波導(dǎo)插片濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濾波器，具體地說(shuō)，是涉及一種相對(duì)帶寬小于1%的超窄帶帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]微波濾波器是許多現(xiàn)代微波、毫米波系統(tǒng)中一個(gè)極其重要的部分，其性能的優(yōu)劣往往會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。由于無(wú)線電通信頻率資源的日益緊張，各類通信系統(tǒng)的工作頻率將向更高頻率的微波甚至毫米波發(fā)展。為了更好地利用頻譜資源，各種通信頻點(diǎn)要求比較窄。這就催生了超窄帶濾波器技術(shù)。微波濾波器的相對(duì)帶寬小于1%時(shí)將遇到兩個(gè)問(wèn)題。一是濾波器通帶插損急劇升高，二是由于環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的頻率漂移使濾波器失去作用。微波界解決問(wèn)題的辦法是采用雙模諧振腔提高諧振腔的Q值，同時(shí)采用銦鋼等溫度系數(shù)低的材料減小外界溫度對(duì)濾波器通帶頻率的影響。這種方法將導(dǎo)致貴重高強(qiáng)度材料的使用和加工，必然導(dǎo)致器件的成本的急劇升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種波導(dǎo)插片濾波器，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，大大降低超窄帶微波濾波器的成本。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
波導(dǎo)插片濾波器，包括兩端都設(shè)置有輸入輸出結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)管，還包括至少2片金屬板；波導(dǎo)管上開有細(xì)縫，該細(xì)縫的走向與該波導(dǎo)管軸線方向垂直，所述金屬板從外面插入到細(xì)縫中并與波導(dǎo)管密封連接在一起；金屬板將波導(dǎo)管分割成若干個(gè)諧振腔，相鄰金屬板之間的波導(dǎo)管區(qū)域構(gòu)成諧振腔，輸入輸出結(jié)構(gòu)與金屬板之間的波導(dǎo)管區(qū)域也構(gòu)成諧振腔，金屬板與波導(dǎo)管內(nèi)徑面之間存在間隙，該間隙形成耦合孔。
[0005]所述諧振腔中至少有2個(gè)諧振腔的工作模式為該諧振腔的高次模。
[0006]所述高次模諧振腔為矩形諧振腔并且其工作模式為TE102模。
[0007]所有金屬板從波導(dǎo)管的同一側(cè)插入，使得所有耦合孔都位于該波導(dǎo)管軸線同一側(cè)。
[0008]沿波導(dǎo)管軸線方向，金屬板交替的從波導(dǎo)管的兩側(cè)插入，使得耦合孔交替位于該波導(dǎo)管軸線兩側(cè)。
[0009]所述金屬板中至少有I片設(shè)置在波導(dǎo)管的中間，位于波導(dǎo)管中間的金屬板與波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔，這兩個(gè)耦合孔分別位于波導(dǎo)管的軸線兩側(cè)。
[0010]所述金屬板中至少有2片金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離小于所有金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離的最大值的30% ;該2片金屬板和波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔沿該波導(dǎo)管軸線方向分別交替設(shè)置于波導(dǎo)管軸線的兩側(cè)。
[0011]所述波導(dǎo)管為銦鋼波導(dǎo)管或?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)低于每攝氏度百萬(wàn)分之五的波導(dǎo)管。
[0012]所述金屬板中至少有一個(gè)金屬板的厚度小于2.5毫米。
