專利名稱：可調(diào)電容耦合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波頻率濾波器。更具體地說涉及一種帶寬能以最低的努力、代價(jià)和中斷服務(wù)來精確地微調(diào)的微波頻率濾波器。
背景技術(shù)：
移動(dòng)電話和無線通信的快速增長(zhǎng)已經(jīng)產(chǎn)生了對(duì)微波無線電頻譜中帶寬的巨大需求。這種依賴微波頻譜的無線技術(shù)越普及，無線電頻譜的微波段就越擁擠。一旦未使用的微波頻率變得可用，它就會(huì)被無線服務(wù)提供商占用，這迫使運(yùn)行于同一地點(diǎn)的無線通信公司在鄰近頻率提供服務(wù)，在它們之間沒有任何“空”帶寬。由于擁塞，無線提供商需要一種方法來將他們的頻率的發(fā)送和接收與用于其它服務(wù)或其他提供商的鄰近頻率隔離開。
為了實(shí)現(xiàn)這種頻率隔離，開發(fā)出一種共振器濾波器。這些濾波器只允許特定范圍的頻率通過。這個(gè)頻率范圍叫做通過波段，在該范圍內(nèi)的頻率叫做帶通頻率。在通過波段以外的頻率落入停止波段，并被該濾波器阻塞。
在這種被開發(fā)出的許多共振器濾波器中，微波通信中最常用的是一種空腔濾波器。這種類型的濾波器包括許多排列于物理上相鄰的金屬空腔內(nèi)部的共振器，因此形成了空腔共振器。通過感性地耦合兩個(gè)或多個(gè)鄰近的共振器，這些共振器的帶通頻率被組合起來以形成一個(gè)具有一定頻率范圍的波段的共振器濾波器。
但是，為了在濾波器的停止波段中正確阻塞不想要的頻率，濾波器中一些物理上相鄰設(shè)置的共振器電容性地交叉耦合，這樣能有效地抵消掉濾波器中的某些頻率。容性交叉耦合削弱了濾波器在通過波段邊緣和停止波段邊緣之間頻率響應(yīng)曲線中的斜坡，這允許濾波器能更精確地匹配想要的通過波段，而不會(huì)使該通過波段之外的可能是用于其它信號(hào)或被其它服務(wù)提供商所擁有的頻率錯(cuò)誤地通過。本質(zhì)上，調(diào)整濾波器中的容性交叉耦合能微調(diào)濾波器的隔離。
在這點(diǎn)上，容性交叉耦合和感性耦合對(duì)通過相鄰共振器間的信號(hào)產(chǎn)生相反的效果。為此，常規(guī)的空腔濾波器不會(huì)在給定的一對(duì)共振器之間既利用容性交叉耦合又利用感性耦合。
在常規(guī)的空腔濾波器中，相鄰共振器間的感性耦合通過在隔離兩個(gè)空腔的壁上開一缺口來完成。缺口的大小決定了耦合量。一個(gè)在這些常規(guī)的濾波器中提供容性交叉耦合的普通方法是使一金屬棒跨過用于隔離兩個(gè)電氣上不相鄰共振器的壁伸展。金屬棒的長(zhǎng)度決定了容性交叉耦合。為了精確選擇濾波器的通過波段和停止波段之間的頻率截止，交叉耦合棒必須具有非常精確的物理尺寸。
此外，為了微調(diào)濾波器以實(shí)現(xiàn)容差目的，金屬棒的物理尺寸必須可變，或者通過調(diào)整該金屬棒一端的螺桿，或者更通常地通過替換另一根不同長(zhǎng)度的金屬棒。
但是，通過上述兩者中的任一方法調(diào)整容性交叉耦合都是麻煩和不切實(shí)際的。首先，用于微波信號(hào)的常規(guī)的空腔濾波器非常大而且完全由金屬組成，且具有覆蓋共振器空腔和交叉耦合棒的由鉛制成的蓋。替換或者調(diào)整交叉耦合棒需要將鉛蓋移開，這非常困難且工作強(qiáng)度大。
此外，制造交叉耦合棒以使其滿足常規(guī)濾波器的物理尺寸和精確容差的要求使得它們成本很高，這進(jìn)一步增加了濾波器的總成本。
考慮到常規(guī)濾波器的這些問題以及日益增長(zhǎng)的以低成本精確調(diào)整濾波器帶寬的需求，所需要的空腔濾波器應(yīng)為制造成本低，而能以最小的努力和在不中斷服務(wù)的情況下很精確地調(diào)整其帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種空腔濾波器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，共振器包括至少含有兩個(gè)被一空腔壁隔離的空腔的濾波器外殼；用來覆蓋所述濾波器外殼的一個(gè)濾波器蓋子；和多個(gè)分別設(shè)置在所述空腔中的共振器，其中至少兩個(gè)共振器既通過容性交叉耦合器又通過感性耦合器相互耦合。
特別地，該容性交叉耦合器包括一個(gè)從空腔壁伸入每一個(gè)空腔的棒，該感性耦合器為空腔之間空腔壁上所開的缺口。該感性耦合器也包括一個(gè)含有通過濾波器蓋子或?yàn)V波器外殼上的螺桿可調(diào)節(jié)的微調(diào)器，以便該螺桿可伸入空腔壁上的缺口。
