BR112020012880A2

BR112020012880A2 - Filtro de cavidade

Info

Publication number: BR112020012880A2
Application number: BR112020012880-5A
Authority: BR
Inventors: Wei Tian; Yong Wu; Qing Zhao; Hui Wang
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2021-01-05
Also published as: CN111279546B; EP3713011A4; CN111279546A; US20200303797A1; US11196136B2; EP3713011A1; WO2019127496A1

Abstract

este pedido diz respeito ao campo de dispositivos de comunicações, e divulga um filtro de cavidade. o filtro de cavidade inclui: uma cavidade, uma placa de cobertura, um componente de sintonia e uma coluna ressonante, onde a placa de cobertura é conectada à cavidade, e a placa de cobertura é configurada para cobrir a cavidade para formar uma cavidade ressonante. um furo passante é fornecido na placa de cobertura, e o componente de sintonia passa pelo furo passante e é fixado na placa de cobertura. a parte de sintonia inclui uma parte de alta condutividade e uma parte não de condutividade, a parte de alta condutividade fica localizada na cavidade, e a coluna ressonante é montada na cavidade. o filtro de cavidade divulgado neste pedido pode suprimir efetivamente radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de q de uma cavidade individual e otimizar linearidade.

Description

FILTRO DE CAVIDADE CAMPO TÉCNICO

[001] Este pedido diz respeito ao campo de dispositivos de comunicações, e em particular a um filtro de cavidade.

ANTECEDENTES

[002] Um filtro de cavidade, como um aparelho de seleção de frequência, é amplamente aplicado no campo de comunicações, e em particular no campo de comunicações de radiofrequência. Em um sistema de comunicações, em um dispositivo tal como uma estação base ou backhaul de micro- ondas, um filtro é configurado para: selecionar um sinal de comunicação, e filtrar um sinal de ruído ou um sinal de interferência além de uma frequência do sinal de comunicação. O filtro de cavidade usualmente inclui uma placa de cobertura e uma pluralidade de cavidades. Uma ou mais hastes ressonantes são dispostas em cada cavidade, e as hastes ressonantes são fixadas em uma base na cavidade ao usar parafusos. Uma função de cada cavidade é equivalente a um circuito eletrônico de oscilação. Quando o filtro está sintonizado para um comprimento de onda apropriado de um sinal recebido, o circuito de oscilação pode ser representado como um circuito de oscilação paralelo incluindo uma parte de indutância e uma parte de capacitância. Uma frequência de ressonância do filtro pode ser ajustada ao ajustar a parte de indutância e a parte de capacitância. Em uma estrutura de filtro convencional, uma haste de parafuso de sintonia e uma haste ressonante formam um capacitor estrutural, e o filtro é ajustado ao ajustar uma profundidade de se estender para dentro de uma cavidade ressonante pela haste de parafuso de sintonia.

[003] Com serviços de comunicações complexos de modo crescente e cenários de aplicação sempre mudando, dispositivos de comunicações têm uma exigência alta de modo crescente em um indicador de desempenho do filtro de cavidade. Portanto, um filtro inédito precisa ser desenvolvido e projetado para satisfazer uma exigência de implementação de rede. O filtro da estrutura existente de uma maneira geral tem uma capacidade de sintonia inferior e linearidade inferior. Em particular, à medida que a haste de parafuso de sintonia se estende continuamente para na cavidade ressonante, uma inclinação linear do filtro de cavidade aumenta excessivamente rápido, afetando desse modo desempenho do filtro de cavidade.

SUMÁRIO

[004] Por causa disto, modalidades deste pedido divulgam um filtro de cavidade e um componente de sintonia inéditos, para suprimir efetivamente radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de Q de uma cavidade individual e otimizar linearidade. As soluções técnicas são como a seguir.

