專利名稱：諧振器和應(yīng)用該諧振器的濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在無線電通訊裝置、廣播裝置等中用于消除噪聲、信號(hào)的分路和合成等的諧振器，也涉及一種包括該諧振器的濾波器。
背景技術(shù)：
在比較低的頻段(如短波和超短波頻段)內(nèi)按慣例已使用由作為集總參數(shù)電路元件的電容和線圈組成的諧波器或螺旋諧振器。


圖1是一個(gè)常規(guī)的螺旋諧振器的一個(gè)垂直剖面圖，圖2是該諧振器的一個(gè)水平剖面圖。
該螺旋諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體201；一個(gè)電容形成電極203；絕緣體2041，和2042；一個(gè)螺旋諧振元件202，該元件在其一端以機(jī)械方式固定到該外導(dǎo)體201的內(nèi)壁并與其電連接，在其中間部分繞成線圈狀，在其另一端安裝在該電容形成電極203上，并通過絕緣體2041和2042固定到外導(dǎo)體201的內(nèi)壁上；一個(gè)可動(dòng)電極205；一個(gè)驅(qū)動(dòng)螺釘206，把該可動(dòng)電極205安裝在該螺釘?shù)囊欢松希撀葆敶┻^外導(dǎo)體201；一個(gè)用于把該驅(qū)動(dòng)螺釘206固定到外導(dǎo)體201上的防松螺母207；以及輸入/輸出耦合元件和輸入/輸出端(未示出)。
采用該螺旋諧振元件，可通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)螺釘206使之向前或向后從而移動(dòng)該可動(dòng)電極205向前或向后以改變電極203的電容來精細(xì)地調(diào)整諧振頻率。
以上描述的常規(guī)的諧振器具有以下缺點(diǎn)。
由于是通過把一條金屬線或一個(gè)比較薄的桿形導(dǎo)體繞成一個(gè)線圈的形狀來形成該螺旋諧振元件202，故不但該螺旋諧振元件202本身的熱輻射表面面積很小，而且進(jìn)入外導(dǎo)體201的熱導(dǎo)率也很差，因此不能有效地從螺旋諧振元件202和外導(dǎo)體201輻射由于該螺旋諧振元件202內(nèi)的功率損耗而產(chǎn)生的熱量，而且作為該諧振器的各個(gè)組成部分的溫升而引起的變形的結(jié)果，諧振頻率將產(chǎn)生波動(dòng)。
把該螺旋諧振元件202的端部直接地或間接地由外導(dǎo)體201的內(nèi)壁支撐和固定到外導(dǎo)體201的內(nèi)壁上，但其中間部未由任何支撐物進(jìn)行支撐，而是通過其自身的剛度來保持繞成線圈的姿態(tài)，故其抗振動(dòng)性很差，進(jìn)行制造是困難的，而且成本較高。
當(dāng)形成該螺旋諧振元件202的導(dǎo)線或金屬桿的直徑較大時(shí)，由于螺旋元件202的溫升引起的螺旋諧振元件202本身的變形204通過電極203反復(fù)地將機(jī)械應(yīng)變加到絕緣體2041和2042上，并且在嚴(yán)重的情況下，該絕緣體2041和2042將會(huì)破裂。
由于其高的阻抗，螺旋諧振元件具有很差的耐電壓特性。
當(dāng)由這樣一種螺旋諧振元件來構(gòu)成濾波器時(shí)，一個(gè)螺旋諧振元件所遇到的各種不同的上述缺點(diǎn)直接作為缺點(diǎn)出現(xiàn)在該濾波器中。
發(fā)明公開本發(fā)明的目的是提供下述一種諧振器在該諧振器中可有效地把熱量從該諧振電容元件和外導(dǎo)體處輻射出去，諧振頻率中的波動(dòng)是非常小的，抗振動(dòng)性良好，并且阻抗低。本發(fā)明的目的還在于提供一種應(yīng)用該諧振器的濾波器。
按照本發(fā)明的一種諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)諧振電容元件，該元件包括一個(gè)其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；和由金屬板或金屬薄層制成的、在該介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在該電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在該另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及一種以高頻方式將該諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)諧振電容元件，該元件包括一個(gè)其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；和由一個(gè)金屬板或一個(gè)金屬薄層制成的、在該介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在該電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在該另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以串聯(lián)方式連接在輸入端與輸出端間的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及一種以高頻方式將該諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到該二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件間的連接點(diǎn)的裝置。
按照本發(fā)明的一種濾波器包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以一種高頻方式串聯(lián)連接的諧振電容元件，這些元件包括多個(gè)在該外導(dǎo)體內(nèi)在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的、其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；以及由一個(gè)金屬板或一個(gè)金屬薄層制成的、在每個(gè)介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在上述一個(gè)電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；一種以高頻方式將該多個(gè)諧振電容元件中的起始的一個(gè)諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸入端上的裝置；以及一種以高頻方式將該多個(gè)諧振電容元件中的最后一個(gè)諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括
一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上，以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述固定電極由一個(gè)金屬薄層組成，該固定電極粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍而且把該固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及一種以高頻方式將該固定電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭牡膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成而且把該固定電極下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端與輸出端間以串聯(lián)方式連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及一種以高頻方式將該固定電極固定到二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件的連接點(diǎn)上的裝置。
另一種按照本發(fā)明的濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，該元件包括多個(gè)在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的、由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；由在各個(gè)空心圓柱體上提供的一個(gè)金屬薄層組成的一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭牡膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上；以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；組成上述固定電極的金屬薄層粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍而且把該固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振電容元件連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件連接到輸出端的裝置。
一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)固定電極和一個(gè)可動(dòng)電極，上述固定電極由一個(gè)空心的圓柱形導(dǎo)體組成，把該導(dǎo)體的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上，該導(dǎo)體的上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述可動(dòng)電極由一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體導(dǎo)體組成，該導(dǎo)體與該固定電極同軸，把該導(dǎo)體安裝到該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將該固定電極連接到輸入端和輸出端上的裝置。
另一種按照本發(fā)明的濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的、在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的可變的諧振電容元件，其中每個(gè)諧振電容元件包括一個(gè)固定電極和一個(gè)可動(dòng)電極，上述固定電極由一個(gè)空心的圓柱形導(dǎo)體組成，把該導(dǎo)體的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上，該導(dǎo)體的上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述可動(dòng)電極由一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱形導(dǎo)體組成，該導(dǎo)體與該固定電極同軸，把該導(dǎo)體安裝到該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該固定電極內(nèi)的長度；
一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始一個(gè)諧振電容元件的固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件的固定電極連接到輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固定介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式把第二固定電極連接到輸入端和輸出端上的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括
一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端和輸出端之間串聯(lián)連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及以高頻方式將第二固定電極連接到二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件的連接點(diǎn)上的裝置。
另一種按照本發(fā)明的濾波器包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，這些元件中的每一個(gè)包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振元件的第二固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振元件的第二固定電極連接到輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)第一固定電極、一個(gè)第二固定電極和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隙，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式將第二固定電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
另一種按照本發(fā)明的諧振器包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隔，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端和輸出端間串聯(lián)連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及以高頻方式將第二固定電極連接到二個(gè)電感或二個(gè)電容的連接點(diǎn)的裝置。
