CN102790250A - 宽带多模滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于实现宽带的多模滤波器。所述多模滤波器包括：外壳；形成在所述外壳中的空腔；容纳于所述空腔中的谐振器；至少一个连接器，被形成为穿过所述外壳的侧壁；以及至少一个耦合元件，与所述空腔中的至少一个连接器分别连接，所述至少一个耦合元件分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合；其中，每个所述耦合元件从前截面来看为“T”形，从侧截面来看为“L”形。

Description

宽带多模滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器技术，尤其涉及一种能够产生足够的耦合量的多模滤波器。
背景技术
射频(RF)空腔滤波器中形成有多个空腔，只允许有用频带的信号通过，通常被应用于使用较高功率频率信号的基站中。
边缘(skirt)特性和插入损耗对于空腔滤波器非常重要。所述边缘特性是指滤波器的带通特性曲线中的边带的倾斜程度，插入损耗是指在空腔滤波器的输入相比于输出的损耗。
所述边缘特性随着极点(pole)数量的增加而得到改善，而插入损耗与极点数量成反比。换句话说，所述边缘特性与插入损耗具有消长关系，因此考虑边缘特性及插入损耗来确定极点数量。
一般地，空腔滤波器中的极点数量对应于空腔的数量，而空腔数量与滤波器的尺寸直接相关。
随着移动通信的发展，滤波器得到了广泛地应用，不断地需要滤波器具有小型化和高性能。多模滤波器是根据这种需求而发展起来的滤波器。
与单模滤波器不同的是，多模滤波器在一个谐振器中使用多个谐振模式。因此，多模滤波器比单模滤波器的尺寸更小，但具有高性能的优点。
同时，传统多模滤波器使用端口馈电(Port Feeding)。换句话说，传统多模滤波器由电场耦合和磁场耦合之一进行馈电。
然而，根据浪涌(Surge)标准，通过没有接地结构的电场耦合实现的端口馈电无法应用于空腔滤波器，这是因为根据浪涌标准，空腔滤波器在进行端口馈电时必须接地。
另外，如图1所示的使用通过磁场耦合实现的端口馈电的传统多模滤波器无法获得足以实现宽带特性的耦合量。
发明内容
技术问题：
为解决现有技术的问题，本发明的一目的在于提供一种产生足够的耦合量而能够实现宽带特性的多模滤波器。
所属技术领域的技术人员能够通过下述的实施例简单地达到本发明的其他目的。
技术方案：
一种多模滤波器，包括：
外壳；
形成在所述外壳中的空腔；
容纳于所述空腔中的谐振器；
至少一个连接器，被形成为穿过所述外壳的侧壁；以及
至少一个耦合元件，与所述空腔中的至少一个连接器分别连接，所述至少一个耦合元件分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合；
其中，每个所述耦合元件从前截面来看为“T”形，从侧截面来看为“L”形。
其中，所述至少一个耦合元件使用E场耦合和H场耦合分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合。
其中，每个所述耦合元件包括：
第一耦合板，位于垂直方向；
第二耦合板，从所述第一耦合板的上部延伸且与所述谐振器相向；
第三耦合板，从所述第一耦合板的下部延伸且与所述外壳的底面相向。
其中，每个所述耦合元件的所述第三耦合板接地。
一种多模滤波器，包括：
外壳；
形成在所述外壳中的空腔；
容纳于所述空腔中的谐振器；
至少一个连接器，被形成为穿过所述外壳的侧壁；以及
至少一个耦合元件，与所述空腔中的至少一个连接器分别连接，所述至少一个耦合元件分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合；
其中，每个所述耦合元件从前截面来看为“T”形，所述“T”形的水平部分而对所述谐振器，所述“T”形的垂直部分接地，在所述至少一个耦合元件与所述至少一个谐振器之间形成E场耦合和H场耦合。
技术效果：
根据本发明的所述多模滤波器实现了宽带特性。
附图说明
图1为传统多模滤波器的立体视图；
图2为根据本发明第一实施例的多模滤波器的立体视图；
图3为根据本发明第一实施例的多模滤波器的平面视图；
图4为根据本发明第一实施例的多模滤波器的侧视图；
图5为根据本发明第二实施例的多模滤波器的立体视图；
图6为对传统双模滤波器进行耦合模拟后的结果图；
图7为对本发明第二实施例所述多模滤波器进行耦合模拟后的结果图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图2为根据本发明第一实施例的多模滤波器的立体视图，图3为根据本发明第一实施例的多模滤波器的平面视图，图4为根据本发明第一实施例的多模滤波器的侧视图。
如图2至4所示，根据本发明第一实施例的多模滤波器200包括：外壳210、空腔220、谐振器230、连接器240以及耦合元件250。
所述外壳210保护多模滤波器中的各元件，并阻抗电磁波。所述外壳210可以通过在铝材料上涂覆具有高导电性的银而形成，用作接地。
空腔220形成在外壳210中，用于谐振。在图2和3中，各个空腔220均为圆柱形，但也可以具有多种形状，例如方柱(长方体)形状。
所述谐振器230分别位于各个空腔220中，用于设定在多模滤波器中的各个模式的谐振频率。所述谐振器230可以根据多模滤波器的模式，例如TE模式或TM模式，由金属或介电材料形成。
在图2至4中，各个谐振器230均为圆柱形，但也可以具有多种形状，例如方柱(长方体)形状、圆盘形状。
如果所述谐振器230为圆柱形，图2和图3所示一样，则可以在空腔220中会发生第一模式261以及垂直于第一模式261的第二模式262。在一实施例中，如果谐振器230的高度较低，(即所述谐振器230为扁圆柱形)，则第一模式261和第二模式262可以为HEH模式。在另一实施例中，如果谐振器230的高度较高，则第一模式261和第二模式262可以为HEE模式。
