CN210897565U - 三通带滤波器与电视双工器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三通带滤波器与电视双工器，滤波器包括3个谐振腔组，其各自通过连接硬馈连接到连接体的一侧，连接体的另一侧上设置输入输出端口，所述每组谐振腔组包括6个谐振腔，所述6个谐振腔由谐振腔外腔、中间隔板、上下盖板分隔呈现3行2列的结构，谐振棒设置在谐振腔外腔一侧端面上，相邻谐振腔之间设置耦合窗口，第2行的2个谐振腔之间设置耦合哑铃，电视双工器由2组上述滤波器和2组3dB耦合器组成。本实用新型解决了传统定阻抗型双工器的只有一个传输通带、无法满足多个传输通带的不足，能够在窄带输入端拥有两个或者多个传输通带，可以满足两路或者多路、每路信号分布在不连续的两个或者多个频带范围内的功率信号的合成。

Description

三通带滤波器与电视双工器

技术领域

本实用新型涉及电子信息/射频/广播电视无源器件领域，特别是涉及一种三通带滤波器与电视双工器。

背景技术

电视多工器(也称电视多频道合成器)可以将多个频道的无线电视发射机输出功率信号互不干扰的合成在一起，通过一副宽频带天馈线系统共塔发射。电视双工器指的是两个输入频道的频道合成器。在无线电视发射系统中使用电视多工器，可以提高塔顶资源的利用率，改善传输覆盖效果，提高发射系统的可靠性和可扩展性，降低整个系统的建设和维护成本。根据不同的结构划分，电视双工器可分为定阻抗型(又称桥式)、星点型、相敏型等基本结构形式，以及由基本结构单元组合构成的混合式结构。定阻抗型双工器是一个四端口器件，四个端口分别是窄带输入端、宽带输入端、输出端和负载端。将多个定阻抗型双工器串联连接，即可以得到定阻抗型多工器。相比其它结构的多工器，定阻抗型多工器具有各端口恒阻特性、输入端口间隔离度高、功率容量高、可扩展性好等优点。但传统的由带通滤波器构成的定阻抗型双工器在应用上有很多不足。

一是在频道合成的应用场合。传统的由带通滤波器构成的定阻抗型双工器，其带通滤波器只有一个传输通带，这就决定了双工器窄带输入端也只有一个传输通带，这种单通带的定阻抗双工器适合应用在窄带输入端信号只局限在一个频带范围内的情况。当双工器的窄带输入端需要工作在不连续的两个或者多个频带范围时，传统的单通带定阻抗型双工器就无法满足使用要求了。

二是在规范数字电视发射机输出频谱的应用场合。宽带数字电视发射机是目前国内应用比较广泛的一种地面数字电视发射设备。与单频道数字电视发射机的8MHz带宽不同的是，UHF宽带数字电视发射机在几十到上百MHz的频率范围内，可以同时发射两个或者多个8MHz带宽的功率信号。UHF宽带数字电视发射机的激励器产生多个频道的信号，之后通过一个宽带功率放大模块进行功率放大，再进行发射。使用宽带数字电视发射机，可以节省发射机之后多工器的投资，在一些小功率、低成本的发射系统建设中受到用户的青睐。但是，UHF宽带数字电视发射机的使用同样需要遵守国家广电总局对各地地面电视频道规划的规定，在宽带发射机的整个几十至上百MHz的工作带宽内，只有获得批准的个别8MHz带宽的频道才可以使用，其它频率范围的杂散功率必须满足国标地面数字电视标准的要求。因此，UHF宽带数字电视发射机的输出必须加装带通滤波器。由于宽带发射机是多通带的，与其相配的带通滤波器同样需要是多通带的。目前国内主流的UHF地面数字电视单频道发射机都实现了工作频道在470～798MHz范围内全频段可调，发射机的工作频道可以方便的进行调整。在一些应用场合中，如果需要发射机改变工作频道，目前的数字电视发射机产品是可以满足这个需求，但这就需要与之相配的发射机输出带通滤波器的工作频道也可以调整。这时，可以采用频道可调的电调滤波器作为发射机的输出带通滤波器，但电调滤波器的两个劣势限制了它在此类场景中的应用：一是电调滤波器的价格比较昂贵，二是电调滤波器频道调整后的精度很难达到发射机的带外频谱模板要求。

