用于与带通滤波器的输入谐振器和/或输出谐振器一起使用的可调节耦合

摘要

本发明提供了一种用于与带通滤波器的输入谐振器和/或输出谐振器一起使用的可调节耦合。根据本发明的一个实施例，输入谐振器包括该可调节耦合，输出谐振器包括该可调节耦合，并且带通滤波器包括上面所提到的输入谐振器和/或上面所提到的输出谐振器。根据本发明的一个实施例，该可调节耦合包括：电感性环路，包括与同轴端口相连接并且固定在腔体的底部的第一部分、以及从第一部分向上延伸的延伸部；以及调节元件，从电感性环路分隔开并且经受来自电感性环路与谐振器杆之间的电容性耦合的影响，其中通过调节电感性环路与谐振器杆之间经由延伸部的相互作用，调节元件被适配用于在第一位置与第二位置之间的位移，在第一位置处输入耦合强度被最大化，在第二位置处输入耦合强度被最小化。

说明书

技术领域

本申请一般性地涉及一种用于向带通滤波器中的谐振器耦合信 号并且从带通滤波器中的谐振器耦合信号的可调节耦合，并且更特别 地，涉及一种用于与带通滤波器的输入谐振器和/或输出谐振器一起使 用的可调节耦合、包括该可调节耦合的输入谐振器、包括该可调节耦 合的输出谐振器、以及包括上面所提到的输入谐振器或者上面所提到 的输出谐振器或者两者的带通滤波器。

背景技术

耦合在带通滤波器中存在于谐振器之间以及输入谐振器和输出 谐振器的输入端口与输出端口之间。一般而言，滤波器中的这些耦合 确定了带宽、抑制(选择性)、通带回波损耗或VSWR、以及其他参 数。在本文中，耦合强度或者“耦合因子”是量化耦合的一种方式。 更具体地，对于带通滤波器的输入谐振器和/或输出谐振器而言，向同 轴端口以及从同轴端口的耦合也能够被表达为“有载品质因子”。

如今，可调谐的带通滤波器经常被要求在它们的选择性方面是可 调节的。例如，高功率广播滤波器需要可调节性，以便于满足在整个 滤波器调谐范围(例如，470MHz到860MHz)上的多个不同的选择 性掩模(mask)。

作为结果，滤波器输入和输出耦合也必须在宽范围上是可调节的 —优选地是外部地可调节，以针对对应的谐振器频率来确定适合的输 入耦合强度和/或输出耦合强度。归因于它们的电性缺陷(electrical  shortness)，带通滤波器(例如，梳状线滤波器)通常经由在它们的 输入和输出处作为滤波器输入和输出耦合的电感性环路来耦合。由于 它们自身的性质，这些电感性环路并非容易地可调节。

近来，已经提议了若干解决方案，诸如使用铰链式环路，其中设 置调节元件来调节滤波器输入和输出耦合，即电感性环路。然而，在 这些解决方案中，上面所提到的调节元件与电感性环路物理地连接， 并且在调节期间，电感性环路必须相对于输入和/或输出谐振器腔体中 的谐振器杆进行移动。因此，这些解决方案在机械上是复杂的、高成 本的并且不方便的。

因此，对于带通滤波器而言，存在如下的需求：提议一种用以调 节滤波器输入和输出耦合的解决方案，从而以方便的方式针对对应的 频率来调节输入和输出耦合强度。

发明内容

本发明的主要思想是，通过改变反作用的电容性耦合的量来使得 主导性地电感性耦合宽泛地可调节。调节元件包括附加的导体带。通 过旋转该导体带，反作用的电容性耦合的量被改变并且总的电感性耦 合由此是宽泛地可调节的。所提议的发明具有低复杂性、低成本并且 容易被实施。此外，该附加的带导体可以外部地被调节。