另外，在空腔220中产生的模式的数量可以为三个或更多，这是对本领域技术人员显而易见的。
所述连接器240被形成为穿过外壳210的侧壁。所述连接器240可以为RF信号输入的连接器或通过多模滤波器过滤的信号输出连接器。耦合元件250在空腔220中与连接器240相连，将连接器240与谐振器230进行耦合。所述耦合元件250例如由金属构成，并且从前截面来看实质上为“T”形，从侧截面来看实质上为“L”形。
具体地，所述耦合元件250可以包括第一耦合板251、第二耦合板252和第三耦合板253。
所述第一耦合板251对应于“T”形的垂直部分，并且位于空腔220中的垂直方向。所述第一耦合板251在连接器240与谐振器230之间产生H场耦合。
所述第二耦合板252对应于“T”形的水平部分，并且从第一耦合板251的上部延伸，而对谐振器230。换句话说，所述第二耦合板252连接第一耦合板251且而对谐振器230地设置在空腔220中。所述第二耦合板252在连接器240与谐振器230之间产生E场耦合。
所述第三耦合板253从第一耦合板251的下部延伸，且而对外壳210的底部。
所述第三耦合板253使耦合元件250稳定地固定且将耦合元件250接地。为此，第三耦合板253上形成有螺纹孔，外壳210的底部通过螺栓270与第三耦合板253相结合。结果，“T”形的垂直部分的下部接地。
简言之，本发明一实施例所述多模滤波器200既产生H场耦合，也产生E场耦合，从而在连接器240与谐振器230之间获得足够的耦合量。因此，多模滤波器200能够实现宽带特性。
图5为根据本发明第二实施例的多模滤波器的立体视图。
在图5中，本发明第二实施例的多模滤波器500与在图2至图4中第一实施例的多模滤波器大致相同，区别仅在于有两个连接器540和545被形成为穿过外壳510的侧壁，且这两个连接器540和550分别连接对应的耦合元件550和555。在此情形中，一个连接器540可以用作输入连接器，另一个连接器545可以用作输出连接器。
另外，如前所述，每个耦合元件550和555使用H场耦合和E场耦合分别将两连接器540和545与谐振器530进行耦合。换句话说，本发明所述多模滤波器可以应用于具有多个连接器的空腔滤波器。
对本发明所述多模滤波器200和500与传统多模滤波器进行比较如下。
在传统多模滤波器中并不存在类似第二耦合元件252、552和557的结构。因此，在传统多模滤波器的情形中，仅能产生很强的H场耦合(即电感耦合：Inductive coupling)，但产生很弱的甚至无法产生E场耦合(即电容耦合：Capacitive coupling)。
然而，如上所述，当使用根据本发明的第二耦合板252、552和557时，在连接器240、540和545与谐振器230和530之间产生E场耦合，相应提高了连接器240、540和545与谐振器230和530之间的耦合量。
因此，根据本发明，所述耦合元件250、550和555使用E场耦合和H场耦合将连接器240、540和545与谐振器230和530进行耦合，从而获得足够的耦合量，因此实现具有宽带特性的多模滤波器。
在本发明另一实施例中，输入连接器和输出连接器可以分别在不同的空腔内连接耦合元件250、550和555。在此情形中，连接器和相应的耦合元件分别形成在相应的空腔中。
以下说明对传统多模滤波器和根据本发明第二实施例的多模滤波器500进行耦合模拟后的结果。
图6为对传统双模滤波器进行耦合模拟后的结果图，图7为对本发明第二实施例多模滤波器(双模滤波器)500进行耦合模拟后的结果图。
为了获得中心频率为2.5GHz且带宽为30MHz的带通滤波器的特性，群延迟(Group Delay)必须小于18.15ns。然而，当使用传统双模滤波器时，如图6所示，很难获得40ns以下的群延迟，因此，传统双模滤波器很难获得宽带特性。
另一方面，如图7所示，本发明第二实施例所述多模滤波器的中心频率为2.53GHz，带宽为46.5MHz，因此能够获得较宽的带通特性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多模滤波器，包括：
外壳；
形成在所述外壳中的空腔；
容纳于所述空腔中的谐振器；
至少一个连接器，被形成为穿过所述外壳的侧壁；以及
至少一个耦合元件，与所述空腔中的至少一个连接器分别连接，所述至少一个耦合元件分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合；
其中，每个所述耦合元件从前截面来看为“T”形，从侧截面来看为“L”形。
2.根据权利要求1所述的多模滤波器，其中，所述至少一个耦合元件使用E场耦合和H场耦合分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合。
3.根据权利要求1所述的多模滤波器，其中，每个所述耦合元件包括：
第一耦合板，位于垂直方向；
第二耦合板，从所述第一耦合板的上部延伸且与所述谐振器相向；
第三耦合板，从所述第一耦合板的下部延伸且与所述外壳的底面相向。
4.根据权利要求3所述的多模滤波器，其中，每个所述耦合元件的所述第三耦合板接地。
5.一种多模滤波器，包括：
外壳；
形成在所述外壳中的空腔；
容纳于所述空腔中的谐振器；
至少一个连接器，被形成为穿过所述外壳的侧壁；以及
至少一个耦合元件，与所述空腔中的至少一个连接器分别连接，所述至少一个耦合元件分别将所述至少一个连接器与所述谐振器进行耦合；
其中，每个所述耦合元件从前截面来看为“T”形，所述“T”形的水平部分而对所述谐振器，所述“T”形的垂直部分接地，在所述至少一个耦合元件与所述至少一个谐振器之间形成E场耦合和H场耦合。
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