可调带通滤波器.pdf

本发明包括：导电框体，该导电框体具有空腔共振器；导电盖，该导电盖覆盖所述空腔共振器；共振元件，该共振元件布置在所述空腔共振器中，所述共振元件的一端与所述框体连接，另一端是自由端；以及可移动导体，该可移动导体布置在所述共振元件的自由端和所述导电盖之间的空间中。因此，实现一种可调带通滤波器，它能够容易地改变空腔共振器的共振频率和空腔共振器之间的耦合量，并且该可调带通滤波器的成本低且具有简单的结构。

1.  一种可调带通滤波器，包括：导电框体，所述导电框体具有空腔共振器；导电盖，所述导电盖覆盖所述空腔共振器；共振元件，所述共振元件布置在所述空腔共振器中，所述共振元件的一端与所述框体连接，另一端是开放端；以及可移动导体，所述可移动导体布置在所述共振元件的所述开放端和所述导电盖之间的空间中。

2.  根据权利要求1所述的可调带通滤波器，其中，存在多个所述空腔共振器，并且所述可移动导体还配置在所述空腔共振器和所述空腔共振器之间的空间中。

3.  根据权利要求1至2中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体通过非导电材料连接。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的移动是旋转移动。

5.  根据权利要求1至3中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的移动是线性移动。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的可调带通滤波器，频率调整螺钉从所述导电盖以面对所述共振元件的方式拧入。

7.  根据权利要求6所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体具有与所述频率调整螺钉对应的孔。

8.  根据权利要求1至7中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体是在其上形成有金属膜的非导电材料。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述共振元件是导体或电介质，具有从管状形状、棱柱形或圆柱形中选择的形状。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的动力源是马达。