在本发明的一个方面中，提供了一种用于与带通滤波器的输入谐 振器一起使用的可调节耦合，其中输入谐振器包括腔体、谐振器杆、 以及同轴端口，谐振器杆被置于腔体中并且被配置具有用于调节输入 调谐器频率的可变电容性负载，同轴端口被配置为将能量馈送给带通 滤波器，可调节耦合包括：电感性环路，包括与该同轴端口相连接并 且固定在腔体的底部的第一部分、以及从第一部分向上延伸的延伸 部；以及调节元件，从电感性环路分隔开并且经受来自电感性环路与 谐振器杆之间的电容性耦合的影响，其中调节元件被适配用于在第一 位置与第二位置之间的位移，以便于调节电感性环路与谐振器杆之间 经由延伸部的相互作用，在第一位置处输入耦合强度被最大化，在第 二位置处输入耦合强度被最小化。

有利地，调节元件包括导体带和控制构件，并且其中当调节元件 处于第一位置时，导体带的至少一部分将电感性环路的延伸部与谐振 器杆屏蔽，并且当调节元件处于第二位置时，导体带的该至少一部分 使电感性环路的延伸部完全暴露于谐振器杆，并且控制构件被调节以 改变导体带的该至少一部分相对于电感性环路的延伸部的位置。

有利地，控制构件被定位在腔体的顶部，并且其中导体带是L形 状的，并且L形状的导体带的一侧与控制构件相连接，并且当调节元 件处于第一位置时，L形状的导体带的另一侧将电感性环路的延伸部 有效地与谐振器杆屏蔽，并且当调节元件处于第二位置时，L形状的 导体带的另一侧使电感性环路的延伸部完全暴露于谐振器杆。

有利地，控制构件被定位在腔体的与同轴端口相同的一侧，并且 其中导体带是矩形形状的并且与控制构件相连接，并且当调节元件处 于第一位置时，矩形形状的导体带将电感性环路的延伸部有效地与谐 振器杆屏蔽，并且当调节元件处于第二位置时，矩形形状的导体带使 电感性环路的延伸部完全暴露于谐振器杆。

有利地，调节元件的控制构件可用于从输入谐振器的外面的调 节。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于与带通滤波器的输出谐 振器一起使用的可调节耦合，其中输出谐振器包括腔体、谐振器杆、 以及同轴端口，谐振器杆被置于腔体中并且被配置具有用于调节输出 调谐器频率的可变电容性负载，同轴端口被配置为从带通滤波器馈送 能量，可调节耦合包括：电感性环路，包括与同轴端口相连接并且固 定在腔体的底部的第一部分、以及从第一部分向上延伸的延伸部；以 及调节元件，从电感性环路分隔开并且经受来自电感性环路与谐振器 杆之间的电容性耦合的影响，其中调节元件被适配用于在第一位置与 第二位置之间的位移，以便于调节电感性环路与谐振器杆之间经由延 伸部的相互作用，在第一位置处输出耦合强度被最大化，在第二位置 处输出耦合强度被最小化。

在本发明的进一步的方面中，提供了一种带通滤波器的输入谐振 器，包括：腔体；谐振器杆，被置于腔体中并且被配置具有用于调节 输入谐振器频率的可变电容性负载；同轴端口，被配置为将能量馈送 给带通滤波器；以及根据本发明的可调节耦合。

在本发明的更进一步的方面中，提供了一种带通滤波器的输出谐 振器，包括：腔体；谐振器杆，被置于腔体中并且被配置具有用于调 节输入谐振器频率的可变电容性负载；同轴端口，被配置为从带通滤 波器馈送能量；以及根据本发明的可调节耦合。

有利地，可变电容性负载包括：被定位在谐振器杆的顶部部分的 负载孔、以及被插入在负载孔中的电容性负载杆。

在本发明的更进一步的方面中，提供了一种带通滤波器，包括： 输入谐振器；输出谐振器；以及连接在输入谐振器与输出谐振器之间 的至少一个其他谐振器；其中输入谐振器是根据本发明的输入谐振 器，和/或输出谐振器是根据本发明的输出谐振器。

附图说明

参考附图，以进一步的细节并且通过示例的方式来解释本发明， 在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例所构造的输入谐振器的剖视图， 其中调节元件处于第一位置；