[005] De acordo com um primeiro aspecto, este pedido fornece um aparelho de filtragem de cavidade. O aparelho de filtragem de cavidade pode ser aplicado a um sistema de unidade externo de micro-ondas, e pode ser aplicado especificamente para um canal de transmissão ou para um canal de recepção de um sistema de divisão de frequência. O filtro de cavidade inclui uma cavidade, uma placa de cobertura, um componente de sintonia e uma coluna ressonante. A placa de cobertura é conectada à cavidade, a placa de cobertura cobre a cavidade para formar uma cavidade ressonante, e um campo elétrico é formado na da cavidade ressonante. Um furo passante usualmente é fornecido na placa de cobertura, e o componente de sintonia passa pelo furo passante e é fixado na placa de cobertura. O componente de sintonia pode ser de uma estrutura de eixo, por exemplo, pode ser de uma estrutura em forma de haste. O componente de sintonia pode ser fixado na placa de cobertura ao usar um aparelho de fixação. Deve ser notado que o componente de sintonia pode deslocar ao longo de uma direção de campo elétrico, para implementar uma função de sintonia. O componente de sintonia pode se estender através da placa de cobertura, uma parte superior do componente de sintonia se projeta a partir da placa de cobertura, e uma parte inferior do componente de sintonia se estende através da placa de cobertura, para se estender para na cavidade ressonante. O componente de sintonia pode incluir uma parte de alta condutividade e uma parte não de condutividade.

[006] Uma modalidade deste pedido fornece um filtro de cavidade tendo uma estrutura inédita, para suprimir efetivamente radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de Q de uma cavidade individual e otimizar linearidade.

[007] Em uma primeira implementação possível do primeiro aspecto, a parte de alta condutividade pode ser feita de um material metálico, ou pode ser formada por meio de eletrogalvanização de uma superfície externa de um material não metálico. Portanto, a parte de alta condutividade é formada ao usar uma estrutura de metal ou por meio de eletrogalvanização.

[008] Com referência para o primeiro aspecto ou para a primeira implementação possível do primeiro aspecto, em uma segunda implementação possível do primeiro aspecto, a parte de alta condutividade e a parte não de condutividade podem ser fixadas por meio de encaixe de rosca de parafuso ou por moldagem por injeção. Estruturas da parte de alta condutividade e da parte não de condutividade não têm que ser totalmente iguais. Por exemplo, a parte de alta condutividade pode ser de uma estrutura axissimétrica, e a parte não de condutividade também pode ser de uma estrutura axissimétrica, e também pode ser em uma outra forma de estrutura. Pode ser entendido que o termo não condutividade é em relação ao termo alta condutividade.

[009] Com referência para o primeiro aspecto ou para a primeira ou a segunda implementação possível do primeiro aspecto, em uma terceira implementação possível do primeiro aspecto, a coluna ressonante é montada na cavidade, e a coluna ressonante é montada em um lado perto da placa de cobertura. Por exemplo, uma extremidade da coluna ressonante é fixada na placa de cobertura localizada em um lado da cavidade, e a outra extremidade da coluna ressonante fica suspensa na cavidade. Montar a coluna ressonante em um lado de placa de cobertura (isto é, no mesmo lado do componente de sintonia) pode permitir que o campo elétrico seja distribuído mais uniformemente na cavidade, melhorando desse modo a linearidade e consistência de uma velocidade de mudança de frequência de cada cavidade.

[010] Opcionalmente, a coluna ressonante também pode ser montada no fundo da cavidade. Por exemplo, uma extremidade da coluna ressonante é fixada no fundo da cavidade.

[011] Com referência para a terceira implementação possível do primeiro aspecto, em uma quarta implementação possível do primeiro aspecto, a coluna ressonante pode ser de uma estrutura oca. Quando a coluna ressonante é montada no lado perto da placa de cobertura, o componente de sintonia pode ficar localizado na coluna ressonante.

[012] Opcionalmente, um eixo geométrico central do componente de sintonia é consistente com um eixo geométrico central da coluna ressonante. Uma extremidade do componente de sintonia pode se estender para fora da coluna ressonante, ou pode retrair na coluna ressonante. Quando a coluna ressonante é montada no fundo da cavidade, a coluna ressonante também pode ser da estrutura oca, e o componente de sintonia pode se estender para baixo para na coluna ressonante, ou pode ficar suspenso acima da coluna ressonante. A coluna ressonante não é conectada ao componente de sintonia, e existe uma folga entre a coluna ressonante e o componente de sintonia. Opcionalmente, a coluna ressonante também pode ser de uma estrutura semifechada.