另一種按照本發(fā)明的濾波器包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，在適當(dāng)?shù)拈g隔處設(shè)置這些元件，該元件的每一個(gè)都包括一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隙，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振電容元件的第二固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件的第二固定電極連接到輸出端的裝置。
因?yàn)橹C振電容元件的比較大的熱輻射表面積，按照本發(fā)明的諧振器在諧振電容元件和外導(dǎo)體間具有良好的熱導(dǎo)率，因此可有效地從諧振電容元件和外導(dǎo)體處輻射熱量，因而可將各種不同的諧振器組成部分的溫升保持在低水平上，故由于作為溫升的結(jié)果的各組成部分的變形而引起的諧振頻率的波動(dòng)非常小。再有，本發(fā)明的諧振器的結(jié)構(gòu)非常簡單，并且在機(jī)械性能方面很堅(jiān)固，故本發(fā)明的諧振器產(chǎn)品具有良好的抗振動(dòng)性。由于該諧振器的低阻抗，其耐壓特性也很好。一個(gè)包含了按照本發(fā)明的諧振器的濾波器也具有上述相同的優(yōu)點(diǎn)。
再有，在一個(gè)采用固定和可動(dòng)電極的可變電容形成的諧振器的情況下，可變動(dòng)的電容范圍較寬，可在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)設(shè)置諧振頻率，因此可采用相同結(jié)構(gòu)和相同尺寸的部件來形成具有一個(gè)較大的諧振頻率的變化范圍的諧振器，并且因而可降低所需的成本。
附圖簡述圖1是一個(gè)常規(guī)諧振器的垂直剖面圖；圖2是一個(gè)常規(guī)諧振器的水平剖面圖；圖3是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖4是第一實(shí)施例的諧振器的水平剖面圖；圖5是第一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖，這是將圖3轉(zhuǎn)動(dòng)90°后得到的圖；圖6是第一實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖；圖7是一個(gè)說明第一實(shí)施例中的一個(gè)例子的圖，在該例子中通過電容元件11使輸入端5與電容形成電極3進(jìn)行電容性的耦合，通過電容元件12使輸出端與電容形成電極4進(jìn)行電容性耦合；圖8是一個(gè)說明第一實(shí)施例中的一個(gè)例子的圖，在該例子中利用探針13和14作為輸入/輸出耦合裝置；圖9是一個(gè)諧振器的垂直剖面圖，其中利用環(huán)15和16作為第一實(shí)施例中的輸入/輸出耦合裝置；圖10是一個(gè)諧振器的水平剖面圖，其中利用環(huán)15和16作為第一實(shí)施例中的輸入/輸出耦合裝置；圖11是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；
圖12是第二實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖；圖13是說明第二實(shí)施例的傳輸特性的一個(gè)圖；圖14是按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖15是第三實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖；圖16是說明第三實(shí)施例的傳輸特性的一個(gè)圖；圖17是按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖18是第四實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖；圖19是說明第四實(shí)施例的傳輸特性的一個(gè)圖；圖20是按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖21是第五實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖；圖22是說明第五實(shí)施例的傳輸特性的一個(gè)圖；圖23是按照本發(fā)明的第六實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖24是按照本發(fā)明的第七實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖25是按照本發(fā)明的第八實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖26是按照本發(fā)明的第九實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖27是用圖11中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖28是圖27中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖29是用圖14中示出的諧振器構(gòu)成的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖30是用圖20中示出的諧振器構(gòu)成的濾波器的垂直剖面圖；圖31是圖30中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖32是用圖17中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖33是用圖3中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖34是圖33中示出的濾波器的水平剖面圖；圖35是圖33和34中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖36是圖35中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖37是用于說明按照本發(fā)明的濾波器的設(shè)計(jì)方法的電路圖；圖38是圖37中的電路的傳輸特性的一個(gè)圖；圖39是說明級(jí)間磁場耦合系數(shù)與相鄰的諧振電容元件的中心間距之間的關(guān)系的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖40是說明圖33至36中示出的濾波器的傳輸特性的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖41是按照本發(fā)明的另一個(gè)濾波器的主要部分的剖面圖；圖42是一個(gè)濾波器的垂直剖面圖，在該濾波器中，級(jí)間耦合由電容性耦合構(gòu)成；圖43是圖42中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖44是圖43中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖45是說明圖42中示出的濾波器的傳輸特性的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖46是按照本發(fā)明的第十實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖47是按照本發(fā)明的第十實(shí)施例的諧振器的水平剖面圖；
圖48是圖47中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖49是說明第十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中通過電容元件42使輸入端36與固定電極33進(jìn)行電容性耦合，并通過電容元件43使輸出端37與固定電極33進(jìn)行電容性耦合；圖50是說明第十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中利用探針44和45作為輸入/輸出耦合裝置；圖51是說明第十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中利用環(huán)46和47作為輸入/輸出耦合裝置；圖52是按照本發(fā)明的第十一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖53是圖52中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖54是說明圖52中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖55是按照本發(fā)明的第十二實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖56是圖55中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖57是說明圖55中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖58是按照本發(fā)明的第十三實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖59是圖58中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖60是說明圖5 8中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖61是按照本發(fā)明的第十四實(shí)施例中的諧振器的垂直剖面圖；圖62是圖61中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；
圖63是說明圖61中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖64是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中，圖52中示出的實(shí)施例中的耦合元件50已被一個(gè)探針44所取代；圖65是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中，圖52中示出的實(shí)施例中的耦合元件50已被一個(gè)環(huán)46所取代；圖66是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中，圖58中示出的實(shí)施例中的耦合元件50已被一個(gè)探針44所取代；圖67是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中，圖58中示出的實(shí)施例中的耦合元件50已被一個(gè)探針46所取代；圖68是用圖46中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)垂直剖面圖；圖69是用圖46中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)水平剖面圖；圖70是圖68和69中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖71是圖70中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖72是說明級(jí)間磁場耦合系數(shù)與相鄰的諧振電容元件的中心間距之間的關(guān)系的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖73是一個(gè)帶通濾波器的垂直剖面圖，其中級(jí)間耦合由電場耦合構(gòu)成；圖74是圖73中示出的帶通濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖75是圖74中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖76是用圖52中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖77是圖76中示出的濾波器的一個(gè)右側(cè)視圖；圖78是圖76中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖79是用圖55中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖80是用圖61中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖81是圖80中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖82是用圖58中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖83是按照本發(fā)明的第十九實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖84是按照本發(fā)明的第十九實(shí)施例的諧振器的一個(gè)水平剖面圖；圖85是第十九實(shí)施例的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖86是第十九實(shí)施例中的一個(gè)例子的垂直剖面圖，在該例子中，通過電容元件71使輸入端65與固定電極62進(jìn)行電容性耦合，通過電容元件72使輸出端66與固定電極62進(jìn)行電容性耦合；圖87是說明第十九實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中利用探針73和74作為輸入/輸出耦合裝置；圖88是說明第十九實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中利用耦合線75和76作為輸入/輸出耦合裝置來完成分接耦合；
