專(zhuān)利名稱(chēng)：窄過(guò)渡帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域的一門(mén)分支—濾波器(包括電路中起選頻濾波作用的調(diào)諧回路)。
為了文字描述方便，本說(shuō)明書(shū)以下提到的“濾波器”一詞，有時(shí)是指未加入陷波回路的濾波器，有時(shí)是指已加入陷波回路的濾波器，這要根據(jù)上下文字描述而定。
為了充分利用頻譜資源，要求濾波器有較窄的過(guò)渡帶。聲表面波濾波器具有很窄的過(guò)渡帶，但插損太大，只能傳輸微小的能量，設(shè)計(jì)困難，價(jià)格太貴，其優(yōu)良的特性只能在中頻實(shí)現(xiàn)，有時(shí)還需要施以復(fù)雜的予?；蚓W(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償；螺旋濾波器有較窄的過(guò)渡帶，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作不易，價(jià)格也不低；LC濾波器簡(jiǎn)單易制，價(jià)格低，插損小，能傳輸較大的功率，但過(guò)渡帶一般較寬，如國(guó)營(yíng)北京廣播器材廠生產(chǎn)的GSZ--50瓦彩色電視差轉(zhuǎn)機(jī)VHF(I)波段高頻放大器中用了41只電容及24只電感組成濾波器及放大器中的調(diào)諧回路，調(diào)整十分艱難，所取得的帶通濾波頻率特性曲線(xiàn)的過(guò)渡帶仍寬達(dá)3兆赫。
目前國(guó)內(nèi)能見(jiàn)到的過(guò)渡帶最窄的LC濾波器是北京701廠教授級(jí)高級(jí)工程師曲述增設(shè)計(jì)的，已經(jīng)歷六年的運(yùn)用及優(yōu)化改進(jìn)的CATV鄰頻系統(tǒng)使用的電視頻道濾波器(見(jiàn)北京701廠1994年有關(guān)資料及1993年8月26日《北京電子報(bào)》月末版)。其技術(shù)方案是由分別裝在各自的屏蔽間隔內(nèi)的2-3階帶通濾波器和4個(gè)(輸入輸出端各2個(gè))調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路組成，陷波頻率特性曲線(xiàn)位于過(guò)渡帶內(nèi)，與濾波器的頻率特性曲線(xiàn)互相補(bǔ)償，獲得較窄的過(guò)渡帶。此外，在武漢天線(xiàn)研究所的鄰頻道濾波方案中，濾波器與陷波回路之間有放大器作隔離，但仍是利用頻率特性曲線(xiàn)互相補(bǔ)償以獲得較窄的過(guò)渡帶。
在這類(lèi)公知的技術(shù)方案中，因陷波回路與濾波器均分別裝在各自的屏蔽間隔內(nèi)，或有放大器在其間作隔離，所以陷波回路與濾波器沒(méi)有互感耦合，只能形成基本上呈對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)。即使盡量?jī)?yōu)化元件數(shù)值，提高品質(zhì)因數(shù)，甚至采用螺旋諧振器結(jié)構(gòu)或增加陷波回路的數(shù)量(如1995年12月17日成都出版的《電子報(bào)》介紹的一種調(diào)整十分復(fù)雜的新型12腔螺旋濾波器內(nèi)有多達(dá)6個(gè)陷波吸收腔)，這種基本上呈對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)與濾波器頻率特性曲線(xiàn)互相補(bǔ)償后獲得的過(guò)渡帶仍不夠窄，還不能在CATV鄰頻系統(tǒng)中滿(mǎn)意地使用。
在另一類(lèi)公知的技術(shù)方案中，如TDC系列UHF(IV/V)波段的100瓦彩色電視差轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)射混頻部分使用的，由4只同軸諧振腔構(gòu)成的帶通濾波器中，第4腔也是陷波回路，且與第3腔互感耦合，但這是用來(lái)吸收本振信號(hào)泄漏的，與過(guò)渡帶的寬窄無(wú)關(guān)。而且，因受公知技術(shù)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所限，即使把第4腔的諧振頻率調(diào)整到過(guò)渡帶內(nèi)，所形成的陷波頻率特性曲線(xiàn)也基本上呈對(duì)稱(chēng)狀，因此也不能獲得很窄的過(guò)渡帶。