[0013]所述金屬板中至少有一個(gè)金屬板上沒有耦合調(diào)節(jié)螺釘波導(dǎo)管上設(shè)置有耦合調(diào)節(jié)螺釘，該耦合調(diào)節(jié)螺釘?shù)妮S線與該波導(dǎo)管的外壁的交點(diǎn)為點(diǎn)P，該金屬膜片與波導(dǎo)管之間形成的耦合孔的中心點(diǎn)為點(diǎn)M,點(diǎn)P與點(diǎn)M的距離小于該波導(dǎo)管的寬度的15%。
[0014]為了提高所述諧振腔的Q值(品質(zhì)因子)并易于加工，所述諧振腔中至少有2個(gè)諧振腔的工作模式為該諧振腔的高次模。這里的諧振腔可以為任何橫截面的柱狀諧振腔，以圓柱形諧振腔和矩形諧振腔為佳。作為更好的選擇，所述高次模諧振腔為矩形諧振腔并且其工作模式為TE102模。
[0015]第一種安排，所有金屬板從波導(dǎo)管的同一側(cè)插入，使得所有耦合孔都位于該波導(dǎo)管軸線同一側(cè)。具體地，所述波導(dǎo)管和每一片金屬板形成的耦合孔沿該波導(dǎo)管軸向都設(shè)置在該波導(dǎo)插片濾波器的右邊。
[0016]第二種安排，沿波導(dǎo)管軸線方向，金屬板交替的從波導(dǎo)管的兩側(cè)插入，使得耦合孔交替位于該波導(dǎo)管軸線兩側(cè)。具體的可以是:所述波導(dǎo)管和每一片金屬板形成的耦合孔沿該波導(dǎo)管軸向交替設(shè)置在該波導(dǎo)插片濾波器左邊和右邊。
[0017]第三種安排，所述金屬板中至少有I片設(shè)置在波導(dǎo)管的中間，位于波導(dǎo)管中間的金屬板與波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔，這兩個(gè)耦合孔分別位于波導(dǎo)管的軸線兩側(cè)。具體地，所述金屬板中至少有I片設(shè)置在波導(dǎo)管的中間，該金屬板和波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔分別位于波導(dǎo)管的左邊和右邊。
[0018]對(duì)于超窄帶濾波器，所述耦合孔的寬度很小，使得開有細(xì)縫的波導(dǎo)管I的強(qiáng)度大大降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明采用縱向距離很小的兩個(gè)金屬板分別從該波導(dǎo)管的左邊和右邊插入對(duì)應(yīng)的細(xì)縫構(gòu)成諧振腔之間的耦合結(jié)構(gòu)，這樣使相鄰諧振腔之間的耦合通道變得很長(zhǎng)。對(duì)于一定的弱耦合，所述耦合孔的寬度可以顯著增大。所以有第四種安排，所述金屬板中至少有2片金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離小于所有金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離的最大值的30% ;該2片金屬板和波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔沿該波導(dǎo)管軸線方向分別交替設(shè)置于波導(dǎo)管軸線的兩側(cè)；具體的結(jié)構(gòu)為:所述金屬板中至少有2片金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離小于所有金屬板之間沿該波導(dǎo)管軸線方向的距離的最大值的30%。該2片金屬板和波導(dǎo)管形成的兩個(gè)耦合孔沿該波導(dǎo)管軸線方向分別交替設(shè)置于波導(dǎo)管的左邊和右邊。
[0019]為了克服環(huán)境溫度對(duì)波導(dǎo)插片濾波器的工作頻率的影響，所述波導(dǎo)管的材料為熱膨脹系數(shù)低于每攝氏度百萬(wàn)分之五的材料，以銦鋼(INVAR)為較佳的選擇。
[0020]為了克服環(huán)境溫度對(duì)波導(dǎo)插片濾波器的工作帶寬的影響，所述金屬板中至少有一個(gè)金屬板的厚度小于2.5毫米。比如，該金屬板的厚度可以取為0.2毫米，其材料可以采用銦鋼(INVAR)，也可以采用普通合金材料，比如合金鋁。
[0021]為了便于調(diào)節(jié)相鄰諧振腔之間的耦合量，在所述金屬板的厚度很小時(shí)，不便在該金屬板上設(shè)置耦合調(diào)節(jié)螺釘，而是在對(duì)應(yīng)的耦合孔2b附近設(shè)置耦合調(diào)節(jié)螺釘。為此，本發(fā)明采取的方案為，所述金屬板中至少有一個(gè)金屬板上沒有耦合調(diào)節(jié)螺釘波導(dǎo)管上設(shè)置有耦合調(diào)節(jié)螺釘，該耦合調(diào)節(jié)螺釘?shù)妮S線與該波導(dǎo)管的外壁的交點(diǎn)為點(diǎn)P，該金屬膜片與波導(dǎo)管之間形成的耦合孔的中心點(diǎn)為點(diǎn)M,點(diǎn)P與點(diǎn)M的距離小于該波導(dǎo)管的寬度的15%。