本發(fā)明也涉及一種方法，該方法通過調(diào)節(jié)感性耦合器的微調(diào)器來間接削弱容性交叉耦的效果，以便微調(diào)上述的空腔濾波器的頻率響應(yīng)曲線中的斜坡。特別地，通過旋轉(zhuǎn)螺桿使其進(jìn)入空腔壁上的開口從濾波器的外部來調(diào)整微調(diào)器，從而增加感性耦合器的電感，減小兩個(gè)共振器間的電容。類似地，通過旋松螺桿使它從開口中縮回來減少耦合器的電感，并增加兩個(gè)共振器間的電容。


參照下面的附圖將更容易理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的元件給出了相同的參考標(biāo)號(hào)。特別地圖1是本發(fā)明的空腔濾波器的頂視圖；圖2是本發(fā)明的空腔濾波器的空腔壁的正視圖，它包括圖1所示的電氣上不相鄰的共振器之間的容性交叉耦合器和感性耦合器兩者；圖3是本發(fā)明的空腔濾波器的頻率響應(yīng)曲線的一個(gè)例子；圖4是本發(fā)明的另一個(gè)可替換實(shí)施例的正視圖，它顯示了與圖2所示相同的空腔壁，但具有不同的感性耦合器。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1和圖2所示的四空腔濾波器100對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，共振器濾波器100包括一個(gè)濾波器外殼102和一個(gè)濾波器蓋子104。在濾波器外殼102內(nèi)有多個(gè)共振器106，108，110和112。這些共振器是串聯(lián)感性耦合的，于是共振器106耦合到共振器108，共振器108耦合到共振器110，共振器110耦合到共振器112。這些共振器由交叉排列的空腔壁114，116，118和123相互隔離。如圖1所示，壁114，116和118僅部分地向?yàn)V波器外殼102的邊界壁120延伸，它們之間有一個(gè)缺口122。因此，這些壁允許共振器106-108；108-110和110-112之間感性耦合。
另一方面，空腔壁123最好延伸至邊界壁120。該空腔壁123將第一串聯(lián)共振器106與最末串聯(lián)共振器112電氣上隔離開。因此共振器106與112并不象其它共振器那樣感性耦合，所以盡管它們?cè)诖?lián)中物理上相鄰但并不電氣相鄰。
因?yàn)樗鼈兾锢砩舷噜?，所以共振?06與112能夠利用交叉耦合棒124容性地交叉耦合。參考圖3，交叉耦合棒124的目的在于削弱圖3所示頻率響應(yīng)曲線128中通過波段130與停止波段132之間的截止斜坡126。為了微調(diào)這種容性交叉耦的效果，如圖2所示，本發(fā)明包括一個(gè)以空腔壁123上的凹槽134的形式提供的空腔壁123上的感性耦合器和一個(gè)相連的微調(diào)螺桿136。該微調(diào)螺桿136從濾波器蓋子104伸入凹槽134。容性交叉耦的效果能夠通過從濾波器100的外部旋轉(zhuǎn)螺桿來改變。更具體地，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺桿使其進(jìn)入凹槽134時(shí)該凹槽提供的電感增加，從而減少交叉耦合棒124的有效長(zhǎng)度并附帶地減小共振器106與112之間的容性交叉耦合。
相反，當(dāng)以相反的方向旋轉(zhuǎn)螺桿(也就是縮短微調(diào)螺桿136進(jìn)入凹槽134的距離)時(shí)，凹槽提供的電感減少，從而增加交叉耦合棒124的有效長(zhǎng)度并附帶地增大共振器106與112之間的容性交叉耦合。
參照?qǐng)D2和3，濾波器蓋子104覆蓋共振器空腔。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，濾波器蓋子104由鉛制成，而濾波器外殼102由鐵制成。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于此。交叉耦合棒124通過由諸如塑料等電絕緣材料制成的套管138固定在空腔壁123上。如上所述，螺桿136從濾波器蓋子104伸入凹槽134。而凹槽134的高度可以為等于或小于壁123高度的任意值，在優(yōu)選實(shí)施例中該凹槽僅為交叉耦合棒124的容性效果提供微調(diào)。因此，凹槽的高度僅在壁123高度的20％至50％之間。同樣，不能將本發(fā)明理解為局限于任一特定高度。
圖4說明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。特別地，在圖4所示的實(shí)施例中，棒124和凹槽134兩者都設(shè)置于空腔壁123的中間。調(diào)節(jié)凹槽134位于棒124的上方。該實(shí)施例示出通過方便地更換耦合棒124，能夠容易地從一個(gè)容性交叉耦合水平變化到另一個(gè)水平的濾波器，但它也保留了一旦它被固定到位也可通過調(diào)節(jié)從濾波器蓋子104頂上伸入的調(diào)節(jié)螺桿136來微調(diào)耦合棒124的能力。更特別地，由于這種安排，通過從凹槽134中滑出，固定棒124的絕緣套管138能被容易地移開。