從以上對(duì)兩類(lèi)公知技術(shù)方案的分析中可以看出，調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路如果不與濾波器互感耦合，或以公知技術(shù)方案設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方式與濾波器互感耦合，均只能形成基本上呈對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)，所獲得的過(guò)渡帶不夠窄。
本實(shí)用新型的目的是獲得一種具有較窄過(guò)渡帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低的濾波器(包括電路中起選頻濾波作用的調(diào)諧回路)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路與濾波器互感耦合，調(diào)整互感耦合的相互位置、角度、距離等，使陷波頻率特性曲線(xiàn)呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀，即位于高頻端的一邊較位于低頻端的一邊明顯地陡峭，或相反。當(dāng)這種呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)時(shí)，與濾波器的頻率特性曲線(xiàn)互相補(bǔ)償，所獲得的過(guò)渡帶顯然比公知技術(shù)方案里基本上呈對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)與濾波器的頻率特性曲線(xiàn)互相補(bǔ)償時(shí)獲得的過(guò)渡帶更窄。因?yàn)榇藭r(shí)陷波回路在經(jīng)調(diào)整得到的一個(gè)適當(dāng)位置上不單吸收能量，形成在阻帶內(nèi)的較平坦的一邊，而且還傳輸一部分能量，與濾波器本身傳輸?shù)哪且徊糠帜芰吭谕◣н吘壔ハ嘌a(bǔ)償，形成陡峭的過(guò)渡帶。
顯而易見(jiàn)，由于可以用印刷、腐蝕、光刻、蒸鍍等方法精確制作濾波器及陷波回路的電感，并保證它們之間互感耦合的相互位置、角度、距離等符合有關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求的精度，從而無(wú)需再進(jìn)行調(diào)整，因此本實(shí)用新型的技術(shù)方案也可以不使用“調(diào)整”一詞，而表述為調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路與濾波器互感耦合，不單吸收能量，而且還傳輸一部分能量，形成的呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)與互感耦合的相互位置、角度、距離等有關(guān)，較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)。
本實(shí)用新型的一種實(shí)施方法是先初步調(diào)整好尚未加入陷波回路的濾波器，然后用一只大于10兆歐的電阻(或僅剩一端覆銅箔的覆銅箔板窄條)，一端與調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路焊接或粘接，手持另一端，使陷波回路的電感以不同的角度從不同的方向進(jìn)入濾波器電感間的電磁場(chǎng)，當(dāng)觀察到掃頻儀上呈現(xiàn)出不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)，且較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)時(shí)，將陷波回路用絕緣支架予以固定，再結(jié)合濾波器的各節(jié)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。批量生產(chǎn)時(shí)，可先將陷波回路用絕緣支架大至固定在用上述方法找到的位置上，再結(jié)合濾波器的各節(jié)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。
