一種集成化腔體濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種集成化腔體濾波器。該濾波器包括扁盒狀的金屬主腔體，其內(nèi)排列設(shè)有同軸諧振器；同軸諧振器的開路端的盲孔內(nèi)分別設(shè)有管狀的介質(zhì)環(huán)；調(diào)諧螺栓通過金屬主腔體上的螺紋孔伸入同軸諧振器開路端的介質(zhì)圓環(huán)內(nèi)；金屬主腔體的底部分別設(shè)有輸入電纜和輸出電纜。本實用新型使用方便，加裝在主雷達(dá)系統(tǒng)中不需要改變原來的電訊接口形式；濾波器中的同軸諧振器尺寸遠(yuǎn)小于/4；另一方面本實用新型濾波器的耐功率能力比常規(guī)濾波器提高7至8倍；本實用新型實現(xiàn)了4倍頻程以上的抑制帶寬，能很好地抑制雜散和解決雷達(dá)系統(tǒng)的電磁干擾問題。
【專利說明】一種集成化腔體濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于雷達(dá)、微波通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電容加載，且與SMA和SBMA (SMA盲配座)低駐波、低損耗、高穩(wěn)相電纜組件高度集成的微波腔體濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]在某雷達(dá)系統(tǒng)中，由于主雷達(dá)天線與輔雷達(dá)天線(頻帶不同)進(jìn)行了一體化設(shè)計，使得相互間的互耦過強(qiáng)，雷達(dá)輔天線對主天線造成很強(qiáng)的電磁干擾。為滿足雷達(dá)系統(tǒng)的使用要求，需要在主天線上加裝一款體積小、裝配接口特殊、損耗小、對輔雷達(dá)頻點抑制度高，且寬阻帶的集成化濾波器?，F(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常采用混合型(低通、帶通、高通)、板線交指、梳狀加載線等類型的濾波器；混合型的濾波器由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計難度大，成本高，用于機(jī)載系統(tǒng)，可靠性不高；板線梳狀或交指加載線型的濾波器，易實現(xiàn)線切割，但功率容量上遠(yuǎn)不如圓形加載類型的濾波器。
[0003]實用新型內(nèi)容
[0004]為了既要滿足機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)可靠性要求，又要滿足大功率容量要求，最終達(dá)到解決雷達(dá)輔天線基波信號對雷達(dá)主天線中的數(shù)字陣列模塊的干擾問題，且要抑制主天線中數(shù)字陣列模塊輸出的二次諧波及四次諧波問題，接入主雷達(dá)系統(tǒng)后不影響整機(jī)的性能指標(biāo)，本實用新型提供一種集成化腔體濾波器。
[0005]具體的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種集成化腔體濾波器為集成化的腔體濾波器；包括扁盒狀的金屬主腔體1，金屬主腔體I內(nèi)排列設(shè)有同軸諧振器3 ;同軸諧振器3的短路端分別固定連接著金屬主腔體I的一側(cè)內(nèi)壁，同軸諧振器3的開路端開設(shè)有盲孔,每個盲孔內(nèi)分別設(shè)有管狀的介質(zhì)環(huán)5 ;與同軸諧振器3開路端對應(yīng)的金屬主腔體I另一側(cè)內(nèi)壁上開設(shè)有螺紋孔，調(diào)諧螺栓6通過金屬主腔體I上的螺紋孔伸入同軸諧振器3開路端的介質(zhì)環(huán)5內(nèi)，使同軸諧振器3的開路端固定；金屬主腔體I的底部分別設(shè)有輸入電纜4a和輸出電纜4b，所述輸入電纜(4a)為具有盲配座的SMA電纜，所述輸出電纜(4b)為SMA電纜。其中SBMA (SMA盲配座)輸入電纜4a的內(nèi)導(dǎo)體和SMA輸出電纜4b的內(nèi)導(dǎo)體分別伸入金屬主腔體I內(nèi)，且分別連接著腔內(nèi)首尾兩側(cè)的兩個同軸諧振器3的金屬本體，SBMA (SMA盲配座)輸入電纜4a的外導(dǎo)體和SMA輸出電纜4b的外導(dǎo)體分別連接著金屬主腔體I的底部。
