一种腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构的制作方法

1.本发明涉及滤波器相关技术领域，具体涉及一种腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构。


背景技术：

2.腔体滤波器是采用谐振腔体结构的微波滤波器，包含腔体，盖板，谐振杆(可与腔体一体成型)，微调螺杆等，这些都是良导体。一个谐振腔能够等效成电感并联电容，从而形成一个谐振级，实现微波滤波功能，因其优点较多，普遍应用于各种通信系统中。
3.腔体滤波器中有n个谐振腔，通常n≥2，每个谐振腔有自己的频率，谐振腔与谐振腔通过窗口耦合并传递信号。由于每个谐振腔的频率以及谐振腔与谐振腔之间的耦合大小很难通过精密的机械加工来实现，所以实际工程中，通常先根据软件仿真，大致确定谐振腔、窗口等结构的大致尺寸，最后在调试过程中，通过改锥旋转频率微调螺钉和耦合微调螺钉，来确定谐振腔的频率和谐振腔之间的耦合系数。
4.对于n阶腔体滤波器而言，耦合系数如果只有k
12
，k
23
，
…
，k
n-2，n-1
，k
n-1，n
，根据滤波器原理，滤波器的带外没有零点，带外抑制能力低。为了增加带外抑制能力，通常采用在两个不相邻的谐振腔之间，比如在相对的链各个腔之间，设置交叉耦合结构，增加带外零点，从而增加滤波器的带外抑制能力。
5.从耦合性质上来说，耦合分为容性和感性两类。容性交叉耦合，通常利用飞杆实现，这种结构的微调方法已经由专利《一种腔体滤波器及腔体滤波器的交叉耦合结构》中的方法解决。对于感性交叉耦合，如果两个谐振腔之间的距离较远，即使在两个谐振腔之间采用开窗措施，耦合系数也非常小，并且在这种情况下耦合系数对微调螺钉不敏感，传统的开窗 微调螺钉的方式已失去作用。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构，包括腔体以及封盖在所述腔体上的盖板，所述腔体内有多个由隔离壁隔开的谐振腔，至少有两个对角布置的谐振腔之间开设有感性交叉耦合窗口，所述盖板的内侧壁上连接有u型金属柱，所述u型金属柱穿过所述感性交叉耦合窗口且分别位于两个对角布置的谐振腔内，所述盖板上螺纹连接有耦合微调螺钉，所述耦合微调螺钉位于所述u型金属柱所在平面上。
8.本发明的有益效果是：本发明的可调感性交叉耦合结构，通过在同一平面上设置u型金属柱以及耦合微调螺钉，可以在不打开盖板的情况下，通过旋转耦合微调螺钉实现对感性交叉耦合系数的调节，简单易行，能够极大的提高生产效率，降低生产成本。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，所述u型金属柱包括两个固定臂和一个连接臂，所述连接臂的两端分别与两个所述固定臂的一端垂直固定连接，两个所述固定臂的另一端分别垂直固定在所述盖板的内侧壁上，所述u型金属柱与所述盖板之间合围成方形环。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：u型金属柱与盖板之间合围成方形环，方形环两侧处于两个谐振腔内，调节效果明显。
12.进一步，两个对角布置的谐振腔中，至少一个谐振腔内设有所述耦合微调螺钉。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置u型金属柱，在至少一个谐振腔内设置耦合微调螺钉就能够起到耦合系数的微调。
14.进一步，两个对角布置的谐振腔内分别各设有至少一个所述耦合微调螺钉。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：在每个谐振腔中各设有至少一个耦合微调螺钉，可以对每个谐振腔的感性交叉耦合系数进行调节。
16.进一步，两个对角布置的谐振腔内分别各设有两个所述耦合微调螺钉。
17.进一步，每个谐振腔中，所述u型金属柱与盖板连接位置的两侧各设有至少一个所述耦合微调螺钉。
18.进一步，每个谐振腔中，各个所述耦合微调螺钉与u型金属柱连接端的距离相同。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：有利于感性交叉耦合系数调节的稳定性。
20.进一步，所有的耦合微调螺钉呈一字型排布。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：采用一字型排布的耦合微调螺钉，调节效果明显。
