專利名稱：雙帶通螺旋濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種濾波器，尤其是涉及一種適用于航空航天技術(shù)領(lǐng) 域中的雙帶通螺旋濾波器。
背景技術(shù)：
在空間通信系統(tǒng)中，需要一種能在VHF頻段的較寬頻帶內(nèi)濾出兩個有 用信道并加以合成，同時以一個端口輸出到接收機或放大器的濾波器。這 種濾波器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)兩個通帶的互隔離，而且也在其他頻率范圍內(nèi)提供 了一定的衰減，因而提高了抗干擾能力。另外，由于此種濾波器是單輸入 單輸出，從而使得雙工信道節(jié)省了一個端口，為整個系統(tǒng)節(jié)省了一付天線、 接收機和發(fā)射機，簡化了系統(tǒng)設計，提高了可靠性。但目前，所使用的雙 工器大多是兩個端口，且必須設置一個公共腔，并釆用在濾波器外部匹配 網(wǎng)絡的方式來實現(xiàn)雙頻工作，因而設計電路復雜，體積重量較大且可靠性 較低。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種雙帶通螺旋濾波器，其結(jié)構(gòu)緊湊、設計電路簡單、抗干擾能力強、 可靠性高且為單輸入單輸出，在實現(xiàn)兩個通帶互隔離的同時，也使雙工信 道節(jié)省了一個端口。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型釆用的技術(shù)方案是 一種雙帶通螺旋 濾波器，其特征在于由兩個工作在不同頻率的多階單頻螺旋濾波器組成， 所述單頻螺旋濾波器分別通過腔體分隔成多個縱向并列的諧振腔，所述兩 個單頻螺旋濾波器的耦合結(jié)構(gòu)極性不同且二者的相位成共軛匹配，其中一個
耦合結(jié)構(gòu)為電耦合窗口，另一個耦合結(jié)構(gòu)為磁耦合窗口；所述單頻螺旋濾波 器分別通過輸入螺旋諧振器、中間級螺旋諧振器、輸出螺旋諧振器以及每兩 個諧振器之間的中間耦合窗口形成各自通道，所述輸入螺旋諧振器接輸入端 口，所述輸出螺旋諧振器接輸出端口。
所述輸入螺旋諧振器、中間級螺旋諧振器和輸出螺旋諧振器均由介質(zhì)骨 架和纏繞在其外側(cè)的粗銅導線螺旋線組成。
所述介質(zhì)骨架為聚四氟乙烯介質(zhì)骨架。
所述電耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。
所述輸入螺旋諧振器通過輸入耦合饋線接輸入端口 ，所述輸出螺旋諧振
器通過輸出耦合饋線接輸出端口，所述輸入端口和輸出端口均接有SMA型接頭。
所述兩個單頻螺旋濾波器輸入耦合饋線的饋電位置和形狀不同，所述兩
個單頻螺旋濾波器輸出耦合饋線的饋電位置和形狀不同。
所述輸入耦合饋線和輸出耦合饋線穿過開設在腔體上的穿墻孔分別與 輸入端口和輸出端口相接。
所述兩個單頻螺旋濾波器均為三階濾波器。 所述電耦合窗口開設在位于每兩個所述諧振腔間的腔體上部，所述磁 耦合窗口開設在位于每兩個所述諧振腔間的腔體下部。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點，1、結(jié)構(gòu)緊湊，加工制作
方便，且功率容量大；2、電路設計簡單且可靠性高，將兩個極性不同、 耦合結(jié)構(gòu)不同的單頻螺旋濾波器，通過具有合適相位的輸入、輸出饋線連 接并形成一定的共軛匹配，最終實現(xiàn)雙帶通螺旋濾波器集成；3、為單輸 入單輸出，在實現(xiàn)兩個通帶互隔離的同時，也使雙工信道節(jié)省了一個端口， 為整個系統(tǒng)節(jié)省了一付天線、接收機和發(fā)射機；4、不僅能在VHF頻段較 寬頻帶內(nèi)濾出兩個有用的信道加以合成并以 一個端口輸出到接收機或放 大器，而且在其他頻率范圍內(nèi)提供了一定的衰減，提高了抗干擾能力；5、 節(jié)省了體積重量，采用內(nèi)部耦合參數(shù)共軛匹配技術(shù)，使得兩個通道能夠?qū)?br> 現(xiàn)單輸入單輸出的雙頻螺旋濾波器，與常規(guī)釆用濾波器外部匹配網(wǎng)絡實現(xiàn)
雙頻工作相比，體積重量大大減小，并且不需要使用公共腔；6、適用范