圖89是圖83中示出的濾波器的一個(gè)垂直剖面圖；圖90是圖89中示出的濾波器的一個(gè)水平剖面圖；圖91是圖89和90中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖92是圖91中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖93是說明級(jí)間磁場耦合系數(shù)與相鄰的可變諧振電容元件的中心間距之間的關(guān)系的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖94是說明在圖89至92中示出的濾波器的寬頻帶上的傳輸特性的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖95是一個(gè)接近圖94中的諧振頻率f0的放大的傳輸特性圖；圖96是一個(gè)濾波器的垂直剖面圖，在該濾波器中在特定的間隔處配置可變的諧振電容元件，并且在相鄰的可變諧振電容元件之間插入級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件；圖97是圖96中示出的濾波器的水平剖面圖；圖98是一個(gè)濾波器的垂直剖面圖，該濾波器的構(gòu)成方式是使得通過另一種類型的級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件來調(diào)整級(jí)間磁場耦合系數(shù)；圖99是圖98中示出的濾波器的水平剖面圖；圖100是用圖83中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的另一個(gè)例子的垂直剖面圖；圖101是一個(gè)濾波器的另一個(gè)例子的垂直剖面圖，在該例子中通過電容性耦合來耦合各級(jí)；圖102是按照本發(fā)明的第二十實(shí)施例的垂直剖面圖；
圖103是按照本發(fā)明的第二十實(shí)施例的水平剖面圖；圖104是圖103中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖105是說明第二十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中通過電容元件102使輸入端96與固定電極93進(jìn)行電容性耦合，通過電容元件103使輸出端97與固定電極93進(jìn)行電容性耦合；圖106是說明第二十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖；在該例子中利用探針104和105作為輸入/輸出耦合裝置；圖107是說明第二十實(shí)施例中的一個(gè)例子的一個(gè)圖，在該例子中利用環(huán)106和107作為輸入/輸出耦合裝置；圖108是按照本發(fā)明的第二十一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖109是圖108中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖110是說明圖108中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖111是按照本發(fā)明的第二十二實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖112是圖111中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖113是說明圖111中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖114是按照本發(fā)明的第二十三實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；圖115是圖114中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖116是說明圖114中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖117是按照本發(fā)明的第二十四實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖；
圖118是圖117中示出的諧振器的一個(gè)等效電路圖；圖119是說明圖117中示出的諧振器的傳輸特性的一個(gè)圖；圖120是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中圖109中示出的實(shí)施例中的耦合元件110已被一個(gè)探針104所取代；圖121是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中圖108中示出的實(shí)施例中的耦合元件110已被一個(gè)環(huán)106所取代；圖122是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中圖114中示出的實(shí)施例中的耦合元件110已被一個(gè)探針104所取代；圖123是一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖，在該實(shí)施例中圖114中示出的實(shí)施例中的耦合元件110已被一個(gè)環(huán)106所取代；圖124是用圖102中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的垂直剖面圖；圖125是用圖102中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的水平剖面圖；圖126是圖124和125中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖127是圖126中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖；圖128是說明級(jí)間磁場耦合系數(shù)與相鄰的諧振電容元件的中心間距之間的關(guān)系的一個(gè)例子的一個(gè)圖；圖129是一個(gè)帶通濾波器的垂直剖面圖，在該濾波器中級(jí)間耦合由電場耦合構(gòu)成；圖130是圖129中示出的帶通濾波器的一個(gè)等效電路圖；圖131是圖130中示出的等效電路圖的一個(gè)經(jīng)過變換的等效電路圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式圖3是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖，圖4是其水平剖面圖，圖5是將圖3旋轉(zhuǎn)90°后得到的垂直剖面圖。
本實(shí)施例的諧振器包括一個(gè)立方體的外導(dǎo)體1、一個(gè)細(xì)長的帶狀的介質(zhì)板2、電容形成電極3和4、一個(gè)輸入端5、一個(gè)輸出端6、一條輸入耦合線7、一條輸出耦合線8、一個(gè)諧振頻率微調(diào)元件9以及一個(gè)用于固定該微調(diào)元件9的防松螺母10。該外導(dǎo)體1也可以是一個(gè)設(shè)有底部的圓柱體。
通過一種粘合劑或其它合適的手段將介質(zhì)板2的上端和下端分別固定到外導(dǎo)體1的上壁和下壁上。
電容形成電極3和4由粘在介質(zhì)板2的正面和背面的金屬薄層制成，或由貼在介質(zhì)板2的正面和背面的金屬板制成。如圖5中所示，不管電容形成電極3和4是由一種金屬薄層還是由一種金屬板制成，將一個(gè)電極(在圖示的情況下是形成電容的電極3)的下端電連接到外導(dǎo)體1的下壁上，并且在電容形成電極3的上端與外導(dǎo)體1的上壁間提供一個(gè)適當(dāng)寬度的間隙以使二者不致于互相電連接起來。將電容形成電極4的上端電連接到外導(dǎo)體1的上壁上，并且在電容形成電極4的下端與外導(dǎo)體1的下壁間提供一個(gè)適當(dāng)寬度的間隙以使二者不致于互相電連接起來。
舉例來說，輸入端5和輸出端6均由同軸插頭構(gòu)成，并將形成各個(gè)同軸插頭的外導(dǎo)體連接到外導(dǎo)體1上。將輸入耦合線7的一端連接到輸入端5的內(nèi)導(dǎo)體上，并將另一端連接到電容形成電極3上。將輸出耦合線8的一端連接到輸出端6的內(nèi)導(dǎo)體上，并將另一端連接到電容形成電極3上。在目前情況下微調(diào)元件9由一個(gè)擰入外導(dǎo)體1的壁內(nèi)的金屬螺釘制成。
在以這種方式構(gòu)成的諧振器中，一個(gè)其等效電路已在圖6中示出的平行諧振電路由形成自外導(dǎo)體1的分布電感、與由介質(zhì)板2以及電容形成電極3和4形成的諧振電容元件的電容組成。在圖6中，符號(hào)R表示諧振電路，符號(hào)M5R表示輸入磁場耦合系數(shù)，以及符號(hào)MR6表示輸出磁場耦合系數(shù)。
舉例來說，當(dāng)在輸入端5上加上高頻功率時(shí)，在該諧振器內(nèi)的電磁場分布變成如圖4和5中示出的那樣。圖4中標(biāo)有箭頭的虛線H表示磁場，圖5中帶有箭頭的實(shí)線E表示電場矢量，帶有箭頭的實(shí)線I表示電流。
由于在該諧振器中電感比較小并且電容比較大，故該諧振器是低阻抗型的，并具有良好的耐壓特性。
如果使用一種具有一個(gè)高的介電常數(shù)和一個(gè)接近于零的介電損耗的材料作為該諧振電容元件中的介質(zhì)板2，那么可忽略組成介質(zhì)板2以及電容形成電極3和4的諧振電容元件的品質(zhì)因數(shù)Q(Qd)。由于被積聚在該諧振器內(nèi)的電磁能量將對應(yīng)于外導(dǎo)體1的體積，并且可將該諧振器的金屬部分內(nèi)的電阻保持在一個(gè)極低的水平上，故可得到一個(gè)很大的無載品質(zhì)因數(shù)Q。
當(dāng)在該諧振器內(nèi)外導(dǎo)體1以及電容形成電極3和4由銅制成時(shí)，無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)將隨該諧振器內(nèi)的電感對電容的比值而改變。本發(fā)明人通過使用各種原型能得到以下的對于無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的實(shí)驗(yàn)方程式Qu=20f01/2•SH..........(1)]]>
其中，f0是諧振頻率(MHz)，SH是外導(dǎo)體1的高度(cm)(見圖5)。
在本實(shí)施例中，給出采用耦合線7和8的分接耦合作為以一種高頻方式耦合輸入端5與電容形成電極3及耦合輸出端6與電容形成電極3的裝置的一個(gè)例子。但如圖7中所示，也可以采用通過電容元件11對輸入端5與電容形成電極3進(jìn)行電容性耦合的裝置和通過電容元件12對輸出端6與形成電容的電極3進(jìn)行電容性耦合的裝置。此外，如圖8中所示，可使用探針13和14作為輸入/輸出耦合裝置。
如圖9和10中所示(圖8和圖9分別是該諧振器的垂直剖面圖和水平剖面圖)，也可使用環(huán)15和16作為輸入/輸出耦合裝置。
以上的描述都是對于以下這樣一種情況而言的其中將形成諧振電容元件的電容形成電極3以一種高頻方式耦合到輸入端5和輸出端6。但是也可用以下這樣一種結(jié)構(gòu)來實(shí)施本發(fā)明其中將電容形成電極4以一種高頻方式耦合到輸入端5和輸出端6。
在圖7至10中，與圖1中相同的參考號(hào)表示相同的元件。
圖11是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的諧振器的一個(gè)垂直剖面圖，圖12是其一個(gè)等效電路圖，圖13是說明其傳輸特性的一個(gè)圖。
在本實(shí)施例中，一個(gè)低通濾波器電路由用于補(bǔ)償傳輸特性的電感元件17和18(將該電感元件17和18插在連接端5和6之間以作為一個(gè)外電路)、以及連接在形成電容的電極3和電感元件17與18的連接點(diǎn)之間的一個(gè)電容元件19組成。在該諧振器中，如圖13中的傳輸特性所示(圖13中的橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示衰減量)，在低于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率很陡峭，而在高于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率很平緩，并在包括諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)形成一個(gè)傳輸抑制帶。
由諧振電路R和用于耦合的電容元件19組成的電路的諧振頻率f0根據(jù)用于耦合的電容元件19的電容而改變。也可通過提供一種類似于如圖4中示出的諧振頻率微調(diào)元件9的調(diào)整元件來完成諧振頻率的微調(diào)。
圖14是按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的諧振器的一個(gè)垂直剖面圖，圖15是其一個(gè)等效電路圖，圖16是說明其傳輸特性的一個(gè)圖。
本實(shí)施例與圖11中示出的第二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，通過使用一個(gè)電感元件20的分接耦合來完成電感元件17與18的連接點(diǎn)與電容形成電極的耦合，其不同點(diǎn)還在于，由諧振電路R和用于耦合的電感元件20組成的電路的諧振頻率f0根據(jù)電感元件20的電感而改變。本實(shí)施例余下的結(jié)構(gòu)和作用大體上與圖11中示出的第二實(shí)施例相同。
圖17是按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的諧振器的一個(gè)垂直剖面圖，圖18是其一個(gè)等效電路圖，圖19是說明其傳輸特性的一個(gè)圖。
本實(shí)施例與圖11中示出的第二實(shí)施例的不同點(diǎn)在于用電容元件21和22代替圖11中示出的第二實(shí)施例中的電感元件17和18。本實(shí)施例余下的結(jié)構(gòu)與圖11中示出的第二實(shí)施例相同。
如圖19中所示，在本實(shí)施例中，低于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率很平緩，而高于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率很陡峭，并在包括諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)形成一個(gè)傳輸抑制帶。
圖20是按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的一個(gè)垂直剖面圖，圖21是其一個(gè)等效電路圖，圖22是說明其傳輸特性的一個(gè)圖。
