CN102742072A - 一种高频滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高频滤波器，以确保滤波器各项指标的一致性。所述高频滤波器包括：至少一个同轴谐振腔、设置于所述同轴谐振腔的至少一块印制电路板和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体，所述印制电路板的一面设有对源和负载进行信号连接的金属导体层，与设有所述金属导体层的一面相对的另一面、设有接地的金属导体层，所述腔内导体的一端和所述同轴谐振腔均接地；所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合。本发明提供的高频滤波器，印制电路板的高一致性保证了滤波器驻波、相位和群时延等指标的批量一致性，而因其具有较高的介电常数，和空气带线相比能够减小滤波器体积。

Description

一种高频滤波器
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种高频滤波器。
背景技术
高频滤波器在现代通信领域被广泛使用，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。按照结构分类，现有的高频滤波器包括微带滤波器、带状线滤波器和同轴谐振腔滤波器等。所谓微带滤波器，其基本构造特征是由介电材料构成的基底，基底一面敷设金属导体，另一面相对位置有金属接地。带状线滤波器的基本构造特征是金属导体悬空或敷设在介电材料构成的支撑物上，导体上下方对应位置有金属导体构成外导体。而同轴谐振腔滤波器，其封闭金属腔中放置一段金属导体，导体两端和金属腔存在耦合，耦合的强弱和/或金属导体的电长度决定谐振频率。
现有技术提供的一种同轴谐振腔滤波器的主要特点是，该同轴谐振腔滤波器具有较多的调谐结构。例如，每个同轴谐振腔都有调节频率的螺杆，同轴谐振腔和同轴谐振腔之间还有调节耦合的螺杆。由于这些螺杆相互间关联，因此，现有技术提供的同轴谐振腔滤波器难以保证滤波器驻波、相位和群时延等指标的一致性。
发明内容
本发明实施例提供一种高频滤波器，以确保滤波器各项指标的一致性。
本发明实施例提供一种高频滤波器，所述高频滤波器包括：至少一个同轴谐振腔、设置于所述同轴谐振腔的至少一块印制电路板和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体，所述印制电路板的一面设有对源和负载进行信号连接的金属导体层，与设有所述金属导体层的一面相对的另一面设有接地的金属导体层，所述腔内导体的一端和所述同轴谐振腔均接地；所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合。
从上述本发明实施例提供的高频滤波器可知，高频滤波器的各个同轴谐振腔设置有至少一块印制电路板和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体。由于印制电路板加工精度较高，能够保证高频滤波器驻波、相位和群时延等指标的批量一致性，而因其具有较高的介电常数，和空气带线相比能够减小滤波器体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对现有技术或实施例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，对于本领域技术人员来讲，还可以如这些附图获得其他的附图。
图1a是本发明实施例一提供的高频滤波器结构示意图；
图1b是图1a示例的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件的结构以及相对位置示意图；
图2a是本发明实施例二提供的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件的结构以及相对位置示意图；
图2b是本发明实施例二提供的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件另一结构以及相对位置示意图；
图3是本发明实施例三提供的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件的结构以及相对位置示意图；
图4是本发明实施例四提供的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件的结构以及相对位置示意图；
图5是本发明实施例五提供的高频滤波器同轴谐振腔内各个部件的结构以及相对位置示意图。
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，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的高频滤波器包括至少一个同轴谐振腔、设置于所述同轴谐振腔的至少一块印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体，腔内导体的一端和同轴谐振腔均接地。该印制电路板的一面设有对源和负载进行信号连接的金属导体层，与设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面相对的另一面设有接地的金属导体层，并且，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合。
请参阅附图1a，是本发明实施例实施例一提供的高频滤波器结构示意图。附图1a示例的高频滤波器包括少一个接地的同轴谐振腔101、至少一条U形耦合片103、至少一条柱状腔内导体104和覆盖于所述同轴谐振腔101腔口上的至少一块印制电路板102。
附图1b给出了附图1a示例的高频滤波器同轴谐振腔各个部件的结构以及相对位置示意图。印制电路板102的一面敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层105，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层105的一面相对的另一面，则敷设接地的金属导体层。在本实施例中，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层105的一面相对的另一面，其整个表面都可以敷设接地的金属导体层，或者，至少与同轴谐振腔101接触的部分敷设接地的金属导体层，如此，同轴谐振腔101也是接地的。对源和负载进行信号连接的金属导体层105的作用除了保证信号的流通外，还可以将金属导体层105连接的信号耦合到柱状腔内导体104。设置于柱状腔内导体104上的螺杆106用于调节频率。