[0007]所述同軸諧振器3為多節(jié)阻抗變換諧振器，所述介質(zhì)環(huán)5的外端伸至同軸諧振器3開路端的外部，介質(zhì)環(huán)5的外端上套設(shè)有方形金屬塊2，方形金屬塊2與金屬主腔體I的另一側(cè)內(nèi)壁接觸；實現(xiàn)多節(jié)阻抗變換；所述同軸諧振器3為圓桿或方桿。
[0008]所述介質(zhì)環(huán)5的材料介電常數(shù)為2.2的聚四氟乙烯材料。
[0009]所述金屬主腔體I的長度、寬度和高度分別為40mm、17mm和9mm。
[0010]金屬主腔體I的底部分別設(shè)有兩個帶螺紋孔的凸臺，SBMA (SM盲配座)輸入電纜4a的外導(dǎo)體和SMA輸出電纜4b的外導(dǎo)體分別對應(yīng)焊接在金屬主腔體I底部的兩個帶螺紋孔的凸臺里，且采用螺套形式緊固，外加熱縮套管進(jìn)行防水。
[0011]本實用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
[0012]1.本實用新型的集成化腔體濾波器使用方便，加裝在主雷達(dá)系統(tǒng)中不需要改變原來的電訊接口形式，實現(xiàn)了雷達(dá)天饋系統(tǒng)與收發(fā)系統(tǒng)的有機(jī)集成；
[0013]2.本實用新型濾波器中的同軸諧振器3采用阻抗變換形式，端面加方形金屬塊2，形成多節(jié)阻抗變換諧振器，通過選擇較合適的阻抗比，可在極大范圍內(nèi)縮短諧振器的長度。常規(guī)的諧振器要滿足諧振頻率要求一般選擇
/2、4 /4，本實用新型中諧振器尺寸遠(yuǎn)小于4 /4；
[0014]3.本實用新型為了方便諧振器電容加載和減輕濾波器整體重量，在同軸諧振器3的開路端設(shè)管狀的介質(zhì)環(huán)5，使諧振頻率變低，諧振器的長度進(jìn)一步縮短，一方面減小了濾波器體積和減輕濾波器重量，另一方面大大提高濾波器的耐功率能力，是常規(guī)濾波器耐功率的7至8倍，本實用新型耐功率能力常溫常壓下可達(dá)1200W ；
[0015]4.開路終端同步采用電容加載技術(shù)，使濾波器諧振器尺寸遠(yuǎn)小于土 /9 ；
[0016]5.由圖1所示的采用四階諧振器組成的微波濾波器結(jié)構(gòu)，很好地實現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)要求的低損耗(0.3dB)、大功率(1200W常溫常壓下)、寬阻帶(4次以上諧波)、高抑制(60db以上)等指標(biāo)。還可根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的需要用于更高階或低階其它各頻段的濾波器中；
[0017]6.采用多節(jié)阻抗變換的同軸諧振器使濾波器的帶外抑制比同類型同尺寸的濾波器抑制度好，很好地抑制雜散，本實用新型實現(xiàn)了 4倍頻程以上的抑制帶寬，采用鋁材料制作，重量輕，約15 克，體積小至常規(guī)尺寸的1/3 ;在S波段，金屬主腔體I的長、寬、高分別為40mmX 17mmX9mm,結(jié)構(gòu)簡單,且制作方便，一致性和可靠性較高，工程實用性強(qiáng)；
[0018]7.本實用新型由于采用了多次電容加載技術(shù)，使諧振器尺寸減小，從而很好地減小了濾波器體積，但其通帶帶寬受耦合度限制，其結(jié)構(gòu)形式適用于通帶帶寬不寬的場合；但如采用直接圓柱或方柱諧振器的形式，在相同的長度情況下可增加帶寬，或采用合適的耦合機(jī)制，如增加過渡連徑可以用于寬帶濾波器中，諧振器形式選擇可根據(jù)濾波器帶寬的實際需要做決定。此類型諧振器最大的優(yōu)點是諧振器中心導(dǎo)體內(nèi)部沒有電磁場，因此這部分空間對增加Q值沒有任何意義，從而可在不影響損耗指標(biāo)情況下起到減重的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型集成化濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實用新型剖視圖。
[0021]圖3為單個同軸諧振器的剖面圖。
[0022]圖4為集成化濾波器的幅頻特性。