圍廣，不僅能廣泛地應用在空間飛行器返回艙有效載荷中，能夠與載人飛 船天線相匹配，而且還可以廣泛應用于其它衛(wèi)星有效載荷和地面通信系統(tǒng)
中；7、能夠簡單方便地與其他螺旋濾波器進行集成，最終組成具有收發(fā)
共用功能的雙工器或多工器。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型的電路原理示意圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2的A-A剖視圖。 圖4為圖2的B-B剖視圖。 附圖標記說明
l一腔體； 2 —單頻螺旋濾波器一；
4一SMA型接頭； 5 —聚四氟乙烯介質(zhì)骨
架；
7 —輸入螺旋諧振器8—中間級螺旋諧振器
IO —輸出螺旋諧振器
13—輸入耦合饋線二； 16—輸出耦合饋線一； 19一磁耦合窗口一； 22—輸入端口；
具體實施方式
ll一中間級螺旋諧振器
14一輸出耦合饋線二； 17 —電耦合窗口一； 20—磁耦合窗口二； 23—輸出端口。
3—單頻螺旋濾波器二； 6—粗銅導線螺旋線；
9一輸出螺旋諧振器二；
12 —輸入螺旋諧振器
15—輸入耦合饋線一； 18 —電耦合窗口二； 21 —穿墻孔；
如圖l所示，本實用新型由兩個工作在不同頻率的多階單頻螺旋濾波器 組成，所述單頻螺旋濾波器分別通過腔體l分隔成多個縱向并列的諧振腔，
每個諧振腔中設置有一個諧振器；并且兩個單頻螺旋濾波器的耦合結(jié)構(gòu)極
性不同且二者的相位成共軛匹配，其中一個耦合結(jié)構(gòu)為電耦合窗口，另一個 耦合結(jié)構(gòu)為磁耦合窗口。另外，所述單頻螺旋濾波器分別通過輸入螺旋諧振 器、中間級螺旋諧振器、輸出螺旋諧振器以及每兩個諧振器之間的中間耦合
窗口形成各自通道，而輸入螺旋諧振器接輸入端口 22,輸出螺旋諧振器接輸 出端口23。也就是說，本實用新型釆用內(nèi)部耦合參數(shù)共軛匹配技術(shù)，使得 兩個通道能夠?qū)崿F(xiàn)單輸入單輸出的雙頻螺旋濾波器。
結(jié)合圖2，本具體實施例中，由單頻螺旋濾波器一2和單頻螺旋濾波器 二 3兩個單頻螺旋濾波器組成，并且上述兩個單頻螺旋濾波器通過輸入耦合 饋線和輸出耦合饋線進行匹配相連，且輸入耦合饋線接輸入端口 22，而輸出 耦合饋線接輸出端口 23。所述單頻螺旋濾波器一 2和單頻螺旋濾波器二 3的 輸入耦合饋線的饋電位置和形狀不同，所述單頻螺旋濾波器一 2和單頻螺旋 濾波器二 3的輸出耦合饋線的饋電位置和形狀不同，且均為細銅導線。具體 是單頻螺旋濾波器一 2通過輸入耦合饋線一 15和輸出耦合饋線一 16分別 接輸入端口 22和輸出端口 23,而單頻螺旋濾波器二 3通過輸入耦合饋線二 13和輸出耦合饋線二 14分別接輸入端口 22和輸出端口 23,這樣實現(xiàn)了單 輸入單輸出，在實現(xiàn)兩個通帶互隔離的同時，也使雙工信道節(jié)省了一個端 口。因而，本實用新型通過兩個輸入耦合饋線和兩個輸出耦合饋線集成在 一個濾波器中，并且不需要公共腔，其結(jié)構(gòu)及電路設計與一般的螺旋雙工 器或由環(huán)行器組成的雙帶通濾波器不同。而單頻螺旋濾波器一 2和單頻螺 旋濾波器二 3的諧振器的工作頻率不同，并且二者的耦合結(jié)構(gòu)的大小尺寸不 同即所述電耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。所述輸入端口 22和輸出端 口 23均接有SMA型接頭4。
另夕卜，所述單頻螺旋濾波器一 2和單頻螺旋濾波器二 3均為三階濾波器， 其均包括三個縱向并列的諧振腔，每個諧振腔中均設置有一個諧振器，且各
諧振器線圈底部接地。其中，單頻螺旋濾波器一2由輸入螺旋諧振器一12、 中間級螺旋諧振器一 11和輸出螺旋諧振器一 10組成，并且單頻螺旋濾波器
一 2的耦合結(jié)構(gòu)為磁耦合結(jié)構(gòu)。如圖4所示，輸入螺旋諧振器一 12和中間 級螺旋諧振器一 11之間的中間耦合窗口為磁耦合窗口 一 19,而中間級螺旋 諧振器一 11和輸出螺旋諧振器一 9之間的中間耦合窗口為磁耦合窗口二 20。而單頻螺旋濾波器二 3由輸入螺旋諧振器一 7、中間級螺旋諧振器一 8 和輸出螺旋諧振器一 9組成，并且單頻螺旋濾波器二 3的耦合結(jié)構(gòu)為電耦合 結(jié)構(gòu)。如圖3所示，輸入螺旋諧振器一7和中間級螺旋諧振器一8之間的中 間耦合窗口為電耦合窗口一 17，而中間級螺旋諧振器一 8和輸出螺旋諧振 器一9之間為電耦合窗口二 18。
