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CN1347578A - 高频滤波器 - Google Patents

高频滤波器 Download PDF

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CN1347578A
CN1347578A CN00806248A CN00806248A CN1347578A CN 1347578 A CN1347578 A CN 1347578A CN 00806248 A CN00806248 A CN 00806248A CN 00806248 A CN00806248 A CN 00806248A CN 1347578 A CN1347578 A CN 1347578A
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H·施瓦茨
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Kaiserlin Europe Co Ltd
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
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Abstract

一种改进的同轴结构的高频滤波器,它由一个或多个谐振器或同轴滤波器组成,且具有如下特征:具有导电的外导体(1);具有导电的内导体(3);具有将所述外导体和内导体(1,3)电连接起来的底座(5);相对于所述的底座(5)把所述高频滤波器覆盖起来的外壳盖板(25);而且还具有一种改变谐振频率的插入或调谐元件(17),所述的插入或调谐元件相对于所述的内导体(3)以不同的相对高度而插入到该内导体内或位于该内导体内,所述的调整元件(7)包括一种由介电材料构成的插入或调谐元件(17),而且所述的插入或调谐元件(17)被支撑在一种可相对于所述外壳盖板(25)进行位移的支撑位置上。

Description

高频滤波器
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的同轴结构的高频滤波器。
这种高频滤波器可以由一个或多个采用同轴技术的单个谐振器构成。
这类同轴结构的高频滤波器譬如通常在移动无线领域中应用于无线电技术设备。在此，它们比如可以应用在移动无线电基站之中，而且被用来选择预定的发射和接收频带。
DE 21 36 728 A1公开过一种同轴的谐振器，它包括一个与底座相连的圆柱形外壳和一个与外导体呈同轴设置的内导体管。所述圆柱形的内导体管容纳了一个圆柱形的、在该内导体管内滑动的内导体段。通过相对于所述的内导体管移动所述内导体段的端部来针对相应的频率进行调谐。对此，所述的内导体被构造在与所述端部相连的套筒结构内，而该套筒则在需装设的盖板的区域内被保持和锚定在所述外导体管的上部开路端处。
此外，还已知另一种高频滤波器，它采用螺旋元件来调谐相关的频带，所述螺旋元件被布置在其基本结构为圆柱形的单个谐振器的盖板上，而且通过旋入和旋出而以不同的深度插入到所述同轴的单个调谐器的内导体中。由此也可以象在DE 21 36 728中一样使谐振器改变电容，并利用该电容变化来实现频率的改变。
最后在EP 0 068 919 A1中还公开过一种高频谐振器，它具有一种与谐振器的纵轴相垂直的调整装置，该调整装置可以用不同的深度从外边径向地旋入和旋出到所述谐振器的隔壁之中。同时，在所述调整装置的内部还具有一个与所述谐振器的轴向相垂直的、且由介电材料构成的探针，以便通过调节所述的调整装置和通过径向移动所述由介电材料构成的探针来实现电容和频率的变化。
然而所述同轴结构的现有高频滤波器都具有一些缺点。
所述调谐方案的缺点在于，调谐频率的部件损害了滤波器内部导电表面的均匀性(譬如滑动触点、焊接位置、不同材料的传输范围，等等)，而且相关接触位置上的不确定的接触会导致频率特性产生不利的变化(内调制)。
此外，这种调谐装置还需要不可忽视的面积。
需要指出的另一个缺点是，温度变化也会对频率特性产生影响。
本发明的任务在于创造一种相对改进的同轴结构的高频滤波器。
根据本发明，该任务由权利要求1的特征部分来解决。本发明的优选扩展方案由从属权利要求给出。
本发明利用简单的装置实现了相对于常规高频滤波器的巨大改进。
通过使用一种可以被调节成以不同的高度位置轴向地插入到所述同轴滤波器的内导体中的介电调谐元件，可以毫无问题地进行频率调谐，且不会因此产生不确定的接触并从而导致不理想的被动内调制。
同时，在本发明的一种优选实施方案中，所述由介电材料组成的、插入在同轴内导体之中的调谐元件不是象现有技术一样被锚定在高频滤波器的盖板上。因此本发明的这种锚定可以有利地实现：当温度升高时，在所述内导体的开路端与外壳盖板之间所形成的电容被降低了，由此可使所述的滤波器产生与频率有关的温度补偿。
在此有利的是，所述的导电调谐元件以不同的高度位置而可调地被支撑在所述的内导体中，优选地是被支撑在所述同轴滤波元件的底座区域内，以便实现上述的温度补偿。
在此，采用具有尽可能小的温度膨胀系数的介电材料被证明是非常有利的。优选采用如下材料，它的介电常数具有负的温度系数。
下面借助附图来详细阐述本发明。其中：
图1示出了单个调谐器形式的本发明高频滤波器的轴向剖面图；以及
图2示出了沿图1中的II-III线的水平剖面图。
图1和2分别以轴向的纵剖图和横剖图的形式示出了同轴技术中的单个谐振器，它在下文被简称为同轴谐振器或同轴滤波器。
所述的谐振器由外导体1、在所示的实施例中与该外导体1呈同心或同轴地布置的内导体3、以及底座5组成，其中所述导电的外导体1和导电的内导体3通过该底座5相互电连接起来。
在所示的实施例中，所述内导体3的内部设有一个位于底座区域的调整元件7，在所示的实施例中该调整元件由螺盘或螺塞7’构成。该螺盘或螺塞7’在其外部周围具有一种外螺纹9，所述外螺纹与相应的内螺纹11相啮合，而该内螺纹11至少以一个足够的轴向长度而被装设在内导体3的内侧和/或装设在轴向地设于底座5内的开口13的内侧。在所示的实施例中，所述的螺盘或螺塞7’具有一个旋转或传动附件15，以便譬如借助螺丝刀旋转所述的调整元件7，由此相对于内导体移动该调整元件，其中在所示的实施例中所述的旋转或传动附件15为一种槽口。
在所述的调整元件7上固定地装设了一种针状的插入或调谐元件17，在所示的实施例中它被构造成针状或圆柱形。在此，如此来选择该介电调谐元件或圆柱体17的长度、外径、介电常数和固定点，使得由此可以在所需的频率范围内调节出所需的谐振频率。
此时，通过旋转所述的调整元件7来实现频率的调整和调谐，由此可以根据双箭头21所示的方向在内导体3的内部以相对于内导体3的不同轴向高度来调节所述具有介电调谐元件17的调整元件7。
从所示的实施例中可以看出，与外导体1的高度相比，所述内导体3的上端以所述外导体轴向长度的约10～20％低于外导体1的上边缘23，并由此低于导电盖板25。在此，介电调谐元件17譬如以较小的尺寸高出所述内导体3的上边缘27而位于其上方。
通过旋转调整元件7并由此改变调整元件17的位置，可以改变位于所述内导体的开路端与外壳盖板之间的电容，而且由此改变了谐振频率，从而实现最佳的调整和调谐。
从所示的实施例中还可以看出，介电调谐元件17本身不与内导体3接触。倘若所述调谐元件的固定只通过调整元件7利用那儿所设的螺纹啮合来实现，那么就不会在接触位置上产生对电容和频率特性带来不利影响的不确定接触，在所示的实施例中，所述的螺纹啮合是在所述内导体3的下部区域内实现的，但它甚至可以优选地只在底座区域内或在与之相邻的内导体3的区域内实现。
但所示结构还有一些其它的重要优点，因为它可以实现温度补偿。
为此，可以选择一种具有如下膨胀温度系数的介电调谐元件，该系数小于所述同轴滤波器的外导体和/或内导体1、3的温度系数。于是，在温度升高的情况下，所述内导体和外导体要变得更长一些，也就是说它们的变化强度要大于所述介电调谐元件的长度变化。在此，当温度升高时，在内导体的开路端与外壳盖板之间所产生的电容被降低了，因为所述介电调谐器17的伸长没有所述内导体/外导体那样厉害，这样，因所述内导体/外导体的强烈伸长而导致的频率降低可以通过同时所产生的电容降低来进行补偿。因此，该特性可以通过为所述调谐元件17选择合适的介电材料而得到最优化。在此，由陶瓷组成的介电材料是非常合适的。同时，具有很低的温度膨胀系数且其相对介电常数具有较低温度系数的材料是比较合适的。