发明内容

发明目的：本实用新型要解决的技术问题是提供一种三通带滤波器与电视双工器，解决了传统定阻抗型双工器的只有一个传输通带、无法满足多个传输通带的不足，电视双工器克服了非通带范围内的功率信号将会被滤波器反射回发射机、被发射机吸收掉的不足。

技术方案：本实用新型所述的三通带滤波器，包括3个谐振腔组，3个谐振腔组各自通过连接硬馈连接到连接体的一侧，连接体的另一侧上设置输入输出端口，所述每组谐振腔组包括6个谐振腔，所述6个谐振腔由谐振腔外腔、中间隔板、上下盖板分隔呈现3行2列的结构，每个谐振腔包括设置在谐振腔外腔一侧端面上的谐振棒，相邻谐振腔之间设置耦合窗口，第2行的2个谐振腔之间设置耦合哑铃。

进一步的，所述谐振腔中还包括能够调节深入腔体深度的耦合调节螺柱，耦合调节螺柱设置在耦合窗口中，通过调节其深入腔体深度能够改变相邻腔体间耦合量的大小。

进一步的，所述谐振腔中还包括能够调节深入腔体深度的频率调节螺柱，频率调节螺柱设置在谐振腔外腔一侧端面上。

进一步的，所述连接硬馈包括外管、内管和由微波绝缘材料组成的支撑片，所述连接体包括连接体外腔和连接板组件，外管与谐振腔外腔、连接体外腔通过法兰相连，内管通过支撑片设置在外管内侧，连接板组件设置在连接体外腔中，与内管、输入输出端口内的导体相连。

进一步的，所述谐振腔组与连接硬馈的连接处设置调节轴和调节板，调节轴和调节板连接在一起，并且调节轴和调节板能够绕调节轴的中心线旋转，调节轴与内管相连接。

本发明所述的电视双工器，包括了2组上述所述的三通带滤波器和2组3dB耦合器，2组3dB耦合器并列设置，2组三通带滤波器以2组3dB耦合器为中心对称设置，三通带滤波器的输入输出端口通过同轴连接件、直角弯头连接到3dB耦合器的端口上。

进一步的，还包括架子，架子将2组三通带滤波器和2组3dB耦合器包裹在其中。

有益效果：本实用新型的滤波器和使用该滤波器的电视双工器能够在窄带输入端拥有两个或者多个传输通带，可以满足两路或者多路、每路信号分布在不连续的两个或者多个频带范围内的功率信号的合成。此外，本电视双工器在同等尺寸规格下，功率容量是单个滤波器的2倍，并且其输入端口具备宽带特性，在整个频率范围内都是良好匹配的，非通带范围内的功率信号将会被双工器的匹配负载吸收掉，从而起到保护发射机的作用。本实用新型更适合应用在频道合成的场合和规范数字电视发射机输出频谱的场合。