本實(shí)施例與圖17中示出的第四實(shí)施例的相同點(diǎn)是，使用電容元件21和22作為傳輸特性補(bǔ)償元件，與圖14中示出的實(shí)施例的相同點(diǎn)是使用電感元件20來完成分接耦合。剩下的結(jié)構(gòu)與圖17中示出的第四實(shí)施例相同。
圖23、24、25和26分別是本發(fā)明的第六、七、八和九實(shí)施例。
圖23中示出的諧振器具有一個(gè)代替圖11中示出的第二實(shí)施例的耦合元件19的探針13；圖24中示出的諧振器具有一個(gè)代替圖11中示出的第二實(shí)施例的耦合元件19的環(huán)15；圖25中示出的諧振器具有一個(gè)代替圖17中示出的第四實(shí)施例的耦合元件19的探針13；以及圖26中示出的諧振器具有一個(gè)代替圖17中示出第四實(shí)施例的耦合元件19的環(huán)15。在上述各圖中的剩下的結(jié)構(gòu)與圖11或17中的結(jié)構(gòu)相同。
圖27是用多個(gè)圖11中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)剖面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體1C；分隔壁1S1、1S2和1S3；諧振電容元件CE1、CE2、CE3和CE4；外電路連接端5和6；用于補(bǔ)償傳輸特性的電感元件171、181、172、182、173、183、174和184；以及耦合電容元件191、192、193和194。
諧振電容元件CE1至CE4具有與圖3示出的諧振電容元件相同的結(jié)構(gòu)。具體地說，在一個(gè)介質(zhì)板的正面和背面上提供由一個(gè)金屬薄板或一個(gè)金屬板制成的電極，將該介質(zhì)板的上端和下端分別固定到一個(gè)共同的外導(dǎo)體IC的上壁和下壁上，把所述其中一個(gè)電極的下端電連接到該共同的外導(dǎo)體IC的下壁上，并且在上述其中一個(gè)電極的上端與該共同的外導(dǎo)體IC的上壁之間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體IC的上壁上。并在另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體IC的下壁之間形成一個(gè)間隙。
圖28是圖27中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖。符號(hào)R1至R4表示由共同的外導(dǎo)體1C和諧振電容元件CE1至CE4組成的諧振電路；參考數(shù)字171、1871至1873和184表示用于傳輸特性的補(bǔ)償?shù)碾姼性?；參考?shù)字1871表示圖27中的電感元件181和172的一個(gè)合成電感元件；參考數(shù)字1872表示電感元件182和173的一個(gè)合成電感元件；參考數(shù)字1873表示電感元件183和174的一個(gè)合成電感元件；參考數(shù)字191至194表示耦合電容元件。
圖27中示出的濾波器的傳輸特性是在組成該濾波器的所有級(jí)中的諧振器的傳輸特性的重疊，這就是說，傳輸特性的重疊大體上與圖13中示出的傳輸特性相同。用f01至f04分別表示由一個(gè)諧振器和一個(gè)用于耦合的電容元件組成的所有級(jí)的諧振頻率(圖13中的f0)。對這些諧振頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如，使它們互相靠近，這樣可實(shí)現(xiàn)具有一個(gè)大的衰減量的一個(gè)抑制區(qū)，而把這些諧振頻率f01至f04調(diào)整到適當(dāng)分開的值則可實(shí)現(xiàn)具有一個(gè)寬的頻率范圍的一個(gè)抑制帶。
圖29是用許多個(gè)圖14中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)等效電路圖。參考數(shù)字201至204表示用于耦合的電感元件(分接耦合)，剩下的符號(hào)與圖24中的相同。
由圖29中示出的等效電路表示的該濾波器的傳輸特性是組成該濾波器的所有級(jí)中的諧振器的傳輸特性的重疊，這就是說，傳輸特性的重疊大體上與圖16中示出的傳輸特性相同。對每個(gè)諧振頻率的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在合成的抑制區(qū)中的頻率范圍和衰減量。
圖30是用圖20中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)垂直剖面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體1C；分隔壁1S1、1S2、和1S3；諧振電容元件CE1、CE2、CE3和CE4；外電路連接端5和6；用于補(bǔ)償傳輸特性的電感元件211、221、212、222、213、223、214和224；以及用于分支耦合的電感元件201、202、203和204。
圖31是圖30中示出的濾波器的一個(gè)等效電路圖。符號(hào)R1至R4表示諧振電路，參考數(shù)字211、2211至2213和224表示用于傳輸特性的補(bǔ)償?shù)碾娙菰粎⒖紨?shù)字2211表示一個(gè)圖26中的電容元件221和222的電容元件的合成電容元件；參照數(shù)2212表示一個(gè)電容元件222和213的合成電容元件；參考數(shù)字2213表示一個(gè)電容元件223和214的合成電容元件；以及參考數(shù)字201至204表示用于分接耦合的電感元件。
圖30中示出的濾波器的傳輸特性是組成該濾波器的所有級(jí)中的諧振器的傳輸特性的重疊，這就是說，傳輸特性的重疊大體上與圖22中示出的傳輸特性相同。對這些諧振頻率的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整合成的抑制帶中的頻率范圍和衰減量。
圖32是用圖17中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)等效電路圖。參考數(shù)字191至194表示用于耦合的電容元件，剩下的符號(hào)與圖31中相同。
用由圖32中示出的等效電路表示的該濾波器的傳輸特性是組成該濾波器的所有級(jí)中的諧振器的傳輸特性的重疊，這就是說，傳輸特性的重疊大體上與圖19中示出的傳輸特性相同。對這些諧振頻率的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整合成的抑制帶中的頻率范圍和衰減量。
雖然圖27至32說明提供四個(gè)諧振電容元件的例子，這就是說，電路的階次是4，但當(dāng)適當(dāng)?shù)卦黾釉撾娐返碾A次時(shí)也可實(shí)施本發(fā)明。
圖33是用圖3中示出的諧振器構(gòu)成的一個(gè)濾波器的一個(gè)垂直剖面圖，圖34是其一個(gè)水平剖面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體1C；與圖23中具有相同結(jié)構(gòu)的諧振電容元件CE1、CE2、CE3、 CE4；一個(gè)輸入端5；一個(gè)輸出端6；一條輸入耦合線7；一條輸出耦合線8；頻率微調(diào)元件91、92、93、94；以及用于固定微調(diào)元件91、92、93和94的防松螺母101、102、103、104。
圖35是圖33和34示出的濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1至R4代表諧振電路。符號(hào)M51代表輸入磁場耦合系數(shù)。符號(hào)M46代表輸出磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M12至M34代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)。
圖36是圖35的經(jīng)過變換的等效電路圖，其中符號(hào)的意義與圖35中的完全一樣。
雖然圖33至圖36中所說明的電路例子的階次為4，但是在階次適當(dāng)增減的情況下，本發(fā)明同樣可以得到實(shí)施。另外，雖然圖33至圖36說明輸入/輸出耦合元件由分接耦合線7、8組成的例子，但也可以使圖7至圖10中所示出的由電容11，12構(gòu)成的電容耦合元件、或探針13、14、或內(nèi)環(huán)15、16構(gòu)成的磁場耦合元件來實(shí)施本發(fā)明。
在如圖33至36所示的帶通濾波器的設(shè)計(jì)中，與設(shè)計(jì)通常濾波器的方法一樣，也是先根據(jù)歸一化的低通濾波器確定元件的參數(shù)，然后再確定電路中的常數(shù)以滿足傳輸特性的要求。下面我們將要描述如何根據(jù)一種歸一化的契比雪夫低通濾波器中元件值g1-gn來設(shè)計(jì)帶通濾波器的方法。這種帶通濾波器在通頻帶表現(xiàn)出契比雪夫特性而在衰減頻段表現(xiàn)出Wagner特性。圖37示出了歸一化的契比雪夫?yàn)V波器的電路38示出了它的傳輸特性曲線(橫軸代表歸一化頻率，縱軸代表衰減量，fc代表歸一化截止頻率)。
讓我們用S來表示帶通濾波器的設(shè)計(jì)中容許的、在通帶內(nèi)的電壓駐波比(VSWR)，則在通帶中允許的波波Lr可以由如下方程式(2)表達(dá)出來Lr10log{(S＋1)2/4S}(dB)..........(2)由上述等式可求出所容許的Lr，并同時(shí)定出電路的階次n，由方程式(3)可定出元件值g1，由方程式(4)可定出元件參數(shù)g2-gn。
g1＝2a1/γ...........(3)gk＝(4ak－1·ak)/(bk－1·gk－1)......(4)k＝2，3，...，n其中γ＝sinh(β/2n)..........(5)β＝In{coth(Lr/17.37)}........(6)ak＝sin{(2k－1)π/2n}.........(7)bk＝γ2＋sin2(kπ/n).......(8)在圖37中RL為負(fù)載電阻，當(dāng)電路階次為奇數(shù)時(shí)，RL＝1.........(9)當(dāng)電路的階次n為偶數(shù)時(shí)，RL＝coth2(β/4).........(10)由方程式(11)和(12)可以定出輸入/輸出磁場耦合系數(shù)和級(jí)間磁場耦合系數(shù)。由方程(3)和(4)可以確定出通帶寬度Bwr所需要的中心頻率f0、以及元件參數(shù)值g1至gn。
如果我們用M01和Mn，n＋1來代表輸入/輸出磁場耦合系數(shù)，則M01＝Mn，n＋12/g1(Bwr/f0)1/2......(11)如果我們把級(jí)間磁場耦合系數(shù)表達(dá)為M12＝Mn－1，n和M23＝Mn－2，n－1......，并且若用Mk，k＋1(k＝1，2...，來確定和表達(dá)它們，則有Mk，k＋1{4/(gk·gk＋1}1/2·Bwr/f0.....(12)由圖39可以定出相鄰的諧振電容元件的中心間距，由式(12)定出級(jí)間磁場耦合系數(shù)Mk，k＋1。
本發(fā)明人通過這對原型產(chǎn)品大量的實(shí)驗(yàn)得出了級(jí)間磁場系數(shù)與諧振電容元件中心間距的關(guān)系已由圖39示出其一個(gè)例子。其中橫軸為(d－0.3c)/w，其中d為諧振電容元件的中心間距，(見圖33)，c為諧振電容元件的寬度。(見圖33)，w為共同外導(dǎo)體的寬度(見圖34)，縱軸表示級(jí)間磁場耦合系數(shù)Mk，k＋1。
圖33至36所示的帶通濾波器的傳輸損耗L由下式給出L(dB)＝10log{1＋[(S－1)2/4S]T2n(x)}......(13)其中Tn(x)是契比雪夫多項(xiàng)式；當(dāng)x＜1，Tn(x)＝cos(ncos-1x)，以及當(dāng)x＞1，Tn(x)＝cosh(ncosh-1x)。
x是歸一化頻率。
x＝(f0/Bwr)[f/f0－f0/f]f0為帶通濾波器通帶的中心頻率f為任意傳輸頻率Bwr為容許的通帶寬度，S為通帶內(nèi)容許的電壓駐波比(VSWR)。
圖40示出了圖33至36中濾波器的傳輸特性，橫軸代表頻率，縱軸代表衰減量。
如圖41所示出的主要元件的剖面圖(一個(gè)類似于圖34的剖面圖)所示出的，雖然圖27，30，33和34所示出的實(shí)施例中給出諧振電容元件CE1至CE4的寬度方向與共同外導(dǎo)體IC的長度方向相平行的例子，本發(fā)明同樣也可以在下述情況下實(shí)施即諧振電容元件CE1至CE4的寬度方向與共同外導(dǎo)體IC的長度方向成直角。
當(dāng)用諧振電容元件(其配置方式如圖41中所示)構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器，并且通過磁場耦合將該電容元件相互耦合到相鄰元件時(shí)，其設(shè)計(jì)方法與圖33示出的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法相同?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)匦拚龍D39的橫軸中(d＝0.3c)/w的C值來實(shí)現(xiàn)具有所要求的傳輸特性的一個(gè)帶通濾波器。因?yàn)椋捎蒙鲜霰磉_(dá)式來確定諧振電容元件中心間距，換句話說，由于c值對應(yīng)諧振電容元件的寬度，因此在諧振電容元件以圖41中示出的方式配置時(shí)要把c值修正到一個(gè)對應(yīng)于調(diào)諧電容元件厚度的值。
圖42是一個(gè)帶通濾波器的垂直剖面圖，其中級(jí)間耦合由電容耦合組成，該剖面圖的位置與圖33中的一樣。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體IC；諧振電容元件CE1至CE4；一個(gè)輸入端5；一個(gè)輸出端6；一個(gè)輸入耦合電容元件2351；級(jí)間耦合電容元件2312、2323和2324；和一個(gè)輸出耦合電容元件2346。
圖43為圖42所示的帶通濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1至R4代表諧振電路，參考數(shù)字2351代表輸入耦合電容，參考數(shù)字2312-2334代表級(jí)間耦合電容，參考數(shù)字2346代表輸出耦合電容。
把圖43中的等效電路圖經(jīng)過變換即得到圖44。
雖然圖42示出以下一個(gè)例子，其中輸入/輸出耦合元件由電容元件組成，但也可使用分支耦合線、探針，環(huán)或其他高頻耦合裝置。
圖45是說明圖42中示出的帶通濾波器的傳輸特性的一個(gè)例子。橫軸代表頻率，縱軸代表衰減量。
圖46是按照本發(fā)明的第十實(shí)施例的垂直剖面圖。圖47為其水平剖面圖。
