CN1012118B - 双模波导滤波器 - Google Patents

Abstract

一双模圆型波导滤波器(10)具有一圆柱波导体(12)，由隔板(16、18)隔成多个谐振波导腔(22、24、26)。相邻腔(24、26)中的相互正交电磁场(37、81)经安装在隔板(18)上且伸入相邻腔内的内部耦合元件(66)彼此电磁耦合。耦合元件包括一长形导线，该导线包括伸入谐振腔之一形成磁环的第一部分(62)和伸入相邻腔内形成电探头的第二部分(64)耦合元件在滤波器的频率响应特性中提供非对称性阻带极点(72a)。

Description

本发明主要涉及各种电磁波导滤波器，特别是具有非对称阻带响应特性的双模型滤波器。更具体地说，本发明涉及在滤波器相邻谐振腔间耦合相互正交电磁场的器件。

波导滤波器常常被使用在诸如微波通讯之类的***中，目的在于确定一个***的频率响应特性。这种滤波器可以以单模方式工作或者是双模型式的，其中两传播的电磁波在波导滤波器中相互成直角。

典型的波导滤波器包括又一个对称的空心体，它可能是一个圆柱体，例如在圆波导的情况中，其间被称之为隔膜的隔板分成多个谐振腔。在双模型波导滤波器的情况中，每个空腔都为滤波器定出两个节，这样，一个具有三空腔的双模波导滤波器就拥有六个节，包括输入节和输出节。相互正交的电磁场是经过每个隔板上成十字孔的交叉条缝而在相邻空腔之间通过的。

人们已知道用可调节的金属螺钉穿过滤波器的壳体，伸入空腔内，来影响同一腔内的正交场的电磁耦合。也知道用来影响那些分别在不同腔体内但彼此正交的场的耦合。通过改变决定响应的阻带极点，场间的耦合度可改变器件的频率响应。

以前耦合不同空腔内相互正交电磁场的技术，包含有使用同轴电缆在波导滤波器体外连接两空腔不同部分的方法。但是，这种方法带来了许多问题。例如，电缆常常导致假响应特性的出现，而且从完成 任务所需部件的数目及安装这些部件所需时间来看，也较为复杂。此外，频率响应对电缆的长度要求甚严，为正确调好滤波器，必须用相当长的时间来定出合适的电缆长度。

本发明旨在克服上述各个缺点。

本发明是提供一种双模电磁波导滤波器，它用于滤波器相邻谐振空腔内相互正交电磁场之间的电磁耦合。波导滤波器主要包括一个容纳和传导电磁能的波导，在波导体内的至少一个隔板或隔膜，它划分出第一和第二相邻谐振空腔，以及波导内用于电磁耦合相邻空腔内第一第二相互正交场的部件装置。相互正交的场是由安在隔板上并通过隔板的长的导电耦合元件而耦合的。耦合元件包括L形的菌一探测部，它伸入空腔中的一个，形成电探头。探测部在相应的空腔内与被耦合场平行。耦合元件还包括一个大体成u形的第二部分。它伸入相邻的空腔内，定出一个与该空腔内的场平行相对应的磁环。

在本发明的景佳形式中，滤波器具有三个谐振腔。定出包括输入节和输出节在内的六个节。每个隔板上都带有一个十字孔或开口，让正交场在相邻腔之间通过。采用许多径向伸入滤波器体内的可调节螺钉来影响同一空腔内正交场间的耦合，从而定出滤波器的频率响应。

本发明滤波器无需外部传输线耦合技术即可有非对称阻带响应特性和自平衡通带响应特性，可取得无假响应的宽带响应，保持高Q滤波性能，需要很少零件，缩短了组装和调节的时间。本发明滤波器可以用作电纳无效网络来使用，以维持邻近多重通道上滤波器的对称性。

这些及其它更为详细的本发明目的及特点将在下面全面叙述并参照必要的附图，其中，

图1是本发明双模电磁波导滤波器;

图2是图1滤波器沿线2-2/的横剖图;

图3是图1滤波器中六个节的示意图;

图4、图5表示本发明耦合元件的正交状态;

图6是图1滤波器六个节中电磁场与滤波器谐振腔之间耦合孔的关系示意图;

