CN102742071B - 滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种滤波器，包括：导电盒体、设置于所述导电盒体内的绝缘基板、第一导体及第二导体；所述绝缘基板包括第一表面及第二表面；所述第一导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面；所述第二表面上对应于所述第一导体的位置与所述导电盒体接触；所述第二导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面或所述第二表面，所述第二导体与所述导电盒体共同构成同轴谐振腔，且所述第二导体的一端与所述第一导体耦合，所述第二导体的另一端与所述导电盒体耦合；本发明实施例公开的滤波器具有微带线滤波器的制作工艺简单、体积小的优点，而且进一步的具有同轴腔滤波器的Q(功率因数)值高、插入损耗小、功率容量大的优点。

Description

滤波器

技术领域

本发明涉及电子电路元器件领域，尤其涉及滤波器。

背景技术

滤波器在现代通信领域被广泛使用，其基本功能为：让有用信号最大限度在信号链路上通过，将有害信号最大限度地抑制掉。

常用的滤波器种类繁多，主要有：微带线滤波器、带状线滤波器、同轴腔滤波器等。

其中，微带线滤波器由微带线构成，微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，即电介质的一面敷设的印制导线，另一面相对印制导线的位置设置有金属接地。由于微带线滤波器的结构及制作工艺简单、体积小，被广泛应用于各种通信电路中，但存在插入损耗大及功率容量小的缺点。

同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统，按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同轴等。具有Q值高、易于实现、插入损耗小、功率容量大等特点。这类滤波器非常适合大规模生产，因此成本也非常低廉。但要在10GHz以上使用时，由于其微小的物理尺寸，制作精度很难达到，导致难以保证滤波器驻波、相位、群时延等指标的批量一致性。

发明内容

本发明的实施例提供一种滤波器，解决了现有微带线滤波器存在的插入损耗大、功率容量小的缺点。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种滤波器，包括：导电盒体、设置于所述导电盒体内的绝缘基板、第一导体及第二导体；所述绝缘基板包括第一表面及第二表面；所述第一导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面；所述第二表面上对应于所述第一导体的位置与所述导电盒体接触；所述第二导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面或所述第二表面，所述第二导体与所述导电盒体共同构成同轴谐振腔，且所述第二导体的一端与所述第一导体耦合，所述第二导体的另一端与所述导电盒体耦合。

本发明实施例提供的滤波器中，由于第一导体设置在绝缘基板的第一表面，且绝缘基板的第二表面上、对应于第一导体的位置与接地的导电盒体接触，另外，由于第二导体与导电盒体共同构成同轴谐振腔，且第二导体的一端与第一导体耦合，使得滤波器形成为微带线和同轴谐振腔组合的结构，不仅具有微带线滤波器的制作工艺简单、体积小的优点，而且进一步的具有同轴腔滤波器的Q(功率因数)值高、插入损耗小、功率容量大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施提供的滤波器结构的立体视图；

图2a～2c为同轴谐振腔中内、外导体间三种位置关系的示意图；

图3a为图1所示的滤波器的纵向截面图；

图3b为第二导体形成在绝缘基板第二表面的滤波器的纵向截面图；

图4为图1所示的滤波器的等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种滤波器，如图1所示，为清楚地示出滤波器的内部结构，图1为将导电盒体的两个侧壁去除后的滤波器结构图。图1所示的滤波器包括：导电盒体11、设置于导电盒体11内的绝缘基板12、第一导体13及第二导体14；所述绝缘基板12包括第一表面121及第二表面122；所述第一导体13设置在所述绝缘基板12的所述第一表面121；所述第二表面122上对应于所述第一导体13的位置与所述导电盒体11接触；所述第二导体14设置在所述绝缘基板12的所述第一表面121或所述第二表面122，所述第二导体14与所述导电盒体11共同构成同轴谐振腔，且所述第二导体14的一端与所述第一导体13耦合，所述第二导体14的另一端与所述导电盒体11耦合。

其中，第二导体14与导电盒体11之间的耦合方式可包括：电容耦合、电感耦合或电流耦合，且第二导体14与第一导体13之间的耦合方式可包括：电容耦合、电感耦合或电流耦合。