Claims (11)

1.同轴结构的高频滤波器，它由一个或多个谐振器组成，且具有如下特征：
-具有导电的外导体(1)，
-具有导电的内导体(3)，
-具有将所述外导体和内导体(1，3)电连接起来的底座(5)，
-相对于所述的底座(5)把所述高频滤波器覆盖起来的外壳盖板(25)，
-而且还具有一种改变谐振频率的插入或调谐元件(17)，所述的插入或调谐元件相对于所述的内导体(3)以不同的轴向位置或高度位置而插入到该内导体内或位于该内导体内，
其特征在于如下的进一步特征：
-所述的调整元件(7)包括一种由介电材料构成的插入或调谐元件(17)，而且
-所述的插入或调谐元件(17)被支撑在一种可相对于所述外壳盖板(25)进行位移的支撑位置上。
2.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于：
所述的插入或调谐元件(17)被保持和支撑在所述内导体(3)的内部，和/或被保持和支撑在所述底座(5)的开口(13)区域内。
3.如权利要求1或2所述的高频滤波器，其特征在于：
所述的调整元件(7)具有一种设有外螺纹(9)的螺盘或螺塞(7’)，由此利用内螺纹(11)将所述的调整元件(7)连接和保持在所述内导体(3)的内部和/或所述底座(5)的开口(13)内部。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述导电的插入或调谐元件(17)被装设在所述的调整元件(7)上，且可以与该调整元件(7)固定在一起进行调节。
5.如权利要求1～4中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述介电的插入或调谐元件(17)至少以微小的尺寸高于所述内导体(3)的上边缘(27)或在其下方终止。
6.如权利要求1～5中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述介电的插入或调谐元件(17)的温度膨胀系数不同于所述内导体或外导体(3，1)的温度膨胀系数。
7.如权利要求6所述的高频滤波器，其特征在于：
所述介电的插入或调谐元件(17)的温度膨胀系数小于所述内导体或外导体(3，1)的温度膨胀系数。
8.如权利要求6或7所述的高频滤波器，其特征在于：
所述插入或调谐元件(17)的介电常数的温度系数为负值。
9.如权利要求1～8中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述介电的插入或调谐元件(17)由陶瓷材料组成。
10.如权利要求1～9中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述介电的插入或调谐元件(17)由氧化铝陶瓷、尤其是Al2O3陶瓷组成。
11.如权利要求2～10中任一项所述的高频滤波器，其特征在于：
所述的螺盘或螺塞(7’)由金属构成。
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