电磁谐振滤波器制造技术

一种处理电磁信号的滤波器具有一个装有谐振器的壳体，这些谐振器位于壳体的腔内部。谐振器，可以部分地由超导材料制作，具有不带棱角的圆滑外表面以便在谐振器周围提供更加令人满意的镀层表面和均匀电磁场。滤波器壳体由数个壳体单元组成，每个单元包含一个谐振器。这些单元可拆卸地与其它单元相接，这样可以由具体应用的要求在滤波器中添加或移走谐振器。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是部分地在商业部授予的合作协议号为70NANB3H1381的政府资助下完成的。
技术介绍
专利
本专利技术总地涉及谐振腔滤波器，更具体而言，涉及用于装有谐振器的滤波器的模块化壳体，以及那些谐振器的形状。
技术介绍
普通谐振腔电磁滤波器由导电材料制作的外部壳体组成。利用介电材料，一个或多个谐振器安装在壳体内部。电磁能量通过壳体内的第一耦合器耦合进入第一谐振器，并进入壳体内的任何一个其他的谐振器，然后通过第二耦合器离开壳体。壳体和谐振器具体的设计，形状，材料和间隔将决定通过滤波器的信号频率，以及滤波器的插入损耗和品质因子(“Q”)。许多滤波器的壳体设计为具有整体器壁，因此只适用于预定数目的谐振器。如果具体应用要求的滤波器数目大于或小于预定数目，就必须构造一个全新的壳体以容纳所需数目的滤波器。可以用于滤波器的一种谐振器类型是裂环，由弯曲成空心筒体的矩形板构成，在弯板端部具有一个从筒体顶部到底部的间隙。这样，当筒体或环的边缘是弧形时，顶部和底部将是平的，并且与筒体边缘成直角。由于两个原因，在筒体上有直角或棱角是不期望的。第一，棱角在谐振器周围的那些棱角所在的区域产生电场突变。第二，谐振器通常由导电材料制作，但是也可以镀上超导材料。对谐振器的棱角镀膜是困难的，并可能造成非均匀镀层，以及在谐振器周围引起另外的电场突变。当谐振器包含超导材料时，由于需要把材料冷却到极低温度以实现超导特性，又将遇到其它问题。滤波器壳体，谐振器和固定谐振器的介电材料可能具有完全不同的热膨胀系数，并且在冷却和升温的过程中处于极宽的温度范围内。因此应当采取对滤波器材料膨胀和收缩的预防措施，以确保在浸入液氮或其它深冷液体时，或者在与低温制冷机相接时，滤波器的所有部件都处于正确位置。确保通过液氮或其它位于壳体外部的低温制冷方法使谐振器得到充分地冷却也是很重要的。专利技术概述根据本专利技术提供的滤波器具有一个内有腔的壳体，该壳体包含一个裂环谐振器。谐振器具有外表面，第一端面和第二端面，其中外表面是圆形的，第一和第二端面相互面对而形成一个间隙。谐振器可以具有圆形剖面或者是椭圆形剖面。谐振器可以由包含YBa2Cu3O7膜在内的超导材料制作。滤波器可以具有一个支撑谐振器的载板，在壳体的内表面有一个用于插入载板的槽。一个销安置在槽的第一端用于固定载板，一个弹簧安置在槽的另一端用于支持载板，同时允许载板由于壳体或载板的膨胀和收缩而相对于槽移动。导热气体可以装在腔内以便从谐振器向壳体传热，当壳体安置在低温环境下时有助于冷却谐振器。由绝缘材料制作并用于支撑谐振器的载板可以安置在壳体内，壳体可以由镀银的铝制作。滤波器可以具有数个壳体单元，每个单元包含一个谐振器，滤波器可具有把电磁能量从每个谐振器耦合到相邻谐振器的装置。每个单元可具有带有上表面和下表面的单元器壁，并在上表面和下表面附近包含用于把该单元可拆卸地连接到相邻单元或端板的装置。第一末端单元和第二末端单元可以具有固定在第一末端单元上表面的第一端板和固定在第二末端单元下表面的第二端板。第一末端单元可以包含使电磁能量穿过壳体耦合到谐振器的装置，第二末端单元可以包含把电磁能量从谐振器耦合到壳体的装置。把电磁能量从各个谐振器耦合到相邻谐振器的装置可以包含带有孔的平板。壳体单元的表面可以具有定位销，平板可以具有定位孔，其中定位销插入定位孔以便把平板固定到单元上的预定位置。根据本专利技术的另一实施方案，组合式滤波器可以有数个壳体单元，每个单元在上表面和下表面具有连接其它单元的装置。每个单元在其内部有一个腔，数个谐振器位于这些单元的腔内。有装置用来使电磁信号穿过单元壁传送到该单元内的谐振器，把电磁能量从第一单元的谐振器传送到第二单元的谐振器，把电磁能量从第二单元的谐振器传出单元壁。