[发明专利]用于微波滤波器的可调谐振腔

说明书

本发明涉及微波谐振腔领域，特别涉及用于微波滤波器的可调谐振腔。

如人们所知，多数普通的微波谐振腔由金属壁包封的简单腔体所组成。随着低损陶瓷材料的出现，在该微波谐振腔中使用各种形式的介质体已经成为可能，而广泛使用的形式是圆柱体。以下也称为DR的介质谐振器的工作，基本上是基于当电磁波撞击在具有不同的介电常数的两种介质之间的分界面时，它将经受反射这种现象。

在理论上，由于激励模式的谐振频率基本上取决于该谐振器的几何形式和尺寸，因此先必将该介质谐振器包封在金属壁内。然而在实际中，为避免电磁能的辐射以及得到实际有用的器件，该DRs被放置在包封的金属腔体之中。为实现微波滤波器和振荡器，使用高介电常数的陶瓷材料的介质谐振器具有很大的优点。实际上，由于高的介电常数，该电磁场大多被倾向于限制在DRs内，这就有可能减小尺寸以及使电路更加小型化。此外，和使用普通谐振器的电路相比该陶瓷的低温度系数保证了更高的温度稳定性。考虑到上述情况，根据已知技术，使用介质谐振器提供的一种微波滤波器一般包括一个金属腔体，其中，放置一个或多个按适当方向排列的圆柱形介质谐振器。该滤波器和外电路之间的耦合是借助于例如同轴探针，环，膜片，波导段等各种装置加以实现的。它们的位置和方向的设计原则是对所使用的谐振模式而言具有最佳效率。

人们还知道，在滤波器的工业应用中，有能力用简单实施的调谐操作去改变单个介质谐振器的谐振频率，例如有能力恢复由制造容差所引起的谐振频率的变化，这通常将是最重要的。

已知两种用于介质谐振器的不同的方法便是为了这个目的。

第一方法包括在谐振模式的高密度处改进包含该介质谐振器的金属腔体的容积。在DR外产生的电磁场的变形将导致在该谐振器中激励的谐振模式的谐振频率的变化。根据理论知道，当谐振腔的容积减少dv时，谐振腔中一种电磁模式的谐振频率将增加，只要在该dv中电场的能量相对磁场而言占主导作用。而对于相反的情况，上述谐振频率将降低。该频率变化总量正比于dv和电磁场能量之间的差。这样，这个总量取决于考虑的模式和谐振腔变形的地方。

实际上，谐振腔容积的改变是通过将螺钉或板状的金属材料插入谐振腔来实现的，例如在专利US-A-5008640和GB-A-1520473中的谐振器，其中，调谐是通过将螺钉插入谐振腔的金属壁中来改变的。

该第一调谐方法的主要缺点在于这样一个事实，即为了达到充分的调谐，被调谐的模式的能量密度为最高的地方必须起作用。在一般性情况中，总是不那么容易有效的。第二个缺点是在插入谐振腔中的元件的表面上感应的电流将引起使用谐振模式的功率损耗。此外，在谐振腔中插入金属元件能产生不希望有的寄生响应。

第二个DR调谐方法包括改变该介质谐振器的容积。在这种方式中，在该介质谐振器中出现的所有谐振模式的谐振频率按这样一种方式显著地得到改进，即取决于容积改变处的介电常数以及容积改变的总量。

该第二种方法的第一个熟悉的应用包括改变在放置在同一谐振腔中的两个介质谐振器之间的相互距离。

该第二种调谐方法的第二个熟悉的应用包括使用在有一孔的圆柱体形的介质谐振器，在该轴向插入一金属调谐螺钉，例如像在US4630012专利中所描述的可调谐振器那样，或者在该轴向插入一小的介质圆柱，例如像在US4810984专利中所描述的可调谐振器那样。

该第二种调谐方法的主要缺点在于麻烦。确切地，在该方法的第一个应用情况中，有必要使用一第二个谐振器，而在该第二个应用中有必要对介质谐振器体进行精加工。

第三个调谐方法包括通过移动介质谐振器使其接近或离开谐振腔壁来改变该介质谐振器在谐振腔的位置。一个使用该最后调谐方法的例子在文献EP-A-0346806中公开的带通滤波器中给出。所说滤波器由包括沿该波导中心线对准的且间距固定的介质谐振器的波导所组成，其特征在于每个介质谐振器和穿进谐振腔的壁的用于改变该谐振器进入波导位置的介质螺钉构成整体，由此调整谐振器的谐振频率。

在可调谐振腔和使用移动DRs的滤波器情况下，它们也能显示出机械上的缺陷，特别是如果发生经受强压力的时候如在空间场发生的某种情况。这些缺陷主要包括DRs从它们的支撑脱落，而这是由于发生了机械振动的原因所致。