专利名称：双带通螺旋滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滤波器，尤其是涉及一种适用于航空航天技术领 域中的双带通螺旋滤波器。
背景技术：
在空间通信系统中，需要一种能在VHF频段的较宽频带内滤出两个有 用信道并加以合成，同时以一个端口输出到接收机或放大器的滤波器。这 种滤波器不仅能够实现两个通带的互隔离，而且也在其他频率范围内提供 了一定的衰减，因而提高了抗干扰能力。另外，由于此种滤波器是单输入 单输出，从而使得双工信道节省了一个端口，为整个系统节省了一付天线、 接收机和发射机，简化了系统设计，提高了可靠性。但目前，所使用的双 工器大多是两个端口，且必须设置一个公共腔，并釆用在滤波器外部匹配 网络的方式来实现双频工作，因而设计电路复杂，体积重量较大且可靠性 较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种双带通螺旋滤波器，其结构紧凑、设计电路简单、抗干扰能力强、 可靠性高且为单输入单输出，在实现两个通带互隔离的同时，也使双工信 道节省了一个端口。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种双带通螺旋 滤波器，其特征在于由两个工作在不同频率的多阶单频螺旋滤波器组成， 所述单频螺旋滤波器分别通过腔体分隔成多个纵向并列的谐振腔，所述两 个单频螺旋滤波器的耦合结构极性不同且二者的相位成共轭匹配，其中一个
耦合结构为电耦合窗口，另一个耦合结构为磁耦合窗口；所述单频螺旋滤波 器分别通过输入螺旋谐振器、中间级螺旋谐振器、输出螺旋谐振器以及每两 个谐振器之间的中间耦合窗口形成各自通道，所述输入螺旋谐振器接输入端 口，所述输出螺旋谐振器接输出端口。
所述输入螺旋谐振器、中间级螺旋谐振器和输出螺旋谐振器均由介质骨 架和缠绕在其外侧的粗铜导线螺旋线组成。
所述介质骨架为聚四氟乙烯介质骨架。
所述电耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。
所述输入螺旋谐振器通过输入耦合馈线接输入端口 ，所述输出螺旋谐振
器通过输出耦合馈线接输出端口，所述输入端口和输出端口均接有SMA型接头。
所述两个单频螺旋滤波器输入耦合馈线的馈电位置和形状不同，所述两
个单频螺旋滤波器输出耦合馈线的馈电位置和形状不同。
所述输入耦合馈线和输出耦合馈线穿过开设在腔体上的穿墙孔分别与 输入端口和输出端口相接。
所述两个单频螺旋滤波器均为三阶滤波器。 所述电耦合窗口开设在位于每两个所述谐振腔间的腔体上部，所述磁 耦合窗口开设在位于每两个所述谐振腔间的腔体下部。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、结构紧凑，加工制作
方便，且功率容量大；2、电路设计简单且可靠性高，将两个极性不同、 耦合结构不同的单频螺旋滤波器，通过具有合适相位的输入、输出馈线连 接并形成一定的共轭匹配，最终实现双带通螺旋滤波器集成；3、为单输 入单输出，在实现两个通带互隔离的同时，也使双工信道节省了一个端口， 为整个系统节省了一付天线、接收机和发射机；4、不仅能在VHF频段较 宽频带内滤出两个有用的信道加以合成并以 一个端口输出到接收机或放 大器，而且在其他频率范围内提供了一定的衰减，提高了抗干扰能力；5、 节省了体积重量，采用内部耦合参数共轭匹配技术，使得两个通道能够实
现单输入单输出的双频螺旋滤波器，与常规釆用滤波器外部匹配网络实现
双频工作相比，体积重量大大减小，并且不需要使用公共腔；6、适用范
围广，不仅能广泛地应用在空间飞行器返回舱有效载荷中，能够与载人飞 船天线相匹配，而且还可以广泛应用于其它卫星有效载荷和地面通信系统
