的橫截面面積不同。相鄰兩塊金屬板之間的非均勻柱狀金屬的橫截面面積不同。金屬空腔的橫截面形狀為矩形；所述金屬板與非均勻柱狀金屬軸線垂直的橫截面形狀為矩形，金屬板與非均勻柱狀金屬軸線平行的表面采用絕緣材料包裹，絕緣材料的厚度彡0. 3mm ;金屬板靠近金屬空腔底部的兩個角為倒角，倒角半徑小于或等于金屬板寬度的 1/3。所述金屬板平行于非均勻柱狀金屬軸線方向的上表面開有向金屬板中心點延伸的矩形槽，矩形槽的寬度比非均勻柱狀金屬在相同位置的寬度大0. 01到0. 5mm,矩形槽長度等于金屬板的厚度；非均勻柱狀金屬放置于矩形槽的內(nèi)部并與矩形槽內(nèi)壁接觸。所述非均勻柱狀金屬放置于矩形槽的槽底部并與矩形槽內(nèi)壁接觸。所有金屬板與非均勻柱狀金屬軸線垂直的橫截面尺寸和形狀相同，但金屬板沿非均勻柱狀金屬軸線方向的尺寸不同。所述蓋板上設(shè)置有貫穿蓋板、并延伸進(jìn)金屬空腔內(nèi)部的調(diào)諧螺釘，調(diào)諧螺釘位于金屬板正上方。所述非均勻柱狀金屬的軸線方向的兩端接有輸入輸出結(jié)構(gòu)。為了形成濾波功能，金屬板與金屬空腔要形成絕緣，一般采用介質(zhì)懸空設(shè)置金屬板，但是為了減小濾波器的體積，因此金屬板通過絕緣材料與金屬空腔絕緣。為了形成串聯(lián)信號處理，因此使用非均勻柱狀金屬將各個金屬板連接在一起。所述非均勻柱狀金屬為沿軸線方向的橫截面大小可變的柱狀體。即非均勻柱狀金屬的橫切面的大小沿其軸線方向存在變量。如將非均勻柱狀金屬的橫切面的大小沿其軸線方向由大到小變化或有小變大或由大變小再由小變大交替變化；基于該設(shè)計，由于非均勻柱狀金屬的橫切面不一樣則會造成輸出阻抗不一樣。為了輸出高低變化的阻抗，因此本實用新型將非均勻柱狀金屬的橫切面的大小沿其軸線方向存在變量。一般將非均勻柱狀金屬的橫切面的大小設(shè)計成沿其軸線方向由大變小再由小變大交替變化的形式，能輸出較好效果的交替變化的阻抗。金屬板靠近金屬空腔底部的兩個角為倒角，形成倒角后方便金屬板能快速簡便的·插入金屬空腔。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對比，當(dāng)絕緣材料的厚度< 0. 3mm時，寄生通帶的中心頻率與通帶截止頻率的比值會逐漸隨著絕緣材料厚度的減小而變大，我們基于這樣的實驗結(jié)果，在根據(jù)我們常規(guī)設(shè)計，一般為了方便后期對波的處理，我們一般采用寄生通帶的中心頻率與通帶截止頻率的比值較大的設(shè)計，即寄生通帶的中心頻率與通帶截止頻率的比值越大，我們后期對波的處理越方便，因此基于上述原理與設(shè)計的基礎(chǔ)，我們在此設(shè)計的絕緣材料的厚度一般< 0. 3mm。為了有效的說明問題，結(jié)合下列附表I在進(jìn)一步的說明。附表I為絕緣材料厚度、通帶截止頻率(GHz)、寄生通帶中心頻率(GHz)的實驗數(shù)
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OjIhmii4J116基于該表，我們可得出如下結(jié)果，當(dāng)絕緣材料厚度等于0. 3mm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為3. 6，當(dāng)絕緣材料厚度等于0. 25mm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為4. 6，當(dāng)絕緣材料厚度等于0. 2mm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為5. 1，當(dāng)絕緣材料厚度等于0. 15mm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為6，當(dāng)絕緣材料厚度等于0. Imm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為7 ;基于該計算結(jié)果，我們分析得出，當(dāng)絕緣材料厚度彡0. 3mm以后，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值越變越大。當(dāng)絕緣材料厚度等于0. 