CN102306858A - 一种带交叉耦合的低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带交叉耦合的低通滤波器，包括输入输出结构，内导体，金属通道，多颗调谐螺钉。内导体与金属通道不连接。调谐螺钉从金属通道外插入金属通道中，其深度可以从金属通道外加以调节。调谐螺钉沿内导体轴线排列，其指向金属通道内的顶端与内导体之间有一定间隙。内导体在金属通道内的位置由介质材料支撑固定。该滤波器还可以包括耦合通道和耦合导体。本发明的低通滤波器可望广泛用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。

Description

一种带交叉耦合的低通滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器，具体地说，是涉及一种利用同轴内导体和调谐螺钉构成的带交叉耦合的低通滤波器。

背景技术

在一根同轴内导体上周期性地电容加载可以实现低通滤波器。最常见到的低通滤波器包括圆盘加载的同轴结构内导体和阻抗突变的微带内导体两种。前者有结构复杂、加工精度要求高、支撑难、过渡频段抑制不够陡峭、调试难等缺点。后者有通道高端损耗高、功率容量低、阻带抑制深度有限、过渡频段抑制不够陡峭、无法微调等缺点。最近市场上出现的悬置带线低通滤波器与普通微带低通滤波器相比，由于引入传输零点使过渡频段抑制陡峭度得到一定程度的改善。同时，由于信号能量部分分布于空气中，带通滤波器通带高端插损高的问题也得到部分解决。但是，悬置带线低通滤波器仍存在功率容量低、阻带抑制深度有限、无法微调等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、调试方便、通带截止频率高、过渡频段抑制陡峭的带交叉耦合的低通滤波器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种带交叉耦合的低通滤波器，主要由金属通道、若干调谐螺钉、以及输入输出结构构成，所述调谐螺钉和输入输出结构均贯穿金属通道外壁并延伸进金属通道内部。

所述金属通道主要由金属管、以及设置在金属管内的内导体构成，所述内导体与输入输出结构连接，且内导体与金属管之间内壁存在间隙，且调谐螺钉沿内导体的轴线排列。

所述调谐螺钉延伸进金属通道部位指向内导体，调谐螺钉并与内导体之间存在间隙。

所述金属管内壁连接有介质材料，且所述介质材料与内导体连接。

所述金属管内还设置有耦合导体，所述耦合导体与介质材料连接，且金属管内壁和内导体均与耦合导体之间存在间隙。

所述金属管外壁还设置有贯穿金属管外壁的耦合调谐螺钉，且所述耦合调谐螺钉延伸进金属管部位指向耦合导体，且耦合调谐螺钉与耦合导体存在间隙。

每两个调谐螺钉附近设置一个耦合导体，且相邻的两个耦合导体分别位于内导体两边。

所述金属管为U弯管，所述内导体为U形、并与金属管相配合，且耦合导体位于内导体的凹面内。

所述内导体的横截面形状为圆形或矩形，所述金属管为直管。

所述调谐螺钉延伸进金属通道内部的顶端为光滑平面。

本发明：包括输入输出结构，内导体，金属通道，多颗调谐螺钉。内导体与金属管不连接。调谐螺钉从金属管外插入金属管中，其深度可以从金属管外加以调节。调谐螺钉沿内导体轴线排列，其指向金属管内的顶端与内导体之间有一定间隙，用于调整内导体的电容加载。内导体在金属管内的位置由介质材料支撑固定。为了在阻带低端引入传输零点以改善过渡频段传输系数的陡峭度，该滤波器还可以包括耦合导体。为了在低通滤波器的通带高端外产生传输零点，耦合导体与内导体形成交叉耦合，将每两颗调谐螺钉附近设置耦合导体。耦合导体由支撑介质材料支撑，使耦合导体与金属管不连接。为了调整交叉耦合的大小，在金属管外设置有插入金属管内的耦合调谐螺钉，其深度可以从金属管外加以调节。所述内导体的横截面形状为圆形或矩形。前者有加工成本低的优点。后者有利于实现最大程度的电容加载。为此，调谐螺钉指向金属通道内的顶端被磨平呈光滑平面。