图2是图1的输入谐振器的透视图，其中调节元件处于第一位置；

图3是根据本发明的一个实施例所构造的输入谐振器的剖视图， 其中调节元件处于第二位置；

图4是图3的输入谐振器的透视图，其中调节元件处于第二位置；

图5是根据本发明的另一实施例的输入谐振器的透视图，其中调 节元件处于第一位置；

图6是根据本发明的另一实施例的输入谐振器的透视图，其中调 节元件处于第二位置；

图7是具有根据本发明的一个实施例的输入谐振器和输出谐振器 的4极点带通滤波器的剖视图；以及

图8是图7的4极点带通滤波器的透视图。

贯穿上面的示图，相似的参考标号将被理解为指代相似、类似或 者对应的特征或者功能。

具体实施方式

下面描述说明性的实施例。为了清楚，本说明书中并没有描述实 际实施方式的所有特征。当然将意识到，在任何这种实际实施例的开 发中，应当做出众多特定于实施方式的决定以实现开发者的特定目 标，诸如符合于与系统有关以及与商业有关的约束，而这些约束将从 一个实施方式到另一实施方式而变化。此外，将意识到，这种开发努 力可能是复杂并且费时的，但是对于得到本公开内容的益处的本领域 的普通技术人员而言将仍然是常规工作。

现在将参考附图来描述所公开的主题。为了仅为解释的目的并且 以便于不以本领域的技术人员所熟知的细节使得本描述晦涩难懂，在 各示图中示意性地描绘了各种结构、系统和设备。然而，这些附图被 包括以描述和解释所公开的主题的说明性示例。本文所使用的词语和 短语应当被理解和解读为具有与相关领域的技术人员对这些词语和 短语的理解相一致的含义。本文通过对术语或短语的一致使用，不意 图为暗示该术语或短语的特殊定义，即与由本领域的技术人员所理解 的普通和惯用含义不同的定义。就术语或短语意图为具有特殊含义 (即，除了由技术人员所理解的含义之外的含义)来说，这种特殊定 义将会以如下的定义性方式明确地阐述在本说明书中，该定义性方式 直接地并且不含糊地提供了用于该术语或短语的特殊定义。

在后文中，将非常详细地描述本发明的前述方面的技术方案。

图1是根据本发明的一个实施例所构造的输入谐振器的剖视图， 其中调节元件处于第一位置。图2是图1的输入谐振器的透视图，其 中调节元件处于第一位置。图3是根据本发明的一个实施例所构造的 输入谐振器的剖视图，其中调节元件处于第二位置。图4是图3的输 入谐振器的透视图，其中调节元件处于第二位置。此后，将参考图1-4 来详细描述本发明的一个实施例。

在这个实施例中，参考图1-4，带通滤波器的输入谐振器10包括 腔体105。谐振器杆110被置于输入谐振器10的腔体105中。在谐振 器杆110的顶部部分处，可变电容性负载120被配置用于对谐振器频 率的调谐和调节。更具体地，可变电容性负载120包括：被定位在谐 振器杆110的顶部部分的负载孔121、以及被插入在负载孔121中的 电容性负载杆122。优选地，如图1-4中所示出的，电容性负载杆122 通过紧固件(例如，螺母)而固定到输入谐振器腔体105的顶部，并 且在实践中，电容性负载杆122在负载孔121中的深度可以通过这个 紧固件来调节，以便于调节谐振器的谐振频率。

输入谐振器10进一步包括被配置为将能量馈送给带通滤波器的 同轴端口130和电感性环路140。在本文中，电感性环路140包括： 第一部分142，其与同轴端口130相连接并且通过紧固件(例如，螺 钉)而固定在腔体105的底部；以及从第一部分142向上延伸的延伸 部141。例如，电感性环路140可以是与同轴端口130相连接并且在 腔体的底部接地的金属带，从而来自同轴端口130的电流将在金属带 140上形成环路。

在这个实施例中，输入谐振器腔体10内部的磁场圆形环绕谐振 器杆110，并且由此磁耦合存在于谐振器杆110与电感性环路140之 间。当存储在电场(集中在谐振器杆110的顶部并且在负载孔121内 部)中的能量等于存储在磁场(围绕该谐振器，并且在谐振器杆110 的底部处最大)中的能量时，该谐振器谐振。