35mm時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為3，絕緣材料厚度等于0. 4_時，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值約為2. 9，因此，當(dāng)絕緣材料厚度大于0. 3mm以后，寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值越來越趨近于平穩(wěn)狀態(tài)，其比值也越來越小，因此，我們知道，當(dāng)寄生通帶中心頻率(GHz)與通帶截止頻率(GHz)的比值越來越大時，濾波器的信號處理效果也會越來越好。同時我們結(jié)構(gòu)試驗得出，當(dāng)絕緣材料厚度大于0.3mm以后，會產(chǎn)生越來越多的波動，產(chǎn)生越來越多的毛刺，該現(xiàn)象對濾波器的濾波效果極其不利。因此，我們選擇將絕緣材料的厚度設(shè)計為< 0. 3mm為最佳效果。 因此非均勻柱狀金屬放置于矩形槽的內(nèi)部并與矩形槽內(nèi)壁接觸，可使得金屬板串
接在一起。所述非均勻柱狀金屬放置于矩形槽的槽底部并與矩形槽內(nèi)壁接觸。所有金屬板與非均勻柱狀金屬軸線垂直的橫截面尺寸和形狀相同，但沿非均勻柱狀金屬軸線方向的尺寸不同。所述蓋板上設(shè)置有貫穿蓋板、并延伸進(jìn)金屬空腔內(nèi)部的調(diào)諧螺釘，調(diào)諧螺釘位于金屬板正上方。調(diào)諧螺釘可調(diào)節(jié)濾波器的參數(shù)設(shè)置。所述非均勻柱狀金屬的軸線方向的兩端接有輸入輸出結(jié)構(gòu)。輸入輸出結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有的同軸輸入輸出結(jié)構(gòu)?；谏鲜鰞?nèi)容本實用新型設(shè)計的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括蓋板，底座，非均勻柱狀金屬，金屬空腔，絕緣材料，以及至少三個位于金屬空腔中的金屬板，金屬板由非均勻柱狀金屬連接并與金屬空腔絕緣；且金屬板垂直于金屬空腔的腔底面。另外，調(diào)諧螺釘優(yōu)先設(shè)置在矩形槽的槽口正上方。 低通濾波器的工作原理可以敘述如下。在一根內(nèi)導(dǎo)體上周期性的加載電容可實現(xiàn)低通濾波器，在內(nèi)導(dǎo)體上加入的金屬板相當(dāng)于是在傳輸線上并聯(lián)了一個電容，二兩金屬板之間的非均勻柱狀金屬部分相當(dāng)于串聯(lián)了一個電感，這樣就等效的構(gòu)成了一個簡單的LC濾波電路，當(dāng)信號沿非均勻柱狀金屬傳播時，利用電容通高頻阻低頻、電感通低頻阻高頻的原理，使所需要的低頻通過，不需要的高頻信號衰減，以此得到所需參數(shù)的低通濾波器。本實用新型的優(yōu)點在于，一種結(jié)構(gòu)加工簡單、調(diào)試方便、通帶截止頻率高的低通濾波器。本實用新型的低通濾波器可望廣泛用于各微波波段的電子系統(tǒng)中，特別是雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、通信等軍事及民用領(lǐng)域。

圖I為本實用新型實施例一的縱向剖面圖。圖2為本實用新型實施例一的A-A向示意圖。圖3為本實用新型實施例二的縱向剖面圖。圖4為本實用新型實施例二的A-A向示意圖。圖中標(biāo)號分別表不為1、蓋板；2、底座；3、金屬板；4、非均勻柱狀金屬；5、金屬空腔；6、絕緣材料；7、調(diào)諧螺釘；8、矩形槽。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型實施方式不限于此。實施例I如圖I、圖2所示，基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括設(shè)置有金屬空腔5的底座2，以及設(shè)置在底座2上的蓋板1，以及位于金屬空腔5中的至少三個金屬板3，其特征在于，所述金屬板3通過非均勻柱狀金屬4連接在一起，且金屬板3通過絕緣材料6與金屬空腔5絕緣；非均勻柱狀金屬4的橫切面的大小沿其軸線方向存在變量。所述非均勻柱狀金屬4為橫截面為矩形。