也就是說，單頻螺旋濾波器一 2的諧振器之間采用磁場耦合，而單頻 螺旋濾波器二 3的諧振器之間采用電場耦合，并且集成時使得兩個單頻螺 旋濾波器相位能夠共軛匹配。兩個所述電耦合窗口開設在位于每兩個所述 諧振腔間的腔體l上部，兩個所述磁耦合窗口開設在位于每兩個所述諧振 腔間的腔體l下部。
而單頻螺旋濾波器一 2和單頻螺旋濾波器二 3的三個諧振器均由介質(zhì)骨 架和纏繞在其外側(cè)的粗銅導線螺旋線6組成，并且所述介質(zhì)骨架為聚四氟 乙烯介質(zhì)骨架5，并且所組成的諧振器均安裝在腔體l的內(nèi)部底板上。上述 六個諧振器所述諧振腔的結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)功率容量、插入損耗要求來進行 設計并選擇每個腔體的邊長尺寸，其具體選擇標準是如果功率要求低， 則腔體邊長的尺寸可以較小，而如果功率要求高，則腔體邊長的尺寸較大； 同時所處諧振腔的腔體位置選擇各諧振器線圈的焊接位置；而根據(jù)各單頻 螺旋濾波器的工作頻率選擇各自諧振器的高度尺寸， 一般約為0. 05個工作 波長；本實施例中，所用粗銅導線螺旋線6的直徑為2mm,螺距為4mm。
另外，本實施例中，單頻螺旋濾波器一2位于單頻螺旋濾波器二3的左 側(cè)，而輸入端口 22和輸出端口 23均開設在單頻螺旋濾波器二 3的右側(cè)。因 而，與單頻螺旋濾波器二 3的輸入螺旋諧振器一 7相接的輸入耦合饋線二 13
直接接輸入端口 22，而與單頻螺旋濾波器二3的輸出螺旋諧振器一9相接的 輸出耦合饋線二 14直接接輸出端口.23。而與單頻螺旋濾波器一 2的輸入螺 旋諧振器一 12相接的輸入耦合饋線一 15通過開設在腔體1上的穿墻孔21 接輸入端口 22,與單頻螺旋濾波器一 2的輸出螺旋諧振器一 IO相接的輸出 耦合饋線一 16通過開設在腔體1上的穿墻孔21接輸出端口 23,由于輸入 耦合饋線一 15和輸出耦合饋線一 16在狹窄的空間通過穿墻孔21,因而無 干擾耦合。
實際應用過程中，單頻螺旋濾波器一 2的F01通道由輸入耦合饋線15、 輸入螺旋諧振器12、磁耦合窗口一19、中間級螺旋諧振器ll、磁耦合窗 口二20、輸出螺旋諧振器IO和輸出耦合饋線16構(gòu)成；單頻螺旋濾波器二 3的F02通道由輸入耦合饋線13、輸入螺旋諧振器7、電耦合窗口一17、 中間級螺旋諧振器8、電耦合窗口二18、輸出螺旋諧振器9和輸出耦合饋
線14構(gòu)成。也就是說，本實用新型工作在雙頻帶，具有兩個通道。綜上， 兩個單頻螺旋濾波器分別通過三個諧振器及其內(nèi)部的電耦合窗口或磁耦合
窗口形成各自通道，再通過各自輸入耦合饋線或輸出耦合饋線完成與外電 路的耦合。加工制作過程中，主要還需對兩個單頻螺旋濾波器的輸入耦合 饋線和輸出耦合饋線的位置參數(shù)、電耦合結(jié)構(gòu)和磁耦合結(jié)構(gòu)的大小參數(shù)進 行優(yōu)化，使得兩通道間無互干擾；而各輸入耦合饋線或輸出耦合饋線是分 別焊接在各自輸入諧振器和輸出諧振器上的，其焊接的位置參數(shù)和長度參 數(shù)設計主要是根據(jù)所形成雙通帶螺旋濾波器響應函數(shù)的外電路品質(zhì)因素Q 值及安裝位置，另外還考慮了相互的寄生影響。實踐中，為使雙工器各通 道具有高隔離的收發(fā)共用功能，將各通道之間通過輸入耦合饋線或輸出耦 合饋線耦合到本通道的能量要降至最低 一是正確選擇穿墻孔21詢位置， 避免在電場最強處；二是盡可能使其他通道的輸入耦合饋線和輸出耦合饋 線遠離本通道的諧振器。本具體實施例中，單頻螺旋濾波器一 2的F01通 道的工作頻率為240 MHz，帶寬為3MHz,中心插損小于0. 6dB;而單頻螺旋 濾波器二 3的F02通道的工作頻率為280 MHz，帶寬為llMHz，中心插損小于