此外，输入谐振器10进一步包括调节元件150。调节元件150 与电感性环路140分隔开，也就是说，它不与电感性环路140物理连 接。进一步地，调节元件150经受来自在具有其延伸部141的电感性 环路140与谐振器杆110之间的电容性耦合的影响，其中调节元件150 被适配用于在第一位置(在第一位置处输入耦合强度被最大化)与第 二位置(在第二位置处输入耦合强度被最小化)之间的位移，以便于 调节电感性环路140与谐振器杆110之间经由延伸部141的相互作用， 并且因此调节输入耦合强度。

更具体地，调节元件150包括导体带151和控制构件152。参考 图1-4，导电带151是L形状的。L形状的导体带151的一侧(图1 中由字母“A”指示)与控制构件152相连接。当调节元件150处于 第一位置时，L形状的导体带151的另一侧(图1中由字母“B”指 示)将电感性环路140的延伸部141有效地从谐振器杆110屏蔽。如 图1和2中所示出的，在第一位置中，L形状的导体带151的另一侧 大体上与延伸部141平行并且位于谐振器杆110与延伸部141之间。 当调节元件150处于第二位置时，L形状的导体带151的另一侧使电 感性环路140的延伸部141完全暴露于谐振器杆110。如图3和4中 所示出的，在第二位置处，L形状的导体带151的另一侧大体上垂直 于延伸部141。

参考图1-4，控制构件152通过紧固件(例如，螺母)而定位和 固定在输入谐振器腔体105的顶部。并且控制构件152延伸到腔体10 的外面，并且因此可以外部地被调节以改变L形状的导体带151相对 于电感性环路140的延伸部141或者电感性环路140的位置，也就是 说，它可以被调节以改变L形状的导体带151在第一位置与第二位置 之间的位置。

如我们在上面所提到的，由于L形状的导体带151经受环路140 与谐振器杆110之间的电容性耦合，所以L形状的导体带151也将以 施加在延伸部141上的某个量的电容性耦合而影响电感性环路140。 并且这个量的电容性耦合可以由控制构件152来调节，控制构件152 被调节以使L形状的导体带151相对于延伸部141旋转，并且因此相 对于电感性环路140旋转。当调节元件150处于图1-2中所示出的位 置时，L形状的导体带151屏蔽电感性环路140的部分141，并且电 感性环路140和L形状的导体带151的组合的谐振频率与谐振器10 的谐振频率是最接近的，从而电感性环路140与谐振器10之间的耦 合度是最高的，这导致了最大化的输入耦合强度，也就是说，结果的 净电感耦合被最大化。相反地，当调节元件150处于图3-4中所示出 的位置时，电感性环路140和L形状的导体带151的组合的谐振频率 与谐振器10的谐振器频率是最不同的，从而电感性环路140与谐振 器10之间的耦合度是最低的，这导致了最小化的输入耦合强度，也 就是说，结果的净电感耦合被最小化。

在实践中，通过调节控制构件152来使L形状的导体带151相对 于电感性环路140旋转，输入耦合强度可以针对对应的谐振器频率而 容易地被改变和调节。例如，L形状的导体151可以被调节到图1和 2中所示出的第一位置与图3和4中所示出的第二位置之间的任何适 合位置，以便于针对对应的谐振器频率来确定适合的输入耦合强度。 事实上，由调节元件150提供的这种调节等效于如图1中所示出的临 界距离x的改变。在常规的解决方案中，这个临界距离x必须通过机 械方式来改变并且电感性环路可能不固定在腔体10中，这可能是具 有不合意特征的非常复杂的解决方案。在本文中，通过使用本发明中 的解决方案，所有相关的机械方式可以被省略并且电感性环路140不 需要被移动。

图5是根据本发明的另一实施例的输入谐振器的透视图，其中调 节元件250处于第一位置。图6是根据本发明的另一实施例的输入谐 振器的透视图，其中调节元件250处于第二位置。在这个实施例中， 除了调节元件250之外，所有的组件几乎等同于如参考图1-4所描述 的第一实施例中的那些组件，因此由于清楚的原因本文将不会再次描 述它们。

调节元件250也从电感性环路140分隔开并且包括导体带251和 控制构件252。相比于图1-4中所示出的调节元件150，调节元件250 的控制构件252通过紧固件(例如，螺母)而定位和固定在与同轴端 口130相同的一侧并且在同轴端口130的上方。因为控制构件252延 伸到腔体10的外面，所以可以外部地被调节以改变导电带251的至 少一部分相对于延伸部141的位置。导体带251与控制构件252相连 接，并且可以是矩形形状、像矩形的形状、或者任何其他适合的形状。

