可调滤波器和可调双工器的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可调滤波器和可调双工器。

背景技术：

近年来，通信系统的发展使得微波频段的可调滤波器有了广泛的应用需求。目前，大部分可调滤波器的实现是在波导滤波器的基础上增加调谐结构，使得设计出的可调滤波器能够应用于微波频段。

相关技术中提供了一种基于紧凑波导的高性能介质加载可调滤波器，该可调滤波器中采用低损耗角正切的介质作为调谐结构。

若采用低损耗角正切的介质作为调谐结构，当调谐范围较大时，可调滤波器的插损受介质的损耗角正切影响很大。若要提高插损，则需要开发损耗角正切极小的材料，其成本和难度太大。

技术实现要素：

为了解决相关技术中的问题，本发明提供了一种可调滤波器和可调双工器，能够使可调滤波器在较宽的调谐范围内保持很好的插损性能，且制造成本较低。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种可调滤波器，所述可调滤波器包括：

滤波器腔体，所述滤波器腔体内形成有若干谐振腔；

调谐结构，所述调谐结构包括通过绝缘连接件固定在升降板上的多个导体柱，所述导体柱能够插入所述谐振腔内，且各个导体柱插入所述谐振腔内的深度相同；

驱动结构，所述驱动结构用于驱动所述升降板运动以使所述导体柱插入所述谐振腔内，并调节插入深度。

在一个可选的实施方式中，所述可调滤波器还包括盖板，所述盖板上设置有若干通孔，所述导体柱通过所述盖板上的通孔插入所述谐振腔内；或者，所述滤波器腔体的底部设置有若干开孔，所述导体柱通过所述开孔插入所述谐振腔内。

在一个可选的实施方式中，所述孔的直径大于所述导体柱的直径，且小于预定波长的四分之一，所述预定波长为工作最高频率在空气中的波长。

在一个可选的实施方式中，当所述可调滤波器包括所述盖板时，所述盖板的厚度大于预定厚度阈值。

在一个可选的实施方式中，第一距离的大小和谐振频率的高低呈正相关关系，且所述第一距离的大小和相邻谐振腔之间耦合度的强弱呈负相关关系；

其中，所述第一距离为所述导体柱与耦合窗口之间的距离，所述耦合窗口为不同谐振腔之间的连接处。

在一个可选的实施方式中，第二距离的大小和谐振频率的高低呈正相关关系，所述第二距离为所述导体柱与所述谐振腔的中心之间的距离。

在一个可选的实施方式中，所述绝缘连接件为塑料螺钉，所述导体柱为镀银金属柱；或者，所述绝缘连接件为采用绝缘材质制成的螺钉，且所述螺钉的前端采用金属化工艺得到导电的所述导体柱。

在一个可选的实施方式中，所述驱动结构包括步进电机和控制器，所述控制器用于控制所述步进电机驱动所述升降板运动。

一种可调双工器，所述可调双工器包括高端滤波器、低端滤波器和连接所述高端滤波器和所述低端滤波器的环形器，所述高端滤波器为如权利要求1至8中任一项所述的可调滤波器，和/或，所述低端滤波器为如上所述的可调滤波器。

一种可调双工器，所述可调双工器为如上所述的可调滤波器。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

调谐结构包括通过绝缘连接件固定在升降板上的多个导体柱，且驱动结构可以驱动升降板运动，以使导体柱插入滤波器腔体内形成的谐振腔内，并调节插入深度，使得各个导体柱插入谐振腔内的深度相同，从而可以通过调节导体柱插入谐振腔内的深度来调谐频率。由于导体柱的表面导电率极高，因此，可调滤波器可以在很宽的可调范围内保持很好的插损性能。另外，由于导体柱是通过绝缘连接件固定在升降板上的，利用绝缘连接件不导电的特性可以抑制电磁波泄露。采用上述调谐结构实现的可调滤波器，不但集成了结构紧凑、调谐带宽大、调谐通带内通达带外不变的优点，而且还能在很宽的可调范围内基本保持插损在一个很好的范围，且可以大幅度地降低材料开发的成本，使得可调滤波器具有可制造性。