所述非均勻柱狀金屬4為橫截面為圓形。相鄰兩塊金屬板3之間的非均勻柱狀金屬4的橫截面面積不同。至少有一個金屬板兩端的非均勻柱狀金屬的橫截面面積不同。金屬空腔5的橫截面形狀為矩形；所述金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面形狀為矩形，金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線平行的表面采用絕緣材料6包裹，絕緣材料6的厚度< 0. 3mm ;金屬板3靠近金屬空腔5底部的兩個角為倒角，倒角半徑小于或等于金屬板寬度的1/3。所述金屬板3平行于非均勻柱狀金屬4軸線方向的上表面開有向金屬板3中心點延伸的矩形槽8，矩形槽8的寬度比非均勻柱狀金屬4在相同位置的寬度大0. 01到0. 5mm,矩形槽8長度等于金屬板3的厚度；非均勻柱狀金屬4放置于矩形槽8的內(nèi)部并與矩形槽8內(nèi)壁接觸。所述非均勻柱狀金屬4放置于矩形槽8的槽底部并與矩形槽8內(nèi)壁接觸。所有金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面尺寸和形狀相同，但金屬板3沿非均勻柱狀金屬4軸線方向的尺寸不同。所述蓋板I上設(shè)置有貫穿蓋板I、并延伸進(jìn)金屬空腔5內(nèi)部的調(diào)諧螺釘7，調(diào)諧螺釘7位于金屬板3正上方。所述非均勻柱狀金屬4的軸線方向的兩端接有輸入輸出結(jié)構(gòu)。本實用新型包括設(shè)置有金屬空腔5的底座2,以及設(shè)置在底座2上的蓋板I,還包括非均勻柱狀金屬4和絕緣材料6，以及位于金屬空腔5中的至少三個金屬板3，其特征在于，所述金屬板3通過非均勻柱狀金屬4連接在一起，且金屬板3通過絕緣材料6與金屬空腔5絕緣；金屬空腔5的橫截面形狀為矩形。非均勻柱狀金屬4為柱狀體，其橫截面形狀沿其軸線方向大小可變。非均勻柱狀金屬4橫截面形狀為矩形。金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面形狀為矩形，金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線平行的表面采用絕緣材料6包裹；金屬板3靠近金屬空腔5底部的兩個角為倒角，倒角半徑小于或等于金屬板寬度的1/3。金屬板3平行于非均勻柱狀金屬4軸線方向的上表面開有向金屬板3中心點延伸的矩形槽8，矩形槽8的寬度比非均勻柱狀金屬4的直徑大0. 05mm,矩形槽8長度等于金屬板3的厚度。[0054]金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面尺寸和形狀相同。金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線平行的方向上尺寸不同。蓋板I上設(shè)置有貫穿蓋板I、并延伸進(jìn)金屬空腔5內(nèi)部的調(diào)諧螺釘7，非均勻柱狀金屬4的軸線方向的兩端接有輸入輸出 結(jié)構(gòu)。即如圖I所示，基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括蓋板1，底座2，非均勻柱狀金屬4,金屬空腔5,絕緣材料6,以及至少三個位于金屬空腔5中的金屬板3,所述金屬板3由非均勻柱狀金屬4連接并與金屬空腔5絕緣；所述金屬空腔5設(shè)置在蓋板I與底座2之間，橫截面形狀為矩形。非均勻柱狀金屬4為橫截面形狀沿其軸線改變的柱狀體。非均勻柱狀金屬4為單獨加工后與金屬板3組合。金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面形狀為矩形，與非均勻柱狀金屬4軸線平行的表面包裹有絕緣材料6 ;金屬板3垂直于非均勻柱狀金屬4軸線的平面位于底部的兩個角倒角，倒角為柱狀體的一部分，該柱狀體的軸線與非均勻柱狀金屬4軸線平行，倒角半徑小于或等于金屬板寬度的1/3。 金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線方向平行的上表面中心開有一個平行于非均勻柱狀金屬4軸線方向并向金屬板3橫截面中心延伸的矩形槽8，矩形槽8的寬度比非均勻柱狀金屬4的直徑大0. 