[0023]上圖中序號:金屬主腔體1、方形金屬塊2、同軸諧振器3、輸入電纜4a、輸出電纜4b、介質(zhì)環(huán)5、調(diào)諧螺栓6、固定孔8、內(nèi)導(dǎo)體9、外導(dǎo)體10。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進(jìn)一步地說明。
[0025]實施例1[0026]參見圖1和圖2，集成化腔體濾波器為四階集成化的腔體濾波器；包括扁盒狀的金屬主腔體1，金屬主腔體I的外周均布有固定孔8，金屬主腔體I內(nèi)排列設(shè)有同軸諧振器3 ；所述同軸諧振器3為多節(jié)阻抗變換諧振器，同軸諧振器3的短路端分別固定連接著金屬主腔體I的一側(cè)內(nèi)壁，同軸諧振器3的開路端開設(shè)有盲孔，每個盲孔內(nèi)分別裝有管狀的介質(zhì)環(huán)5，見圖3。與同軸諧振器3開路端對應(yīng)的金屬主腔體I另一側(cè)內(nèi)壁上均布開設(shè)有螺紋孔，調(diào)諧螺栓6通過金屬主腔體I上的螺紋孔伸入同軸諧振器3開路端的介質(zhì)環(huán)5內(nèi)，使同軸諧振器3的開路端固定；金屬主腔體I的底部分別設(shè)有SBMA (SMA盲配座)輸入電纜4a和SMA輸出電纜4b，其中SBMA (SMA盲配座)輸入電纜4a的內(nèi)導(dǎo)體和SMA輸出電纜4b的內(nèi)導(dǎo)體9分別伸入金屬主腔體I內(nèi)，連接著腔內(nèi)首尾兩個同軸諧振器3的金屬本體，SBMA (SMA盲配座)輸入電纜4a的外導(dǎo)體10和SMA輸出電纜4b的外導(dǎo)體分別連接著金屬主腔體I的底部。
[0027]本實用新型主要用在某相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)中，在保證微波濾波器的電性能的基礎(chǔ)上，采用了多節(jié)阻抗變換的同軸諧振器3，在同軸諧振器的開路端增加方形金屬塊2和介質(zhì)環(huán)5，開路終端加可調(diào)諧的加載電容，使諧振器在所需要的頻率上諧振，諧振器的物理長度比同類諧振器的長度小1/3左右。微波濾波器的設(shè)計尺寸，關(guān)鍵尺寸諧振器的耦合尺寸，由所需要濾波器的帶寬決定，本實施例中濾波器要求的帶寬為9.2%，通過分析濾波器的設(shè)計指標(biāo)，由切比雪夫低通原型濾波器當(dāng)n=4時，能滿足系統(tǒng)提出的指標(biāo)要求，通過采用甘本祓、吳萬春編寫的《現(xiàn)代微波濾濾器的結(jié)構(gòu)設(shè)計》一書的寬帶濾波器的設(shè)計方法及工程設(shè)計優(yōu)化得出濾波器的各項尺寸，利用低通元件值可以得到有載品質(zhì)因數(shù)&，再通過S11的群時延提取出所需的有載品質(zhì)因數(shù)，設(shè)計了輸入輸出高度與有載品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系曲線，選擇合適的輸入輸出尺寸，同軸諧振器3的長度小于七/9 ;方形金屬塊2可以使諧振器尺寸
進(jìn)一步減小，從而增加抑制；介質(zhì)環(huán)5主要用于保護(hù)調(diào)諧螺栓6，使諧振器在加載時不易由于體積小而造成短路現(xiàn)象，還可以減少調(diào)諧螺栓6的加載深度，從而達(dá)到提高功率容量的目的。本實用新型很好地解決了輔天線基波信號對主天線中的數(shù)字陣列模塊的干擾問題，同時有效地解決了主天線中數(shù)字陣列模塊輸出的二次諧波及四次諧波問題，且接入系統(tǒng)后有良好匹配特性，對天線性能和雷達(dá)整機(jī)性能影響極小。圖4給出了設(shè)計出的濾波器的幅頻特性曲線，還可通過改變調(diào)諧螺栓6的加載深度和諧振器的長度用應(yīng)在其它的頻段，通用性、實用性較強(qiáng)。此種結(jié)構(gòu)形式的濾波器諧振器形式可在更高階數(shù)的濾濾器中加以應(yīng)用。
[0028]實施例2:
[0029]可將圖1中結(jié)構(gòu)同軸諧振器3直接采用WR形式用四階設(shè)計，同軸諧振器3可以是圓桿也可以是方桿，圓桿比方桿的耐功率能力強(qiáng)，但兩種形式均能滿足本系統(tǒng)的功率要求。直接用UIR形式會使諧振器諧振頻率往高端移，這時就要調(diào)節(jié)調(diào)諧螺栓6的深度，使其通帶特性滿足指標(biāo)要求，設(shè)計方法與實施例一類似。兩設(shè)計實例均可達(dá)到高可靠性的濾波組件設(shè)計目的，滿足雷達(dá)系統(tǒng)提出的苛刻指標(biāo)要求。