[0022]一般來(lái)講，金屬板與波導(dǎo)管之間采用錫焊或其它方法焊接導(dǎo)通，以防止微波信號(hào)輻射到該濾波器外或者造成相鄰諧振腔之間不必要的耦合。為了提高諧振腔的Q值，降低濾波器的插損，所述波導(dǎo)管和金屬片表面都可以鍍銀。
[0023]本發(fā)明利用工作于高次模的銦鋼波導(dǎo)管構(gòu)成的諧振腔與插片相結(jié)合解決超窄帶波導(dǎo)濾波器的制造中遇到的插損太高和頻率和帶寬受環(huán)境溫度影響的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的采用銦鋼材料通過(guò)銑切加工相比，避免了原材料的浪費(fèi)和對(duì)硬金屬的加存在的問(wèn)題。相比之下，本發(fā)明的所有部分原則上都可以采用管材或板材通過(guò)相對(duì)容易得多的線切割加工方法完成，可以大大降低器件的制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的俯視示意圖，同時(shí)圖1也是實(shí)施實(shí)例I的俯視示意圖。
[0025]圖2為開有細(xì)縫的波導(dǎo)管示意圖。
[0026]圖3為實(shí)施實(shí)例2的俯視示意圖。
[0027]圖4實(shí)施實(shí)例3的俯視示意圖。
[0028]圖5實(shí)施實(shí)例4的俯視示意圖。
[0029]附圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)名稱:1_波導(dǎo)管，2-金屬板，2b_ I禹合孔，3-輸入輸出結(jié)構(gòu)，4-頻率調(diào)諧螺釘，5-耦合調(diào)節(jié)螺釘。
[0030]本說(shuō)明書中部分名詞規(guī)定如下:波導(dǎo)插片濾波器的縱向，即波導(dǎo)管的軸線方向。寬度方向，波導(dǎo)管橫截面的寬邊方向。高度方向，波導(dǎo)管橫截面的窄邊方向。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施實(shí)例I
本發(fā)明的總體構(gòu)思方案如下:
波導(dǎo)插片濾波器，包括兩端都設(shè)置有輸入輸出結(jié)構(gòu)3的波導(dǎo)管I，還包括至少2片金屬板2 ;波導(dǎo)管上開有細(xì)縫，該細(xì)縫的走向與該波導(dǎo)管軸線方向垂直，所述金屬板2從外面插入到細(xì)縫中并與波導(dǎo)管I密封連接在一起；金屬板2將波導(dǎo)管I分割成若干個(gè)諧振腔，相鄰金屬板2之間的波導(dǎo)管區(qū)域構(gòu)成諧振腔，輸入輸出結(jié)構(gòu)3與金屬板2之間的波導(dǎo)管區(qū)域也構(gòu)成諧振腔，金屬板與波導(dǎo)管I內(nèi)徑面之間存在間隙，該間隙形成耦合孔2b。
[0032]所述諧振腔中至少有2個(gè)諧振腔的工作模式為該諧振腔的高次模。
[0033]所述高次模諧振腔為矩形諧振腔并且其工作模式為TE102模。
[0034]所有金屬板從波導(dǎo)管的同一側(cè)插入，使得所有耦合孔都位于該波導(dǎo)管I軸線同一側(cè)。
[0035]沿波導(dǎo)管I軸線方向，金屬板交替的從波導(dǎo)管的兩側(cè)插入，使得耦合孔交替位于該波導(dǎo)管I軸線兩側(cè)。
[0036]所述金屬板2中至少有I片設(shè)置在波導(dǎo)管I的中間，位于波導(dǎo)管I中間的金屬板2與波導(dǎo)管I形成的兩個(gè)耦合孔2b，這兩個(gè)耦合孔2b分別位于波導(dǎo)管I的軸線兩側(cè)。
[0037]所述金屬板2中至少有2片金屬板2之間沿該波導(dǎo)管I軸線方向的距離小于所有金屬板2之間沿該波導(dǎo)管I軸線方向的距離的最大值的30% ;該2片金屬板2和波導(dǎo)管I形成的兩個(gè)耦合孔2b沿該波導(dǎo)管I軸線方向分別交替設(shè)置于波導(dǎo)管I軸線的兩側(cè)。
[0038]所述波導(dǎo)管I為銦鋼波導(dǎo)管或?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)低于每攝氏度百萬(wàn)分之五的波導(dǎo)管。
[0039]所述金屬板2中至少有一個(gè)金屬板2的厚度小于2.