專利名稱:采用獲非對(duì)稱響應(yīng)耦合元件的雙模波導(dǎo)濾波器的制作方法
本發(fā)明主要涉及各種電磁波導(dǎo)濾波器，特別是具有非對(duì)稱阻帶響應(yīng)特性的雙模型濾波器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在濾波器相鄰諧振腔間耦合相互正交電磁場(chǎng)的器件。
波導(dǎo)濾波器常常被使用在諸如微波通訊之類的系統(tǒng)中，目的在于確定一個(gè)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。這種濾波器可以以單模方式工作或者是雙模型式的，其中兩傳播的電磁波在波導(dǎo)濾波器中相互成直角。
典型的波導(dǎo)濾波器包括又一個(gè)對(duì)稱的空心體，它可能是一個(gè)圓柱體，例如在圓波導(dǎo)的情況中，其間被稱之為隔膜的隔板分成多個(gè)諧振腔。在雙模型波導(dǎo)濾波器的情況中，每個(gè)空腔都為濾波器定出兩個(gè)節(jié)，這樣，一個(gè)具有三空腔的雙模波導(dǎo)濾波器就擁有六個(gè)節(jié)，包括輸入節(jié)和輸出節(jié)。相互正交的電磁場(chǎng)是經(jīng)過(guò)每個(gè)隔板上成十字孔的交叉條縫而在相鄰空腔之間通過(guò)的。
人們已知道用可調(diào)節(jié)的金屬螺釘穿過(guò)濾波器的殼體，伸入空腔內(nèi)，來(lái)影響同一腔內(nèi)的正交場(chǎng)的電磁耦合。也知道用來(lái)影響那些分別在不同腔體內(nèi)但彼此正交的場(chǎng)的耦合。通過(guò)改變決定響應(yīng)的阻帶極點(diǎn)，場(chǎng)間的耦合度可改變器件的頻率響應(yīng)。
以前耦合不同空腔內(nèi)相互正交電磁場(chǎng)的技術(shù)，包含有使用同軸電纜在波導(dǎo)濾波器體外連接兩空腔不同部分的方法。但是，這種方法帶來(lái)了許多問(wèn)題。例如，電纜常常導(dǎo)致假響應(yīng)特性的出現(xiàn)，而且從完成任務(wù)所需部件的數(shù)目及安裝這些部件所需時(shí)間來(lái)看，也較為復(fù)雜。此外，頻率響應(yīng)對(duì)電纜的長(zhǎng)度要求甚嚴(yán)，為正確調(diào)好濾波器，必須用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)定出合適的電纜長(zhǎng)度。
本發(fā)明旨在克服上述各個(gè)缺點(diǎn)。
本發(fā)明是提供一種雙模電磁波導(dǎo)濾波器，它用于濾波器相鄰諧振空腔內(nèi)相互正交電磁場(chǎng)之間的電磁耦合。波導(dǎo)濾波器主要包括一個(gè)容納和傳導(dǎo)電磁能的波導(dǎo);在波導(dǎo)體內(nèi)的至少一個(gè)隔板或隔膜，它劃分出第一和第二相鄰諧振空腔;以及波導(dǎo)內(nèi)用于電磁耦合相鄰空腔內(nèi)第一第二相互正交場(chǎng)的部件裝置。相互正交的場(chǎng)是由安在隔板上并通過(guò)隔板的長(zhǎng)的導(dǎo)電耦合元件而耦合的。耦合元件包括L形的第一探測(cè)部，它伸入空腔中的一個(gè)，形成電探頭。探測(cè)部在相應(yīng)的空腔內(nèi)與被耦合場(chǎng)平行。耦合元件還包括一個(gè)大體成U形的第二部分，它伸入相鄰的空腔內(nèi)，定出一個(gè)與該空腔內(nèi)的場(chǎng)平行相對(duì)應(yīng)的磁環(huán)。