該實(shí)施例的諧振器包括一個(gè)立方體外導(dǎo)體31；一個(gè)由固體介質(zhì)空心圓柱體、一個(gè)固定電極33、一個(gè)可動(dòng)電極34構(gòu)成的可變諧振電容元件32；一個(gè)用于固定可動(dòng)電極34的防松螺母35；一個(gè)輸入端36；一個(gè)輸出端37；一條輸入耦合線38；一條輸出耦合線39；一個(gè)諧振頻率微調(diào)元件40；一個(gè)防松螺母41。其中外導(dǎo)體31也可以是裝有底的圓柱體。
把空心圓柱體32的下端用粘合劑或其它合適的手段固定在外導(dǎo)體31的下壁上，而32的上端與外導(dǎo)體31的上壁相對，彼此相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x。
固定電極33由粘附在空心圓柱體32外側(cè)的銀或其他金屬薄層構(gòu)成，通過焊接或其它適當(dāng)手段把其下端電連接到外導(dǎo)體31的下壁上。
可動(dòng)電極34由實(shí)心的或空心的圓柱體導(dǎo)體(例如銅)構(gòu)成，而且外側(cè)帶有螺紋，該移動(dòng)電極被擰到外導(dǎo)體31的上壁的螺紋孔中，該螺紋孔與固定電極33同軸?？梢苿?dòng)電極34插入空心圓柱體32內(nèi)的長度亦即插入固定電極33的長度可以通過該可動(dòng)電極34在正、反方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)(這種轉(zhuǎn)動(dòng)可使可動(dòng)電極34向前和向后)。該可動(dòng)電極34可以用防松螺母35來固定。
舉例來說，輸入端6和輸出端7由同軸插頭構(gòu)成，把形成這些同軸插頭的外導(dǎo)體連接到外導(dǎo)體31上。把輸入耦合線38的一端連接到同軸插頭36的內(nèi)導(dǎo)體上，另一端連接到固定電極33上。輸出耦合線39的一端連接于同軸插頭37的內(nèi)導(dǎo)體上，另一端連接在固定電極33上。微調(diào)元件40例如由一個(gè)擰進(jìn)外導(dǎo)體31的金屬螺釘構(gòu)成，并由防松螺母41來固定。
當(dāng)采用這種方式構(gòu)成諧振器時(shí)，通過外導(dǎo)體31的分布電感、由固體介質(zhì)空心圓柱體32、固定電極33和可移動(dòng)電極34構(gòu)成的可變諧振電容元件形成一個(gè)并聯(lián)的諧振器電路，其等效電路在圖48中示出。
在圖48中，符號(hào)R代表諧振電路，符號(hào)M6R代表輸入磁場耦合系數(shù)，符號(hào)MR7代表輸出磁場耦合系數(shù)。
例如，當(dāng)在同軸插頭36上加上高頻功率時(shí)，其中電磁場的分布如下圖46中的帶箭頭的實(shí)線E表示電場矢量。圖46中帶箭頭的實(shí)線I表示電流。圖47的虛線H代表磁場。
由于該諧振器之中的電感量很小而電容量相對較大，因此本諧振器是具有優(yōu)良耐壓性能的低阻抗型諧振器。
如果使用一種具有高介電常數(shù)和接近于零的介電損耗的材料來構(gòu)成該可變諧振電容元件中的由固體介質(zhì)制成的空心圓柱體32，則由固體介質(zhì)空心圓柱體32、固定電極33和可動(dòng)電極34構(gòu)成的可變諧振電容元件的Q(Qu)便可以忽略。由于被積聚在該諧振器內(nèi)的電磁能量將對應(yīng)于外導(dǎo)體1的體積。并且可將該諧振器的金屬部分內(nèi)的電阻保持在一個(gè)極低的水平上，故可得到一個(gè)很大的無載品質(zhì)因數(shù)Q。
本發(fā)明通過使用由銅構(gòu)成的外導(dǎo)體31、以及固定電極33、和移動(dòng)電極34，可得到下述的對于該諧振器的無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的實(shí)驗(yàn)方程式，然而，無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的量值將隨該諧振器中的電感對電容之比而變 其中f0為諧振頻率(MHz)，SH為外導(dǎo)體31的高度(cm)(見圖46)。
盡管在圖46的實(shí)施例中采用耦合線38和39的分接耦合方式作為以一種高頻方式來耦合輸入端36和固定電極33、以及輸出端36和固定電極33的裝置，也可以使用圖49示出的通過電容元件42耦合輸入端36和固定電極33、通過電容元件43耦合來輸出端37和固定電極33的手段。另外，可以使用如圖50示出的通過探針44和45以及如圖51所示出的通過環(huán)46和47作為輸入/輸出耦合的裝置。
圖49至51對應(yīng)于將底部上的側(cè)壁(從正面)從外導(dǎo)體31處去掉后從下面觀察的圖47的剖面圖的幾種情形，在下文中同樣適用于與圖49-51相似的剖面圖，如圖52。
圖52是按照本發(fā)明的第十一實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖。
在本實(shí)施例中，一個(gè)低通濾波器電路由插在外電路連接端36和37之間用于補(bǔ)償傳輸特性的電感元件48和49、以及連接在電感元件48和49的連接點(diǎn)與構(gòu)成諧振電容元件的固定電極33之間的一個(gè)電容元件20構(gòu)成。該諧振器的傳輸特性由圖54示出，其中橫軸代表頻率，縱軸代表衰減量，在低于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線斜率是陡峭的，而在高于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率是平緩的。并在包含諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)形成一個(gè)傳輸抑制帶。
圖53是圖52示出的諧振器的等效電路圖。符號(hào)R代表由外導(dǎo)體31和可變諧振電容元件構(gòu)成的諧振電路，其余符號(hào)與圖52之中的相同。
由諧振電路R和用于耦合的電容元件52組成的電路的諧振頻率f0根據(jù)用于耦合的電容元件50的電容的改變而改變，也可以通過提供一種與圖47示出的諧振頻率微調(diào)元件40相同的調(diào)整元件來完成諧振頻率的微調(diào)。
圖55是按照本發(fā)明的第十二實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖。
本實(shí)施例與第十一種實(shí)施例的不同之處在于，用一個(gè)電感元件51的分接耦合來耦合電感元件48和49的連接點(diǎn)與固定電極33，由諧振電路R和用于耦合的電感元件51組成的電路的諧振頻率f0隨電感元件51的改變而改變。其余的結(jié)構(gòu)和功能均與圖52中示出的的第十一實(shí)施例相同。
圖56是圖55中諧振器的等效電路圖。除電感元件51之外，其余符號(hào)均與圖53之中相同。
圖57的橫軸和縱軸的意義與圖54相同，它繪出了圖55中諧振器的傳輸特性，該特性與圖54中給出的特性大體相同。
圖58是按照本發(fā)明的第十三實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖。本實(shí)施例與第十一種實(shí)施例的不同之處在于把第十一種實(shí)施例中的電感元件48和49換成了電容元件52和53，其余結(jié)構(gòu)完全相同。
圖59是圖58中諧振器的等效電路圖，除電容元件52和53外，其余符號(hào)均與圖53之中相同。
圖60的橫軸和縱軸的意義與圖54之中完全一樣，它給出了圖58之中的諧振器的傳輸特性。在本實(shí)施例中，在低于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率是平緩的，在高于諧振頻率f0的頻率范圍內(nèi)的衰減特性曲線的斜率是陡峭的，并在包括f0的范圍內(nèi)形成一個(gè)傳輸抑制帶。
圖61是按照本發(fā)明的第十四實(shí)施例的諧振器的垂直剖面圖。
本實(shí)施例采用與圖58中示出的實(shí)施例相同的用電容元件52和53作為傳輸特性補(bǔ)償元件的方式，采用與圖55中示出的第十二實(shí)施例相同的用電感元件51完成分接耦合來形成耦合元件的方式，其余結(jié)構(gòu)與圖58示出的第十三種實(shí)施例完全相同。
圖62為圖61中諧振器的等效電路圖。除電感元件51外，其余均于圖59之中相同。
圖63中橫、縱軸與圖60中相同，它給出了圖61中示出的諧振器的傳輸特性，該特性與圖60中示出的大體相同。
圖64至67是基于本發(fā)明的第十五至十八實(shí)施例的垂直剖面圖。圖64中的諧振器用一個(gè)探針44代替了圖52中示出的實(shí)施例的耦合元件50；圖65中諧振器用一個(gè)環(huán)46代替了圖52中示出的實(shí)施例的耦合元件50；圖66中的諧振器用一個(gè)探針44代替了圖58中示出的實(shí)施例的耦合元件50，圖67中的諧振器用一個(gè)環(huán)46代替了圖58中示出的實(shí)施例的耦合元件50，各圖中其余的結(jié)構(gòu)與圖52或58中的結(jié)構(gòu)相同。
圖68中示出了一種由圖46中的諧振器構(gòu)成的濾波器的垂直剖面圖，圖69為其水平剖面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體31C；固定電極331至334，該電極與圖46中的固定電極33相同；與固定電極331至334一起構(gòu)成諧振電容元件的可變電極341-344，該可變電極與圖46中的可動(dòng)電極34相同；鎖緊螺母351-354，用來固定可變電極341-344；一個(gè)輸入端36；一個(gè)輸出端37；一條輸入耦合線38；一條輸出耦合線39；諧振頻率微調(diào)元件401至404；以及用于固定微調(diào)元件401至404的鎖緊螺母411至414。
圖70是圖68、69示出的濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表諧振電路、符號(hào)M61代表輸入磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M47代表輸出磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M12-M34代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)。
圖71是圖70的經(jīng)過變換的等效電路圖。其中符號(hào)與圖70之中完全一樣。
盡管圖68-71之中采用分接耦合線38、39作為輸入/輸出耦合元件。我們同樣也可以采用如圖49-51示出的用電容42、43構(gòu)成的電容耦合、或由探針44和45進(jìn)行耦合、或由環(huán)46和47構(gòu)成的元件進(jìn)行磁場耦合來實(shí)施本發(fā)明。
圖68至71所示的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法與圖33至36的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法一樣。
本發(fā)明的發(fā)明人通過對原型進(jìn)行的大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)得出了級(jí)間磁場耦合系數(shù)和鄰近的諧振電容元件中心間距的關(guān)系，并由圖72示出。其中橫軸代表(d－0.3c)/w，d是調(diào)諧電容元件的中心間距(見圖68)，c是組成可變諧振電容的固定電極331-334的外直徑(見圖68)，w是外導(dǎo)體31c的寬度(見圖69)，縱軸代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)Mk，k＋1。
圖68至71中帶通濾波器的傳輸損耗L由式(13)給出。
圖68至71中濾波器的傳輸特性由圖40給出。
圖73是級(jí)間由電容耦合的帶通濾波器的垂直截面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體31c；固定電極331-334；鎖緊螺母351-354；一個(gè)輸入端36；一個(gè)輸出端37；一個(gè)輸入耦合電容元件5461；級(jí)間電容耦合元件5412-5434；和一個(gè)輸出耦合電容元件5447。
圖74為圖73中帶通濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表調(diào)諧電路，參考數(shù)字5461代表輸入耦合電容，參考數(shù)字5412-5434代表級(jí)間耦合電容，參考數(shù)字5447代表輸出耦合電容。
圖75是圖74的經(jīng)過變換的等效電路圖，其中符號(hào)與圖74中完全相同。
盡管在圖73中使用電容元件做為輸入/輸出的耦合元件，我們也同樣可以采用分接耦合線、探針、環(huán)或其他高頻耦合裝置。
圖73中帶通濾波器的傳輸特性的一個(gè)例子由圖40示出。
圖76示出了由圖52中諧振器構(gòu)成的濾波器的垂直截面圖。圖77是圖76的右側(cè)視圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體31c；由導(dǎo)體板構(gòu)成的分隔壁31S1-31S3；固定電極331-334；可動(dòng)電極341-344；用于固定移動(dòng)電極341-344的鎖緊螺母351-344；外電路連接端36和37；用于補(bǔ)償電路傳輸特性的電感元件481-484；和491-494以及501-504。
圖78為圖76中濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表包括一個(gè)共同外導(dǎo)體31c和由固定電極331-334和可動(dòng)電極341-344構(gòu)成的可變調(diào)諧電容元件的諧振電路；參考數(shù)字481、4981-4981和494代表用于補(bǔ)償電路傳輸特性的電感元件；參考數(shù)字4981代表由圖75中電感元件491和482構(gòu)成的合成電感元件；參考數(shù)字4982代表由電感元件492和483合成的電感元件，參考數(shù)字4983代表由電感元件493和484合成的電感元件。參考數(shù)字501-504代表耦合用電容元件。