电容耦合是指：两个部件之间非金属接触，通过部件之间的间隙形成的电容进行耦合；电感耦合是指：两个部件之间非金属接触，部件之间通过磁场进行耦合；电流耦合是指：两个部件之间金属接触，形成电流通路。耦合方式不同，则上述滤波器的等效电路中第一导体13与第二导体14之间，或者第二导体14与地(接地的导电盒体11)之间会通过不同的电路元件进行电连接，例如，第一导体13与第二导体14之间电容耦合时，第一导体13与第二导体14之间通过电容进行电连接；第一导体13与第二导体14之间电感耦合时，第一导体13与第二导体14之间通过电感进行电连接；第一导体13与第二导体14之间电流耦合时，第一导体13与第二导体14之间通过导线进行电连接；第二导体14与地之间电流耦合时，第二导体14的一端直接接地。

当然，除了上述耦合方式以外，第一导体13与第二导体14之间，或者第二导体14与地(接地的导电盒体11)之间也可以以本领域技术人员所知的其它耦合方式进行耦合。

上述滤波器在使用时，导电盒体11接地，由于第一导体13设置在绝缘基板12的第一表面121，且第二表面122上对应于第一导体13的位置与导电盒体11接触，因此，该第一导体13为微带线。另外，由于第二导体14与导电盒体11共同构成同轴谐振腔，且第二导体14的一端与第一导体13耦合，使得滤波器形成为微带线和同轴谐振腔组合的结构，不仅具有微带线滤波器的制作工艺简单、体积小的优点，而且具有同轴腔滤波器的Q(功率因数)值高、插入损耗小、功率容量大的优点。

同时，由于同轴谐振腔的内导体(第二导体14)直接形成在绝缘基板12上，利用印刷电路板(Printed Circuit Board，简称为：PCB)刻板技术的高一致性，可以使该滤波器具有指标的批量一致性。

而且，绝缘基板12可具有较高的介电常数，和空气带线相比能减小滤波器体积。其中，空气带线可理解成以空气为材料制成的“板”，上面敷设金属导体。因为这种“板”的介电常数是1，所以体积较大。

上述滤波器中，同轴谐振腔由第二导体14与导电盒体11构成，因此，第二导体14位于导电盒体11的中轴线上，且沿着中轴线延伸；第二导体14与导电盒体11之间的空间为腔体；第二导体14作为同轴谐振腔的内导体；导电盒体作为同轴谐振腔的外导体。

在同轴谐振腔中，内导体有三中布置方式，图2a～图2c分别示出了这三种方式。图2a中，内导体22的两端都与外导体21接触；图2b中，内导体22的两端中只有一端与外导体21接触；图2c中，内导体22的任何一端有不与外导体21接触。当内导体22的端部与外导体21接触时，相当于内导体22的端部与外导体21电流耦合，而当内导体22的端部不与外导体21接触时，相当于内导体22的端部与外导体21电容耦合，或电感耦合。

耦合方式决定了第二导体14与导电盒体11之间的耦合强弱，该耦合强弱又决定了同轴谐振腔的谐振频率。当然，决定谐振频率的因素还包括内导体的电长度。

图1所示的滤波器中，第一导体13与第二导体14之间通过叉指结构15进行了电容耦合，当然，第一导体13与第二导体13之间也可以以其它方式进行电容耦合。通过调整叉指结构15的线宽、间距、叉指个数等参数，均可影响第二导体14的、耦合第一导体13的一端与导电盒体11之间的耦合强弱，从而影响同轴谐振腔的谐振频率。

根据上面的描述：设置于绝缘基板12第一表面121的第一导体13为微带线，因此，绝缘基板12的第二表面122上、对应于第一导体13的位置应与接地的导电盒体11接触，以使该位置接地。由于第一导线13具有一定的宽度和长度，因此，绝缘基板12的第二表面122上、对应于第一导体13的位置是一个平面，而不是一个点，使得上述接触成为面接触。

图1示出了绝缘基板12的第二表面122上、对应于第一导体13的位置通过第一导电凸起16与导电盒体11接触的情形。当然，接触的方式不限于此，也可以是在绝缘基板12的第二表面122上、对应于第一导体13的位置设置覆盖该位置的导体，导体的一端延伸至导电盒体11表面，与导电盒体11接触，也可以是本领域技术人员所知的其它接触方式。

该第一导电凸起16可以与导电盒体一体成型，且其结构不限于图1所示的结构。

图1的滤波器中还包括第二导电凸起17，且绝缘基板12上具有通孔18；第二导体14的另一端通过所述通孔18及所述第二导电凸起17与导电盒体11接触。此种接触方式使第二导体14与导电盒体11之间形成电流耦合。当然，接触的方式不限于此，也可以是第二导体14的另一端直接延伸至导电盒体11表面，与导电盒体11接触，也可以是本领域技术人员所知的其它接触方式。