由于LC濾波器的種類(lèi)很多，在實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)1、在一種濾波器中，能夠獲得呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)的陷波回路與濾波器互感耦合的位置并不止一處，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)比較來(lái)找出效果最好，又便于安裝的一處。一般應(yīng)將陷波回路置于濾波器中兩個(gè)電感間電磁場(chǎng)較強(qiáng)的部位。
2、當(dāng)濾波器回路間的耦合由于陷波回路的加入而得到加強(qiáng)時(shí)，即陷波回路也參與傳輸一部分能量時(shí)，效果最好。因此應(yīng)適當(dāng)調(diào)整濾波器的耦合度及電感與電容的比值，才能得到平坦的通帶。
3、陷波回路的Q值越高，過(guò)渡帶就越窄，因此陷波回路最好采用兩端不接地，由絕緣支架支撐固定的電路形式。
4、陷波回路一端與濾波器中某點(diǎn)相連，再與離此點(diǎn)較遠(yuǎn)處的電感耦合時(shí)，因?yàn)閭鬏斄瞬糠帜芰?，效果也較好，見(jiàn)附圖2之例。
5、可以?xún)斣嚫淖優(yōu)V波器或陷波回路電感的繞向、排列、相互角度及內(nèi)徑等，以改變電磁場(chǎng)的分布及結(jié)構(gòu)，以取得較好效果。
6、如果濾波器只有一個(gè)電感，則應(yīng)使陷波回路串接較大的電感或較小的電容從濾波器中某點(diǎn)(由試驗(yàn)決定)至地間取得適當(dāng)能量(靠調(diào)節(jié)串接的電感或電容)再與濾波器的電感耦合，見(jiàn)附圖5之例。但這樣做所用陷波回路的元件較多而效果較差，因?yàn)榇藭r(shí)濾波器本身傳輸能量較通暢，從陷波回路傳輸?shù)哪且徊糠帜芰繕O微弱，只能使過(guò)渡帶的一部分變得陡直。因此，應(yīng)盡量把濾波器設(shè)計(jì)成至少有兩個(gè)電感。
7、用于強(qiáng)烈振動(dòng)環(huán)境中，或要求較小體積時(shí)，可不用絕緣支撐架，將陷波回路一端接地，另一端串接電感或電容后接于濾波器中某點(diǎn)，該點(diǎn)阻抗越高，陷波回路所串電感須越大，或所串電容須越小，以達(dá)到阻抗匹配，然后再安排陷波回路與此點(diǎn)所在回路以外的濾波器電感耦合，如上第4、之說(shuō)明，見(jiàn)附圖3之例。此時(shí)陷波回路最好采用串聯(lián)諧振回路，所用元件較少。串聯(lián)諧振為低阻抗，應(yīng)接于濾波器的低阻抗處，如電感抽頭處、雙電容抽頭處、T型(或稱(chēng)Y型)回路的電感耦合處或電容耦合處。見(jiàn)附圖4之例。
陷波回路一端接地，另一端接濾波器中某點(diǎn)時(shí)，初次實(shí)施調(diào)整試驗(yàn)時(shí)較為復(fù)雜麻煩，不如前述實(shí)施方法中例舉的兩端均不接地的陷波回路那樣便于尋找最佳位置，而要多次反復(fù)改換各元件的焊接位置才能調(diào)整陷波回路與濾波器互感耦合的相互位置、角度、距離等，找出最佳位置，使陷波回路也傳輸一部分能量，形成呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)。
8、為了克服濾波器由于容性耦合與感性耦合的衰減特性略微有些不同致使高低兩端過(guò)渡帶也略顯不對(duì)稱(chēng)的缺點(diǎn)，可利用陷波回路與地之間的分布電容來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。如使兩端均不接地的并聯(lián)諧振陷波回路的一端經(jīng)漆包線(xiàn)的漆皮觸地，形成極小的分布電容，可以補(bǔ)償濾波器感性耦合時(shí)低頻端衰減增長(zhǎng)率比高頻端稍小引起的高低兩端過(guò)渡帶不對(duì)稱(chēng)。