圖76中所示的濾波器的傳輸特性是構(gòu)成濾波器所有級(jí)的諧振器的傳輸特性的疊加，也就是與圖54中傳輸特性基本相同的傳輸特性的疊加。包括了一個(gè)諧振器和一個(gè)耦合電容的所有級(jí)的諧振頻率(圖54中的f0)分別由f01-f04來表示，如果適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)這些諧振頻率使它們彼此靠近，則可得到一個(gè)高衰減的抑制帶，而調(diào)節(jié)這些諧振頻率使它們具有足夠的間隔量則可以得到一個(gè)具有寬范圍的傳輸抑制帶。
圖79是由圖55中諧振器組成的濾波器的等效電路圖。參考數(shù)字511-514代表分接耦合用電感元件，其余符號(hào)同圖78。
由圖79示出的濾波器的傳輸特性是構(gòu)成濾波器的所有諧振器的傳輸特性的疊加，也就是與圖57中示出的傳輸特性大致相同的傳輸特性的疊加。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整每級(jí)的諧振頻率便可以適當(dāng)調(diào)整合成的抑制區(qū)中的頻帶范圍及衰減量。
圖80是由圖61所示的諧振器所構(gòu)成的濾波器的垂直截面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體31C；由導(dǎo)體板構(gòu)成的分隔壁31S1-31S3；固定電極331-334；可動(dòng)電極341-344；外電路連接端36和37；為補(bǔ)償傳輸特性的電感元件521-524和531-534，以及分接電感元件511-514。
圖81為圖80中所示濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表諧振電路。參考數(shù)字5211、5321-5323、和534代表為補(bǔ)償傳輸特性的電容元件，參考數(shù)字5321代表圖80之中的電容元件531和5322合成的電容元件。參考數(shù)字5322代表一個(gè)由電容元件532、533合成的電容元件。參考數(shù)字5323代表由電容元件533和524合成的電容元件參考數(shù)字511-514代表用于分接耦合的電感元件。
圖80所示的濾波器的傳輸特性是構(gòu)成濾波器的所有級(jí)的諧振器的傳輸特性的疊加，也就是與圖63中示出的傳輸特性大致相同的傳輸特性的疊加。適當(dāng)調(diào)整每級(jí)的諧振頻率可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整合成的抑制區(qū)中的頻率范圍以及衰減量。
圖82是圖58所示的諧振器組成的濾波器的等效電路圖。參考數(shù)字501-504代表耦合用電容元件，其余符號(hào)與圖81中一樣。
圖82所示的濾波器的傳輸特性是構(gòu)成濾波器的所有級(jí)的諧振器的傳輸特性的疊加，也就是與圖60中示出的傳輸特性大致相同的傳輸特性的疊加。適當(dāng)調(diào)整每級(jí)的諧振頻率便可以對合成傳輸抑制帶的頻率范圍和衰減量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
盡管圖68-82所示例中包括有4個(gè)可變調(diào)諧電容，也就是說電路的階次為4，本發(fā)明同樣可以適用于電路階次適當(dāng)增加或減少的情況。
盡管圖68-82所示的濾波器屬于梳線型(Combline-type)濾波器，本發(fā)明同樣適用于叉指式(interdigital)濾波器。
圖83是本發(fā)明第十九實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖，圖84是其水平截面圖。
該諧振器包括一個(gè)立方體形的外導(dǎo)體61；一個(gè)由空心圓柱型導(dǎo)體構(gòu)成的固定電極62，一個(gè)可動(dòng)電極63；一個(gè)用于固定可動(dòng)電極63的鎖緊螺母64；一個(gè)輸入端65；一個(gè)輸出端66；一個(gè)輸入耦合環(huán)67；一個(gè)輸出耦合環(huán)68；一個(gè)諧振頻率微調(diào)元件69；和一個(gè)用于固定微調(diào)元件69的鎖緊螺母70。外導(dǎo)體61也可以是有底的圓柱形。
固定電極62的下端連接到外導(dǎo)體61的下壁上，而上端則與外導(dǎo)體61的上壁相對，中間有一段適當(dāng)?shù)木嚯x。固定電極62的下端例如可以通過一個(gè)將一個(gè)整體固定到該固定電極62的下端的凸緣旋緊到該外導(dǎo)體61的下壁上從而得到固定?？蓜?dòng)電極63由實(shí)心或空心圓柱形導(dǎo)體(比如銅)構(gòu)成，外面有螺紋，可以把它擰入到形成在與固定電極62同軸的外導(dǎo)體61的上壁中的帶螺紋的孔中?？蓜?dòng)電極63插入空心圓柱62的長度可以通過前后旋轉(zhuǎn)可動(dòng)電極63來改變，從而使可動(dòng)電極63前后移動(dòng)。輸入端65和輸出端66可以由同軸插頭構(gòu)成，形成同軸插頭的外導(dǎo)體與外導(dǎo)體61相連接。微調(diào)元件69例如由通過螺紋擰入外導(dǎo)體壁之中的金屬螺釘構(gòu)成。
對于按此方式構(gòu)成的諧振器，其并聯(lián)諧振電路的等效電路圖由圖85示出，該電路由外導(dǎo)體61中的分布電感和由固定電極62和移動(dòng)電極63構(gòu)成的可變調(diào)諧電容的電容組成。
在圖85中，符號(hào)R代表調(diào)諧電路，符號(hào)M5R代表輸入磁耦合系數(shù)，MR6代表輸出磁耦合系數(shù)。
當(dāng)在輸入端65加上高頻電源后，諧振器中的電磁場分布如下所示電場矢量由圖83中帶箭頭的實(shí)線E所代表，電流由圖84中的帶箭頭的實(shí)線I代表，磁場由圖84中虛線H所代表。
由于該諧振器中的電感很小，而電容相對較大，因此該諧振器是具有低阻抗型和很好的耐壓性能的諧振器。此外，諧振器中積聚的電磁能量對應(yīng)于外導(dǎo)體61的體積，并且諧振器中金屬部分的阻抗可以保持在很低的水平，因此可以得到一個(gè)很高的無載品質(zhì)因數(shù)Q。
盡管Q(Qu)的數(shù)值大小隨諧振器中的電感對電容的比值而改變，發(fā)明人通過使用具有銅制的外導(dǎo)體61、固定電極62、和可動(dòng)電極63的諧振器的原型，可以得到用于無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的下列實(shí)驗(yàn)方程式(15)。 其中，f0為諧振頻率(MHz)，SH是外導(dǎo)體61的高度(cm)(見圖83)。
盡管圖83所示例中使用了具有諧振頻率微調(diào)元件69和鎖緊螺母70，在本發(fā)明的實(shí)施中也可以省去這些部分。同樣盡管在圖83的所示例中用環(huán)67和68作為固定電極62與輸入端65、以及固定電極62和輸出端66之間的按高頻耦合方式的耦合裝置，作為電容耦合裝置，我們同樣可以通過電容元件71來耦合輸入端65和固定電極62，通過電容元件72來耦合輸出端66和固定電極62。(見圖86)。另外，如圖87所示也可以使用探針73和74做為輸入/輸出耦合裝置，或者如圖88所示，通過使用耦合線75、76作為輸入/輸出耦合裝置來實(shí)現(xiàn)分接耦合。
圖86-88是圖84中忽略了外導(dǎo)體61的下側(cè)壁的截面圖。
圖86-88中未討論的符號(hào)均與圖83中相同。
圖89是使用圖83中諧振器構(gòu)成的濾波器的垂直截面圖。圖90是相應(yīng)的水平截面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體61c；固定電極621-624；可動(dòng)電極631-634；用于固定可動(dòng)電極631-634的鎖緊螺母641-644；一個(gè)輸入端65；一個(gè)輸出端66；一個(gè)輸入耦合環(huán)67；和一個(gè)輸出耦合環(huán)68。
圖91為圖89、90所示的濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表諧振電路，符號(hào)M51代表輸入磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M46代表輸出磁場耦合系數(shù)。符號(hào)M12-M34代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)。
圖92是圖91經(jīng)過變換的等效電路圖，其中符號(hào)與圖91中完全相同。
圖89-92中帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法與圖33-36之中的濾波器的設(shè)計(jì)方法完全一樣。
發(fā)明人通過對原型大量的實(shí)驗(yàn)，得到了級(jí)間磁場耦合系數(shù)與諧振電容中心間距的關(guān)系如圖93示出。橫軸為(d－0.3c)/w，其中d代表相鄰諧振電容元件中心間距(見圖90)，c為構(gòu)成可變諧振電容的固定電極21-24的外直徑(見圖89)，w為公用防護(hù)罩61c的寬度(見圖90)，縱軸代表級(jí)間耦合系數(shù)Mk，k＋1。
圖89-92所示濾波器的傳輸損失L由式13示出。
圖94示出了圖89-92中覆蓋寬頻率范圍的濾波器的傳輸特性的例子。橫軸為頻率(MHz)，每格為300MHz，諧振頻率f0為565MHz，縱軸為衰減量，每格為10dB。
圖95為圖94在諧振頻率f0附近的放大的傳輸特性。橫軸為代表頻率(MHz)，每格為5MHz，縱軸為衰減量(dB)每格為5dB。
如圖94所示，在諧振頻率f0附近的諧波分量衰減得很厲害，因?yàn)檫@也是構(gòu)成濾波器的諧振器的特性，所以如圖83所示的諧振器具有與集總參數(shù)電路元件，即電感和電容構(gòu)成的集總參數(shù)型諧振器相同的特性。
在圖94中，-80dB—-100dB附近的不規(guī)則波形被認(rèn)為是混在測量設(shè)備電路中的噪聲。
盡管對于圖89-92中的濾波器可以通過根據(jù)要求的級(jí)間磁場耦合系數(shù)設(shè)置可變諧振電容元件的中心距離來得到所需的電氣特性，也可以通過在適當(dāng)?shù)墓潭▍^(qū)間設(shè)置可變諧振電容元件和在相鄰的可變諧振電容元件之間插入常規(guī)的級(jí)間磁場耦合調(diào)節(jié)元件來實(shí)現(xiàn)所需要的電路的特性。
圖96是上例的垂直截面圖，圖97是相應(yīng)的水平截面圖。在本圖中，參考數(shù)字7711-7732代表由圓形、方形棒狀或帶狀導(dǎo)體構(gòu)成的常規(guī)的級(jí)間磁場耦合調(diào)節(jié)元件。處在相鄰的調(diào)節(jié)固定電極621和622，622和623，623和624之間的級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件7711-7732的軸線方向與固定電極621-624的軸線方向平行，并且每一個(gè)級(jí)間磁場耦合元件7711-7732兩端均在電氣上和機(jī)械上與公用防護(hù)罩61C的上壁和下壁相聯(lián)接。
可以通過調(diào)整級(jí)間磁場耦合調(diào)節(jié)元件7711-7732的厚度或通過適當(dāng)增減設(shè)在相鄰可變諧振電容元件之間的級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件的個(gè)數(shù)來使級(jí)間磁場耦合系數(shù)被調(diào)整成所需要的數(shù)值。
圖98是一種通過使用級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件來調(diào)節(jié)級(jí)間磁場耦合系數(shù)所得到的濾波器的垂直截面圖。圖99是相應(yīng)的水平截面圖。在這些圖中，參考數(shù)字781-783代表平板形的常規(guī)級(jí)間磁場耦合調(diào)節(jié)元件。每一塊平板都與相鄰固定電極621和622，622和633，623和624之間的公用防護(hù)罩61C的長度方向成直角，平板的每個(gè)邊緣均與公用防護(hù)罩61C的上下壁和兩個(gè)側(cè)壁在電氣上相聯(lián)接，并在每個(gè)平板上均成一個(gè)磁耦合孔。
級(jí)間磁場耦合系數(shù)可以通過改變由級(jí)間磁場耦合調(diào)整元件781-783上構(gòu)成的磁耦合孔的表面積來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
圖96-99中其余的結(jié)構(gòu)與圖89和90中相同。
圖100是由圖83中諧振器構(gòu)成的另一種濾波器的例子的垂直截面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體61C；固定電極621-624；可動(dòng)電極631-634；用于固定可動(dòng)電極631-634的鎖緊螺母641-644；一個(gè)輸入端65；一個(gè)輸出端66；一個(gè)輸入耦合用探針73；一個(gè)輸出耦合用探針74；由導(dǎo)體板構(gòu)成的隔板791-793；電容形成電極8011-8032；和連接導(dǎo)體811-813。
連接導(dǎo)體811-813被插入并固定在隔板791-793上，同時(shí)保持連接導(dǎo)體811-813和隔板791-793之間的絕緣。連接導(dǎo)體811將電極8011和8012連接起來，并使包括固定電極621的諧振器與包括固定電極622的諧振器進(jìn)行電容耦合。其余的諧振器也進(jìn)行類似的耦合。
圖101也是一種其相鄰級(jí)間采用電容耦合的濾波器的垂直截面圖。
在該濾波器中，具有U型截面的電容形成電極821-823和以可旋轉(zhuǎn)的方式固定到公用防護(hù)罩61C上壁并保持與之絕緣的旋轉(zhuǎn)支持軸831-833代替了圖100所示濾波器的隔板791-793、電容型電極8011-8032、和連接導(dǎo)體811-813。當(dāng)旋轉(zhuǎn)支持軸831時(shí)，由支持軸831支持的電極821隨之旋轉(zhuǎn)，并改變級(jí)間耦合電容系數(shù)。其余的相鄰級(jí)也類似地進(jìn)行耦合。
盡管圖89，90，96-101中所示的實(shí)施例為4階電路的例子，當(dāng)電路階次適當(dāng)增減時(shí)，本發(fā)明同樣適用。
另外，盡管以上實(shí)施例中是梳線型濾波器，本發(fā)明也可用于叉指型濾波器。
圖89、90、96-101中所示濾波器的輸入/輸出耦合元件與圖83，86-88中的一樣。
圖83和86-88中所示的諧振器可以通過用圖52，55，58，61，64-67等中所示的方式將一端連接到外電路上來構(gòu)成一個(gè)帶阻濾波器。