05mm，矩形槽8長度等于金屬板3沿非均勻柱狀金屬4軸線方向的長度；即矩形槽8長度等于金屬板3厚度，非均勻柱狀金屬4放置于矩形槽8的槽底部并與矩形槽8內(nèi)壁接觸。所有金屬板3與非均勻柱狀金屬4軸線垂直的橫截面形狀相同。蓋板I上設(shè)置有貫穿蓋板I、并延伸進(jìn)金屬空腔5內(nèi)部的調(diào)諧螺釘7，調(diào)諧螺釘7位于矩形槽8的槽口正上方。實施例2如圖3、4所示，與實施實例I不同的是金屬板3沒有與非均勻柱狀金屬4軸線方向平行的上表面中心矩形槽8，而是直接將非均勻柱狀金屬4和金屬板3加工為一個整體。調(diào)諧螺釘7位于金屬板3的正上方。如上所述即可很好的實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括設(shè)置有金屬空腔(5)的底座(2)，以及設(shè)置在底座(2)上的蓋板(1)，以及位于金屬空腔(5)中的至少三個金屬板(3)，其特征在于，所述金屬板(3)通過非均勻柱狀金屬(4)連接在一起，且金屬板(3)通過絕緣材料(6)與金屬空腔(5)絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所述非均勻柱狀金屬(4)的橫截面為矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所述非均勻柱狀金屬(4)為橫截面為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，至少有一個金屬板(3)兩端的非均勻柱狀金屬(4)的橫截面面積不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，金屬空腔(5)的橫截面形狀為矩形；所述金屬板(3)與非均勻柱狀金屬(4)軸線垂直的橫截面形狀為矩形，金屬板(3)與非均勻柱狀金屬(4)軸線平行的表面采用絕緣材料(6)包裹，絕緣材料(6)的厚度彡0.3mm ;金屬板(3)靠近金屬空腔(5)底部的兩個角為倒角，倒角半徑小于或等于金屬板寬度的1/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所述金屬板(3)平行于非均勻柱狀金屬(4)軸線方向的上表面開有向金屬板(3)中心點延伸的矩形槽(8)，矩形槽(8)的寬度比非均勻柱狀金屬(4)在相同位置的寬度大0. 01到0. 5mm，矩形槽(8)長度等于金屬板(3)的厚度；非均勻柱狀金屬(4)放置于矩形槽(8)的內(nèi)部并與矩形槽(8)內(nèi)壁接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所有金屬板(3)與非均勻柱狀金屬(4)軸線垂直的橫截面尺寸和形狀相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所述蓋板(I)上設(shè)置有貫穿蓋板(I)、并延伸進(jìn)金屬空腔(5)內(nèi)部的調(diào)諧螺釘(7)，調(diào)諧螺釘(7)位于金屬板(3)正上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，其特征在于，所述非均勻柱狀金屬(4)的軸線方向的兩端接有輸入輸出結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了基于非均勻柱狀金屬的低通濾波器，包括設(shè)置有金屬空腔的底座，以及設(shè)置在底座上的蓋板，還包括非均勻柱狀金屬和絕緣材料，以及位于金屬空腔中的至少三個金屬板，所述金屬板通過非均勻柱狀金屬連接在一起，且金屬板通過絕緣材料與金屬空腔絕緣；金屬空腔的橫截面形狀為矩形。本實用新型的優(yōu)點在于，一種結(jié)構(gòu)加工簡單、調(diào)試方便、通帶截止頻率高的低通濾波器。本實用新型的低通濾波器可望廣泛用于各微波波段的電子系統(tǒng)中，特別是雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、通信等軍事及民用領(lǐng)域。
文檔編號H01P1/20GK202487727SQ201220096820
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者王清源, 莫坤山, 譚宜成 申請人:成都賽納賽德科技有限公司