图7是图1滤波器的频率响应。

首先，参阅图1和图2，本发明主要涉及双模电磁波导滤波器，在图1中标为10，它很有用，例如在微波通信***中用来决定频率响应特性。如下面将要说明的，选来解释本发明的滤波器10是高Q值双模反射型的，具有六个节。这六个节提供了三个固定频率***损耗极点和二个通带均衡极点。

滤波器10主要包括一个导电圆柱体12，其外端由端壁14和20封住，并由纵向上间隔着的一对隔段或隔板16和18分成三个谐振腔22、24和26。端壁14上开有一个矩形缝26，它与这里任意定出的X轴相一致，作为滤波器10的输入，被用来接收输入波。端壁20是无孔的，其作用为将电磁波反射回输入端壁14。隔板16和18在其各自中心开有轴向对正的孔31、33。孔31包括一对交叉的缝槽28和30。分别与X轴、Y轴相一致。类似地孔33也由分别与X轴、Y轴相一致的交叉缝槽32、34组成。缝28、32与输入条缝26轴向对正。

再参阅图3和图6，由于滤波器10是双模型的，所以在每个谐振空腔22、24和26内存在相正交的电磁场，在图6中分别标为36、38、35、37、81、80。例如，空腔26中的正交场 分量或场线35和37位于分别平行于X轴和Y轴的平面内。在空腔22、24和26中的相互正交电磁场在每个空腔内定出二个谐振部分或节，这样滤波器10中就呈现出六个节。这六个节图示性也表示在图3中，其中节1和6是在空腔22中，节2和5是在空腔24中，节3和4是在空腔26中，节1由场38定出，通过输入开口26接收其输入信号，而对应于场36的节6在第一空腔22内，与穿过波导侧壁12的探头42所定出的输出端耦合。

腔22、24和26的谐振频率分别由螺钉44、48和58决定，这些螺钉沿Y轴穿过圆波导12的底部伸入对应的腔22、24和26内。在腔22中完全与螺钉44相对的调谐螺钉40以不同于螺钉44的深度穿入腔22。相对的调谐螺钉40和44对腔22的不等穿入与下面将谈到的耦合元件60一起提供图7中所示的非对称阻带响应特性，后面将进行详细讲解。调谐螺钉40和44穿入的深度及耦合元件60控制着滤波器10电带响应的衰减极点72（图7）的位置。

三个附加调谐螺钉47，52和54在与调谐螺钉44、48、58成90度的位置上穿入波导体12，其作用也是帮助调谐节4、5和6的谐振，这些节分别对应于腔22、24和26中X轴方向上的场。

在腔22中，输入的Y轴场38通过调谐螺钉46少许地与输出的X轴场36耦合，调谐螺钉46是在调谐螺钉40和47之间的圆周的中间位置上穿过波导体12伸入腔22的。如图3中示意性地所表明的，螺钉46形成了滤波器10节1和6之间的耦合桥。输入波38通过孔31的水平槽缝28进入腔24。在腔24中，正交场 37和35经形为螺钉50的耦合桥相互间弱耦合。螺钉50在调谐螺钉48和52之间的圆周中部穿过波导体12伸入腔24。如图3中所示，螺钉50作用是构成滤波器10节2和节5之间的耦合桥。

场37通过孔33的水平槽缝32进入腔26成为耦合波80，该波80受到端壁20的反射。在调谐螺钉54和58之间中部穿入波导体12伸入腔26内的耦合螺钉56，与反射波一起作用将耦合波80扭转90度。这螺钉56有效地耦合了滤波器10的节3和节4，如图3中示意性地表示。输出波81通过孔33和31的槽缝34和30返回腔22，在那里由输出探头42拾取。

耦合元件60作用是在腔26中将腔24中的电磁输入场（波）37与正交耦合输出场（波）81电磁耦合。这样，耦合元件60有效地在相邻腔中的相互正交电磁场间提供耦合桥，在本例中它定义的是滤波器10节2和节4间的耦合。现在再来参阅图4和图5，耦合元件60包括一个电导线如镀银铜线，它经电绝缘玻璃珠，同轴馈通66安置在隔板18上。耦合线穿过隔板18且包括有第一第二两部分62和64，配制在隔板18的两侧。部分62大体成u形结构，由一个横梁62a和一对平行腿62b、62C组成。腿62b与隔板18接触。耦合元件60的u形部分62定义出磁环，该环在腔24内位于使其耦合轴平行于Y轴输入波38分量的平面上。