为了减小滤波器的体积，我们将所述金属管设置为U弯管，内导体在沿金属管轴线方向设置是也呈现与U弯管相匹配的U形、并与金属管相配合，此时在U弯管凹面内存在空隙部位，为了减小滤波器的空间，因此耦合导体位于内导体的凹面内；同时每两个调谐螺钉附近设置一个耦合导体，且相邻的两个耦合导体分别位于内导体两边；即，在第一个调谐螺钉附近没有设置耦合导体的情况下，相应的处于第二个调谐螺钉的附近设置有耦合导体，依次类推处于偶数位置的调谐螺钉附近均设置有耦合导体，同时相邻的两个耦合导体分别位于内导体两边，即可形成一个交叉的耦合。

为了进一步说明交叉耦合，现取一个正弦波，其只取其一个周期的波形，将波形线视为内导体，其初始位置零点处，设置第一个调谐螺钉，四分之一周期波峰处设置第二个调谐螺钉，半周期位置设置第三个调谐螺钉，四分之三周期波谷处设置第四个调谐螺钉，一个周期处设置第五个调谐螺钉，上述调谐螺钉以及内导体即可构成一个不带交叉耦合的滤波器；耦合导体以及与耦合导体相匹配的耦合调谐螺钉分别设置在金属管和内导体的内凹侧。

低通滤波器的工作原理可以叙述如下。

首先，电磁波信号从内导体的一端输入到内导体中并沿内导体传输。当信号遇到任意一颗调谐螺钉时，一部分沿内导体继续传输，另一部分被反射回来。在某个频率，被所有的调谐螺钉反射回来的信号相互抵消，它们的和为零，这个频率的所有信号沿内导体传输。这个频率处于低通滤波器的通带内。在某个频率，被所有的调谐螺钉反射回来的信号相互叠加，这个频率的大部分信号被反射。这个频率处于低通滤波器的阻带内。

总之，采用调谐螺钉实现电容加载，可以方便地对低通滤波器进行微调。由于只在支撑内导体时采用少量支撑介质材料，即每间隔一段距离才设置一个介质材料，用于支撑内导体，因此滤波器由于介质带来的损耗被降低。采用悬置的耦合导体设置在隔位的调谐螺钉附与内导体形成交叉耦合，在低通滤波器通道高端外形成传输零点，可以有效地改善通带高端外过渡频段的抑制陡峭度。

本发明的优点在于，结构简单、调试方便、通带截止频率高、过渡频段抑制，损耗低。本发明的低通滤波器可望广泛用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。

附图说明

图1为本发明实施例一的俯视图示意图。

图2为本发明实施例二的侧视示意图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图中标号分别表示为：1、输入输出结构；2、内导体；3、金属通道；4、调谐螺钉；5、介质材料；6、金属管；7、耦合导体；8、耦合调谐螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，一种低通滤波器，包括输入输出结构1，1根内导体2，1条金属管6，7颗调谐螺钉4。内导体2置于金属管6内并不与金属管6内表面连接。金属管6、以及设置在金属管6内的内导体2构成金属通道3。调谐螺钉4从金属管6外上方插入金属管6中。在低通滤波器调谐时，其深度可以从金属管6外加以调节。调试结束后，调谐螺钉4在金属管6中的位置及其与内导体2之间的位置关系被位于金属通带外的螺帽固定。

为了有利于实现交叉耦合，内导体2轴线成弯曲形，如图1所示，金属管6为U弯管，且内部的内导体2呈U形。此处如图1所示，我们视内导体2为一个二分之三周期的正弦波形，7颗调谐螺钉4均匀的分布在内导体2轴线上，其中三个耦合导体7分别位于金属管6和内导体2的内凹侧，即可形成交叉耦合。