可调带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种用于微波和毫米波的带通滤波器，更具体地涉及一种能够改变共振频率的可调带通滤波器。
背景技术
在通过使用微波频带或毫米频带执行传输和接收的无线通信系统中，带通滤波器用于仅使期望频带的信号通过，而将不必要的带宽的信号移除。当带通滤波器在多个中心频率下使用时，存在专利文件1中描述的技术实例。在专利文件1中，公开了如下技术，即，在半同轴带通滤波器的金属壳体中，设置具有可移动结构的电介质，并且通过移动电介质来改变共振器的共振频率。
引用文件列表
专利文件
专利文件1：国际公开WO2006/075439
发明内容
然而，在专利文件1描述的技术中，为了在合适的范围内改变共振频率，例如需要特殊的介电材料，具有高介电常数的介电材料诸如稀土钛酸钡系化合物，并且因此导致成本增加。
此外，当形成带通滤波器时，它需要作为系统，其中，在多段半同轴空腔共振器中的每段中均使用介电构件，并且这多个介电构件被同步地移动。此时，存在的问题是该结构变得复杂，这是由于因介电构件和可移动元件之间的材料不同而需要保持元件，所述保持元件将介电构件和与介电构件连接的可移动元件相连接。
鉴于上述内容，完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种可调带通滤波器，该可调带通滤波器的成本较低且结构简单，并且它能够容易地改变共振器的共振频率和共振器之间的耦合量(或耦合系数)。
[解决问题的技术方案]
本发明的可调带通滤波器包括：导电框体，该导电框体具有空腔共振器；导电盖，该导电盖覆盖所述空腔共振器；共振元件，该共振元件布置在所述空腔共振器中，所述共振元件的一端与所述框体连接，另一端是开放端；以及，可移动导体，该可移动导体布置在所述共振元件的开放端和所述导电盖之间的空间中。
[本发明的技术效果]
根据本发明的可调带通滤波器，可以提供一种低成本且结构简单的可调带通滤波器，并且它能够容易地改变共振器的共振频率和共振器之间的耦合量。
附图说明
图1A是示出本发明第一示例性实施例的可调带通滤波器的结构的透视图。
图1B是示出本发明第一示例性实施例的可调带通滤波器的结构的截面图。
图2是示出本发明第一示例性实施例的可调带通滤波器的结构的透视图。
图3A是示出本发明第二示例性实施例的可调带通滤波器的结构的透视图。
图3B是示出本发明第二示例性实施例的可移动导体部分的结构的透视图。
图4是示出本发明第三示例性实施例的可调带通滤波器的结构的 透视图。
图5是示出本发明第四示例性实施例的可调带通滤波器的结构的透视图。
图6是示出本发明第一示例性实施例的可调带通滤波器的共振频率的变化的图表。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，虽然在技术上优选地执行本发明的例子限制为以下描述的示例性实施例，但是本发明的范围不限于下文所述。
(第一示例性实施例)
将通过使用图1A和图1B详细地描述本发明第一示例性实施例的可调带通滤波器。图1A是示出本发明第一示例性实施例的结构的透视图。在图1A中，示出包括三段的空腔共振器20的带通滤波器。图1B示出在图1A中示出的三段的空腔共振器20中的一个空腔共振器20的截面图。
空腔共振器20由导电框体1和导电盖2的组合而形成。虽然空腔共振器20具有圆柱形形状，但是它不限于圆柱形形状，并且它可以具有其它形状诸如棱柱形形状。窗口21的结构连接在每个空腔共振器之间，通过切除所述圆柱形形状的一部分而形成所述窗口21的结构。窗口21的形状不限于图1A中示出的形状，并且它可以具有除了该形状以外的形状诸如柱形，并且所切除的宽度形成为大约与空腔共振器20的圆柱体直径相同。
共振元件3安装在空腔共振器20中，并且其一端连接到导电框体1，位于面对导电盖2的一侧上的另一端开放。关于共振元件3的形状可以是管状形状、棱柱形或圆柱形，但是不限于这些。例如，具有L字母形弯曲的形状也是可以的。关于共振元件3的材料，可以是导体 或电介质。
在形成带通滤波器的三个部分的空腔共振器20中的两端的空腔共振器中，设置输入端子7和输出端子8，该输入端子7用于从外侧输入无线电波且激励所述共振元件3，该输出端子8用于已通过多个共振元件3的无线电波输出到框体外侧。在图1A中，虽然公开了具有三个空腔共振器20的三段带通滤波器，但是空腔共振器20的个数不限。此外，输入端子7和输出端子8是为了便于描述操作而进行限定的，并且因此可以从输出端子8输入无线电波，而从输入端子7发出无线电波。
在每个共振元件3和导电盖2之间布置由导电构件制成的导体5。便宜的金属诸如铜和铝可以作为导体5的材料。对于每个空腔共振器20都布置导体5，并且相邻的导体5都通过非导电构件6连接。便宜的元件诸如陶瓷和树脂可以作为非导电构件6。为了连接非导电构件6和导体5，可以在非导电构件6和导体5之间设置连接元件(在图1A中没有标记)。虽然此连接元件的材料是可选的，但是可以使用金属、陶瓷或树脂的便宜的元件。对于每个空腔共振器20，导体5可以具有不同的尺寸和形状。
在通过非导电构件6连接的一串导体5的两端中，一端通过支撑件9穿透导电框体1，并且此外，所述一端能够绕轴线旋转，从而使导体5从带通滤波器的导电框体1的外侧移动。在此，所述一端不需要穿透。另一端穿透导电框体1，伸出到外侧，并且还能够绕轴线旋转。关于此轴线旋转的动力源，能够使用通过计算机控制旋转的步进马达1等，但是也可以接受手动。
图1B是示出构成图1A中示出的带通滤波器的一个空腔共振器20的截面结构的图。通过绕支撑点12在由此图中的箭头所指示的方向上旋转，导体5改变共振元件3与导体5自身之间的电容，并且改变共 振频率。也就是，通过使导体5旋转，从而通过改变导体5和共振元件3之间的间隔来改变电容。在图1B的情况中，共振频率能够随着朝向由此图中的箭头所指示的向下方向的旋转而被降低。在此，使用频率调整螺钉4来确定空腔共振器20的标准共振频率。然而，频率调整螺钉4作为可调带通滤波器的功能时不是不可缺少的。在图1A中，示出了不存在频率调整螺钉4的情况。
根据以上公开的示例性实施例，带通滤波器是便宜的，由于在每个共振元件3和导电盖2之间使用的导体5由低成本的金属诸如铜和铝等制成。此外，导体5的结构是简单的，由于导体5不是介电构件，并且因此容易与移动构件连接，从而导致必需连接到介电构件等的保持构件不是必需的。也就是，作为本示例性实施例的效果，能够提供如下可调带通滤波器，该可调带通滤波器便宜且具有简单的结构，并且它能够容易地改变空腔共振器的共振频率。
