CN102683769A - 腔体滤波器、双工器、合路器及其传输零点频率调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，还包括：耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。本发明实施例的腔体滤波器由于装配简单，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。

Description

腔体滤波器、双工器、合路器及其传输零点频率调试方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种腔体滤波器、双工器、合路器及其传输零点频率调试方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，各种频段、各种制式的通信设备不断出现并投入使用。为了避免各种通信系统信号之间，包括自身设备之间的收发相互干扰，需要使用滤波器进行滤波。特别是在无线基站和直放站上，通常采用腔体滤波器，在不相邻的谐振腔间引入额外的交叉耦合，在阻带产生有限传输零点，以此来增加截止频率的陡度，提高滤波器的抗干扰性能。

图1所示为现有的一种腔体滤波器1’，其包括腔体10’、谐振器11’、12’、13’、耦合探针2’以及介质卡座3’。介质卡座3’与腔体10’的底面相接。耦合探针2’包括探针本体和设于探针本体两端的耦合盘，大致呈“工”型。探针本体卡接在介质卡座3’上，从而使耦合探针2’固定在腔体10’内，与腔体10’无接触，两耦合盘分别平行于谐振器11’和13’，并保持有耦合间距S。

上述结构的腔体滤波器1’采用了电容性交叉耦合方式取代了次路径中电感性交叉耦合，谐振器11’和13’连接信号输入输出端。参见图2，当输入高于谐振频率的信号时，主路径11’→12’→13’的传输相位偏移量是-90°-90°-90°=-270°，次路径11’→13’的传输相位偏移量是+90°，两条路径信号相位差为0，所以在传输通带的右边（高端）不会产生传输零点。当输入低于谐振频率的信号时，主路径11’→12’→13’的传输相位偏移量是-90°+90°-90°=-90°，次路径11’→13’的传输相位偏移量为+90°，两条路径型号相位差为180°，反向叠加后等于0，从而使传输通带的左边（低端）产生一个传输零点。

为满足腔体滤波器1’设计所需传输零点的频率，可通过调节耦合间距S和耦合盘直径来实现。但发明人在实施过程中发现上述结构的腔体滤波器1’存在以下缺陷：

1、耦合探针2’装配复杂，滤波器生产成本高。上述结构的腔体滤波器1’对耦合间距S的尺寸的精度要求很高，但是在批量生产中由于加工设备精度和装配过程中产生的误差，加上耦合探针2’几乎没有可调整性，导致耦合间距S的尺寸很难保持一致性，进而增加了滤波器的调试时间，有的甚至需要返工、重新装配或者更换不同长度的耦合探针以满足滤波器的整体指标，造成生产成本额外增加。

2、由于介质卡座原材料为PTFE（聚四氟乙烯, Poly Tetra Fluoro Ethylene），其采购价格相对昂贵，加上卡座的加工工艺复杂，导致介质卡座的价格居高不下，增加了物料成本。

3、由于受耦合探针2’的结构特点限制，对于梳状滤波器等“一”字排列的结构布局，传输零点很难实现，从而限制了交叉耦合方式在腔体滤波器中的应用范围。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种装配简单、成本低廉、应用范围广的腔体滤波器、双工器、合路器以及便捷的传输零点频率调试方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，还包括：

耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。

本发明实施例还提供一种腔体滤波器的传输零点频率调试方法，包括以下步骤：

判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异；

通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者

降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。

本发明实施例还提供一种包括前述腔体滤波器的双工器和合路器。

本发明实施例具有以下有益的效果：由于耦合跳线的耦合部长度可以预先设定，耦合跳线与腔体和谐振器的装配简单，无需像现有技术一样不断调节耦合间距S，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。

附图说明

图1是现有腔体滤波器结构示意图。

图2是图1所示现有腔体滤波器的交叉耦合传输路径示意图。

图3是本发明实施例一腔体滤波器的结构分解示意图。

图4是本发明实施例一腔体滤波器的结构示意图。

图5是本发明实施例一腔体滤波器的交叉耦合传输路径示意图。

图6是本发明实施例二腔体滤波器的结构分解示意图。

图7是本发明实施例二腔体滤波器的结构示意图。

图8是本发明实施例三腔体滤波器的传输零点频率调试示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一：

请参照图3、图4所示，本发明实施例一提供一种腔体滤波器1，包括：腔体10、谐振器11、12、13和耦合跳线2。

谐振器11、12、13置于腔体10内，在本实施例中呈直角三角形排列，谐振器11和13分别位于直角三角形斜边两端，并分别连接信号输入输出端，形成谐振器11→12→13的传输主路径，以及谐振器11→13的传输次路径。