柱状腔内导体104可固定于同轴谐振腔101的腔壁上，其一端与同轴谐振腔101的侧壁接触，实现接地。柱状腔内导体104的轴线方向或中心线方向与印制电路板102上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层105的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行。例如，若柱状腔内导体104是圆柱状腔内导体，则柱状腔内导体104的轴线方向与印制电路板102上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层105的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行，若柱状腔内导体104是棱柱状腔内导体，则柱状腔内导体104的中心线方向与印制电路板102上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层105的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行。
U形耦合片103一端与金属导体层105连接，另一端与接地的金属导体层连接。U形耦合片103的作用与电感类似，U形耦合片103产生的磁场激励起同轴谐振腔101的磁场。柱状腔内导体104通过所述U形耦合片103所激励起来的同轴谐振腔内101的磁场，和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层105耦合，这种耦合也被称作电感耦合。
本发明实施例二提供的高频滤波器包括至少一个接地的同轴谐振腔、覆盖于所述同轴谐振腔腔口上的至少一块印制电路板和至少一条U形腔内导体。
附图2a示出了实施例二提供的高频滤波器同轴谐振腔201各个部件的结构以及相对位置示意图。印制电路板202的一面敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层204，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层204的一面相对的另一面，则敷设接地的金属导体层。在本实施例中，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层204的一面相对的另一面，其整个表面都可以敷设接地的金属导体层，或者，至少与同轴谐振腔201接触的部分敷设接地的金属导体层，如此，同轴谐振腔201也是接地的。对源和负载进行信号连接的金属导体层204的作用除了保证信号的流通，还可以将金属导体层204连接的信号耦合到U形腔内导体203。U形腔内导体203可以是弯曲的棱柱状，也可以为弯曲的圆柱状，其一端与接地的金属导体层接触，实现接地，另一端镶嵌于印制电路板202且不与对源和负载进行信号连接的金属导体层204接触。设置于U形腔内导体203上的螺杆205用于调节频率。
作为本发明的另一个实施例，附图2a示例的高频滤波器，印制电路板还可以设置于同轴谐振腔201的内部，同轴谐振腔201的腔口可用屏蔽板屏蔽，U形腔内导体203可以为弯曲的圆柱状，如附图2b所示。U形腔内导体203一端与印制电路板202上敷设的接地的金属导体层接触，另一端镶嵌于印制电路板202，但不和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层204接触。U形腔内导体203的水平部分与印制电路板202上敷设所述对源和负载进行信号连接的金属导体层204的一面或敷设接地的金属导体层的一面平行。附图2a或附图2b示例的高频滤波器中，由于U形腔内导体203没有和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层204接触，因此，U形腔内导体203可以以印制电路板202为介质，和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层204进行耦合，这种耦合是电容耦合。
在附图2a或附图2b示例的高频滤波器中中，同轴谐振腔各个部件的结构和相对位置还可以是：所述U形腔内导体一端与接地的金属导体层连接，另一端镶嵌于印制电路板并且和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触。U形腔内导体的水平部分与印制电路板上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行。由于U形腔内导体的一端和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层是直接接触，因此，U形腔内导体和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的耦合是电流耦合。
本发明实施例三提供的高频滤波器包括少一个接地的同轴谐振腔、至少一条L形腔内导体和覆盖于所述同轴谐振腔腔口上的至少一块印制电路板。
附图3示出了实施例三提供的高频滤波器同轴谐振腔301各个部件的结构以及相对位置示意图。印制电路板302的一面敷设对源和负载进行信号连接的金属导层304，印制电路板302上与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层304的一面相对的另一面，则敷设接地的金属导体层。所述金属导体层304的作用除了保证信号的流通，还可以将金属导体层304连接的信号耦合到L形腔内导体303。
L形腔内导体303可以为弯曲的棱柱状或圆柱状，其上的螺杆305用于调节频率。L形腔内导体303的垂直部分的端部镶嵌于印制电路板302但不和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层304接触。在本实施例中，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层304的一面相对的另一面，其整个表面都可以敷设接地的金属导体层，或者，至少与同轴谐振腔301接触的部分敷设接地的金属导体层，如此，同轴谐振腔301也是接地的。L形腔内导体303的水平部分的端部与同轴谐振腔301的一个侧壁接触；由于同轴谐振腔301是接地的，因此，L形腔内导体303的水平部分的端部相当于接地。L形腔内导体303的水平部分与印制电路板302上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层304的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行。
附图3示例的高频滤波器中，由于L形腔内导体303没有和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层304直接接触，因此，L形腔内导体303可以以印制电路板302为介质，和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层304进行耦合，这种耦合是电容耦合。