22.进一步，所述u型金属柱连接在所述盖板上且与所述盖板相互导通，所述耦合微调螺钉上连接有调节螺母。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：将u型金属柱与盖板相互导通，导通方式可以采用将u型金属柱与盖板焊接，也可以将u型金属柱与盖板之间通过导电胶相连接，不需要打开盖板，只需要调节耦合微调螺钉就能对感性交叉耦合系数进行调节。
附图说明
24.图1a为现有腔体滤波器一种结构的俯视结构示意图；
25.图1b为图1a中c-c的剖面结构示意图；
26.图2a为现有腔体滤波器另一种结构的俯视结构示意图；
27.图2b为图2a中c-c的剖面结构示意图；
28.图3a为本发明腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构一种实施方式的俯视结构示意图；
29.图3b为图3a中c-c剖面结构示意图；
30.图4a为本发明腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构另一种实施方式的俯视结构示意图；
31.图4b为图4a的d-d剖面结构示意图；
32.图4c为图4a的c-c剖面结构示意图；
33.图5为本发明8个谐振腔的腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构示意图一；
34.图6为本发明8个谐振腔的腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构示意图二。
35.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
36.1、腔体；11、谐振腔；12、感性交叉耦合窗口；2、盖板；3、耦合微调螺钉；4、u型金属柱；6、谐振杆；7、调谐螺钉。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
38.如图1a～图4c所示，本实施例的一种腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构，包括腔体1以及封盖在所述腔体1上的盖板2，所述腔体1内有多个由隔离壁隔开的谐振腔11，至少有两个对角布置的谐振腔11之间开设有感性交叉耦合窗口12，所述盖板2的内侧壁上连接有u型金属柱4，所述u型金属柱4穿过所述感性交叉耦合窗口12且分别位于两个对角布置的谐振腔11内，所述盖板2上螺纹连接有耦合微调螺钉3，所述耦合微调螺钉3位于所述u型金属柱4所在平面上。
39.对于感性交叉耦合，如果两个谐振腔之间的距离较远，即使在两个谐振腔之间采用开窗措施，耦合系数也非常小，并且这种情况下耦合系数对微调螺钉不敏感，仅采用开窗配合微调螺钉的方式已经失去作用，采用本实施例的可调感性交叉耦合结构，在两个谐振腔之间开窗，并且将u型金属柱4的两端固定在盖板2并和盖板2之间有良好的电导通，u型金属柱4与盖板2之间形成一个环形结构，环形结构的高度小于感性交叉耦合窗口12的高度，环形结构的两侧处于两个耦合的谐振腔内，u型金属柱4的两侧各采用耦合微调螺钉3以螺纹连接方式固定在盖板2上，由于耦合微调螺钉3与盖板2的连接方式是螺纹连接，因此，耦合微调螺钉3在谐振腔11内部的高度可以通过旋转耦合微调螺钉3的方式来调节，待调节到需要的位置后，用螺母把耦合微调螺钉3固定在盖板2上，从而可以在不打开盖板2的情况下实现微调腔体滤波器的交叉耦合系数。
40.如图3b和图4b所示，本实施例的所述u型金属柱4包括两个固定臂和一个连接臂，所述连接臂的两端分别与两个所述固定臂的一端垂直固定连接，两个所述固定臂的另一端分别垂直固定在所述盖板2的内侧壁上，所述u型金属柱4与所述盖板2之间合围成方形环。u型金属柱与盖板之间合围成方形环，方形环两侧处于两个谐振腔内，调节效果明显。
41.其中，两个对角布置的谐振腔中，至少一个谐振腔内设有所述耦合微调螺钉。通过设置u型金属柱，在至少一个谐振腔内设置耦合微调螺钉就能够起到耦合系数的微调。
42.本实施例的一个优选方案为，如图3a～图4c所示，本实施例的两个对角布置的谐振腔11内分别各设有至少一个所述耦合微调螺钉3，所有的耦合微调螺钉3呈一字型排布。在每个谐振腔中各设有至少一个耦合微调螺钉，可以对每个谐振腔的感性交叉耦合系数进行调节，采用一字型排布的耦合微调螺钉，调节效果明显。实际工程中，可能只需要一个或两个耦合微调螺钉3就能实现对腔体滤波器感性交叉耦合系数的微调。
43.如图3b和图4b所示，本实施例的一个进一步优选方案为，两个对角布置的谐振腔11内分别各设有两个所述耦合微调螺钉3。
44.如图3b和图4b所示，本实施例的一个再进一步的优选方案为，每个谐振腔11中，所述u型金属柱4与盖板2连接位置的两侧各设有至少一个所述耦合微调螺钉3。