附图说明

图1是本实施例的三通带滤波器示意图；

图2是本实施例的三通带滤波器结构图；

图3是本实施例的三通带滤波器平面剖视图；

图4是本实施例的三通带滤波器的拓扑结构图；

图5是本实施例的三通带滤波器的传输响应S21图；

图6是本实施例的电视双工器示意图。

具体实施方式

本实用新型所述三通带滤波器的实施方式如图1至图3所示，由3个谐振腔组1、连接硬馈2、连接体3和输入输出端口4组成。滤波器共包含18个谐振腔，18个谐振腔分为结构相同的3个谐振腔组1，每个谐振腔组1包含6个谐振腔。具体构成上，每个谐振腔组1包括了谐振腔外腔11、中间隔板12、上下盖板13、6根谐振棒14、5个耦合窗口15和耦合调节螺柱17、6个频率调节螺柱18、2组耦合哑铃16、2组调节轴5和调节板6构成。6个谐振腔在谐振腔组1中由谐振腔外腔11、中间隔板12、上下盖板13分隔，呈3行2列排列，中间隔板12进行列分隔，上下盖板13进行行分隔。谐振腔从一列的上到下、另一列的下到上排列，编为第一谐振腔到第六谐振腔，同理，另外2个谐振腔组1包含的谐振腔为第七谐振腔到第十二谐振腔、第十三谐振腔到第十八谐振腔。谐振腔外腔11和中间隔板12可以一体成型加工得到，也可以焊接加工得到。谐振腔外腔11和中间隔板12的上下端面上加工有螺孔，上下盖板13可以通过螺丝与谐振腔外腔11和中间隔板12连接在一起。每个谐振腔腔体中包含1个谐振棒14，组成1个同轴谐振腔，谐振棒14可以通过螺丝等方式固定在谐振腔外腔11侧板的内部。通过调整谐振棒11的长度，可以调整谐振腔进而调整滤波器的工作频率。作为一种优选，在侧板上还可以设置频率调节螺柱18，调节螺柱18通过螺母锁紧固定，能够深入或者拔出腔体。通过频率调节螺柱深入或者拔出腔体也可以起到频率微调的作用。耦合窗口15设置在相邻的两个谐振腔之间，即5个耦合窗口15中，最底部左右相邻的第三谐振腔和第四谐振腔的耦合窗口设置在中间隔板12上，其他上下相邻的谐振腔之间的耦合窗口设置在上下盖板13上。作为一种优选，耦合窗口15中还安装可以调节深入腔体深度的耦合调节螺柱17，耦合调节螺柱17安装在侧板上，通过调节其深入腔体深度能够改变相邻腔体间耦合量的大小。耦合调节螺柱17位于耦合窗口的中间，窗口的宽度大于螺柱的直径。调节耦合调节螺柱17的深度可以对耦合量起到微调的作用，调节螺柱越深，耦合量越大。如此设置的目的是，耦合窗口15提供基础的耦合量，耦合调节螺柱17可以对耦合量进行微调，即相邻谐振腔之间的耦合系数的大小以腔间窗口为主，螺柱调节为辅。在中间一行即第二谐振腔和第五谐振腔的中间隔板12处中心线位置开有两个圆洞，安装2组耦合哑铃16，实现这两个不相邻谐振腔之间的耦合，此处耦合是负耦合，耦合极性和窗口耦合相反。耦合哑铃16包括金属的哑铃轴和微波绝缘材料的支撑环，材料优选为聚四氟乙烯。谐振腔外腔11一侧开有2个圆洞，例如第一个谐振腔组1的第一谐振腔和第六谐振腔上方与连接硬馈2连接处各设置1个圆洞，每个圆洞上装有聚四氟乙烯片，支撑一组调节轴5和调节板6。调节轴5和调节板6通过螺丝连接在一起，调节轴5和调节板6可以绕调节轴5的中心线旋转，起到调节谐振腔与连接体部分耦合系数的作用。调节板5围绕调节轴转动以改变耦合系数，这里是可拆卸的结构，把调节板5旋转到合适位置后再把外面的部件装好。

3个谐振腔组1各自通过2个连接硬馈2连接到连接体3的一侧，连接硬馈2包含连接硬馈外管21、连接硬馈内管22和支撑片23。连接硬馈外管21上下焊有法兰盘，通过螺丝，分别与谐振腔外腔11和连接体外腔31相连。连接硬馈外管21法兰处装有支撑片23，起到对连接硬馈内管22支撑的作用。支撑片23由微波绝缘材料制成，优选为聚四氟乙烯片。连接硬馈内管22一端与谐振腔调节轴5连接，另一端与连接体的连接板组件32相连。连接可以采用螺丝连接的方法，也可以采用焊接的方法。连接体3包含连接体外腔31和连接板组件32。连接体外腔31构成连接器的整个外腔，连接板组件32在外腔内，分别与连接硬馈内管22和输入输出端口4内的导体相连。连接同样可以采用螺丝连接的方法，也可以采用焊接的方法。

连接体3的另一侧上设置输入输出端口4。输入输出端口4包含端口内导体、端口外导体和聚四氟乙烯支撑片。端口内导体与连接板组件相连，端口外导体的一端焊有法兰盘，通过螺丝固定在连接体外腔31的盖板上。输入输出端口中装有聚四氟乙烯支撑片，起到支撑端口内导体的作用。输入输出端口为标准规格同轴端口，特性阻抗为50欧姆。

本实施方式中的三通滤波器工作在UHF频段，额定功率数字1kW，滤波器的18个同轴谐振腔形成的拓扑结构如图4所示。本滤波器的窄带输入端同样具有三个带宽相同、间距不等的传输通带，传输响应S21如图5所示。基于同样原理，上述滤波器的连接结构既可以用在带通滤波器中，也可以用在带阻滤波器中，都属于本发明的保护范围。