根据本专利技术的另一实施方案，滤波器具有一个滤波器壳体，该壳体具有一个界定一个腔的器壁。谐振器由超导材料制作并安装在载板上。壳体壁内表面上的槽用于插入载板，在槽的第一端装有把载板固定在槽内的装置。在槽另一端的弹簧装置用于固定载板，同时允许载板由于热膨胀或收缩而相对于槽移动。壳体可以由低温制冷机冷却。其它的特点和优点在申请专利的和公开的滤波器中是特有的，或者结合附图下列详细描述对于本领域的技术人员会显而易见。附图简述图一是在本专利技术滤波器的一个实施方案中使用的谐振器和载板的透视图；图二是在两个孔板之间的图一中的谐振器和载板的透视图；图三是本专利技术滤波器壳体单元的顶视图；图四是图三壳体单元的侧视图；图五是在图三壳体单元内部的槽的侧视图；图六是包含谐振器和载板的图三壳体单元的底视图；图七是本专利技术滤波器的壳体末端单元的侧视图；图八是图七壳体单元的底视图；图九是本专利技术滤波器一个实施方案的壳体端板的顶视图；图十是在本专利技术滤波器中使用的谐振器和载板的一个实施方案；图十一是本专利技术滤波器的分解图；图十二是沿图一中的线12--12得到的剖面图；图十三是沿图十中的线13--13得到的剖面图；详细描述首先参照图一，二和十二，裂环谐振器200安装在载板202上，可以在谐振器200与载板202接触的地方使用少量的胶(未示出)。谐振器200具有圆形剖面(附图说明图12)，由圆柱形金属件制成，它被弯成一个环形，使得端面204和端面206相邻但不互相接触，以形成一个大致由207所示的间隙。由于谐振器200的圆形剖面，它的外表面208，由除端面204和端面206之外的谐振器200的全部表面组成，没有转角或棱角。谐振器可以全部或部分地由金属制作(例如铜，镀银黄铜，或者铝)，或者全部或部分的由绝缘材料(例如聚合材料或者陶瓷，例如氧化锆，钛酸盐酯或氧化铝)和导电材料(例如铜，银或者铝)制作。谐振器200可以由超导材料制作或镀以超导材料，优选地是YBa2Cu3O7。超导材料可以是体材料或薄膜材料，但优选的是厚膜形式(.025～.100mm厚)，并根据美国专利NO.5340797的原理在此应用，该专利在此引用作为参考。在谐振器200的外表面208上没有棱角或角形物使得在谐振器200上电镀超导材料薄膜。另外，没有棱角可在谐振器周围产生更加均匀的电场，由此使包含这种谐振器的滤波器具有优良的特性。当安装到滤波器中时，谐振器200和载板202通常位于耦合板210之间。每个耦合板210具有一个孔212，该孔大致与载板202对准。耦合板210具有定位孔213，该孔与滤波器壳体上的销(在下面描述)配合。耦合板210用于控制从一个谐振器传递到相邻谐振器的电磁能量，因此孔212的尺寸形状和位置对于在相邻谐振器间提供预期的耦合是十分关键的。没有一个耦合板的设计适用于所有的应用，因为每个滤波器应用可能要求不同的滤波特性。现在参照图三和四，大致由214指示的中间壳体单元具有大致由215指示的圆形壁，该壁由上表面216，下表面218，内表面220和外表面222界定。器壁215的内表面220在单元214的内部界定一个腔223。在上表面216上形成有几个螺栓孔224和定位孔228。在下表面218上具有几个螺栓226和定位杆230。缩径部分232形成于单元器壁215中以在上表面216附近界定一个环形缘234。一个单元的螺栓226和定位杆230分别插入相邻单元的螺栓孔224和销孔228。然后螺栓226穿过环形缘234并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波器，包括：一个在其内部具有腔的壳体；一个安装在壳体腔内的裂环谐振器，该谐振器具有一个外表面，一个第一端面和一个第二端面，外表面是圆滑的，第一和第二端面相互面对而形成间隙；和使电磁能量穿过壳体耦合到谐振器的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RD利思戈，JM彼得斯，
申请(专利权)人：伊利诺伊斯超导体有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]