中；7、能够简单方便地与其他螺旋滤波器进行集成，最终组成具有收发
共用功能的双工器或多工器。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。 图3为图2的A-A剖视图。 图4为图2的B-B剖视图。 附图标记说明
l一腔体； 2 —单频螺旋滤波器一；
4一SMA型接头； 5 —聚四氟乙烯介质骨
架；
7 —输入螺旋谐振器8—中间级螺旋谐振器
IO —输出螺旋谐振器
13—输入耦合馈线二； 16—输出耦合馈线一； 19一磁耦合窗口一； 22—输入端口；
具体实施方式
ll一中间级螺旋谐振器
14一输出耦合馈线二； 17 —电耦合窗口一； 20—磁耦合窗口二； 23—输出端口。
3—单频螺旋滤波器二； 6—粗铜导线螺旋线；
9一输出螺旋谐振器二；
12 —输入螺旋谐振器
15—输入耦合馈线一； 18 —电耦合窗口二； 21 —穿墙孔；
如图l所示，本实用新型由两个工作在不同频率的多阶单频螺旋滤波器 组成，所述单频螺旋滤波器分别通过腔体l分隔成多个纵向并列的谐振腔，
每个谐振腔中设置有一个谐振器；并且两个单频螺旋滤波器的耦合结构极
性不同且二者的相位成共轭匹配，其中一个耦合结构为电耦合窗口，另一个 耦合结构为磁耦合窗口。另外，所述单频螺旋滤波器分别通过输入螺旋谐振 器、中间级螺旋谐振器、输出螺旋谐振器以及每两个谐振器之间的中间耦合
窗口形成各自通道，而输入螺旋谐振器接输入端口 22,输出螺旋谐振器接输 出端口23。也就是说，本实用新型釆用内部耦合参数共轭匹配技术，使得 两个通道能够实现单输入单输出的双频螺旋滤波器。
结合图2，本具体实施例中，由单频螺旋滤波器一2和单频螺旋滤波器 二 3两个单频螺旋滤波器组成，并且上述两个单频螺旋滤波器通过输入耦合 馈线和输出耦合馈线进行匹配相连，且输入耦合馈线接输入端口 22，而输出 耦合馈线接输出端口 23。所述单频螺旋滤波器一 2和单频螺旋滤波器二 3的 输入耦合馈线的馈电位置和形状不同，所述单频螺旋滤波器一 2和单频螺旋 滤波器二 3的输出耦合馈线的馈电位置和形状不同，且均为细铜导线。具体 是单频螺旋滤波器一 2通过输入耦合馈线一 15和输出耦合馈线一 16分别 接输入端口 22和输出端口 23,而单频螺旋滤波器二 3通过输入耦合馈线二 13和输出耦合馈线二 14分别接输入端口 22和输出端口 23,这样实现了单 输入单输出，在实现两个通带互隔离的同时，也使双工信道节省了一个端 口。因而，本实用新型通过两个输入耦合馈线和两个输出耦合馈线集成在 一个滤波器中，并且不需要公共腔，其结构及电路设计与一般的螺旋双工 器或由环行器组成的双带通滤波器不同。而单频螺旋滤波器一 2和单频螺 旋滤波器二 3的谐振器的工作频率不同，并且二者的耦合结构的大小尺寸不 同即所述电耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。所述输入端口 22和输出端 口 23均接有SMA型接头4。
另夕卜，所述单频螺旋滤波器一 2和单频螺旋滤波器二 3均为三阶滤波器， 其均包括三个纵向并列的谐振腔，每个谐振腔中均设置有一个谐振器，且各
谐振器线圈底部接地。其中，单频螺旋滤波器一2由输入螺旋谐振器一12、 中间级螺旋谐振器一 11和输出螺旋谐振器一 10组成，并且单频螺旋滤波器
一 2的耦合结构为磁耦合结构。如图4所示，输入螺旋谐振器一 12和中间 级螺旋谐振器一 11之间的中间耦合窗口为磁耦合窗口 一 19,而中间级螺旋 谐振器一 11和输出螺旋谐振器一 9之间的中间耦合窗口为磁耦合窗口二 20。而单频螺旋滤波器二 3由输入螺旋谐振器一 7、中间级螺旋谐振器一 8 和输出螺旋谐振器一 9组成，并且单频螺旋滤波器二 3的耦合结构为电耦合 结构。如图3所示，输入螺旋谐振器一7和中间级螺旋谐振器一8之间的中 间耦合窗口为电耦合窗口一 17，而中间级螺旋谐振器一 8和输出螺旋谐振 器一9之间为电耦合窗口二 18。