上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，顯然對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在理解本發(fā)明后，對(duì)其可作的各種修改和變化而沒有脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)空腔濾波器，包括一個(gè)濾波器外殼，所述的濾波器外殼至少具有被一空腔壁隔離的第一和第二空腔；一個(gè)用來覆蓋所述濾波器外殼的濾波器蓋子；和多個(gè)分別設(shè)置在所述空腔內(nèi)的共振器，其中所述的多個(gè)共振器中的第一和第二共振器既通過容性交叉耦合器又通過感性耦合器來相互耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的空腔濾波器，其中所述的空腔壁上具有一個(gè)開孔，從而所述的第一和第二空腔能夠相互聯(lián)系，所述的開孔對(duì)應(yīng)于所述的感性耦合器。
3.如權(quán)利要求2所述的空腔濾波器，其中所述的容性交叉耦合器包括一個(gè)從所述的空腔壁伸入所述的第一和第二空腔中的每一個(gè)的棒。
4.如權(quán)利要求3所述的空腔濾波器，還包括一個(gè)用來調(diào)節(jié)感性耦合器的電感的調(diào)節(jié)器。
5.如權(quán)利要求4所述的空腔濾波器，其中調(diào)節(jié)器包括伸入所述空腔壁的開孔的電導(dǎo)體。
6.如權(quán)利要求5所述的空腔濾波器，其中所述電導(dǎo)體伸入開孔的程度是可調(diào)的。
7.如權(quán)利要求6所述的空腔濾波器，其中電導(dǎo)體是一個(gè)螺紋嚙合在濾波器蓋子中的螺桿。
8.如權(quán)利要求6所述的空腔濾波器，其中電導(dǎo)體是一個(gè)螺紋嚙合在濾波器外殼中的螺桿。
9.如權(quán)利要求1所述的空腔濾波器，其中所述的感性耦合器和容性交叉耦合器是相互鄰近設(shè)置的。
10.如權(quán)利要求9所述的空腔濾波器，其中所述的感性耦合器包括一個(gè)凹槽和伸入所述凹槽的導(dǎo)電部件，且其中所述的容性交叉耦合器包括一個(gè)從所述的空腔壁伸入所述的第一和第二空腔中的每一個(gè)的棒。
11.如權(quán)利要求10所述的空腔濾波器，其中所述的棒設(shè)置在可拆卸地固定在所述的空腔壁上的絕緣套管中。
12.如權(quán)利要求1所述的空腔濾波器，還包括分別設(shè)置在第三和第四空腔中的第三和第四共振器，所述的第三和第四共振器彼此鄰近并且相互感性地耦合。
13.一種用于調(diào)整空腔濾波器的帶寬的頻率響應(yīng)的方法，該空腔濾波器包括一個(gè)濾波器外殼，一個(gè)用來覆蓋所述濾波器外殼的濾波器蓋子，和分別設(shè)置在各空腔中的多個(gè)共振器，包含一個(gè)調(diào)節(jié)器的感性耦合器，以及一個(gè)容性交叉耦合器；所述的方法包括通過調(diào)節(jié)感性耦合器來調(diào)節(jié)所述共振器間的容性交叉耦合效果。
14.如權(quán)利要求13所述的用于調(diào)整空腔濾波器的帶寬的頻率響應(yīng)的方法，其中調(diào)節(jié)感性耦合器的步驟包括調(diào)節(jié)可從空腔濾波器外部接近的調(diào)節(jié)器。
15.如權(quán)利要求14所述的用于調(diào)整空腔濾波器的帶寬的頻率響應(yīng)的方法，其中調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)器的步驟包括改變嚙合在濾波器蓋子中的螺桿的位置。
16.如權(quán)利要求14所述的用于調(diào)整空腔濾波器的帶寬的頻率響應(yīng)的方法，其中調(diào)節(jié)微調(diào)節(jié)器的步驟包括旋轉(zhuǎn)螺紋嚙合在濾波器外殼中的螺桿。
17.一種調(diào)整包括一個(gè)含有多個(gè)共振器的濾波器外殼的空腔濾波器的帶寬的頻率響應(yīng)的方法，該方法包括通過在外部調(diào)節(jié)感性耦合來調(diào)節(jié)所述共振器之間的容性交叉耦合效果的步驟。
全文摘要
一種可微調(diào)濾波器帶寬的空腔濾波器。該濾波器既提供容性交叉耦合又提供濾波器中物理上相鄰但電氣上不相連的共振器之間的感性耦合。濾波器的隔離可通過調(diào)節(jié)這些共振器間的感性耦合來微調(diào)，由此產(chǎn)生削弱共振器間交叉耦合的影響的效果。
文檔編號(hào)H01P1/205GK1427501SQ0215607
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者比爾·恩格斯特 申請(qǐng)人:無線電射頻系統(tǒng)公司