此外，通过使用图2，公开了如下可调带通滤波器，除了以上效果以外，该可调带通滤波器还能够改变多个空腔共振器20之间的耦合量。耦合量或耦合系数与带通滤波器的频带相关，并且当它较大时频带较宽，而当其较小时频带较窄。图2示出如下结构，与导体5类似的导体5b也设置在与空腔共振器20之间的窗口21对应的位置中。每个导体5和导体5b经由非导电构件6b连接。
导体5b具有调整多个空腔共振器20之间的耦合量的功能。也就是，多个空腔共振器20之间的耦合量根据空腔共振器20的通过设置在共振元件3的上方的导体5改变的共振频率而变化。在各个空腔共振器20之中，这些导体5b不需要具有相同的尺寸和形状，而能够针对这些空腔共振器20中的每一个选择适当的尺寸和形状。
接下来，将通过使用图6描述本示例性实施例中的效果。图6示出当在图1A的结构中将导体5在图中箭头的向下方向上旋转时，带通 滤波器的8000MHz频带的共振频率变化的情形。此时，空腔共振器20的直径是11mm，长度是11mm，并且导体5的宽度是6mm，长度是8mm，厚度是0.5mm。导体5在离空腔共振器20的底面基部8mm的位置中，并且旋转的支撑点12在从空腔共振器20的中心轴线偏移3mm的位置中。0度的倾斜角表示导体5与导电盖2平行的状态。通过将旋转角从0度改变到15度，共振频率下降大约300MHz。在此跨度期间，几乎没有回波损耗恶化。
如上，根据此示例性实施例，能够提供一种如下可调带通滤波器，该可调带通滤波器便宜且具有简单的结构，并且它能够容易地改变空腔共振器的共振频率和空腔共振器之间的耦合量。
(第二示例性实施例)
将通过使用图3A和图3B描述本发明的第二示例性实施例。图3A是如下结构，代替第一示例性实施例的导体5，图3B中示出的导体5d形成在非导电构件5c的在共振元件3侧的面上。图3B示出图3A中使用的导体结构。例如，能够使用如下结构作为导体，其中由金属膜诸如铜制成的导体5d形成在非导电构件5c诸如印刷布线板上。通过形成旋转轴的连接构件(在图3B中没有给出标记)来连接导体5d形成到非导电构件5c上的导体结构。
在本示例性实施例中的其它部件与第一示例性实施例的部件相同。也就是，根据本示例性实施例，能够提供一种如下可调带通滤波器，该可调带通滤波器便宜且具有简单的结构，并且它能够容易地改变空腔共振器的共振频率和空腔共振器之间的耦合量。
(第三示例性实施例)
将通过使用图4描述本发明的第三示例性实施例。图4是如下结构，其中代替第一示例性实施例的导体5，设置具有孔13的导体5e，该孔13能够使频率调整螺钉4通过。结果，在不影响导体5e的旋转 的情况下，也变得能够通过使用频率调整螺钉4来执行频率调整，并且因此能够扩展带通滤波器的共振频率的可变范围。
本示例性实施例的其它元件与第一示例性实施例的元件相同。也就是，根据本示例性实施例，能够提供一种如下可调带通滤波器，该可调带通滤波器便宜且具有简单的结构，并且它能够容易地改变空腔共振器的共振频率和空腔共振器之间的耦合量。
(第四示例性实施例)
将通过使用图5描述本发明第四示例性实施例。图5是如下结构，其中代替第一示例性实施例的导体5的旋转机构，通过齿轮11将马达10的旋转移动转换为上下移动以使导体5上下移动。通过使其上下移动，能够通过改变导体5和共振元件3之间的距离来改变共振频率。
在本示例性实施例中的其它元件与第一示例性实施例中的元件相同。也就是，根据本示例性实施例，能够提供一种如下可调带通滤波器，该可调带通滤波器便宜且具有简单的结构，并且它能够容易地改变空腔共振器的共振频率和空腔共振器之间的耦合量。
在本发明的权利要求所述的范围内，本发明可以进行各种变型，而不限于上述的示例性实施例，并且显然，这些变型也都包括在本发明的范围内。一部分或所有的上述示例性实施例也可以像接下来的补充说明来描述，但不限于它们。
补充说明
(补充说明1)
可调带通滤波器包括：导电框体，该导电框体具有空腔共振器；导电盖，该导电盖覆盖所述空腔共振器；共振元件，该共振元件布置在所述空腔共振器中，所述共振元件的一端与所述框体连接，另一端是开放端；以及可移动导体，该可移动导体布置在所述共振元件的开 放端和所述导电盖之间的空间中。
(补充说明2)
根据补充说明1所述的可调带通滤波器，其中，存在多个所述空腔共振器，并且所述可移动导体还配置在所述空腔共振器和所述空腔共振器之间的空间中。
(补充说明3)
根据补充说明1至2中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体通过非导电材料连接。
(补充说明4)
根据补充说明1至3中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的移动是旋转移动。
(补充说明5)
根据补充说明1至3中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的移动是线性移动。
(补充说明6)
根据补充说明1至5中任一项所述的可调带通滤波器，频率调整螺钉从所述导电盖以面对所述共振元件的方式拧入。
(补充说明7)
根据补充说明6所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体具有与所述频率调整螺钉对应的孔。
(补充说明8)
根据补充说明1至7中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体是在其上形成有金属膜的非导电材料。
(补充说明9)
根据补充说明1至8中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述共振元件是导体或电介质，其具有从管状形状、棱柱形或圆柱形中选择的形状。
(补充说明10)
根据补充说明1至9中任一项所述的可调带通滤波器，其中，所述可移动导体的动力源是马达。
(补充说明11)
根据补充说明10所述的可调带通滤波器，其中，所述马达通过计算机控制。
本申请要求基于2012年10月23日提交的日本专利申请No.2012-233659的优先权，其公开的全部内容并入本文。
本发明涉及一种用于微波和毫米波的带通滤波器，并且更具体地，涉及一种能够改变共振频率的可调带通滤波器。
附图标记列表：
1  导电框体
2  导电盖
3  共振元件
4  频率调整螺钉
5、5b、5d和5e  导体
5c 非导电构件
6和6b  非导电构件
7  输入端子
8  输出端子
9  支撑件
10 马达
11 齿轮
12 支撑点
13 孔
20 空腔共振器
21 窗口