也就是说，单频螺旋滤波器一 2的谐振器之间采用磁场耦合，而单频 螺旋滤波器二 3的谐振器之间采用电场耦合，并且集成时使得两个单频螺 旋滤波器相位能够共轭匹配。两个所述电耦合窗口开设在位于每两个所述 谐振腔间的腔体l上部，两个所述磁耦合窗口开设在位于每两个所述谐振 腔间的腔体l下部。
而单频螺旋滤波器一 2和单频螺旋滤波器二 3的三个谐振器均由介质骨 架和缠绕在其外侧的粗铜导线螺旋线6组成，并且所述介质骨架为聚四氟 乙烯介质骨架5，并且所组成的谐振器均安装在腔体l的内部底板上。上述 六个谐振器所述谐振腔的结构主要是根据功率容量、插入损耗要求来进行 设计并选择每个腔体的边长尺寸，其具体选择标准是如果功率要求低， 则腔体边长的尺寸可以较小，而如果功率要求高，则腔体边长的尺寸较大； 同时所处谐振腔的腔体位置选择各谐振器线圈的焊接位置；而根据各单频 螺旋滤波器的工作频率选择各自谐振器的高度尺寸， 一般约为0. 05个工作 波长；本实施例中，所用粗铜导线螺旋线6的直径为2mm,螺距为4mm。
另外，本实施例中，单频螺旋滤波器一2位于单频螺旋滤波器二3的左 侧，而输入端口 22和输出端口 23均开设在单频螺旋滤波器二 3的右侧。因 而，与单频螺旋滤波器二 3的输入螺旋谐振器一 7相接的输入耦合馈线二 13
直接接输入端口 22，而与单频螺旋滤波器二3的输出螺旋谐振器一9相接的 输出耦合馈线二 14直接接输出端口.23。而与单频螺旋滤波器一 2的输入螺 旋谐振器一 12相接的输入耦合馈线一 15通过开设在腔体1上的穿墙孔21 接输入端口 22,与单频螺旋滤波器一 2的输出螺旋谐振器一 IO相接的输出 耦合馈线一 16通过开设在腔体1上的穿墙孔21接输出端口 23,由于输入 耦合馈线一 15和输出耦合馈线一 16在狭窄的空间通过穿墙孔21,因而无 干扰耦合。
实际应用过程中，单频螺旋滤波器一 2的F01通道由输入耦合馈线15、 输入螺旋谐振器12、磁耦合窗口一19、中间级螺旋谐振器ll、磁耦合窗 口二20、输出螺旋谐振器IO和输出耦合馈线16构成；单频螺旋滤波器二 3的F02通道由输入耦合馈线13、输入螺旋谐振器7、电耦合窗口一17、 中间级螺旋谐振器8、电耦合窗口二18、输出螺旋谐振器9和输出耦合馈
线14构成。也就是说，本实用新型工作在双频带，具有两个通道。综上， 两个单频螺旋滤波器分别通过三个谐振器及其内部的电耦合窗口或磁耦合
窗口形成各自通道，再通过各自输入耦合馈线或输出耦合馈线完成与外电 路的耦合。加工制作过程中，主要还需对两个单频螺旋滤波器的输入耦合 馈线和输出耦合馈线的位置参数、电耦合结构和磁耦合结构的大小参数进 行优化，使得两通道间无互干扰；而各输入耦合馈线或输出耦合馈线是分 别焊接在各自输入谐振器和输出谐振器上的，其焊接的位置参数和长度参 数设计主要是根据所形成双通带螺旋滤波器响应函数的外电路品质因素Q 值及安装位置，另外还考虑了相互的寄生影响。实践中，为使双工器各通 道具有高隔离的收发共用功能，将各通道之间通过输入耦合馈线或输出耦 合馈线耦合到本通道的能量要降至最低 一是正确选择穿墙孔21询位置， 避免在电场最强处；二是尽可能使其他通道的输入耦合馈线和输出耦合馈 线远离本通道的谐振器。本具体实施例中，单频螺旋滤波器一 2的F01通 道的工作频率为240 MHz，带宽为3MHz,中心插损小于0. 6dB;而单频螺旋 滤波器二 3的F02通道的工作频率为280 MHz，带宽为llMHz，中心插损小于