對于一個(gè)帶阻濾波器，可以用圖83中的可變電容元件代替圖76-82中的各可變電容元件來實(shí)現(xiàn)對阻帶寬度和衰減量的任意設(shè)置和改變。
圖102為基于本發(fā)明的第二十種實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖，圖103為相應(yīng)的水平截面圖。
在該實(shí)施例中，該諧振器包括一個(gè)立方體形的外導(dǎo)體91；一個(gè)用陶瓷構(gòu)成的空心圓柱介質(zhì)92；一個(gè)包括固定電極93A和93B以及可動(dòng)電極94的可變調(diào)諧電容元件；一個(gè)用于固定住固定電極93A的固定件93C、和一個(gè)用于固定住固定電極93B的固定件93D、一個(gè)用于固定可動(dòng)電極94的鎖緊螺母95；一個(gè)輸入端96；一個(gè)輸出端97；一個(gè)輸入耦合線98；一個(gè)輸出耦合線99；一個(gè)諧振頻率微調(diào)元件100；一個(gè)鎖緊螺母101。外導(dǎo)體91也可以是有底圓柱形的。
空心圓柱92的上下端之間有一段適當(dāng)?shù)木嚯x，并且分別與外導(dǎo)體91的上下壁相對。固定電極93A、93B由金屬薄層(例如銀)附著在空心圓柱的內(nèi)、外表面而構(gòu)成。固定電極93A的上端焊在導(dǎo)電固定件93C的內(nèi)側(cè)，而固定件93C形成一個(gè)凸緣形的空心圓柱體，固定件93C的凸緣用一個(gè)螺柱固定在外導(dǎo)體91的上壁上。固定電極93B的下端與導(dǎo)電固定件93D的上端之間為彈性接觸，93D本身為一個(gè)有底的圓柱形，其上部有許多個(gè)槽以達(dá)到彈性效果。固定件93D用一個(gè)螺栓固定在外導(dǎo)體91的下壁上。
可動(dòng)電極94由空心或?qū)嵭牡膱A柱形導(dǎo)體(例如銅)構(gòu)成，外壁帶有螺紋，它被與固定電極93A和93B同軸地固定在外導(dǎo)體91的上壁上的螺孔中?？蓜?dòng)電極94插入空心圓柱92的長度(也就是插入固定電極93B的長度)可以通過前后旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電極94來改變。鎖緊螺母95用于鎖緊移動(dòng)電極94。
輸入端96和輸出端97例如包括同軸插頭和將同軸插頭連到外導(dǎo)體91上的外導(dǎo)體。輸入耦合線98的一端被連到同軸插頭96的內(nèi)導(dǎo)體上，另一端被連到固定電極93A上。輸出耦合線99的一端被連到同軸插頭97上，另一端被連到固定電極93A上。微調(diào)元件100由金屬螺釘構(gòu)成，并被擰到外導(dǎo)體91的壁上，鎖緊螺母101用于固定微調(diào)元件101。
圖104示出了用這種方式構(gòu)成諧振器時(shí)的并聯(lián)諧振電路的等效電路圖，該電路由外導(dǎo)體91的分布電感以及由實(shí)心介質(zhì)圓柱體92、固定電極93A、93B和移動(dòng)電極94構(gòu)成的可變諧振電容元件的電容構(gòu)成。
在圖104中，符號(hào)R代表諧振電路，符號(hào)M6R代表輸入磁場耦合系數(shù)，符號(hào)MR7代表輸出磁場耦合系數(shù)。
例如，當(dāng)在同軸插頭96加上高頻電源之后，諧振器中的電磁場分布如下電場矢量由圖102中帶箭頭的實(shí)線E所表示，電流由圖102中帶箭頭的實(shí)線I所表示，磁場由圖103中虛線H所表示。
由于諧振器之中的電感量很小而電容量相對較大，因此該諧振器是具有低阻抗型并有很好耐壓性能的諧振器。
如果空心圓柱92采用具有高介電常數(shù)和接近于0的介電損耗的陶瓷材料，并用它來構(gòu)成可變諧振電容元件，則由固體介質(zhì)空心圓柱體92、固定電極93A和93B和可動(dòng)電極94構(gòu)成的可變諧振電容元件的品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)便可以忽略。此外，因?yàn)榫鄯e于諧振器中的電能對應(yīng)于外導(dǎo)體91的體積，而且諧振器的金屬部分的阻抗可以保持在很低的值，所以可以得到一個(gè)很大的無載品質(zhì)因數(shù)Q。
盡管無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的大小隨諧振器電感對電容的比值而變化，發(fā)明人通過對由銅制的外導(dǎo)體91、固定電極93A和93B、及可動(dòng)電極94構(gòu)成的原型諧振器的實(shí)驗(yàn)，可以得到關(guān)于無載品質(zhì)因數(shù)Q(Qu)的實(shí)驗(yàn)方程式 其中f0是諧振頻率(MHz)，SH是外導(dǎo)體91的高度(cm)，(見圖102)。
盡管在圖102中我們使用耦合線98和99做為輸入端96與固定電極93A、輸出端97與固定電極93B之間的以高頻方式的耦合裝置，我們也可以使用通過電容元件102來耦合輸入端96和固定電極93A的電容耦合裝置，和使用通過電容元件103來耦合輸出端97和固定電極93B(見圖105)的電容耦合裝置，或如圖106所示，將探針104和105用于輸入/輸出耦合裝置。此外，圖107所示環(huán)106、107也可以作為輸入/輸出耦合裝置。
圖105-107對應(yīng)于忽略掉外導(dǎo)體91的下壁的圖103的截面圖，在下面，同樣的情況適用于圖108與圖105-107之間的相似性。
在圖105-107中未討論的結(jié)構(gòu)與圖102中完全一樣。
圖108是基于本發(fā)明的第二十一個(gè)實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖。
在本實(shí)施例中，一個(gè)低通濾波電路由插入外電路連接端96和97之間的用于補(bǔ)償傳輸特性的電感元件108和109、以及連接在構(gòu)成諧振電容元件的固定電極93A和電感元件108和109的連接點(diǎn)之間的電容元件110構(gòu)成。該諧振器的傳輸特性由圖110示出，橫軸代表頻率，縱軸代表衰減量，在低于諧振頻率f0的區(qū)間內(nèi)衰減特性曲線的斜率是陡峭，在高于諧振頻率f0的區(qū)間內(nèi)衰減特性曲線的斜率很平緩，在諧振頻率f0附近形成一個(gè)傳輸抑制帶。
圖109為圖108諧振電路的等效電路圖，符號(hào)R代表包括外導(dǎo)體91和可變調(diào)諧電容元件的諧振電路，其余符號(hào)與圖108中相同。
由諧振電路R和用于耦合的電容元件110組成的電路的諧振頻率f0隨耦合電容110的改變而改變，也可通過提供類似圖103中的微調(diào)元件100的調(diào)節(jié)元件來實(shí)現(xiàn)對諧振頻率的微調(diào)。
圖111是基于本發(fā)明的第二十二個(gè)實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖。
本實(shí)施例與第二十一種實(shí)施例的區(qū)別在于，通過使用電感元件111的分接耦合來實(shí)現(xiàn)電感元件108和109的連接點(diǎn)與固定電極93A之間的耦合。以及還在于，包括諧振電路R和耦合用電感元件111的電路的諧振頻率f0隨電感元件111的電感變化而變化，其余的結(jié)構(gòu)和功能與圖108所示第二十一例基本相同。
圖112是圖111所示諧振器的等效電路圖，除電感元件111之外，所有符號(hào)均與圖109相同。
圖113的橫、縱軸含義與圖110相同，它給出了圖111中諧振器的傳輸特性曲線，該曲線與圖110基本相同。
圖114是基于本發(fā)明的第二十三個(gè)實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖。本實(shí)施例與第二十一個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，由圖108所示的電感元件108和109由電容元件112、113所代替，其余結(jié)構(gòu)均與圖108中第二十一實(shí)施例相同。
圖115是圖114中諧振器的等效電路圖。除電容元件112和113外，其余符號(hào)均與圖109中相同。
圖116的橫、縱軸含義和圖110中相同，示出了圖114中諧振器的傳輸特性。在本實(shí)施例中，在低于諧振頻率f0的區(qū)間內(nèi)衰減特性曲線的斜率比較平緩，而高于諧振頻率f0的區(qū)間內(nèi)衰減特性曲線的斜率比較陡峭。在諧振頻率f0附近形成一個(gè)傳輸抑制帶。
圖117是基于本發(fā)明的第二十四個(gè)實(shí)施例的諧振器的垂直截面圖。
在本實(shí)施例中，與圖115所示第二十三個(gè)實(shí)施例相同，用電容元件112和113作為傳輸特性補(bǔ)償元件；并且與圖111中的第二十二個(gè)實(shí)施例相同，用電感元件111實(shí)現(xiàn)分接耦合，其余結(jié)構(gòu)均于圖114中第二十三個(gè)實(shí)施例相同。
圖118是圖117中諧振器的等效電路圖。除電感元件111外，其余符號(hào)與圖115中完全相同。
圖119中的橫、縱軸的含義與圖116中相同，圖中示出了圖117中諧振器的傳輸特性，該特性與圖116中所示特性基本相同。
圖120-123是基于本發(fā)明的第25-28個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖120中的諧振器用一個(gè)探針104代替了圖108中的耦合元件110；圖121中的諧振器用一個(gè)環(huán)106代替了圖108中的耦合元件110；圖122中的諧振器用一個(gè)探針104代替了圖114中的耦合元件110；圖123中的諧振器用一個(gè)環(huán)106代替了圖114中的耦合元件110；各圖中其余結(jié)構(gòu)與圖108或114中相同。
圖124中是一個(gè)用圖102中諧振器構(gòu)成的濾波器的垂直截面圖，圖125是相應(yīng)的水平截面圖。該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體91C；類似于圖102中固定電極93A和93B的固定電極93A1-93A4和93B1-93B4；類似于圖102中固體介質(zhì)空心圓柱體92的固體介質(zhì)空心圓柱921-924；用于固定固定電極93A1-93A4的固定件93C1-93C4；用于固定固定電極93B1-93B4的固定件93D1-93D4；與圖102中可動(dòng)電極94類似的、與固定電極93A1-93A4和93B1-93B4一起構(gòu)成諧振電容元件的可變電極941-944；用于固定可變電極941-944的鎖緊螺母951-954；一個(gè)輸入端96；一個(gè)輸出端97；一條輸入耦合線98；一條輸出耦合線99；諧振頻率微調(diào)元件1001-1004；用于固定微調(diào)元件1001-1004的鎖緊螺母1011-1014。
圖126是圖124和125中濾波器的等效電路圖。符號(hào)R1-R4代表諧振電路；符號(hào)M61代表輸入磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M47代表輸出磁場耦合系數(shù)，符號(hào)M12-M34代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)。
圖127是經(jīng)過轉(zhuǎn)換的圖126所示的等效電路圖的等效電路圖，其中符號(hào)均于圖126中相同。
盡管在圖124-127中我們使用耦合線98、99做為輸入/輸出耦合元件，當(dāng)然也可以采用由圖105-107示出的由電容102和103或探針104和105構(gòu)成的電容耦合元件，或采用由環(huán)106和107構(gòu)成的磁耦合元件來實(shí)施本發(fā)明。
我們可以采用圖33-36中帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)圖124-127中的帶通濾波器。
發(fā)明人通過對原型的大量實(shí)驗(yàn)得到了級(jí)間磁場耦合系數(shù)和相鄰的諧振電容元件中心距之間的關(guān)系由圖128示出。其中橫軸代表(d－0.3c)/w，其中，d是相鄰的諧振電容元件的中心距(見圖124)，c是構(gòu)成可變諧振電容元件的固定電極93A1-93A4的外直徑(見圖124)，w是外導(dǎo)體91C的寬度。(見圖125)?？v軸代表級(jí)間磁場耦合系數(shù)Mk，k＋1。
圖124-127中帶通濾波器的傳輸損耗L由式13給出。
圖124-127中濾波器的傳輸特性的例子由圖40示出。
圖129是帶有由電容耦合來構(gòu)成級(jí)間耦合的帶通濾波器的垂直截面圖。
該濾波器包括一個(gè)外導(dǎo)體91C；固定電極93A1-93A4、固體介質(zhì)空心圓柱體921-924以及與固定電極93A1-93A4的內(nèi)部同軸的固定電極93B1-93B4(在圖129中未畫出)；固定件93C1-93C4；固定件93D1-93D4；鎖緊螺母951-954；一個(gè)輸出端96；一個(gè)輸出端97；一個(gè)輸入耦合電容元件11461；級(jí)間耦合電容元件11412-11434；一個(gè)輸出耦合電容元件11447。
圖130示出了圖129中帶通濾波器的等效電路圖，符號(hào)R1-R4代表諧振電路，參考數(shù)字11461代表輸入耦合電容；參考數(shù)字11412-11434代表級(jí)間耦合電容；參考數(shù)字11447代表輸出耦合電容。
圖131是等效電路圖130的經(jīng)過轉(zhuǎn)換的等值電路圖，其中符號(hào)與圖130中完全一樣。
盡管在圖129中作為舉例使用電容元件做為輸入/輸出耦合元件，也可以使用耦合線、探針、環(huán)或其他高頻耦合裝置。
圖129中的帶通濾波器的傳輸特性由圖40示出。
同樣可以使用圖102所示的可變諧振電容元件(包括固體介質(zhì)空心圓柱92、固定電極93A和93B、固定件93C和93D、可動(dòng)電極94和鎖緊螺母95)來代替圖76或80中濾波器的可變諧振電容元件(它包括固體介質(zhì)空心圓柱體32、固定電極33、可動(dòng)電極34、和鎖緊螺母35，如圖46中所示)。在這樣情況下，傳輸特性與圖76或80中濾波器的傳輸特性基本一致，只是因?yàn)橛捎诠潭娙菔怯晒腆w介質(zhì)空心圓柱體92和固定電極93A和93B構(gòu)成，因而使得使用頻段變得低一些。
