专利名称：同轴型大功率低通滤波－阻抗变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯技术领域中的阻抗变换器，特别是一种同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器。
背景技术：
阻抗变换器在无线通讯发射设备及天线中广泛使用，是设计大功率多路RF合成器的一个关键技术，通常阻抗变换器完成两个不同阻抗ZL到ZH变换(ZL＜ZH)，阻抗变比r＝ZH/ZL＞1；在发射机n路合成器中(n为正整数)，通常ZH＝50Ω，ZL＝112.5/n；普通的阻抗变换器的主要功能是阻抗变换，即使其具有低通幅-频特性，但其阻带特性较差，因此在发射机中通常还需要使用低通滤波器。
发明内容
本发明目的是提供一种同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器，应用在广播电视发射设备里多路合成器中，使其同时具备阻抗变换和低通滤两种功能；阻抗变比r＝1.33～10.7，相对带宽≥30％，功率容量≥10KW；用此设备替换原合成器中的阻抗变换器，节省输出低通滤波器，这使发射设备RF输出部分简化，插入损耗减少，降低设备成本。
为了实现本发明的目的，本发明采用技术方案如下同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器，结构见图1，其特征在于设备为同轴结构，由外导体M1、内导体T0～T9、绝缘支撑片E1～E4组成；内、外导体及它们之间的介质(空气及绝缘支撑片E1～E4)构成传输线TL0～TL9；TL0特性阻抗为ZL，TL9特性阻抗为ZH，阻抗变比r＝ZH/ZL；TL1、TL3、TL5、TL7特性阻抗取值范围100～120Ω，由于其特性阻抗较高，我们称其为高阻传输线；TL2、TL4、TL6、TL8特性阻抗取值范围5～10Ω，由于其特性阻抗较低，我们称其为低阻传输线；TL1～TL8构成阻抗变换和低通滤波网络；内导体T1～T8的长度L＜λg/8，其中λg为工作频段中心频率信号通过传输线时波长。
将高阻传输线等效为串联电感，低阻传输线等效为并联电容，TL1～TL8组成的低通滤波-阻抗变换网络的等效电原理图如图2所示；当阻抗变比r＝ZH/ZL＝1.33～10.7，图2中各器件归一化参数取值范围见表一
表一
本发明的优点在于●较宽工作频带，相对带宽≥30％；●设备具有极好的低通幅-频特性，能有效抑制系统中二次及二次以上谐波；●用本发明设备代替原多路合成器中阻抗变换器，可以节省发射机输出低通滤波器，发射机RF输出系统简化，RF输出系统插入损耗降低；●设备生产简单，本发明是用机械零件尺寸来保证设备的电气性能，只要机械零件误差控制在允许的范围内，设备在生产时不需要调试。
图1同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器结构2同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器等效电原理3FM频段8路合成器原理框4FM频段14.06Ω→50Ω低通滤波-阻抗变换器特性曲线具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明我们需要设计一个FM广播发射机中使用的8路合成器，工作频率范围88～108MHz，原理框图见图3，功率容量＞10KW；需要其中阻抗变换器完成的功能是将阻抗ZL＝14.06Ω变换到ZH＝50Ω，同时能对二次及以上谐波的抑制能力超过35dB。我们可以采取以下方法来实现采用图1所示同轴型结构，外导体M1采用外径为79.4mm铜管，内导体T1～T8采用铜或铝，绝缘支撑片E1～E4采用聚四氟乙烯材料，其相对介电常数εr＝2.1；相邻的内导体之间采用“螺纹连接”方法，例如在图中T1与T2、T2与T3、T3与T4……等。
传输线特性阻抗选择TL0特性阻抗ZL＝14.06Ω，TL9特性阻抗ZH＝50Ω，为了计算方便，将高阻线TL1、TL3、TL5、TL7特性阻抗全部选择110Ω，低阻线TL2、TL4、TL6、TL8特性阻抗全部选择7Ω，根据TL0～TL9特性阻抗，计算出T0～T9的直径。
根据阻抗变比r＝ZH/ZL、相对带宽等已知量计算或查表得到等效电路(图2)各器件归一化参数，再进行反归一化计算，得到电路中电感、电容参数；最后用高阻传输线等效串联电感，低阻传输线等效并联电容，计算出T1～T8的长度。T0和T9长度可以根据实际结构尺寸选择。
由于高阻传输线存在分布电容，低阻传输线存在分布电感，因此在设计计算时需要采用“多次逼近”方法来提高设计精度。
图4是本发明的计算机仿真曲线，通过该曲线可以看出，在工作频带88～108MHz内，插入损耗＜0.1dB，反射损耗优于-30dB，对二次谐波以上频率(＞176MHz)抑制能力超过40dB。由于其良好的宽带性能，可以工作在FM频段88～108MHz的任意频率上，功率容量＞10KW。
以上所举实例仅为方便说明本发明，所属技术领域的技术人员可以根据阻抗变比、相对带宽及表一中所给出的原型电路归一化参数，进行“反归一化”变换，本发明设备可以工作在其它频率范围，例如VHF-I波段、VHF-III波段、UHF电视发射机中，如果我们确定了TL1～TL8的特性阻抗，当阻抗变比、相对带宽、工作频率发生变化时，本发明设备整体结构只体现在T1～T8长度的变化及设备整体结构尺寸变化；因此这些方面都应包含在以上申请专利范围内。
权利要求
1.同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器，其特征在于该设备为同轴结构，由外导体、内导体、和绝缘支撑片组成；内、外导体及其之间介质构成传输线，包括高特性阻抗传输线和低特性阻抗传输线；组成的低通滤波-阻抗变换网络八段高、低阻抗传输线呈间隔排列，即“高-低-高-低-高-低-高-低”结构；低特性阻抗传输线内、外导体之间设有绝缘支撑片，相邻内导体之间采用螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的同轴型大功率低通滤波-阻抗变换器，其特征在于高特性阻抗传输线的特性阻抗取值范围100～120Ω，低特性阻抗传输线特性阻抗取值范围5～10Ω，组成的低通滤波-阻抗变换网络的八节内导体长度L＜λg/8，其中λg为工作频段中心频率信号通过传输线时波长。
全文摘要
本发明涉同轴型大功率低通滤波－阻抗变换器，其特征在于设备为同轴结构，由内、外导体及绝缘支撑片构成，内、外导体及它们之间介质构成高、低阻抗传输线；高、低阻抗线呈“间隔”排列，低特性阻抗传输线内、外导体之间设有绝缘支撑片；相邻内导体之间采用螺纹连接。本发明优点在于较宽工作频带，相对带宽≥30％；设备具有低通幅－频特性，能有效抑制系统中二次及二次以上谐波；用本发明设备代替多路合成器中阻抗变换器，可以节省发射机输出低通滤波器，RF输出系统插入损耗降低，从而使发射机RF输出系统简化，成本降低。
文档编号H03H11/02GK101056094SQ20071001085
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者丛金涛, 吕卫, 么国静, 董振刚 申请人:鞍山吉兆电子有限公司