9、在公知技術(shù)方案中，兩個(gè)以上頻道濾波器組合安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)(如多路鄰頻道濾波混合器)時(shí)，均對(duì)每個(gè)濾波器加予屏蔽，或?qū)⒏叩皖l道濾波器岔開(kāi)安裝，如按6、FM、7、2、8、4、9、3、10、1、11、5、12、或1、3、5、6、8、10、12、2、4、7、9、11頻道順序安裝，目的是防止相鄰頻道互相串?dāng)_。以本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以將頻道濾波器從低到高順序安裝，利用相鄰頻道濾波器中的諧振頻率最接近的回路作為調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路，調(diào)整它們之間的相互位置、角度、距離等，以產(chǎn)生互感耦合，形成呈明顯不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)，使較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)，這樣可以少用陷波回路，制成高性能的鄰頻濾波混合器。因此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案中所述陷波回路也包括對(duì)鄰頻道起陷波作用的濾波器中的諧振回路。
以上是使用集中參數(shù)元件時(shí)的情況，當(dāng)使用分布參數(shù)元件，或以微波結(jié)構(gòu)來(lái)模擬上述網(wǎng)絡(luò)中的元件，以提高適用頻率時(shí)，應(yīng)特別注意上述第2之說(shuō)明，并為陷波回路的電感單獨(dú)設(shè)置部分屏蔽以形成分布電容來(lái)構(gòu)成并聯(lián)諧振(必要時(shí)可加裝加載電容)，以未屏蔽的部分與濾波器電感互感耦合?；蛞陨鲜龅?之說(shuō)明，陷波回路采用串聯(lián)諧振形式，制作較為容易，但初次調(diào)整試驗(yàn)較困難。
以下結(jié)合附圖以LC濾波器為例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
附

圖1為一種帶通濾波器電路圖，各元件的位置以文字描述為準(zhǔn)。L1、L2、L3、L4為直徑0.57毫米漆包線(xiàn)同向繞7匝，內(nèi)徑約9毫米的電感線(xiàn)圈；1、2為距接地端約1匝的抽頭；C1、C2、C3、C4為5.1皮法高頻瓷介電容；R1、R2、R3、R4為大于10兆歐的四分之一瓦電阻，焊在L3及L4的兩端與地(“地”在圖中未畫(huà)出，為水平放置的覆銅箔板，以下同)之間作為絕緣支架使用(10兆歐電阻在這里可視為開(kāi)路，代替絕緣支架使用，也可以用焊在覆銅箔板上的絕緣“島”內(nèi)的粗導(dǎo)線(xiàn)代替)，故L3、C3及L4、C4為平衡結(jié)構(gòu)的陷波回路；L1、C1及L2、C2為普通的互感耦合帶通濾波器(也可以是電路中起選頻作用的調(diào)諧回路)，1、2為阻抗75歐姆的輸出輸入端。L1、L2及L4為軸線(xiàn)水平放置；L3為軸線(xiàn)垂直放置(在圖中，L3未畫(huà)成軸線(xiàn)垂直放置，以文字描述為準(zhǔn))；L1與L2軸線(xiàn)互相平行，相距約17毫米，與地均相距約10毫米；L4軸線(xiàn)與L1、L2軸線(xiàn)垂直，與地相距約13毫米，與L1接C1，L2接地的一端相距約6毫米；L3軸線(xiàn)與L2接C2，L1接地的一端相距約5毫米；L3下端截面與地相距約13毫米。用掃頻儀以一般調(diào)整方法，先改變?cè)丫?，使L1、C1及L2、C2調(diào)諧在105兆赫，使L4、C4調(diào)諧在110兆赫，使L3、C3調(diào)諧在100兆赫，最后微調(diào)L4、L3的所在位置，以及L1、L2間的距離，就可獲得通帶平坦，過(guò)渡帶較窄(約1兆赫左右)的帶通濾波頻率特性曲線(xiàn)。若要求阻帶內(nèi)無(wú)起伏或寄生通帶，可用公知的方法加裝陷波回路予以吸收。
從附圖1-5(附圖2中陷波回路LX的絕緣支架省略未畫(huà)，可參照附圖1)中可以看出，調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路無(wú)論以何種電路形式加裝，均與濾波器互感耦合，調(diào)整陷波回路與濾波器互感耦合的相互位置、角度、距離后，可形成明顯的呈不對(duì)稱(chēng)狀的陷波頻率特性曲線(xiàn)，當(dāng)較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)時(shí)，就能使過(guò)渡帶變窄。