在本發(fā)明的最佳形式中，濾波器具有三個(gè)諧振腔，定出包括輸入節(jié)和輸出節(jié)在內(nèi)的六個(gè)節(jié)。每個(gè)隔板上都帶有一個(gè)十字孔或開(kāi)口，讓正交場(chǎng)在相鄰腔之間通過(guò)。采用許多徑向伸入濾波器體內(nèi)的可調(diào)節(jié)螺釘來(lái)影響同一空腔內(nèi)正交場(chǎng)間的耦合，從而定出濾波器的頻率響應(yīng)。
本發(fā)明濾波器無(wú)需外部傳輸線耦合技術(shù)即可有非對(duì)稱阻帶響應(yīng)特性和自平衡通帶響應(yīng)特性，可取得無(wú)假響應(yīng)的寬帶響應(yīng)，保持高Q濾波性能，需要很少零件，縮短了組裝和調(diào)節(jié)的時(shí)間。本發(fā)明濾波器可以用作電納無(wú)效網(wǎng)絡(luò)來(lái)使用，以維持鄰近多重通道上濾波器的對(duì)稱性。
以下敘述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
首先，參閱圖1和圖2，本發(fā)明主要涉及雙模電磁波導(dǎo)濾波器，在圖1中標(biāo)為10，它很有用，例如在微波通信系統(tǒng)中用來(lái)決定頻率響應(yīng)特性。如下面將要說(shuō)明的，選來(lái)解釋本發(fā)明的濾波器10是高Q值雙模反射型的，具有六個(gè)節(jié)。這六個(gè)節(jié)提供了三個(gè)固定頻率插入損耗極點(diǎn)和二個(gè)通帶均衡極點(diǎn)。
濾波器10主要包括一個(gè)導(dǎo)電圓柱體12，其外端由端壁14和20封住，并由縱向上間隔著的一對(duì)隔段或隔板16和18分成三個(gè)諧振腔22、24和26。端壁14上開(kāi)有一個(gè)矩形縫26，它與這里任意定出的X軸相一致，作為濾波器10的輸入，被用來(lái)接收輸入波。端壁20是無(wú)孔的，其作用為將電磁波反射回輸入端壁14。隔板16和18在其各自中心開(kāi)有軸向?qū)φ目?1，33?？?1包括一對(duì)交叉的縫槽28和30。分別與X軸、Y軸相一致。類似地，孔33也由分別與X軸、Y軸相一致的交叉縫槽32、34組成。縫28、32與輸入條縫26軸向?qū)φ?br>再參閱圖3和圖6，由于濾波器10是雙模型的，所以在每個(gè)諧振空腔22、24和26內(nèi)存在相正交的電磁場(chǎng)，在圖6中分別標(biāo)為36、38、35、37、81、80。例如，空腔26中的正交場(chǎng)分量或場(chǎng)線35和37位于分別平行于X軸和Y軸的平面內(nèi)。在空腔22，24和26中的相互正交電磁場(chǎng)在每個(gè)空腔內(nèi)定出二個(gè)諧振部分或節(jié)，這樣濾波器10中就呈現(xiàn)出六個(gè)節(jié)。這六個(gè)節(jié) 圖示性也表示在圖3中，其中節(jié)1和6是在空腔22中，節(jié)2和5是在空腔24中，節(jié)3和4是在空腔26中，節(jié)1由場(chǎng)38定出，通過(guò)輸入開(kāi)口26接收其輸入信號(hào)，而對(duì)應(yīng)于場(chǎng)36的節(jié)6在第一空腔22內(nèi)，與穿過(guò)波導(dǎo)側(cè)壁12的探頭42所定出的輸出端耦合。