在本发明实施例三中，同轴谐振腔内各个部件的结构和相对位置还可以是：所述L形腔内导体的垂直部分的端部，镶嵌于所述印制电路板并且和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触。在本实施例中，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面相对的另一面，其整个表面都可以敷设接地的金属导体层，或者，与同轴谐振腔接触的部分敷设接地的金属导体层，如此，同轴谐振腔也是接地的。L形腔内导体的水平部分的端部与所述同轴谐振腔的一个侧壁接触；由于同轴谐振腔是接地的，因此，L形腔内导体的水平部分的端部相当于接地。L形腔内导体的水平部分与印制电路板上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或敷设有接地的金属导体层的一面平行。由于L形腔内导体的的垂直部分的端部和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层是直接接触，因此，L形腔内导体和所述对源和负载的进行信号连接金属导体层的耦合是电流耦合。
本发明实施例四提供的高频滤波器包括少一个接地的同轴谐振腔、至少一条柱状腔内导体、至少一条金属线和覆盖于所述同轴谐振腔腔口上的至少一块印制电路板。
附图4示出了实施例四提供的高频滤波器同轴谐振腔401各个部件的结构以及相对位置示意图。柱状腔内导体402可以是圆柱状腔内导体，也可以是棱柱状腔内导体。印制电路板403的一面敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层404，与敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层404的一面相对的另一面，则敷设接地的金属导体层，或者，至少与同轴谐振腔401接触的部分敷设接地的金属导体层，如此，同轴谐振腔401也是接地的。所述对源和负载进行信号连接的金属导体层404的作用除了保证信号的流通，还可以将金属导体层404连接的信号耦合到柱状腔内导体402。柱状腔内导体402可固定于同轴谐振腔401，一端与同轴谐振腔401的侧壁接触，实现接地。设置于柱状腔内导体402上的螺杆407用于调节频率。
金属线406一端与柱状腔内导体402连接，另一端和所述与源和负载进行信号连接的金属导体层404连接。印制电路板403和柱状腔内导体402的相对关系可以是：所述印制电路板403上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层404的一面或敷设有接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体402的轴线方向或中心线方向平行。例如，若柱状腔内导体402为圆柱状腔内导体，则所述印制电路板403上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层404的一面或敷设有接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体402的轴线方向平行；若柱状腔内导体402为棱柱状腔内导体，则印制电路板403上敷设有对源和负载进行信号连接的金属导体层404的一面或敷设有接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体402的中心线方向平行。
由于柱状腔内导体402是通过金属线406和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层404连接，因此，柱状腔内导体402和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层404的耦合是电流耦合。
本发明实施例五提供的高频滤波器包括少一个接地的同轴谐振腔、至少一条柱状腔内导体和设置于所述同轴谐振腔内的至少一块印制电路板。
附图5示出了实施例五提供的高频滤波器同轴谐振腔401内各个部件的结构以及相对位置示意图。印制电路板503的一面敷设对源和负载进行信号连接的金属导体层504，与敷设所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的一面相对的一面，则敷设接地的金属导体层，所述接地的金属导体层与同轴谐振腔401的一个侧壁接触。柱状腔内导体502可以是圆柱状腔内导体，也可以是棱柱状腔内导体，其一端与同轴谐振腔401接触。由于接地的金属导体层与同轴谐振腔401的一个侧壁接触，因此，柱状腔内导体502与同轴谐振腔401接触的一端相当于接地。所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的作用除了保证信号的流通，还可以将金属导体层504连接的信号耦合到柱状腔内导体502。设置于柱状腔内导体502上的螺杆505用于调节频率。
印制电路板503和柱状腔内导体502的相对关系可以是：所述印制电路板503上敷设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的一面或敷设有接地的金属导体层505的一面与所述柱状腔内导体502的轴线方向或中心线(若柱状腔内导体502为棱柱状腔内导体)方向垂直。例如，若柱状腔内导体502为圆柱状腔内导体，则所述印制电路板503上敷设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的一面或敷设有接地的金属导体层505的一面与所述柱状腔内导体502的轴线方向垂直，若柱状腔内导体502为棱柱状腔内导体，则所述印制电路板503上敷设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的一面或敷设有接地的金属导体层505的一面与所述柱状腔内导体502的中心线方向垂直。
柱状腔内导体502和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504直接接触，因此，柱状腔内导体502和所述对源和负载进行信号连接的金属导体层504的耦合是电流耦合。
从上述本发明实施例提供的高频滤波器可知，高频滤波器的各个同轴谐振腔设置有至少一块印制电路板和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体。由于刻板工艺能够保证对源和负载进行信号连接的金属导体层的尺寸精度在正负1mil(密耳)，而印制电路板的尺寸公差和介电常数的波动范围可以有效控制，并且没有装配公差。印制电路板的这种高一致性保证了印制电路板结构的器件的各项指标一致性比纯机械加工再装配出来的器件高。具体体现在本发明实施例提供的高频滤波器中即，印制电路板的高一致性保证了滤波器驻波、相位和群时延等指标的批量一致性，而因其具有较高的介电常数，和空气带线相比能够减小滤波器体积。