现在参考图5，当处于第一位置时，导体带251被定位在谐振器 杆110与电感性环路的延伸部141之间。当处于这个位置时，如上面 所描述的，导体带251屏蔽电感性环路140的延伸部141，并且电感 性环路140和导体带251的组合的谐振频率与谐振器10的谐振频率 是最接近的，从而电感性环路140与谐振器10之间的耦合度是最高 的，这导致了最大化的输入耦合强度。

现在参考图6，其中控制构件252已经外部地被调节以使导电带 251从图5中所示出的第一位置旋转到图6中所示出的第二位置。处 于这个第二位置，导体带251使电感性环路140的延伸部141完全暴 露于谐振器杆110，并且导电带251大体上垂直于电感性环路140。 也如上面所描述的，处于这个位置，电感性环路140和L形状的导体 带251的组合的谐振频率与谐振器频率是最接近的，从而电感性环路 140与谐振器10之间的耦合度是最低的，这导致了最小化的输入耦合 强度，也就是说，结果的净电感耦合被最小化。

尽管已经描述了两种调节元件，但是应当注意到，这两个示例仅 是说明性的并且不应当被考虑为是限制性的。本发明的概念在于，调 节元件经由电感性环路的延伸部来控制和调节电感性环路与谐振器 杆之间的相互作用，并且因此通过改变反作用的电容性耦合的量来使 得电感性环路宽泛地可调节，而无需调节元件与电感性环路之间的任 何物理连接，并且在本发明中临界距离x也不需要被改变。

上面所提到的输入谐振器腔体的构造和概念也可以与输出谐振 器一起使用(其中同轴端口被配置为从带通滤波器馈送能量)，以便 于针对对应的谐振器频率来确定适合的输出耦合强度。输出谐振器腔 体的原理和操作与上面所提到的输入谐振器腔体是相同的，因此由于 清楚的原因而在这里被省略。

图7是具有根据本发明的一个实施例的输入谐振器和输出谐振器 的4极点带通滤波器的剖视图。图8是图7的4极点带通滤波器的透 视图。

在图7和8中所示出的实施例中，这个带通滤波器30具有输入 谐振器31和输出谐振器32。此外，在这个实施例中，两个谐振器33 和34连接在输入谐振器31与输出谐振器32之间。进一步地，输入 谐振器31和输出谐振器32中的每个谐振器都以参考图1-4所提到的 原理而被构造。更具体地，通过对调节元件310进行调节以便于使L 形状的导体带311相对于电感性环路312旋转，输入耦合调节经由电 感性环路312的延伸部来完成，并且因此输入谐振器31的输入耦合 强度可以被调节。类似地，通过对调节元件320进行调节以便于使L 形状的导体带321相对于电感性环路322旋转，输出耦合调节经由电 感性环路322的延伸部来完成，并且因此输出谐振器32的输出耦合 强度可以被调节。

尽管在图7和8中示出了带通滤波器具有连接在输入谐振器31 与输出谐振器32之间的两个谐振器，但是应当注意到，在实践中， 带通滤波器可以具有连接在输入谐振器31与输出谐振器32之间的任 何其他所期望的数量的谐振器。此外，谐振器布置可以不同于图7和 8中所示出的谐振器布置。例如，也可以使用所谓的折叠式布置，该 布置具有并排的两排谐振器，每排谐振器在相同侧具有输入谐振器和 输出谐振器两者。

应当注意到，给出上面所描述的实施例是用于描述而不是限制本 发明，并且将理解，不偏离如本领域的技术人员容易理解的本发明的 精神和范围，可以采取修改和变化。这些修改和变化被考虑为在本发 明和所附权利要求的范围内。本发明的保护范围由随附的权利要求来 限定。另外，权利要求中的任何参考标号不应当被解读为对权利要求 的限制。对动词“包括”及其词形变化的使用不排除存在除了权利要 求中所陈述的那些元件或步骤之外的元件或步骤。在元件或步骤之前 的不定冠词“一”或“一种”不排除存在多个这种元件或步骤。