腔22、24和26的諧振頻率分別由螺釘44、48和58決定，這些螺釘沿Y軸穿過(guò)圓波導(dǎo)12的底部伸入對(duì)應(yīng)的腔22、24和26內(nèi)。在腔22中完全與螺釘44相對(duì)的調(diào)諧螺釘40以不同于螺釘44的深度穿入腔22。相對(duì)的調(diào)諧螺釘40和44對(duì)腔22的不等穿入與下面將談到的耦合元件60一起提供圖7中所示的非對(duì)稱阻帶響應(yīng)特性，后面將進(jìn)行詳細(xì)講解。調(diào)諧螺釘40和44穿入的深度及耦合元件60控制著濾波器10阻帶響應(yīng)的衰減極點(diǎn)72(圖7)的位置。
三個(gè)附加調(diào)諧螺釘47，52和54在與調(diào)諧螺釘44、48、58成90度的位置上穿入波導(dǎo)體12，其作用也是幫助調(diào)諧節(jié)4、5和6的諧振，這些節(jié)分別對(duì)應(yīng)于腔22、24和26中X軸方向上的場(chǎng)。
在腔22中，輸入的Y軸場(chǎng)38通過(guò)調(diào)諧螺釘46少許地與輸出的X軸場(chǎng)36耦合，調(diào)諧螺釘46是在調(diào)諧螺釘40和47之間的圓周的中間位置上穿過(guò)波導(dǎo)體12伸入腔22的。如圖3中示意性地所表明的，螺釘46形成了濾波器10節(jié)1和6之間的耦合橋。輸入波38通過(guò)孔31的水平槽縫28進(jìn)入腔24。在腔24中，正交場(chǎng)37和35經(jīng)形為螺釘50的耦合橋相互間弱耦合。螺釘50在調(diào)諧螺釘48和52之間的圓周中部穿過(guò)波導(dǎo)體12伸入腔24。如圖3中所示，螺釘50作用是構(gòu)成濾波器10節(jié)2和節(jié)5之間的耦合橋。
場(chǎng)37通過(guò)孔33的水平槽縫32進(jìn)入腔26成為耦合波80，該波80受到端壁20的反射。在調(diào)諧螺釘54和58之間中部穿入波導(dǎo)體12伸入腔26內(nèi)的耦合螺釘56，與反射波一起作用將耦合波80扭轉(zhuǎn)90度。這螺釘56有效地耦合了濾波器10的節(jié)3和節(jié)4，如圖3中示意性地表示。輸出波81通過(guò)孔33和31的槽縫34和30返回腔22，在那里由輸出探頭42拾取。
耦合元件60作用是在腔26中將腔24中的電磁輸入場(chǎng)(波)37與正交耦合輸出場(chǎng)(波)81電磁耦合。這樣，耦合元件60有效地在相鄰腔中的相互正交電磁場(chǎng)間提供耦合橋，在本例中它定義的是濾波器10節(jié)2和節(jié)4間的耦合。現(xiàn)在再來(lái)參閱圖4和圖5，耦合元件60包括一個(gè)電導(dǎo)線如鍍銀銅線，它經(jīng)電絕緣玻璃珠，同軸饋通66安置在隔板18上。耦合線穿過(guò)隔板18且包括有第一第二兩部分62和64，配置在隔板18的兩側(cè)。部分62大體成U形結(jié)構(gòu)，由一個(gè)橫梁62a和一對(duì)平行腿62b、62c組成。腿62b與隔板18接觸。耦合元件60的U形部分62定義出磁環(huán)，該環(huán)在腔24內(nèi)位于使其耦合軸平行于Y軸輸入波38分量的平面上。
耦合元件60的第二部分大體為L(zhǎng)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支撐，支柱68裝在隔板18上，可由任何適宜的高介電材料如rexolite形成。腿64a和64b位于垂直于磁環(huán)部件62所在平面的平面內(nèi)，且具有一個(gè)電場(chǎng)耦合軸平行于X軸輸出波81的分量。選擇耦合元件60的部件62和64是磁(62)類的還是電(64)類的及它們的取向，可以決定對(duì)角節(jié)間耦合的符號(hào)和決定節(jié)的特定組合(2和4或3和5)。相互正交的電磁場(chǎng)間的耦合強(qiáng)弱，及受耦合元件60影響的調(diào)諧程度都由導(dǎo)線的直徑、腿64b的長(zhǎng)度、磁環(huán)62內(nèi)的面積及耦合元件60在隔板18上的安置狀態(tài)來(lái)決定。耦合元件60起一個(gè)內(nèi)部集成電納無(wú)效網(wǎng)絡(luò)的作用，可用來(lái)在相鄰多路系統(tǒng)上維持濾波對(duì)稱性。