45.如图3b和图4b所示，本实施例的一个可选方案为，每个谐振腔11中，各个所述耦合
微调螺钉3与u型金属柱4连接端的距离相同。有利于感性交叉耦合系数调节的稳定性。
46.本实施例的各个可选方案中，所有的耦合微调螺钉3呈一字型排布。采用一字型排布的耦合微调螺钉，调节效果明显。
47.如图3b和图4b所示，本实施例的所述u型金属柱4的底部与所述感性交叉耦合窗口12底部间隔布置。
48.如图3b和图4b所示，本实施例的所述u型金属柱4连接在所述盖板2上且与所述盖板2相互导通，所述耦合微调螺钉3上连接有调节螺母。将u型金属柱与盖板相互导通，导通方式可以采用将u型金属柱与盖板焊接，也可以将u型金属柱与盖板之间通过导电胶相连接，不需要打开盖板，只需要调节耦合微调螺钉就能对感性交叉耦合系数进行调节。
49.如图4a所示，至少有两个相邻布置的谐振腔11之间也设有耦合微调螺钉3，所述耦合微调螺钉3上也连接有调节螺母。
50.如图3a～图4c所示，每个所述谐振腔11内设有中空的谐振杆6，所述盖板2上还连接有调谐螺钉7，所述调谐螺钉7一端置于所述谐振杆6内，所述调谐螺钉7上也连接有调节螺母。调谐螺钉越深入到谐振杆内，调谐螺钉与谐振杆之间的相对接触面积越大，电容越大，滤波器频率越小，可以通过调谐螺钉来对滤波器的频率进行调节。
51.如图5和图6所示，本实施例的腔体滤波器的可调感性交叉耦合结构的腔体内设有多个谐振腔11，多个谐振腔11之间可以相邻布置或者交叉布置。以在腔体1中设置8个谐振腔11中为例，如图5所示，腔体1中设置有8个谐振腔11，相邻交叉耦合的选择有1号谐振腔和8号谐振腔11、2号谐振腔11和7号谐振腔11、3号谐振腔11和6号谐振腔11，非相邻交叉耦合的选择有1号谐振腔11与7号谐振腔11、2号谐振腔11与6号谐振腔11、2号谐振腔11与8号谐振腔11、3号谐振腔11与5号谐振腔11、3号谐振腔11与7号谐振腔11、4号谐振腔11与6号谐振腔11；如图6所示，腔体1中设置有8个谐振腔11，相邻交叉耦合有2号谐振腔11和3号谐振腔11、6号谐振腔11和7号谐振腔11，非相邻交叉耦合有2号谐振腔11与4号谐振腔11、5号谐振腔11与7号谐振腔11。
52.针对现有的相邻两个谐振腔11构成的感性耦合模型，如图1a和图1b所示，谐振腔的壁厚为4mm，顶部中间位置开一窗口，窗口宽度12mm，高度16mm，只在窗口处的盖板2处设置一个耦合微调螺钉3。由软件仿真可知，调谐螺钉在腔体内部的长度为1mm、8mm时对应的耦合系数分别为：0.002353，0.002717，差值为0.000364。
53.针对现有的非相邻两个谐振腔11构成的感性耦合模型，如图2a和图2b所示，谐振腔之间的壁厚为4mm，顶部中间位置开一窗口，窗口高度和深度均为12mm，只在窗口处的盖板2处设置一个耦合微调螺钉3。由软件仿真可知，微调螺钉在腔体内部的长度为1mm、8mm时的耦合系数分别为：0.000062，0.00008，差值为0.000018。此时不仅两个谐振腔的耦合系数非常小，耦合微调螺钉的作用也很小。这是因为两规格谐振腔距离较远，相互之间的电磁耦合较小，而且耦合微调螺钉所在位置的电磁场更小，导致其作用效果不明显。
54.针对本实施例的非相邻两个谐振腔11构成的感性耦合模型，如图3a～图4c所示，利用方形环与耦合微调螺钉配合的方式，由于方形环两端延伸到两个相互耦合谐振腔，方形环的高度和长度越大，穿过方形环的磁力线越多，两个谐振腔之间的耦合就越大。耦合微调螺钉分布在方形环端附近，耦合微调螺钉的存在改变了方形环两端附近的磁力线分布，因此，可以通过微调螺钉来改变耦合系数的大小。方形环的一个优选尺寸可以为高度10mm，
宽度38mm。由于对称性，对称布置的两个耦合微调螺钉的作用一致，用软件仿真同一个谐振腔中的两个耦合微调螺钉的微调效果。由软件仿真可知，在方形环外侧的耦合微调螺钉在腔体内部的长度为1mm、8mm时的耦合系数分别为0.003253，0.003843，差值为0.00059；在方形环内侧的耦合微调螺钉在腔体内部的长度为1mm、8mm时的耦合系数分别为0.003253，0.002786，差值为0.000467。因此，将螺钉放在方形环的两端位置，耦合系数差值相对较大，调整范围大，调整效果更明显。
55.本实施例的的可调感性交叉耦合结构，通过在同一平面上设置u型金属柱以及耦合微调螺钉，可以在不打开盖板的情况下，通过旋转耦合微调螺钉实现对感性交叉耦合系数的调节，简单易行，能够极大的提高生产效率，降低生产成本。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
57.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。