该第二导电凸起17可以与导电盒体11一体成型，且其结构不限于图1所示的结构。

另外，第二导体14可以位于绝缘基板12的第一表面121，即与第一导体13位于同一面(如图1所示)，第二导体14也可以位于绝缘基板12的第二表面122，即与第一导体13位于不同面。当然，第一种方式相比于第二种方式可以简化滤波器的制造工艺。图3b示出了第二导体14位于绝缘基板12的第二表面122时，滤波器的纵向截面图。图3b与图1中相同的的部分沿用了图1的附图标记，其中，省去了图1中的叉指结构15，第二导体14的一端与第一导体13之间隔着绝缘基板12，形成耦合电容，使得第二导体14的一端与第一导体13之间的耦合方式为电容耦合。第二导体14的另一端直接与第二导电凸起17接触，使得第二导体14的另一端与导电盒体11之间形成电流耦合，省去了在绝缘基板12上形成图1所示的通孔18的步骤。

上述的滤波器中，导电盒体11可以由金属材料制成，也可以由具有金属镀层的非金属材料制成。第一导体13可以为带状导体，或是其它形状。第二导体也可以为带状导体，或是其它形状。导电盒体11可以为长方体，或是其它具有对称结构的形状。第一导体13的形状、长度、第二导体14的形状、长度、第一及第二导体之间的耦合方式、第二导体14分别与第一导体13及导电盒体11之间的耦合方式等参数决定了该滤波器的滤波性能。

图3a为图1的纵向截面图，与图1中相同的部分沿用了图1的附图标记，可以看出在滤波器工作时，同轴谐振腔产生的电磁场分布在内导体(第二导体14)及外导体(导电盒体11)之间的空气介质中。空气介质可认为是无损介质，且空间大，所以插入损耗小。如果不采用同轴谐振腔结构，而采用微带谐振腔结构(第二导体14下的绝缘基板12的另一面122全部敷设金属层，并接地)，那么电磁场就被束缚在有损耗的绝缘基板中，插入损耗就会增大。

图4示出了图1中滤波器的等效电路图。传输线E1和传输线E2为第一导体13的等效电路元件，串联的传输线E 3及电容C1为第一导体与第二导体耦合处之间的等效电路，电感L1为第二导体的等效电路元件。其中，传输线是一种具有一定特征阻抗及电长度的等效电路元件。

在使用上述滤波器时，待滤波的信号连接在端口in(第一导体的一端)上，从端口out(第一导体的另一端)输出滤波后的信号。

本发明实施例主要用于通信系统中需要在特定的频带内提取和检出信号的电路中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种滤波器，包括：导电盒体、设置于所述导电盒体内的绝缘基板、第一导体及第二导体；所述绝缘基板包括第一表面及第二表面；所述第一导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面；所述第二导体设置在所述绝缘基板的所述第一表面或所述第二表面；其特征在于，

所述第二表面上对应于所述第一导体的位置与所述导电盒体接触；

所述第二导体与所述导电盒体共同构成同轴谐振腔，且所述第二导体的一端与所述第一导体耦合，所述第二导体的另一端与所述导电盒体耦合。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第二导体与所述导电盒体之间的耦合方式及所述第二导体与所述第一导体之间的耦合方式包括：电容耦合、电感耦合或电流耦合。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第二导体的一端通过叉指结构与所述第一导体电容耦合。

4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第二表面上对应于所述第一导体的位置通过第一导电凸起与所述导电盒体接触。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述第一导电凸起与所述导电盒体一体成型。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，还包括：第二导电凸起，且所述绝缘基板上具有通孔；所述第二导体的另一端通过所述通孔及所述第二导电凸起与所述导电盒体接触。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第二导电凸起与所述导电盒体一体成型。

8.根据权利要求1～6任一项所述的滤波器，其特征在于，所述导电盒体由金属材料制成，或由具有金属镀层的非金属材料制成。

9.根据权利要求1～6任一项所述的滤波器，其特征在于，所述第一导体和/或所述第二导体为带状导体。

10.根据权利要求1～6任一项所述的滤波器，其特征在于，所述导电盒体为长方体。

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