附图说明

图1为本发明提供的可调滤波器的拆分图；

图2为本发明提供的导体柱和绝缘连接件的连接示意图；

图3为本发明提供的导体柱插入谐振腔的示意图；

图4为本发明提供的导体柱和谐振腔的位置示意图；

图5为本发明提供的可调滤波器的安装图；

图6为本发明提供的可调滤波器的回波示意图；

图7为本发明提供的可调滤波器的损耗示意图。

具体实施方式

针对现有的可调滤波器中采用低损耗角正切的介质作为调谐结构，当调谐范围较大时，可调滤波器的插损受介质的损耗角正切影响很大，若要提高插损，则需要开发损耗角正切极小的材料，其成本和难度太大的问题，本发明的解决思路是采用表面导电率极高的导体柱插入谐振腔内，并通过调节导体柱插入谐振腔内的深度来调谐频率，使得可调滤波器可以在很宽的可调范围内保持很好的插损性能。这样，用一个可调滤波器就可以覆盖很宽的频段范围，提高频谱资源使用的灵活性，对于降低成本、提高微波系统的性能有很大的帮助。

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的可调滤波器以及用于该类可调滤波器的调谐结构，该技术主要运用于点对点通信系统中的前端部分，用于取代常规的可调滤波器和/或可调双工器。另外，本实施例中的可调滤波器和/或可调双工器是基于折叠结构的，能够最大限度的利用空间结构。下面对本发明的可调滤波器进行介绍。

请参考图1，本实施例中的可调滤波器包括滤波器腔体110、调谐结构120和驱动结构130，滤波器腔体110内形成有若干谐振腔111；调谐结构120包括通过绝缘连接件121固定在升降板122上的多个导体柱123，导体柱123能够插入谐振腔111内，且各个导体柱123插入谐振腔111内的深度相同；驱动结构130用于驱动升降板122运动以使导体柱123插入谐振腔111内，并调节插入深度。

在一种实现方式中，绝缘连接件121是由绝缘材料制成的连接件，比如，绝缘连接件121为塑料螺钉。导体柱123是由导体制成的圆柱，比如，导体柱120为镀银金属柱。

本实施例中，可以采用绝缘连接件121锁导体柱123的形式，将多个导体柱123安装在同一升降板122上。请参考图2，调谐结构120包括一个镀银金属柱和一个塑料螺钉，塑料螺钉的一段和镀银金属柱完全锁死，另一段则通过螺纹固定在升降板122上。

在另一种实现方式中，绝缘连接件121为采用绝缘材质制成的螺钉，且该螺钉的前端采用金属化工艺得到导电的导体柱123。这样，升降板122上设置有螺钉，且该螺钉的后端不导电，相当于第一种实现方式中的绝缘连接件121；前端导电，相当于第一种实现方式中的导体柱123。

本实施例中，导体柱123可以通过两种实现方式插入谐振腔111内。在第一种实现方式中，可调滤波器还包括盖板140，该盖板140上设置有若干通孔141，导体柱123通过盖板140上的通孔141插入谐振腔111内，请参考图3。在第二种实现方式中，滤波器腔体110的底部设置有若干开孔，导体柱123通过开孔插入谐振腔111内。

这样，可以通过安装孔来精确定位每个导体柱123，保证导体柱123的位置精度。其中，孔的直径大于导体柱123的直径，且小于预定波长的四分之一，该预定波长为工作最高频率在空气中的波长。由于孔的直径比导体柱123的直径稍大，所以，在导体柱123插入孔时，导体柱123和孔的内壁之间存在一定的间隙(即不接触)，不会产生摩擦力，也就不会出现导体柱123和谐振腔111之间卡死，使得驱动结构130无法推动导体柱123，从而无法安装调谐结构120的问题。并且，由于导体柱123和孔的内壁之间不接触，也可以避免调试过程中出现接触不良的问题。另外，孔的直径需要小于λ0/4(λ0为工作最高频率在空气中的波长)，否则电磁波能量就会从孔中泄漏出来。以工作在7g频段的可调滤波器为例，导体柱1232与孔壁之间的间隙大约为0.5mm。

在导体柱123插入孔中时，导体柱123和孔壁之间形成一个电容，对高频电容形成虚拟的接地效果，因此，可以将导体柱123近似为普通的金属调螺。金属调螺插入谐振腔111内越浅，导体柱123和孔壁形成电容的面积就越大；金属调螺插入谐振腔111内越深，导体柱123和孔壁形成电容的面积就越少，可以降低调试的敏感度，从而使得可调滤波器在导体柱123伸入谐振腔111较深时也能比较容易控制。