[0030]本實用新型集成化濾波組件均采用Q值較高的同軸腔體濾波器與系統(tǒng)中帶盲配接頭的電纜進(jìn)行一體化設(shè)計，在系統(tǒng)要求的體積和尺寸下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了小體積、小損耗、同時具有很好的通帶特性和阻帶特性，能廣泛應(yīng)用于各頻段帶快速盲插結(jié)構(gòu)的雷達(dá)系統(tǒng)、現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)、3G手機(jī)通信系統(tǒng)中。微波濾波器是微波通信或雷達(dá)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值和實用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種集成化腔體濾波器，其特征在于:所述腔體濾波器為集成化的腔體濾波器；包括扁盒狀的金屬主腔體(1)，金屬主腔體(I)內(nèi)排列設(shè)有同軸諧振器(3);同軸諧振器(3)的短路端分別固定連接著金屬主腔體(I)的一側(cè)內(nèi)壁，同軸諧振器(3)的開路端開設(shè)有盲孔，每個盲孔內(nèi)分別設(shè)有管狀的介質(zhì)環(huán)(5);與同軸諧振器(3)開路端對應(yīng)的金屬主腔體(I)另一側(cè)內(nèi)壁上開設(shè)有螺紋孔，調(diào)諧螺栓(6)通過金屬主腔體(I)上的螺紋孔伸入同軸諧振器(3)開路端的介質(zhì)環(huán)(5)內(nèi)，使同軸諧振器(3)的開路端固定；金屬主腔體(I)的底部分別設(shè)有輸入電纜(4a)和輸出電纜(4b),其中輸入電纜(4a)的內(nèi)導(dǎo)體和輸出電纜(4b)的內(nèi)導(dǎo)體分別伸入金屬主腔體(I)內(nèi)，且分別連接著腔內(nèi)首尾兩側(cè)的兩個同軸諧振器(3)的金屬本體，輸入電纜(4a)的外導(dǎo)體和輸出電纜(4b)的外導(dǎo)體分別連接著金屬主腔體(I)的底部；所述輸入電纜(4a)為具有盲配座的SMA電纜，所述輸出電纜(4b)為SMA電纜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化腔體濾波器，其特征在于:所述同軸諧振器(3)為多節(jié)阻抗變換諧振器，所述介質(zhì)環(huán)(5)的外端伸至同軸諧振器(3)開路端的外部，介質(zhì)環(huán)(5)的外端上套設(shè)有方形金屬塊(2)，方形金屬塊(2)與金屬主腔體(I)的另一側(cè)內(nèi)壁接觸；實現(xiàn)多節(jié)阻抗變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成化腔體濾波器，其特征在于:所述同軸諧振器(3)為圓桿或方桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化腔體濾波器，其特征在于:所述介質(zhì)環(huán)(5)的材料介電常數(shù)為2.2的聚四氟乙烯材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化腔體濾波器，其特征在于:所述金屬主腔體(I)的長度、寬度和高度分別為40mm、17mm和9mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成化腔體濾波器，其特征在于:金屬主腔體(I)的底部分別設(shè)有兩個帶螺紋孔的凸臺，輸入電纜(4a)的外導(dǎo)體和輸出電纜(4b)的外導(dǎo)體分別對應(yīng)焊接在金屬主腔體(I)底部的兩個帶螺紋孔的凸臺里。
【文檔編號】H01P1/205GK203617410SQ201320743378
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月23日
【發(fā)明者】湯艷燕, 李佩, 張德智, 王志勇 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所