圖7表示了兩個(gè)多工信道71、73的頻率響應(yīng)特性，它們采用的濾波器具有耦合元件60所提供的無(wú)效網(wǎng)絡(luò)。采用耦合元件60作為無(wú)效網(wǎng)絡(luò)的濾波器10可產(chǎn)生額外的阻帶點(diǎn)72a，這導(dǎo)致在濾波器響應(yīng)的兩端增加了衰減和在74處所表示的范圍。濾波器71和73在交迭區(qū)75內(nèi)相互作用，導(dǎo)致它們?cè)诖烁髯酝◣Ш退p響應(yīng)的非對(duì)稱陡斜。額外的阻帶極點(diǎn)72a由于以范圍74的程度陡化了響應(yīng)特性，就好似是一個(gè)存在的相鄰濾波器。其結(jié)果是濾波器71和73具有對(duì)稱的通帶響應(yīng)而無(wú)需附加的電納無(wú)效器件。
人們完全認(rèn)識(shí)，本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的一般技術(shù)人員可以就說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行許多變化或添加，而沒(méi)有脫離本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)范圍和精神。因此，就要知道所要求的保護(hù)和給予的保護(hù)應(yīng)視為在本發(fā)明范圍內(nèi)正當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)及到所要求實(shí)質(zhì)內(nèi)容及其等同物。
權(quán)利要求
1.使用在具有多個(gè)相互相鄰諧振波導(dǎo)腔型的電磁波導(dǎo)濾波器中，所述諧振腔通過(guò)相鄰腔間隔板上的孔彼此電磁耦合，一種耦合分別在所述諧振腔中的第一第二相互正交電磁場(chǎng)的器件，其特征為包括一種伸過(guò)并安置在所述隔板上的電導(dǎo)耦合元件。
2.權(quán)利要求
1的器件，其中所述耦合元件包括在所述隔板一側(cè)上的第一部分，該第一部分具有平行于所述第一電磁場(chǎng)一分量的耦合軸，及在所述隔板另一側(cè)上的第二部分，該第二部分包括有平行于所述第二電磁場(chǎng)一分量的耦合軸。
3.權(quán)利要求
2的器件，其中所述第一部分包括一磁環(huán)，所述第二部分包括一個(gè)電探頭。
4.權(quán)利要求
2的器件，其中所述第一部分大體成U形且由一個(gè)彎曲段和一對(duì)相距的、由所述彎曲段伸出的支腿定出，所述支腿之一伸過(guò)所述隔板并與之電絕緣，另一所述支腿抵觸到所述隔板。
5.權(quán)利要求
2的器件，其中所述第二部分大體是L形并由伸過(guò)所述隔板且與其電絕緣的第一支腿和與隔板相距的第二支腿定出。
6.權(quán)利要求
1的器件，其中所述器件包括一彎曲金屬桿和在所述隔板上支撐所述桿的支撐物。
7.權(quán)利要求
6的器件，其中所述桿包括伸入所述相鄰諧振腔之一且電接觸所述隔板一側(cè)的第一部分，和伸入所述相鄰諧振腔中另一個(gè)且與所述隔板絕緣的第二部分。