[013] De acordo com um segundo aspecto, uma modalidade deste pedido fornece uma estação base. A estação base pode ser o filtro de cavidade incluído no aspecto indicado anteriormente ou nas implementações do aspecto indicado anteriormente.

[014] Modalidades deste pedido fornecem uma estação base incluindo um filtro de cavidade tendo uma estrutura inédita, para suprimir efetivamente radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de Q de uma cavidade individual e otimizar linearidade.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[015] A figura 1 é um diagrama estrutural esquemático de um filtro de acordo com a técnica anterior em uma modalidade deste pedido; a figura 2 é um diagrama esquemático de um cenário de aplicação ou de uma arquitetura de sistema de acordo com uma modalidade deste pedido; a figura 3 é um diagrama estrutural esquemático de um filtro de acordo com uma modalidade deste pedido; a figura 4 é um diagrama estrutural esquemático parcial de um filtro de acordo com uma modalidade deste pedido; a figura 5 é um diagrama estrutural esquemático parcial de um outro filtro de acordo com uma modalidade deste pedido; a figura 6 é um diagrama esquemático de desempenho de deslocamento de frequência de um filtro para implementar filtragem sintonizável de acordo com uma modalidade deste pedido; e a figura 7 é um diagrama esquemático de comparação de desempenho de um filtro para implementar filtragem sintonizável de acordo com uma modalidade deste pedido.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[016] Para tornar os objetivos, soluções técnicas e vantagens desta divulgação mais claros, o exposto a seguir descreve adicionalmente implementações divulgadas neste pedido detalhadamente com referência para os desenhos anexos.

[017] Uma pessoa versada na técnica entenderá que um filtro de cavidade divulgado neste pedido usualmente é de uma estrutura na qual ressonância é formada ao usar uma estrutura de cavidade para alcançar uma função de filtragem. Usualmente, uma cavidade pode ser equivalente a um nível de ressonância formado por um indutor em paralelo a um capacitor. Em um cenário prático, uma ou mais cavidades individuais ressonantes usualmente podem ser formadas na cavidade por meio de separação. Funções diferentes de acoplamento de energia são implementadas entre cavidades individuais ressonantes adjacentes ao usar estruturas de acoplamento diferentes. O filtro de cavidade usualmente pode ser classificado em um filtro de cavidade coaxial, um filtro de cavidade de guia de onda, um filtro de cavidade dielétrica e outros mais.

[018] Referindo-se à figura 1, a figura 1 é um diagrama estrutural esquemático de um filtro 100 de acordo com a técnica anterior. Tal como mostrado na figura 1, o filtro 100 inclui: uma cavidade 101, uma placa de cobertura 102, uma parte de suporte 104, um elemento ressonante 105, um parafuso de fixação 106, uma haste de parafuso de sintonia 107 e outros mais. A cavidade 101 tem uma ou mais cavidades individuais ressonantes 103. A cavidade 101 pode formar um dispositivo integrado em um modo de usinagem ou de fundição. A placa de cobertura 102 é formada por meio de fundição ou por meio de usinagem ao usar uma placa de moldagem. Durante montagem, a parte de suporte 104 é montada primeiramente em um componente e fixada na cavidade 101, o elemento ressonante 105 é fixado no meio de uma das cavidades individuais ressonantes 103 da cavidade 101, para formar uma unidade ressonante, e então a haste de parafuso de sintonia 107 é fixada na placa de cobertura 102.

Finalmente, um componente de placa de cobertura montado e um componente de cavidade montado são montados conjuntamente ao usar o parafuso de fixação 106.

[019] O filtro da estrutura existente de uma maneira geral tem uma capacidade de sintonia inferior e linearidade inferior. Em particular, como a haste de parafuso de sintonia se estende continuamente para dentro da cavidade ressonante, uma inclinação linear do filtro de cavidade aumenta excessivamente rápido, afetando desse modo desempenho do filtro de cavidade.

[020] Por causa disto, modalidades deste pedido fornecem um aparelho de filtragem de cavidade tendo uma estrutura inédita, para resolver um problema de deterioração de um valor de Q de um filtro de cavidade convencional. O aparelho de filtragem fornecido nas modalidades deste pedido pode ser aplicado a uma pluralidade de sistemas de comunicações tais como, por exemplo, um sistema de comunicações 2G tal como um sistema global para comunicações móveis (Global System for Mobile communications, GSM) ou um sistema de serviço geral de rádio por pacotes (General Packet Radio Service, GPRS), um sistema de comunicações 3G tal como um sistema de acesso múltiplo por divisão de código (Code Division Multiple Access, CDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão de tempo (Time Division Multiple Access, TDMA), ou um sistema de acesso múltiplo por divisão de código em banda larga (Wideband Code Division Multiple Access Wireless, WCDMA), um sistema de evolução de longo prazo (Long Term Evolution, LTE), um sistema de backhaul de micro-ondas e um sistema de comunicações 5G.

[021] O aparelho de filtragem divulgado nas modalidades deste pedido usualmente é colocado em um modo mostrado na figura 1 ou na figura 3. Em descrições deste pedido, uma relação de direção ou de localização indicada por um termo “meio”, “acima”, “sob”, “frente”, “traseira”, “esquerda”, “direita”, “vertical”, “horizontal”, “topo”, “fundo”, “interno”, “externo” ou semelhante é uma relação de direção ou de localização mostrada com base nos desenhos anexos, e é proposta meramente para descrever esta aplicação e simplificar as descrições, mas não é proposta para indicar ou implicar que um aparelho ou elemento mencionado deve ter uma direção específica ou ser formado e operado em uma direção específica, e por esta razão não deve ser entendida como uma limitação neste pedido. Nas descrições deste pedido, deve ser notado que, a não ser que explicitamente especificado ou limitado de outro modo, os termos “montando”, “conectado” e “conexão” devem ser entendidos de uma maneira geral. Por exemplo, a conexão pode ser uma conexão fixa, pode ser uma conexão separável ou também pode ser uma conexão adjacente ou uma conexão integrada. Uma pessoa de conhecimento comum na técnica pode entender significados específicos dos termos neste pedido com base em situações específicas.

[022] Além disso, “uma pluralidade de” indica dois ou mais. O termo “e/ou” descreve uma relação de associação para descrever objetos associados e representa que três relações podem existir. Por exemplo, A e/ou B pode representar os três casos seguintes: Somente A existe, tanto A quanto B existem e somente B existe. O caractere “/” de uma maneira geral indica uma relação “ou” entre os objetos associados.

[023] O aparelho divulgado nas modalidades deste pedido pode ser aplicado a um sistema de enlace de unidade externo de micro-ondas. Tal como mostrado na figura 2, uma modalidade deste pedido pode ser aplicada a um canal de enlace de transmissão 201 ou a um canal de enlace de recepção 202 de um sistema de divisão de frequência. Quando esta modalidade deste pedido é aplicada a um enlace de transmissão e um sinal de transmissão atravessa um filtro, um sinal que não é exigido pelo sistema é filtrado, para assegurar que um sinal desejado atravessa o filtro e chega a uma antena para radiação. Quando esta modalidade deste pedido é aplicada a um enlace de recepção, um sinal de recepção entra em um filtro de uma extremidade de antena, e o filtro filtra um sinal de interferência externa, para assegurar que um sinal desejado atravessa o filtro e chega a um dispositivo de lado servidor. O aparelho divulgado nas modalidades deste pedido pode ser aplicado a uma banda de frequência de micro-ondas, ou pode ser aplicado a uma banda de frequência menor que 3 GHz.

[024] O aparelho de filtragem fornecido nas modalidades deste pedido pode ser aplicado a uma pluralidade de dispositivos de comunicações que precisam selecionar uma frequência de sinal. Por exemplo, o aparelho de filtragem pode ser usado em um dispositivo de estação base.

[025] A figura 3 é um diagrama estrutural esquemático de um aparelho de filtragem 300 de acordo com uma modalidade deste pedido. O aparelho de filtragem 300 inclui principalmente uma cavidade, uma placa de cobertura, um componente de sintonia e uma coluna ressonante. O exposto a seguir fornece descrições detalhadas com referência para um diagrama estrutural esquemático específico mostrado na figura 4.

[026] A figura 4 é uma vista frontal esquemática de uma estrutura parcial de um aparelho de filtragem 400 de acordo com uma modalidade deste pedido. Uma cavidade ressonante é usada como um exemplo neste documento para descrição. Em um cenário de aplicação específica, a cavidade ressonante pode incluir uma pluralidade de cavidades individuais ressonantes. Pode ser assimilado a partir da figura 4 que o aparelho de filtragem 400 pode incluir uma cavidade 401, uma placa de cobertura 402, um componente de sintonia 407, uma coluna ressonante 405, um aparelho de fixação 406 e outros mais. O componente de sintonia 407 pode incluir pelo menos duas partes: uma parte de alta condutividade 4072 e uma parte não de condutividade 4071. Deve ser notado que o termo não condutividade é em relação ao termo alta condutividade. A placa de cobertura 402 cobre a cavidade 401 para formar uma cavidade ressonante. Um furo passante é fornecido na placa de cobertura 402, o componente de sintonia 407 passa pelo furo passante e é fixado na placa de cobertura 402, de maneira que uma extremidade (a parte não de condutividade 4071) do componente de sintonia 407 fica localizada acima da placa de cobertura 402, e a outra extremidade (a parte de alta condutividade 4072) do componente de sintonia 402 fica localizada abaixo da placa de cobertura 402. O componente de sintonia 407 pode ser fixado ao usar o aparelho de fixação 406. O aparelho de fixação 406 pode ser fixado ao usar uma estrutura rosqueada. Pode ser entendido que o aparelho de fixação 406 é ajustável. Ao usar o aparelho de fixação 406, o componente de sintonia 407 pode deslocar em uma direção paralela a um campo elétrico da cavidade. Tal como mostrado na figura 4, o componente de sintonia 407 pode deslocar para cima e para baixo ao usar o furo passante, para implementar desempenho de sintonia específico.

[027] Opcionalmente, a parte não de condutividade 4071 pode ser conectada a um sistema de motor, de maneira que a parte de alta condutividade 4072 pode deslocar na cavidade, ajustando desse modo ressonância e implementando excelente desempenho de deslocamento de frequência de um aparelho de filtragem sintonizável. A coluna ressonante 405 fica localizada em um lado que é de cavidade ressonante e que fica perto da placa de cobertura 402. Uma extremidade da coluna ressonante 405 é fixada na placa de cobertura, e a outra extremidade se estende na cavidade.

[028] A coluna ressonante 405 pode ser de uma estrutura oca, e uma parte do componente de sintonia 407 localizada na cavidade ressonante fica localizada na coluna ressonante

405. Opcionalmente, um eixo geométrico central do componente de sintonia 407 é consistente com um eixo geométrico central da coluna ressonante 405. A coluna ressonante 405 pode ser de uma estrutura axissimétrica, e tipicamente é, por exemplo, um cilindro oco, ou pode ser de uma estrutura semifechada.

[029] Tal como descrito anteriormente, o componente de sintonia 407 inclui pelo menos duas partes: a parte de alta condutividade 4072 e a parte não de condutividade 4071. A parte de alta condutividade 4072 pode ser feita de um material metálico, ou pode ser formada por meio de eletrogalvanização de uma superfície externa de um material não metálico. A parte de alta condutividade 4072 fica localizada na cavidade ressonante, ou pode ficar localizada na coluna ressonante 405. Uma extremidade da parte de alta condutividade 4072 se estendendo para baixo na cavidade pode ficar localizada na coluna ressonante 405, ou pode se projetar a partir de uma borda externa inferior da coluna ressonante 405. Detalhes estão mostrados na figura 4.

[030] Embora o componente de sintonia 407 inclua as pelo menos duas partes, todas as partes podem ser entendidas como um inteiro, e a parte de alta condutividade 4072 e a parte não de condutividade 4071 podem ser fixadas por meio de encaixe de rosca de parafuso ou por moldagem por injeção. Um modo de fixação específico pode ser determinado com base em uma exigência de um cenário de aplicação. Uma razão de um comprimento da parte de alta condutividade 4072 para um comprimento da parte não de condutividade 4071 incluídas no componente de sintonia 407 divulgado neste pedido não está limitada, e pode ser determinada com base em uma exigência de um cenário de aplicação específica. A parte de alta condutividade 4072 pode ser de uma estrutura axissimétrica.

[031] Por causa disto, o aparelho de filtragem 400 fornecido nas modalidades deste pedido pode suprimir efetivamente radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de Q de uma cavidade individual e otimizar linearidade. Um sinal é truncado em uma interface de divisão da placa de cobertura ao usar um material não de condutividade, de maneira que armazenamento de energia na cavidade é estável, e radiação externa do sinal ao usar o componente de sintonia é impedida. Por meio de simulação experimental, um valor de Q de uma cavidade individual do filtro de cavidade 400 fornecido nas modalidades deste pedido pode ser aumentado por 1200, e um ganho de sistema de canal único pode ser aumentado por 0,5 dB. Montar a coluna ressonante 405 em um lado de placa de cobertura (isto é, no mesmo lado do componente de sintonia 407) pode permitir que o campo elétrico seja distribuído mais uniformemente na cavidade, melhorando desse modo a linearidade e consistência de uma velocidade de mudança de frequência de cada cavidade. Detalhes estão mostrados na figura 7.

[032] A figura 5 é uma vista frontal esquemática de uma estrutura parcial de um outro aparelho de filtragem 500 de acordo com uma modalidade deste pedido. Diferente do aparelho de filtragem 400 mostrado na figura 4, uma coluna ressonante 505 fica localizada no fundo de uma cavidade, uma extremidade da coluna ressonante 505 é fixada no fundo de uma cavidade 401, e uma parte de alta condutividade 4072 de uma unidade ressonante 407 pode se estender para na coluna ressonante 505, ou pode ficar localizada acima da coluna ressonante 505, tal como mostrado na figura 5. Uma localização da parte de alta condutividade 4072 da unidade ressonante 407 pode ser determinada especificamente com base em uma exigência de um cenário de aplicação.

[033] Por causa disto, as modalidades deste pedido fornecem um aparelho de filtragem 500, para suprimir radiação externa de um sinal, aumentar significativamente um valor de Q de uma cavidade individual e otimizar linearidade. Um sinal é truncado em uma interface de divisão da placa de cobertura ao usar um material não de condutividade, de maneira que armazenamento de energia na cavidade é estável, e radiação externa do sinal ao usar o componente de sintonia é impedida. Por meio de simulação experimental, um valor de Q de uma cavidade individual do filtro de cavidade 500 fornecido nas modalidades deste pedido pode ser aumentado por 1200, e um ganho de sistema de canal único pode ser aumentado por 0,5 dB.

[034] Pode ser entendido que o aparelho de filtragem exposto anteriormente fornecido nas modalidades deste pedido pode ser aplicado ao campo de tecnologias de comunicações móveis, ou pode ser aplicado a um outro campo com uma exigência correspondente. Por exemplo, o aparelho de filtragem é aplicado a uma estação base, e ao receber um sinal de usuário a estação base precisa controlar, ao usar o aparelho de filtragem, um sinal de interferência externo a um canal de comunicações para um nível específico, e quando a estação base está em contato com um usuário, um sinal (usualmente com potência alta) enviado pela estação base para o usuário adicionalmente pode atravessar o aparelho de filtragem, e então um sinal de interferência que é externo ao canal e que é gerado por um transmissor é controlado para um nível permitido, impedindo desse modo interferência realizada em canais adjacentes e assegurando comunicação normal. Além disso, quando o aparelho de filtragem forma um duplexador, o aparelho de filtragem pode ser configurado adicionalmente para isolar um sinal de um canal de recepção de um sinal de um canal de transmissão, para reduzir interferência realizada um no outro.

[035] As descrições anteriores são meramente

Claims

implementações específicas deste pedido, e não pretendem limitar o escopo de proteção deste pedido.

Qualquer variação ou substituição prontamente imaginada por uma pessoa versada na técnica dentro do escopo técnico divulgado neste pedido estará dentro do escopo de proteção deste pedido.

Portanto, o escopo de proteção deste pedido dever estar sujeito ao escopo de proteção das reivindicações.