本实施方式中的电视双工器如图6所示，由两个上述的三通带滤波器构建，包括了2个三通带滤波器91和2个3dB耦合器92，2组3dB耦合器92并列设置，2组三通带滤波器91以2组3dB耦合器92为中心对称设置，每个3dB耦合器92的一对相互隔离的端口通过同轴连接件93、直角弯头94分别与两个三通带滤波器91的一个端口相连。两组三通带滤波器91共4个输入输出端口分别通过同轴连接件93与直角弯头94相连，同轴连接件93一般包含插芯、抱箍、喉箍等部分。在需要调整长度和间距的情况下，滤波器输入输出端口和直角弯头之间还会加装合适长度的同轴硬馈管。4个直角弯头94的4个端口分别与两个3dB耦合器的4个端口相连。两个3dB耦合器剩下的共4个端口即为此电视双工器的4个端口，即窄带输入口、宽带输入口、输出口和负载口。为了方便运输和安装，还可以为整套电视双工器设计架子95。

本实施方式中的电视双工器使用两个具有对称的三通带滤波器构建定阻抗型双工器，使得这个双工器的窄带输入端同样具有三个带宽相同、间距相等的传输通带。该款滤波器工作在UHF频段，额定功率数字1kW，三个工作频道分别是DS-29(638～646MHz)、DS-31(654～662MHz)和DS-34(678～686MHz)，滤波器包含18个同轴谐振腔。将两个或者多个电视双工器单元级联，就可以得到多通带的定阻抗型电视多工器。此外，电视双工器还可以由带阻滤波器构成，也可以作为恒阻滤波器使用。由于双工器中的3dB耦合器将输入的功率信号一分为二，进入双工器每个滤波器的功率只有输入功率的一半。也就是说，相比于相同尺寸规格的单个的滤波器，使用电视双工器作为恒阻滤波器，其功率容量可以增加100％。上述的电视双工器，可以作为宽带数字电视发射机或者可调数字电视发射机的输出滤波器使用。

Claims (7)

1.一种三通带滤波器，其特征在于：包括3个谐振腔组(1)，3个谐振腔组(1)各自通过连接硬馈(2)连接到连接体(3)的一侧，连接体(3)的另一侧上设置输入输出端口(4)，所述每组谐振腔组(1)包括6个谐振腔，所述6个谐振腔由谐振腔外腔(11)、中间隔板(12)、上下盖板(13)分隔呈现3行2列的结构，每个谐振腔包括设置在谐振腔外腔(11)一侧端面上的谐振棒(14)，相邻谐振腔之间设置耦合窗口(15)，第2行的2个谐振腔之间设置耦合哑铃(16)。

2.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于：所述谐振腔中还包括能够调节深入腔体深度的耦合调节螺柱(17)，耦合调节螺柱(17)设置在耦合窗口(15)中，通过调节其深入腔体深度能够改变相邻腔体间耦合量的大小。

3.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于：所述谐振腔中还包括能够调节深入腔体深度的频率调节螺柱(18)，频率调节螺柱(18)设置在谐振腔外腔(11)一侧端面上。

4.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于：所述连接硬馈(2)包括外管(21)、内管(22)和由微波绝缘材料组成的支撑片(23)，所述连接体(3)包括连接体外腔(31)和连接板组件(32)，外管(21)与谐振腔外腔(11)、连接体外腔(31)通过法兰相连，内管(22)通过支撑片(23)设置在外管(21)内侧，连接板组件(32)设置在连接体外腔(31)中，与内管(22)、输入输出端口(4)内的导体相连。

5.根据权利要求4所述的三通带滤波器，其特征在于：所述谐振腔组(1)与连接硬馈(2)的连接处设置调节轴(5)和调节板(6)，调节轴(5)和调节板(6)连接在一起，并且调节轴(5)和调节板(6)能够绕调节轴(5)的中心线旋转，调节轴(5)与内管(22)相连接。

6.一种电视双工器，其特征在于：包括了2组权利要求1至5任一项所述的三通带滤波器(91)和2组3dB耦合器(92)，2组3dB耦合器(92)并列设置，2组三通带滤波器(91)以2组3dB耦合器(92)为中心对称设置，三通带滤波器(91)的输入输出端口(4)通过同轴连接件(93)、直角弯头(94)连接到3dB耦合器(92)的端口上。

7.根据权利要求6所述的电视双工器，其特征在于：还包括架子(95)，架子(95)将2组三通带滤波器(91)和2组3dB耦合器(92)包裹在其中。

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