耦合跳线2进一步包括耦合部21和装配部22。耦合部21的长度为λ/4，λ表示设计所需传输零点频率对应的波长。λ/4波长终端开路相当于内导体的感性和分布电容的串联，也就相当于串联谐振电路，因此在谐振频率上阻抗为零，从而使此段信号传输处于短路状态；而λ/4波长终端短路，相当于内导体的感性直接接地（也就是外导体），而内外导体之间的分布电容依然存在，也就相当于并联谐振电路，因此在谐振频率上阻抗为无穷大，从而使此段信号传输处于开路状态，在谐振器11→13的传输次路径上形成电容耦合效应，使腔体滤波器1的传输通带左边（低端）产生所需的传输零点。如图5所示，为本实施例腔体滤波器1的交叉耦合传输路径示意图。当输入高于谐振频率的信号时，主路径谐振器11→12→13的传输相位偏移量是-90°-90°-90°=-270°，次路径谐振器11→13的传输相位偏移量是+90°，两条路径信号相位差为0，所以在传输通带的右边（高端）不会产生传输零点。当输入低于谐振频率的信号时，主路径谐振器11→12→13的传输相位偏移量是-90°+90°-90°=-90°，次路径谐振器11→13的传输相位偏移量为+90°，两条路径型号相位差为180°，反向叠加后等于0，从而使腔体滤波器的传输通带的左边（低端）产生一个传输零点。

耦合部21沿传输次路径设置在谐振器11和13之间的腔体底面，一端通过跳线基座3固定在谐振器13上，另一端和装配部22相连。耦合部21为金属材料制成，例如铝合金、铜合金等。耦合部21可以是多种形状，例如圆柱状、条状、线状等，在本实施例中为细长薄片，这样有利于开模冲压成型，提高生产效率。装配部22用于将耦合跳线2固定在腔体10上，对其形状和与耦合部21的位置关系均无特别要求，在本实施例中装配部22与耦合部21相互垂直，并平行于谐振器11。

跳线基座3位于腔体10的底面，凸设于谐振器13外缘。本实施例中跳线基座为一螺母。

装配时，耦合跳线2的耦合部21的一端通过紧固螺钉41固定在跳线基座3上，耦合跳线2的装配部22通过紧固螺钉42固定在腔体10上。

本实施例中的腔体滤波器1，由于耦合跳线2的耦合部21长度可以预先设定，耦合跳线2与腔体10和谐振器13的装配简单，无需像现有技术一样不断调节耦合间距S，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线2可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。

对于生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，本实施例通过设置调谐螺杆5来克服。调谐螺杆5装配在腔体滤波器1的腔体10的盖板（未图示）上，可以对滤波器传输零点进行精准调试。根据耦合效应原理公式                                                

，调谐螺杆5调节L值，使其在一定范围内微变从而让传输零点趋近于需要的值。具体而言，顺时针旋转调谐螺杆5，实际传输零点频点向左偏移，反之，逆时针旋转调谐螺杆5，实际传输零点频点向右偏移。

实施例二：

对于梳状腔体滤波器，其谐振器呈“一”字型排列，现有技术中的耦合探针方式则无法实施。为此，请参照图6、图7所示，本发明实施例二提供一种腔体滤波器6，包括：腔体60、谐振器61、62、63和耦合跳线7。

谐振器61、62、63置于腔体60内，在本实施例中呈“一”字型排列，谐振器61和63分别位于“一”字型两端，并连接信号输入输出端，形成谐振器61→62→63的传输主路径，以及谐振器61→63的传输次路径。

耦合跳线2进一步包括耦合部21和装配部22。耦合部21的长度为λ/4，λ表示设计所需传输零点频率对应的波长。和实施例一相同，本实施例中在谐振器61→63的传输次路径上形成电容耦合效应，使腔体滤波器6的传输通带左边（低端）产生所需的传输零点。本实施例腔体滤波器6的交叉耦合传输路径示意图可类似参照图5所示。

跳线基座8位于腔体60的底面，凸设于谐振器63外缘。本实施例中跳线基座为一螺母。由于本实施例中谐振器61、62、63为“一”字型排布，因此凸设于谐振器63外缘的跳线基座8非常便于连接耦合跳线7。