本实施例中，所有导体柱123的高度是一样的，这样，驱动结构130驱动升降板122运动时，带动导体柱123在谐振腔111内运动，所有导体柱123伸入谐振腔111内的高度都是相同的。通过改变导体柱123在谐振腔111内的深度来调节滤波器的中心频率。其中，导体柱123伸入的深度越深，则中心频率越低，导体柱123伸入的深度越浅，则中心频率越高。

当可调滤波器包括盖板140时，盖板140的厚度大于预定厚度阈值。这样，在频率最高(即导体柱123插入谐振腔111内部最少)时，导体柱123的上端也不凸出盖板140的上部，从而避免出现信号通过导体柱123辐射到空间而产生电磁泄漏的问题。

本实施例中的驱动结构130包括步进电机和控制器，该控制器用于控制步进电机驱动升降板122运动。

本实施例中，每个谐振腔111内都插入两个或者两个以上的导体柱123，通过调整导体柱123在谐振腔111中的位置，从而使得每个谐振腔111的谐振频率，以及相邻谐振腔111之间的耦合度步调谐，从而在整个调谐频率范围内都能够保持较好的回波特性以及几乎保持不变的通带带宽。下面对谐振频率和耦合度的调整进行说明。

1)第一距离的大小和谐振频率的高低呈正相关关系，且第一距离的大小和相邻谐振腔111之间耦合度的强弱呈负相关关系；第一距离为导体柱123与耦合窗口112之间的距离，耦合窗口112为不同谐振腔111之间的连接处，请参考图4。即，导体柱123离耦合窗口112越近，对谐振频率的影响越大，相应的谐振频率越低，且和相邻的谐振腔111之间的耦合越强；导体柱123离耦合窗口112越远，对谐振频率的影响越小，相应的谐振频率越高，且和相邻的谐振腔111之间的耦合越弱。

2)第二距离的大小和谐振频率的高低呈正相关关系，第二距离为导体柱123与谐振腔111的中心113之间的距离。即，导体柱123距离所在谐振腔111的中心113越近，对谐振频率的影响越大，相应的谐振频率越低；导体柱123距离所在谐振腔111的中心113越远，对谐振频率的影响越小，相应的谐振频率越高。

根据上述两个原则，调整导体柱123在谐振腔111中的位置，则可以实现调谐频率和耦合度同时调谐，从而在较宽的范围内获得很好的频率响应性能。

采用该种方式的可调滤波器的谐振腔111分布方式和普通的双工器分布方式一致，因此很方便利用交叉耦合实现传输零点，通过调整导体柱123在谐振腔111中的位置，可以实现传输零点和通带中心频率点的相对位置保持几乎不变。

请参考图5所示的可调滤波器的安装图，其中，控制器给步进马达发送指令，控制步进马达驱动调谐结构120在滤波器腔体内的深度实现可调滤波器的通带频率可调。

本实施例中采用新型的导体柱123加绝缘连接件121的调谐结构120，相比较于普通金属调螺，有如下的优点：1、调谐不是很敏感，精度容易控制，因此不需要设置非常复杂的变速结构；2、可以有效抑制电磁波信号的泄漏问题，不像金属调螺那样，需要非常精确的电磁屏蔽结构。相比较于纯介质调谐结构，有如下优点：1、在整个调谐范围内，可调滤波器的插损可以保持在一个较好的水平，不受介质损耗角正切影响；2、不需要多种直径的导体柱123，所有的导体柱123只要一个直径；3、可以通过微调导体柱123在谐振腔中的深度，补偿加工误差，降低加工精度要求。

请参考图6，图6中从右往左的四条线分别表示调谐结构120深入谐振腔111的深度分别为1.7mm、2.7mm、3.7mm、4.7mm时可调滤波器的回波。

请参考图7，图7中从右往左的四条线分别表示调谐结构120深入谐振腔111的深度分别为1.7mm、2.7mm、3.7mm、4.7mm时可调滤波器的损耗。

可见，可调滤波器在7.1ghz--7.7ghz的频率范围内通，具有良好的回波和损耗，且带宽可以保持基本不变。

本实施例还公开了一种可调双工器，该可调双工器包括高端滤波器、低端滤波器和连接高端滤波器和低端滤波器的环形器，高端滤波器可以为如上所述的可调滤波器，和/或，低端滤波器可以为如上所述的可调滤波器。

本实施例还公开了一种可调双工器，该可调双工器可以为如上所述的可调滤波器。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不限于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。