此外，在圖102-131的實(shí)施例中的固定電極93A和93B可以使用增加了壁厚的空心圓柱體，從而增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且可以用一個(gè)空氣層代替由固體介質(zhì)構(gòu)成的空心圓柱92。
權(quán)利要求
1.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)諧振電容元件，該元件包括一個(gè)其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；和由金屬板或金屬薄層制成的、在該介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在該電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在該另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及一種以高頻方式將該諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
2.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)諧振電容元件，該元件包括一個(gè)其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；和由一個(gè)金屬板或一個(gè)金屬薄層制成的、在該介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在該電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在該另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以串聯(lián)方式連接在輸入端與輸出端間的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及一種以高頻方式將該諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到該二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件間的連接點(diǎn)的裝置。
3.一種濾波器，包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以一種高頻方式串聯(lián)連接的諧振電容元件，這些元件包括多個(gè)在該外導(dǎo)體內(nèi)在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的、其上端和下端分別固定到該外導(dǎo)體的上壁和下壁上的介質(zhì)板；以及由一個(gè)金屬板或一個(gè)金屬薄層制成的、在每個(gè)介質(zhì)板的正面和背面上提供的電極，把其中一個(gè)電極的下端電連接到該外導(dǎo)體的下壁上，而且在上述一個(gè)電極的上端與該外導(dǎo)體的上壁間形成一個(gè)間隙，同時(shí)把另一個(gè)電極的上端電連接到該外導(dǎo)體的上壁上，而且在另一個(gè)電極的下端與該外導(dǎo)體的下壁間形成一個(gè)間隙；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；一種以高頻方式將該多個(gè)諧振電容元件中的起始的一個(gè)諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸入端上的裝置；以及一種以高頻方式將該多個(gè)諧振電容元件中的最后一個(gè)諧振電容元件的其中一個(gè)電極連接到輸出端的裝置。
4.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上，以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述固定電極由一個(gè)金屬薄層組成，該固定電極粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍而且把該固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及一種以高頻方式將該固定電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
5.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭牡膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成而且把該固定電極下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端與輸出端間以串聯(lián)方式連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及一種以高頻方式將該固定電極固定到二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件的連接點(diǎn)上的裝置。
6.一種濾波器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，該元件包括多個(gè)在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的、由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；由在各個(gè)空心圓柱體上提供的一個(gè)金屬薄層組成的一個(gè)固定電極；和一個(gè)空心或?qū)嵭牡膱A柱體的可動(dòng)電極，其中把上述固體介質(zhì)的空心圓柱體的下端部分固定到上述外導(dǎo)體的下壁上，以及使其上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；組成上述固定電極的金屬薄層粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍而且把該固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述可動(dòng)電極與該固定電極同軸，而且把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上，以便可改變該可動(dòng)電極插入該空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振電容元件連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件連接到輸出端的裝置。
7.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)固定電極和一個(gè)可動(dòng)電極，上述固定電極由一個(gè)空心的圓柱形導(dǎo)體組成，把該導(dǎo)體的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上，該導(dǎo)體的上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述可動(dòng)電極由一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體導(dǎo)體組成，該導(dǎo)體與該固定電極同軸，把該導(dǎo)體安裝到該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將該固定電極連接到輸入端和輸出端上的裝置。
8.一種濾波器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的、在適當(dāng)?shù)拈g隔處提供的可變的諧振電容元件，其中每個(gè)諧振電容元件包括一個(gè)固定電極和一個(gè)可動(dòng)電極，上述固定電極由一個(gè)空心的圓柱形導(dǎo)體組成，把該導(dǎo)體的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上，該導(dǎo)體的上端部分與該外導(dǎo)體的上壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述可動(dòng)電極由一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱形導(dǎo)體組成，該導(dǎo)體與該固定電極同軸，把該導(dǎo)體安裝到該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始一個(gè)諧振電容元件的固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件的固定電極連接到輸出端的裝置。
9.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固定介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式把第二固定電極連接到輸入端和輸出端上的裝置。
10.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端和輸出端之間串聯(lián)連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及以高頻方式將第二固定電極連接到二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件的連接點(diǎn)上的裝置。
11.一種濾波器，包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，這些元件中的每一個(gè)包括一個(gè)由一種固體介質(zhì)組成的空心圓柱體；一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；以及一個(gè)空心的或?qū)嵭牡目蓜?dòng)電極，上述由固體介質(zhì)組成的空心圓柱體的上端和下端部分分別與該外導(dǎo)體的上壁和下壁相對，二者相隔一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x；上述第一固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的內(nèi)表面的周圍的金屬薄層組成，將該第一固定電極的下端部分電連接到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)粘附在該空心圓柱體的外表面的周圍的金屬薄層組成，把該第二固定電極的上端部分電連接到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入上述空心圓柱體內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振元件的第二固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振元件的第二固定電極連接到輸出端的裝置。
12.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)第一固定電極、一個(gè)第二固定電極和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隙，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以及以高頻方式將第二固定電極連接到輸入端和輸出端的裝置。
13.一種諧振器，包括一個(gè)外導(dǎo)體；一個(gè)可變的諧振電容元件，該元件包括一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隔，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；在輸入端和輸出端間串聯(lián)連接的、用于補(bǔ)償傳輸特性的二個(gè)電感元件或二個(gè)電容元件；以及以高頻方式將第二固定電極連接到二個(gè)電感或二個(gè)電容的連接點(diǎn)的裝置。
14.一種濾波器，包括一個(gè)共同的外導(dǎo)體；多個(gè)以高頻方式串聯(lián)連接的可變的諧振電容元件，在適當(dāng)?shù)拈g隔處設(shè)置這些元件，該元件的每一個(gè)都包括一個(gè)第一固定電極；一個(gè)第二固定電極；和一個(gè)空心的或?qū)嵭牡膱A柱體可動(dòng)電極，上述第一固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，將該第一固定電極的下端部分固定到該外導(dǎo)體的下壁上；上述第二固定電極由一個(gè)金屬空心圓柱體組成，該圓柱體與該第一固定電極同軸，并在該第一固定電極的外側(cè)上與該圓柱體間有一個(gè)間隙，把該第二固定電極的上端部分固定到該外導(dǎo)體的上壁上；上述可動(dòng)電極與第一固定電極和第二固定電極同軸，把該可動(dòng)電極安裝在該外導(dǎo)體的上壁上以便可改變該可動(dòng)電極插入該第一固定電極內(nèi)的長度；一個(gè)輸入端；一個(gè)輸出端；以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的起始的一個(gè)諧振電容元件的第二固定電極連接到輸入端的裝置；以及以高頻方式將多個(gè)諧振電容元件的最后一個(gè)諧振電容元件的第二固定電極連接到輸出端的裝置。
全文摘要
一個(gè)諧振器，包括外導(dǎo)體(1)、一個(gè)介質(zhì)板(2)、一個(gè)諧振電容元件、一個(gè)輸入端(5)、一個(gè)輸出端(6)。介質(zhì)板(2)的上端和下端分別固定在外導(dǎo)體(1)的上壁和下壁上。諧振電容元件由在介質(zhì)板(2)的正面或反面覆有金屬薄層的電極構(gòu)成。電極的下端與外導(dǎo)體(1)的下壁在電氣上相連，但在上端與外導(dǎo)體(1)的上壁之間留有一個(gè)間隙，同時(shí)，另一個(gè)電極的上端與外導(dǎo)體的上壁相連時(shí)，它的下端與外導(dǎo)體(1)下壁之間留有一個(gè)間隙。
文檔編號(hào)H01P7/00GK1128585SQ9519042
公開日1996年8月7日 申請日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者畠中博 申請人:日本電業(yè)工作株式會(huì)社