耦合部71沿传输次路径设置在谐振器61和63之间的腔体底面，并平行于谐振器61和63。耦合部71一端通过跳线基座8固定在谐振器63上，另一端和装配部72相连。耦合部71为金属材料制成，例如铝合金、铜合金等。耦合部71可以是多种形状，例如圆柱、条状、线状等，在本实施例中为细长薄片，这样有利于开模冲压成型，提高生产效率。装配部72用于将耦合跳线7固定在腔体60上，对其形状和与耦合部71的位置关系均无特别要求，在本实施例中装配部72与耦合部71相互垂直，并平行于谐振器61。

装配时，耦合跳线7的耦合部71的一端通过紧固螺钉91固定在跳线基座8上，耦合跳线7的装配部72通过紧固螺钉92固定在腔体60上。

与实施例一相似，为克服生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，本实施例也设置有调谐螺杆5’，装配在腔体滤波器6的腔体60的盖板（未图示）上，此不赘述。

本实施例中的腔体滤波器6，除了具有实施例一所列举的技术效果之外，由于耦合跳线7的简单结构，能应用在多种布局的腔体滤波器中，例如S型、L型、U型等腔体布局，使得本发明的适用性更加广泛，为研发设计人员在产品设计对比过程中提供更多的腔体布局选择，提高研发效率。

另外，本发明还分别提供包括前述腔体滤波器的双工器和合路器。

实施例三：

本发明实施例一和二所提供的腔体滤波器，在传输次路径上引入了电容性交叉耦合，使腔体滤波器的传输通带的左边（低端）产生一个传输零点。虽然通过控制耦合跳线（2、7）的耦合部（21、71）长度值，能够基本实现设计所需的传输零点频率，但考虑到生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，为求更加精确地使传输零点频率满足设计要求，本发明实施例三提供一种传输零点频率调试方法，包括：

判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异；

通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者

降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。

根据耦合效应原理公式

，升高跳线基座高度将使电容效应降低，从而降低C值，使谐振频率f增大，传输零点频点右偏；反之降低跳线基座高度将使电容效应增强，C值增大，谐振频率f减小，传输零点频点左偏。

请参照图8所示，m2处所示为实际传输零点频率，如果较设计的传输零点频率低，则通过升高跳线基座高度，使传输零点频点右偏，得到m3；反之，使传输零点频点左偏，得到m1。

经过上述调试，使实际传输零点频率与设计传输零点频率偏差值非常微小时，再通过调谐螺杆微调，具体的：逆时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向右偏移；或者顺时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向左偏移。

相对于现有技术中调节耦合间距S，本实施例中调节跳线基座高度非常容易，跳线基座结构也较简单，材料价格低廉，也可通过更换不同高度的跳线基座来实现调节。加上调谐螺杆进行微调的操作也很简单，因此本实施例的传输零点频率调试方法非常便捷。

应当理解的是，以上实施例中，虽然对各部件、结构的名称、位置关系进行了详细说明，但这并不是对本发明做出的限制，不能以此来限定本发明之权利范围。任何依本发明所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，其特征在于，还包括：

耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。

2.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，还包括：

跳线基座，位于所述腔体的底面，凸设在所述第三谐振器外缘。

3.根据权利要求2所述的腔体滤波器，其特征在于，所述耦合跳线进一步还包括：

耦合部，通过所述跳线基座装配在所述第三谐振器上；

装配部，一端和所述耦合部相连，另一端装配在所述腔体上。

4.根据权利要求3所述的腔体滤波器，其特征在于：所述耦合部和装配部相互垂直，所述装配部平行于所述第一谐振器。

5.根据权利要求3所述的腔体滤波器，其特征在于：所述耦合部通过紧固螺钉装配在所述跳线基座上，所述装配部也通过紧固螺钉装配在所述腔体上。

6.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于：所述耦合跳线为细长金属片或者金属线。

7.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于：所述第一、第二、第三谐振器呈直角三角形排列，第一谐振器和第三谐振器分别位于直角三角形斜边两端。

8.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于：所述第一、第二、第三谐振器呈“一”字型排列，第一谐振器和第三谐振器分别位于“一”字型两端。

9.一种如权利要求1-8任一项所述腔体滤波器的传输零点频率调试方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异；

通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者

降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括：

逆时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向右偏移；或者

顺时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向左偏移。

11.一种双工器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的腔体滤波器。

12.一种合路器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的腔体滤波器。

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