专利名称：低损耗宽带高通滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种具有极小损耗的宽带微波高通滤波器，它在地面微波通信、卫星通信中有着广泛的用途。
现有的最接近本实用新型的技术是半集总参数的高通滤波器(吉·艾尔·马撒爱(G·L·Matthaei)的“微波滤波器，阻抗匹配网络与耦合结构”)。在这种结构中，电感用并联短路同轴线实现，串联电容用集总参数形式，即每个电容都用介质隔开的一对金属圆盘构成。并且圆盘的直径远大于各对圆盘连接线的直径。这种接构不稳定，从而造成电容量的改变。由于结构上有大的不连续性，这就造成电压驻波比的增加，通带变窄，损耗增大。
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、制作方便的通带具有极小损耗的宽带高通波波器。
本实用新型的任务是以下述方式完成的全部采用同轴传输线来模拟高通滤波器中的电感和电容。串联电容采用低特性阻抗开路同轴线，并联电感采用高特性阻抗的短路同轴线。
本实用新型的结构特征在于两个金属块用螺钉固定在一起，在两金属块的交界面处有一通孔，其孔壁就构成同轴传输线外导体，孔的直径称为同轴传输线外直径。在其中一个金属块上有若干个通孔与同轴传输线外导体相连，这些孔壁构成并联电感同轴线外导体，其直径称为并联电感同轴线外直径。同轴传输线的中心导体由若干段金属导体串接而成，这些金属导体的直径称为内直径。在段与段之间的串接处构成低特性阻抗的开路同轴线，用于模拟滤波器的串联电容。在其中心导体的两端是接头，在每个开路同轴线金属内导体和外导体之间有帽形介质套填充。在同轴传输线中心导体的各串接处之间接有并联电感同轴线中心导体，同时在并联电感同轴线外导体内都安装有可移动的短路活塞，这就构成了高特性阻抗的并联电感短路同轴线。
同轴传输线中心导体的金属导体段数及并联电感短路同轴线的数目按设计要求而定。
本实用新型的最佳方案是。同轴传输线各段中心导体的直径相等，各串联电容同轴线的特性阻抗相同，其内(外)直径也相等。通过改变串联电容开路同轴线内金属导体的长度改变其电容量。并联电感短路同轴线与同轴传输线垂直，各并联电感短路同轴线的特性阻抗相等，其内(外)直径相等。
由于本实用新型采用了开路同轴线模拟电容，所以结构稳定、可靠，这就保证了电容量的稳定。安装、拆卸和调试也很方便，仅改变开路同轴线内导体长度即可改变电容量。同时，接头之间的同轴传输线中心导体的长度保持不变，这给调试带来极大的好处。另外，同轴传输线各段中心导体的直径相等，这就大大减小了结构上的不连续性。还可对滤波器的各金属件镀银。因此，采用本实用新型结构可使滤波器中的电感品质因素很大，电容的损失角很小。
已知高通滤波器的电容Ci(微微法)和电感(毫微亨)，就可根据公式求出对应的同轴线长度Si和Sj，即Si＝
ZCCi(i＝1，3，5，7，9，11) (1)Sj＝ (300Li)/(ZL) (j＝2，4，6，8，10) (2)其中，ZC、ZL分别为开路同轴线和短路同轴线的特性阻抗，单位是欧姆，εr是开路同轴线中填充介质的介电常数。
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。它是电抗元件数N＝11时的情况。
图1是滤波器的正面剖视图，图2是侧面剖视图，图3是图1中的13部位的局部放大图，图4是第一类T型杆放大图，图5是第二类T型杆放大图。
图1中的两个金属块(3)和(12)用螺钉固定在一起，其交界面处有一圆孔，其孔壁就是同轴传输线外导体，孔的直径就是同轴传输线的外直径、在金属块(3)中有5个通孔与同轴传输线外导体垂直相交，其孔壁就是并联电感同轴线外导体，其直径就是并联电感同轴线外直径，(5)(7)和(9)是第一类T型杆，(6)和(8)是第二类T型杆，以上5个T型杆按照图1所示的顺序连接后插入通孔中，再在5个通孔中装上5个可移动的短路活塞(4)，并用螺钉把它们与金属块(3)团定起来。为了使同轴传输线各段中心导体相互绝缘，在每个串联电容开路同轴线内、外导体之间都用帽形聚四氟乙烯介质套(11)填充。与接头连接的同轴传输线中心导体连接段(10)的一端有一个孔，其孔壁也是串联电容开路同轴线外导体，另一端有一个小孔，用来焊接SMA插座的中心导体。两个SMA插座(1)的中心导体分别与同轴传输传中心导体连接段(10)连接起来。最后用螺钉(2)把同轴传输线内各部分、SMA插座等固定起来，从而本实用新型安装完毕。