调谐螺钉4沿内导体2轴线排列，其指向金属管6内的顶端与内导体2之间有一定间隙，用于调整内导体2的电容加载。内导体2在金属管6内的位置由5块介质材料5支撑固定。为了在阻带低端引入传输零点以改善过渡频段传输系数的陡峭度，该滤波器还采用了3根耦合导体7。每根耦合导体7在金属管2中的位置由一块支撑介质材料5支撑，使耦合导体7与金属管2不连接。为了调整交叉耦合的大小，在每条金属管2外设置有一颗插入金属管2内的耦合调谐螺钉8，其深度可以从金属管2外加以调节。这里的内导体2的横截面形状为任意形状。为了实现最大程度的电容加载，调谐螺钉4指向金属管6内的顶端被磨平。

实施例二

如图2所示，包括输入输出同轴结构，1根内导体2，1条金属管6。共使用了7颗调谐螺钉4，其中3颗调谐螺钉4位于金属管6的上方，2颗调谐螺钉4位于金属管6的下方，金属管6的前方和背后各有一颗调谐螺钉4。内导体2置于金属管6内并不与金属管6内表面连接。调谐螺钉4从金属管6外上方插入金属管6中。在低通滤波器调谐时，其深度可以从金属管6外加以调节。调试结束后，调谐螺钉4在金属管6中的位置及其与内导体2之间的位置关系被位于金属通带外的螺帽固定。该低通滤波器没有任何交叉耦合结构。调谐螺钉4沿内导体2轴线排列。 其指向金属管6内的顶端与内导体2之间有一定间隙，用于调整内导体2的电容加载。内导体2在金属管6内的位置由2块介质材料5支撑固定。为了实现最大程度的电容加载，这里的内导体2的横截面形状为矩形，调谐螺钉4指向金属管6内的顶端被磨平。

我们在这里给出了两只低通滤波器的实施实例。本发明的实现方式是没有限制的。比如，根据阻带抑制的要求，构成滤波器的调谐螺钉4的数目可以设置成3～50。本滤波器也可以作为部分用于构成其它滤波器件和微波组件。

Claims (10)

1.一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，主要由金属通道（3）、若干调谐螺钉（4）、以及输入输出结构（1）构成，所述调谐螺钉（4）和输入输出结构（1）均贯穿金属通道（3）外壁并延伸进金属通道（3）内部。

2.根据权利要求1所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述金属通道（3）主要由金属管（6）、以及设置在金属管（6）内的内导体（2）构成，所述内导体（2）与输入输出结构（1）连接，且内导体（2）与金属管（6）之间内壁存在间隙，且调谐螺钉（4）沿内导体（2）的轴线排列。

3.根据权利要求2所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述调谐螺钉（4）延伸进金属通道（3）部位指向内导体（2），调谐螺钉（4）并与内导体（2）之间存在间隙。

4.根据权利要求2所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述金属管（6）内壁连接有介质材料（5），且所述介质材料（5）与内导体（2）连接。

5.根据权利要求2所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述金属管（6）内还设置有耦合导体（7），所述耦合导体（7）与介质材料（5）连接，且金属管（6）内壁和内导体（2）均与耦合导体（7）之间存在间隙。

6.根据权利要求5所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述金属管（6）外壁还设置有贯穿金属管（6）外壁的耦合调谐螺钉（8），且所述耦合调谐螺钉（8）延伸进金属管（6）部位指向耦合导体（7），且耦合调谐螺钉（8）与耦合导体（7）存在间隙。

7.根据权利要求5或6所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，每两个调谐螺钉（4）附近设置一个耦合导体（7），且相邻的两个耦合导体（7）分别位于内导体（2）两边。

8.根据权利要求7所述的一种带交叉耦合的低通滤波器，其特征在于，所述金属管（6）为U弯管，所述内导体（2）为U形、并与金属管（6）相配合，且耦合导体（7）位于内导体（2）的凹面内。

9.根据权利要求2所述的低通滤波器，其特征在于： 所述内导体（2）的横截面形状为圆形或矩形，所述金属管（6）为直管。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、8、9中任意一项所述的低通滤波器，其特征在于：所述调谐螺钉（4）延伸进金属通道（3）内部的顶端为光滑平面。

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