濾波器在電子設(shè)備中占據(jù)著重要的地位，是除放大器以外使用最廣泛的模擬電路部件。LC濾波器在近八十年的發(fā)展中，已形成完整的理論，成為設(shè)計(jì)其它類(lèi)型濾波器的基礎(chǔ)，由集中參數(shù)元件發(fā)展到分布參數(shù)元件，研制出了螺旋濾波器、微波濾波器等，并已進(jìn)入用電腦設(shè)計(jì)的階段。但始終未能做到以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)獲得優(yōu)良的特性，一般都是幅度響應(yīng)越好，則其相位響應(yīng)越差，反之亦然，因此在性能要求較高的設(shè)備中，需加裝多級(jí)有源全通型群時(shí)延校正電路，使得設(shè)備復(fù)雜化，調(diào)試?yán)щy。此外，過(guò)渡帶也不夠窄，在很多設(shè)備中不得不讓位于聲表面波濾波器，而聲表面波濾波器需要加入幾級(jí)放大電路來(lái)補(bǔ)償其插損，又使電路復(fù)雜化，成本上升，噪聲和失真增加。
因此，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、用較少的元件，以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即可獲得很窄的過(guò)渡帶，當(dāng)陷波回路的Q值較高時(shí)，可獲得聲表面波濾波器那樣窄的過(guò)渡帶，而又有LC濾波器簡(jiǎn)單易制、成本低、插損小、能傳輸較大的功率等優(yōu)點(diǎn)。
2、窄的過(guò)渡帶是以頻率補(bǔ)償?shù)姆绞将@得的，因此相位響應(yīng)良好，群時(shí)延小，在要求較高的設(shè)備中使用時(shí)也無(wú)需裝置多級(jí)有源全通型群時(shí)延校正電路。
3、對(duì)于從低頻頻段到微波頻段的多種濾波器及調(diào)諧回路，只要它們之中有電磁波或壓電材料的彈性波在傳輸能量，就可以運(yùn)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，從而提高有關(guān)電子設(shè)備的性能，簡(jiǎn)化電路，降低造價(jià)。
總之，由于濾波器的運(yùn)用廣泛，所以對(duì)濾波器的顯著改進(jìn)也就具有廣泛的積極效果。
權(quán)利要求1.一種用于電子設(shè)備中的窄過(guò)渡帶濾波器，所述濾波器由濾波器部分或選頻調(diào)諧回路和調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路互感耦合組成；其特征是具有經(jīng)調(diào)整其互感耦合的相互位置，角度和距離后形成的陷波頻率特性曲線(xiàn)呈明顯的不對(duì)稱(chēng)狀，較陡峭的一邊位于過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路和濾波器部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于陷波回路為兩端不接地，由絕緣支架支撐固定的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征是陷波回路一端與濾波器中某點(diǎn)相連，再與離此點(diǎn)較遠(yuǎn)處的電感耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征是L1、L2、L3、L4由直徑0.57mm的漆包線(xiàn)繞成，C1、C2、C3、C4為5.1皮法高頻瓷介電容，R1、R2、R3、R4為大于10兆歐的四分之一瓦電阻。
專(zhuān)利摘要屬于電子技術(shù)領(lǐng)域的一門(mén)分支——濾波器(包括電路中起選頻濾波作用的調(diào)諧回路)。用與濾波器互感耦合的調(diào)諧在過(guò)渡帶內(nèi)的陷波回路使通帶邊緣得到補(bǔ)償,獲得較陡峭的過(guò)渡帶。
文檔編號(hào)H03H7/09GK2296599SQ9621640
公開(kāi)日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1996年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日
發(fā)明者李禎寧 申請(qǐng)人:李禎寧