8.權(quán)利要求
7的器件，其中所述桿包括鍍銀銅線。
9.權(quán)利要求
7的器件，其中所述第一部分包括多個(gè)位于第一平面內(nèi)的支腿，所述第二部分包括多個(gè)位于垂直于所述第一平面的第二平面內(nèi)的支腿。
10.權(quán)利要求
6的器件，其中所述支撐物包括一個(gè)在所述隔板上電絕緣件，所述桿從該所述絕緣件穿過(guò)并在其間被支撐。
11.一種雙模電磁波導(dǎo)濾波器，其特征為包括容納及導(dǎo)引電磁能的波導(dǎo)體;在所述波導(dǎo)中的隔段，該隔段定出第一及第二相鄰諧振波導(dǎo)腔，所述諧振腔中具有第一和第二電磁場(chǎng)，所述第一第二電磁場(chǎng)的場(chǎng)線沿彼此相互正交方向伸展;以及相互電磁耦合所述第一第二場(chǎng)場(chǎng)線的裝置，該耦合裝置包括一伸過(guò)所述隔段的長(zhǎng)形導(dǎo)體元件，所述導(dǎo)體元件包括由所述隔段伸出并分別伸入所述腔內(nèi)的第一第二部分。
12.權(quán)利要求
11的電磁波導(dǎo)濾波器，其中所述波導(dǎo)體基本成對(duì)稱形狀;所述第一部分包括與所述第一電磁場(chǎng)電磁耦合的磁環(huán)，所述第二部分包括與所述第二電磁場(chǎng)電磁耦合的電探頭。
13.權(quán)利要求
11的電磁波導(dǎo)濾波器，其中所述導(dǎo)體元件是具有多個(gè)彎處定出多個(gè)支腿的整體結(jié)構(gòu)。
14.權(quán)利要求
13的電磁波導(dǎo)濾波器，包括在所述隔段上并與其成電絕緣關(guān)系支撐所述導(dǎo)體元件的至少一局部的裝置。
15.權(quán)利要求
14的電磁波導(dǎo)濾波器，其中所述隔段上包括一個(gè)孔，所述支撐裝置包括一個(gè)由電介質(zhì)材料形成的且安裝在所述孔內(nèi)的，所述導(dǎo)體元件從所述支撐件正中伸過(guò)。
16.權(quán)利要求
11的電磁波導(dǎo)濾波器，其中所述隔段上包括一個(gè)允許所述第一第二磁場(chǎng)在所述第一第二腔之間通過(guò)的開(kāi)孔，所述濾波器還包括至少一個(gè)伸過(guò)所述波導(dǎo)體進(jìn)入所述腔之一的長(zhǎng)形電導(dǎo)耦合件，該所述導(dǎo)體件位于所述波導(dǎo)體軸圓周附近的一點(diǎn)上，導(dǎo)致所述的那一腔內(nèi)相互正交電磁場(chǎng)間的互耦。
專利摘要
一雙模圓形波導(dǎo)濾波器(10)具有一圓柱波導(dǎo)體(12)，由隔板(16，18)隔成多個(gè)諧振波導(dǎo)腔(22，24，26)。相鄰腔(24，26)中的相互正交電磁場(chǎng)(37，81)經(jīng)安裝在隔板(18)上且伸入相鄰腔內(nèi)的內(nèi)部耦合元件(66)彼此電磁耦合。耦合元件包括一長(zhǎng)形導(dǎo)線，該導(dǎo)線包括伸入諧振腔之一形成磁環(huán)的第一部分(62)和伸入相鄰腔內(nèi)形成電探頭的第二部分(64)。耦合元件在濾波器的頻率響應(yīng)特性中提供非對(duì)稱性阻滯極點(diǎn)(72a)。
文檔編號(hào)H01P1/208GK87106052SQ87106052
公開(kāi)日1988年6月15日 申請(qǐng)日期1987年9月2日
發(fā)明者舒瓦茨·克拉格, 亨得里克·魯斯, 埃利奧特·約瑟夫 申請(qǐng)人:休斯航空公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan