CN102637928B - 一种介质滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种横磁模(TM)介质滤波器，包括腔体、置于所述腔体内中央的谐振子以及设置在所述腔体侧壁上的相对的输入端和输出端，谐振子设置了分别与输入端和输出端相对的若干第一金属微结构和若干第二金属微结构，第一金属微结构和第二金属微结构分别沿腔体轴线方向排布；所述谐振子包括中间层和位于所述中间层两侧的第一压合层和第二压合层，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构分别位于所述第一压合层和第二压合层与中间层之间；所述谐振子的高度与所述腔体的高度相当。本发明的介质滤波器采用了TM模式，通过在谐振子中设置金属微结构提高了滤波器的Q值，有效的降低了传输电磁波的频率，同时损耗低，实现了良好的滤波效果。

Description

一种介质滤波器
技术领域
本发明属于射频领域，具体涉及一种介质滤波器。
背景技术
滤波器为移动通信设备中选择特定频率的射频信号的器件，是移动通信基站系统以及其他无线通信系统核心部件之一，用于滤除接收或发射通道的干扰和杂波。目前滤波器市场上主要以金属腔体滤波器为主，无法满足第四代移动通讯网络的数据传输要求。随着射频微波系统多样化、小型化、大功率的快速发展，现代的移动基站对滤波器的性能指标要求也越来越高。
随着微波介质陶瓷材料的性能和稳定性的不断提升，介质谐振器在微波系统中已获得越来越广泛的应用，例如滤波器、双工器和振荡器等。鉴于横电模(TE)介质谐振器的电场和磁场的分布特点，TE模介质谐振器的单腔无载Q值要高于横磁模(TM)介质谐振器和金属同轴腔谐振器，但是其单腔外形尺寸要远远大于后两种谐振器的单腔尺寸。如果能够提高横磁模(TM)介质谐振器的单腔无载Q值将能够减小滤波器的体积。
发明内容
为了解决现有技术中TM介质滤波器Q值低的问题，本发明提供了一种技术方案可以在不增加滤波器体积下提高滤波器的Q值，为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种横磁模(TM)介质滤波器，包括腔体置于所述腔体内中央的谐振子以及设置在所述腔体侧壁上的相对的输入端和输出端，所述谐振子设置了分别与所述输入端和所述输出端相对的若干第一金属微结构和若干第二金属微结构，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构分别沿所述腔体轴线方向排布；所述谐振子包括中间层和位于所述中间层两侧的第一压合层和第二压合层，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构分别位于所述第一压合层和第二压合层与中间层之间；所述谐振子的高度与所述腔体的高度相当，所述相当是指谐振子的高度为腔体高度的80％以上。
进一步地，所述第一金属微结构与相对的最近的所述谐振子的第一侧面的距离和所述第二金属微结构与相对的最近的所述谐振子的第二侧面的距离都小于等于所述第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面之间的距离的四分之一。
进一步地，所述输入端、所述输出端对应包括位于所述腔体内的输入馈针、输出馈针，所述输入馈针和所述输出馈针呈L形，所述输入馈针和所述输出馈针分别包括垂直连接所述腔体侧壁的水平段和垂直连接所述水平段自由端、与所述金属微结构相对的竖直段。
进一步地，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构为金属片。
进一步地，所述金属片为多边形、圆形或椭圆形。
进一步地，所述金属片为正方形。
一种横磁模(TM)介质滤波器，包括腔体、置于所述腔体内中央的谐振子以及设置在所述腔体侧壁上的相对的输入端和输出端，其特征在于，
所述输入端、所述输出端对应包括位于所述腔体内的输入馈针、输出馈针，所述输入馈针和所述输出馈针呈L形，所述输入馈针和所述输出馈针分别包括垂直连接所述腔体侧壁的水平段和垂直连接所述水平段自由端的竖直段；
所述谐振子的高度与所述腔体的高度相当，所述相当是指谐振子的高度为腔体高度的80％以上；所述谐振子包括中间层和位于所述中间层两侧的第一压合层和第二压合层，所述第一压合层和第二压合层与中间层之间设置了与所述输入馈针和所述输出馈针的所述竖直段相对的若干第一金属微结构和若干第二金属微结构，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构为正方形的金属片。
本发明的介质滤波器采用了TM模式，通过在谐振子中设置金属微结构提高了滤波器的Q值，有效的降低了传输电磁波的频率，同时损耗低，实现了良好的滤波效果。
附图说明
图1是本发明介质滤波器实施例1的立体图；
图2是本发明介质滤波器实施例1的S参数特性仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做一步说明。
如图1，所示为本发明介质滤波器实施例1的立体图，该介质滤波器包括腔体10、谐振子1、输入端2和输出端3。腔体10为圆柱形，输入端2和输出端3相对的设置在腔体10的侧壁上，输入端2输出端3包括位于腔体10内的输入馈针21，输出端3包括位于腔体10内的输出馈针31，输入馈针21和输出馈针31均呈L形，输入馈针21包括垂直连接腔体10侧壁的水平段212和垂直连接水平段212自由端的竖直段211，输出馈针31包括垂直连接腔体10侧壁的水平段312和垂直连接水平段312自由端的竖直段311。
谐振子1位于腔体10内部的正中央，谐振子1的高度与腔体10的高度相当，即至少为腔体10高度的80％以上，这样的谐振子才能激励出TM模式。谐振子1包括第一金属微结构11、第二金属微结构12、第一压合层13、中间层14和第二压合层15，第一金属微结构11设置于第一压合层13和中间层14之间，第二金属微结构12设置于第二压合层15和中间层14之间；第一压合层13和第二压合层15的厚度相等，均等于第一压合层13、第二压合层15和中间层14厚度总和的四分之一，第一金属微结构11和第二金属微结构12均为正方形的金属片，且均设置了5个，沿着腔体10的轴线方向排布，第一金属微结构11与输入馈针21的竖直段211相对，第二金属微结构12与输出馈针31的竖直段311相对。
输入端和输出端使用同轴线；馈针是金属杆，例如铜杆等。谐振子的材料可以是树脂材料、常用的PCB板材料等。第一金属微结构和第二金属微结构可以是铜片、银片，也可以是镀银的铜片等，形状可以是对称的或非对称的，根据需要选择，比较常见的选择有圆形、椭圆形、矩形、菱形、五角形等。
选取本实施例1的滤波器结构，并选取一组参数在空腔的频率2.4GHz下进行CST仿真，其中，滤波器腔体为Φ24mm*13mm，腔体壁厚2mm，谐振子10mm*10mm*13mm，第一金属微结构和第二金属微结构为2mm*2mm*0.018mm，第一金属微结构和第二金属微结构离与其相邻的谐振子侧面的距离为2mm，分别选取了5片相对的设置，每两片之间的距离为0.6mm。
如图2，所示为本发明实施例1选取上述参数后的S参数特性仿真图，从仿真图可知，在频率降低到1.7968GHz时增益为15.951dB，损耗仅为1.1064477dB，证明本发明的介质滤波器具有明显的降频效果，并且损耗较小，能够满足滤波器降频、滤波的要求。
上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是具有限制性的，在不脱离本发明宗旨下做出的技术方案，均处于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种横磁模(TM)介质滤波器，包括腔体、置于所述腔体内中央的谐振子以及设置在所述腔体侧壁上的相对的输入端和输出端，其特征在于，所述谐振子设置分别与所述输入端和所述输出端相对的若干第一金属微结构和若干第二金属微结构，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构分别沿所述腔体轴线方向排布；所述谐振子包括中间层和位于所述中间层两侧的第一压合层和第二压合层，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构分别位于所述第一压合层和第二压合层与中间层之间；所述谐振子的高度与所述腔体的高度相当，所述相当是指谐振子的高度为腔体高度的80％以上。
2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一金属微结构与相对的最近的所述谐振子的第一侧面的距离和所述第二金属微结构与相对的最近的所述谐振子的第二侧面的距离都小于等于所述第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面之间的距离的四分之一。
3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述输入端、所述输出端对应包括位于所述腔体内的输入馈针、输出馈针，所述输入馈针和所述输出馈针呈L形，所述输入馈针和所述输出馈针分别包括垂直连接所述腔体侧壁的水平段和垂直连接所述水平段自由端、与所述金属微结构相对的竖直段。
4.根据权利要求1-3任一项所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构为金属片。
5.根据权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，所述金属片为多边形、圆形或椭圆形。
6.根据权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，所述金属片为正方形。
7.一种横磁模(TM)介质滤波器，包括腔体、置于所述腔体内中央的谐振子以及设置在所述腔体侧壁上的相对的输入端和输出端，其特征在于，
所述输入端、所述输出端对应包括位于所述腔体内的输入馈针、输出馈针，所述输入馈针和所述输出馈针呈L形，所述输入馈针和所述输出馈针分别包括垂直连接所述腔体侧壁的水平段和垂直连接所述水平段自由端的竖直段；
所述谐振子的高度与所述腔体的高度相当，所述相当是指谐振子的高度为腔体高度的80％以上；所述谐振子包括中间层和位于所述中间层两侧的第一压合层和第二压合层，所述第一压合层和第二压合层与中间层之间设置了与所述输入馈针和所述输出馈针的所述竖直段相对的若干第一金属微结构和若干第二金属微结构，所述第一金属微结构和所述第二金属微结构为正方形的金属片。
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