图3表明了两个T型杆在(13)部位连接的详细结构。
第一类T型杆的详细结构如图4所示。并联电感同轴线中心导体(41)、同轴传输线中心导体段(42)和串联电容开路同轴线的中心内导体(43)、按照图4表明的方法设计成T型杆。
图5是第二类T型杆的详细结构图。并联电感同轴线中心导体(51)同轴传输线中心导体段(52)按图5所示设计成第二类T型杆。(52)的两端有一直径为φ2的孔，孔壁就是串联电容开路同轴线外导体。第一类T型杆中的(43)插入到第二类T型杆(52)的孔中，并用帽形聚四氟乙烯介质套填充，这就构成串联电容的开路同轴线。
这里，所有串联电容同轴线内(外)导体直径均取相同的值，因此只要改变中心导体的长度就可改变其电容量，电容量可由公式计算给出。
下面是本发明的两个实施例，并给出测试结果。
采用本发明设计了1－2，2－4GHZ两个频段的高通滤波器。选用N＝11，起伏为0.1dB的等起伏响应。通过频率变换可得高通滤波器的电容Ci和电感Lj，由(1)和(2)分别求出同轴线长度。选用2个SMA插座，经调试后，使用HP公司仪器，即扫频源(8350B)，网络分析仪(8756A)和绘图仪(7475A)，测试结果如下
通带(MHZ) 通带损耗(dB) 通带驻波 30dB频率(MHZ)1100-20000.21 1.2 5302100-40000.21 1.3 780第一个实施例适用于1－2GHZ频段，测试结果为图6和图7所示。图6表示损耗随频率变化的结果。在1.1－2.0GHZ范围内。损耗典型值小于0.2dB。当频率低于530MHZ时，其损耗值均大于30dB。图7表示回波损耗随频率变化的结果，换算成电压驻波比时，通带内均小于1.2。
第二个实例施适用于2－4GHZ频段，测试结果如图8和图9所示。从图8可以看出，在2.1－4.0GHZ通带内，损耗的典型值小于 0.2dB。当频率低于780MHZ时，损耗均大于30dB。从图9中可以看出，在通带内的电压驻波比小于1.3。
在图6和图8的纵座标中，对于曲线1来说，每格代表10dB，而对曲线2则每格代表0.1dB。在图7和图9中，纵座标每格代表5dB。
权利要求1.一种低损耗宽带高通滤波器，其特征在于(1)、腔体由两块金属块组成，用螺钉固定在一起，在金属块交界面处有一通孔，其中一个金属块中有若干个通孔与此相连，(2)、同轴传输线的中心导体由若干段金属导体串接而成，段与段之间的串接处构成低特性阻抗的开路同轴线，实现串联电容，每个开路同轴线内、外导体之间用帽形介质套填充，中心导体的两端与接头的中心导体相连，(3)、在同轴传输线中心导体的各段之间接有高特性阻抗冈轴线的中心导体，并在该冈轴线内、外导体之间安装可移动的短路活塞，构成并联电感，(4)、冈轴传输线各段内直径相等，外直径相等，(5)、各开路冈轴线内直径相等，外直径相等，(6)、各个并联电感短路同轴线与同轴传输线垂直。
专利摘要本实用新型是一种在通带内有极小损耗的微波高通滤波器，它全部采用分布参数的同轴传输线模拟滤波器中的集中元件，串联电容采用低特性阻抗的开路同轴线，并联电感采用高特性阻抗的短路同轴线。根据本装置做出的样品，其性能优良。其损耗低于目前世界上的同类滤波器。本实用新型还具有体积小，结构紧凑，制作方便，重复性好的特点，在地面微波通信，卫星通信中有着广泛的用途。
文档编号H01P1/20GK2059532SQ8821887
公开日1990年7月18日 申请日期1988年8月27日 优先权日1988年8月27日
发明者赵清明 申请人:赵清明