以上对本发明实施例提供的一种高频滤波器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种高频滤波器，其特征在于，所述高频滤波器包括至少一个同轴谐振腔、设置于所述同轴谐振腔的至少一块印制电路板和位于所述印制电路板一侧的至少一条腔内导体，所述印制电路板的一面设有对源和负载进行信号连接的金属导体层，与设有所述金属导体层的一面相对的另一面设有接地的金属导体层，所述腔内导体的一端和所述同轴谐振腔均接地；
所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合。
2.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板覆盖于所述同轴谐振腔腔口上，所述高频滤波器还包括设置于所述同轴谐振腔内的至少一条U形耦合片，所述U形耦合片一端与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层连接，另一端与所述接地的金属导体层连接；
所述腔内导体为柱状腔内导体，所述柱状腔内导体一端与所述同轴谐振腔的一个侧壁接触，所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体的轴线方向或中心线方向平行。
3.如权利要求2所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述柱状腔内导体通过所述U形耦合片所激励的所述同轴谐振腔内的磁场与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合。
4.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板设置于同轴谐振腔的内部，所述腔内导体为U形腔内导体，所述U形腔内导体的一端与所述接地的金属导体层连接，另一端镶嵌于所述印制电路板且不与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触，所述U形腔内导体的水平部分与所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面平行。
5.如权利要求4所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述U形腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电容耦合。
6.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体为U形腔内导体，所述U形腔内导体的一端与所述接地的金属导体层连接，另一端镶嵌于所述印制电路板且与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触，所述U形腔内导体的水平部分与所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面平行。
7.如权利要求6所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述U形腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电流耦合。
8.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板覆盖于所述同轴谐振腔腔口上，所述腔内导体为L形腔内导体，所述L形腔内导体的垂直部分的端部镶嵌于所述印制电路板且不与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触，所述L形腔内导体的水平部分的端部与所述同轴谐振腔的一个侧壁接触，所述L形腔内导体的水平部分与所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面平行。
9.如权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述L形腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电容耦合。
10.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板覆盖于所述同轴谐振腔腔口上，所述腔内导体为L形腔内导体，所述L形腔内导体的垂直部分的端部镶嵌于所述印制电路板且与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层接触，所述L形腔内导体的水平部分的端部与所述同轴谐振腔的一个侧壁接触，所述L形腔内导体的水平部分与所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面平行。
11.如权利要求10所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述L形腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电流耦合。
12.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板覆盖于所述同轴谐振腔腔口上，所述高频滤波器还包括设置于所述同轴谐振腔内的至少一条金属线，所述金属线一端与所述腔内导体连接，另一端与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层连接；
所述腔内导体为柱状腔内导体，所述柱状腔内导体一端与所述同轴谐振腔的一个侧壁接触，所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体的轴线方向或中心线方向平行。
13.如权利要求12所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述柱状腔内导体通过所述金属线与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电流耦合。
14.如权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，所述印制电路板设置于所述同轴谐振腔内，所述腔内导体为柱状腔内导体，所述柱状腔内导体一端与所述同轴谐振腔的一壁接触，所述印制电路板设有所述对源和负载进行信号连接的金属导体层的一面或所述接地的金属导体层的一面与所述柱状腔内导体的轴线方向或中心线方向垂直，所述柱状腔内导体的一端接地。
15.如权利要求14所述的高频滤波器，其特征在于，所述腔内导体与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层耦合具体为：所述柱状腔内导体通过与所述对源和负载进行信号连接的金属导体层进行电流耦合。
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