耦合元件60的第二部分大体为L形，包括垂直于隔板18的第一腿64a和平行于隔板18的第二腿64b。腿64b的外端由支柱68支撑。支柱68装在隔板18上，可由任何适宜的高介电材料如rexolite形成。腿64a和64b位于垂直于磁环部件62所在平面的平面内，且具有一个电场耦合轴平行于X轴输出波81的分 量。选择耦合元件60的部件62和64是磁（62）类的还是电（64）类的及它们的取向，可以决定对角节间耦合的符号和决定节的特定组合（2和4或3和5）。相互正交的电磁场间的耦合强弱，及受耦合元件60影响的调谐程度都由导线的直径、腿64b的长度、磁环62内的面积及耦合元件60在隔板18上的安置状态来决定。耦合元件60起一个内部集成电纳无效网络的作用，可用来在相邻多路***上维持滤波对称性。

图7表示了两个多工信道71、73的频率响应特性，它们采用的滤波器具有耦合元件60所提供的无效网络。采用耦合元件60作为无效网络的滤波器10可产生额外的阻带点72a，这导致在滤波器响应的两端增加了衰减和在74处所表示的范围。滤波器71和73在交迭区75内相互作用，导致它们在此各自通带和衰减响应的非对称陡斜。额外的阻带极点72a由于以范围74的程度陡化了响应特性，就好似是一个存在的相邻滤波器。其结果是滤波器71和73具有对称的通带响应而无需附加的电纳无效器件。

人们完全认识，本技术领域内的一般技术人员可以就说明本发明的最佳实施例进行许多变化或添加，而没有脱离本发明对现有技术的贡献范围和精神。因此，就要知道所要求的保护和给予的保护应视为在本发明范围内正当地扩及到所要求实质内容及其等同物。

Claims (10)

1、使用在具有多个相互相邻谐振波导腔以及具有输入装置和输出装置的这类电磁波导滤波器中，所述谐振腔包含调谐装置通过相邻腔间隔板上的孔彼此电磁耦合，一种耦合分别在所述谐振腔中的第一第二相互正交电磁场的器件，其特征为包括：

一种伸过并安置在所述隔板上的电导耦合元件。

2、根据权利要求1的器件，其特征在于所述耦合元件包括：

在所述隔板一侧上的第一部分，该第一部分具有平行于所述第一电磁场一分量的耦合轴，及

在所述隔板另一侧上的第二部分，该第二部分包括具平行于所述第二电磁场一分量的耦合轴。

3、根据权利要求2的器件，其特征在于所述第一部分包括一磁环，所述第二部分包括一个电探头。

4、根据权利要求2的器件，其特征在于所述第一部分大体成U形且由一个弯曲段和一对相距的、由所述弯曲段伸出的支腿定出，所述支腿之一伸过所述隔板并与之电绝缘，另一所述支腿抵触到所述隔板。

5、根据权利要求2的器件，其特征在于所述第二部分大体是L形并由伸过所述隔板且与其电绝缘的第一支腿和与隔板相距的第二支腿定出。

6、根据权利要求1的器件，其特征在于所述器件包括一弯曲金属杆和在所述隔板上支撑所述杆的支撑物。

7、根据权利要求6的器件，其特征在于所述杆包括：

伸入所述相邻谐振腔之一且电接触所述隔板一侧的第一部分，伸入所述相邻谐振腔中另一个且与所述隔板绝缘的第二部分。

8、权利要求7的器件，其特征在于所述杆包括镀银铜线。

9、权利要求7的器件，其特征在于所述第一部分包括多个位于第一平面内的支腿，所述第二部分包括多个位于垂直于所述第一平面的第二平面内的支腿。

10、权利要求6的器件，其特征在于所述支撑物包括一个在所述隔板上电绝缘件，所述杆从该所述绝缘件穿过并在其间被支撑。

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