0.4dB。兩個單頻螺旋濾波器的帶內(nèi)電壓駐波比均在1.2以下，并且F01通道 與F02通道間相互隔離大于30dB。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限 制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種雙帶通螺旋濾波器，其特征在于:由兩個工作在不同頻率的多階單頻螺旋濾波器組成，每個所述單頻螺旋濾波器分別通過腔體(1)分隔成多個縱向并列的諧振腔，所述兩個單頻螺旋濾波器的耦合結(jié)構(gòu)極性不同且二者的相位成共軛匹配，其中一個耦合結(jié)構(gòu)為電耦合窗口，另一個耦合結(jié)構(gòu)為磁耦合窗口；所述單頻螺旋濾波器分別通過輸入螺旋諧振器、中間級螺旋諧振器、輸出螺旋諧振器以及每兩個諧振器之間的中間耦合窗口形成各自通道，所述輸入螺旋諧振器接輸入端口(22)，所述輸出螺旋諧振器接輸出端口(23)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述輸入 螺旋諧振器、中間級螺旋諧振器和輸出螺旋諧振器均由介質(zhì)骨架和纏繞在其 外側(cè)的粗銅導線螺旋線(6)組成。
3. 按照權(quán)利要求2所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述介質(zhì) 骨架為聚四氟乙烯介質(zhì)骨架(5)。
4. 按照權(quán)利要求1、 2或3所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述電耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。
5. 按照權(quán)利要求2或3所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述 輸入螺旋諧振器通過輸入耦合饋線接輸入端口 (22)，所述輸出螺旋諧振器 通過輸出耦合饋線接輸出端口 (23),所述輸入端口 (22)和輸出端口 (23) 均接有SMA型接頭(4)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述兩個 單頻螺旋濾波器輸入耦合饋線的饋電位置和形狀不同，所述兩個單頻螺旋濾 波器輸出耦合饋線的饋電位置和形狀不同。
7. 按照權(quán)利要求5所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于所述輸入耦合饋線和輸出耦合饋線穿過開設在腔體(1)上的穿墻孔(21)分別與輸 入端口 (22)和輸出端口 (23)相接。
8. 按照權(quán)利要求1、 2或3所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于 所述兩個單頻螺旋濾波器均為三階濾波器。
9.按照權(quán)利要求1、 2或3所述的雙帶通螺旋濾波器，其特征在于 所述電耦合窗口開設在位于每兩個所述諧振腔間的腔體(1)上部，所述磁 耦合窗口開設在位于每兩個所述諧振腔間的腔體(1)下部。
專利摘要本實用新型公開了一種雙帶通螺旋濾波器，由兩個工作在不同頻率的多階單頻螺旋濾波器組成，所述單頻螺旋濾波器分別通過腔體分隔成多個縱向并列的諧振腔，兩個單頻螺旋濾波器的耦合結(jié)構(gòu)極性不同且相位成共軛匹配，其中一個耦合結(jié)構(gòu)為電耦合窗口，另一個耦合結(jié)構(gòu)為磁耦合窗口；單頻螺旋濾波器分別通過輸入螺旋諧振器、中間級螺旋諧振器、輸出螺旋諧振器及每兩個諧振器之間的耦合結(jié)構(gòu)形成各自通道，輸入螺旋諧振器接輸入端口，輸出螺旋諧振器接輸出端口。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、設計電路簡單、抗干擾能力強、可靠性高、功率容量大且為單輸入單輸出，在實現(xiàn)兩個通帶互隔離的同時，也使雙工信道節(jié)省了一個端口。
文檔編號H01P1/20GK201204243SQ20082002938
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者劉炳耀, 城 安, 梁軍利, 毛國振, 王小林 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五〇四研究所