0.4dB。两个单频螺旋滤波器的带内电压驻波比均在1.2以下，并且F01通道 与F02通道间相互隔离大于30dB。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1. 一种双带通螺旋滤波器，其特征在于:由两个工作在不同频率的多阶单频螺旋滤波器组成，每个所述单频螺旋滤波器分别通过腔体(1)分隔成多个纵向并列的谐振腔，所述两个单频螺旋滤波器的耦合结构极性不同且二者的相位成共轭匹配，其中一个耦合结构为电耦合窗口，另一个耦合结构为磁耦合窗口；所述单频螺旋滤波器分别通过输入螺旋谐振器、中间级螺旋谐振器、输出螺旋谐振器以及每两个谐振器之间的中间耦合窗口形成各自通道，所述输入螺旋谐振器接输入端口(22)，所述输出螺旋谐振器接输出端口(23)。
2. 按照权利要求l所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述输入 螺旋谐振器、中间级螺旋谐振器和输出螺旋谐振器均由介质骨架和缠绕在其 外侧的粗铜导线螺旋线(6)组成。
3. 按照权利要求2所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述介质 骨架为聚四氟乙烯介质骨架(5)。
4. 按照权利要求1、 2或3所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述电耦合窗口和磁耦合窗口的尺寸不同。
5. 按照权利要求2或3所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述 输入螺旋谐振器通过输入耦合馈线接输入端口 (22)，所述输出螺旋谐振器 通过输出耦合馈线接输出端口 (23),所述输入端口 (22)和输出端口 (23) 均接有SMA型接头(4)。
6. 按照权利要求5所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述两个 单频螺旋滤波器输入耦合馈线的馈电位置和形状不同，所述两个单频螺旋滤 波器输出耦合馈线的馈电位置和形状不同。
7. 按照权利要求5所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于所述输入耦合馈线和输出耦合馈线穿过开设在腔体(1)上的穿墙孔(21)分别与输 入端口 (22)和输出端口 (23)相接。
8. 按照权利要求1、 2或3所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于 所述两个单频螺旋滤波器均为三阶滤波器。
9.按照权利要求1、 2或3所述的双带通螺旋滤波器，其特征在于 所述电耦合窗口开设在位于每两个所述谐振腔间的腔体(1)上部，所述磁 耦合窗口开设在位于每两个所述谐振腔间的腔体(1)下部。
专利摘要本实用新型公开了一种双带通螺旋滤波器，由两个工作在不同频率的多阶单频螺旋滤波器组成，所述单频螺旋滤波器分别通过腔体分隔成多个纵向并列的谐振腔，两个单频螺旋滤波器的耦合结构极性不同且相位成共轭匹配，其中一个耦合结构为电耦合窗口，另一个耦合结构为磁耦合窗口；单频螺旋滤波器分别通过输入螺旋谐振器、中间级螺旋谐振器、输出螺旋谐振器及每两个谐振器之间的耦合结构形成各自通道，输入螺旋谐振器接输入端口，输出螺旋谐振器接输出端口。本实用新型结构紧凑、设计电路简单、抗干扰能力强、可靠性高、功率容量大且为单输入单输出，在实现两个通带互隔离的同时，也使双工信道节省了一个端口。
文档编号H01P1/20GK201204243SQ20082002938
公开日2009年3月4日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者刘炳耀, 城 安, 梁军利, 毛国振, 王小林 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五〇四研究所