CN103811832B - 滤波器、接收器、发送器和收发器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种滤波器、接收器、发送器和收发器。该滤波器包括谐振腔组件、微带滤波组件和两个连接件，其中，所述谐振腔组件包括并联在一起的至少二个谐振腔，每一谐振腔上设置有谐振器和调谐螺钉，所述微带滤波组件包括介质基板和位于介质基板上面的微带线，其中一个连接件将所述微带线的一端和一谐振腔上的谐振器匹配连接，其中另一连接件将所述微带线的另一端与另一谐振腔上的谐振器匹配连接，所述谐振腔组件的阻抗小于所述微带滤波组件的阻抗。本发明实施例的滤波器、接收器、发送器和收发器不仅能实现总体积小型化，还能保证功率容量指标。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种滤波器、接收器、发送器和收发器。
背景技术
基站收发信机模块的双工器由射频（RadioFrequency，简称“RF”）腔体滤波器构成，一般位于收发信机单板的背面结构件上，用于单路大功率的信号传输，包括发射通道滤波器和接收通道滤波器。
随着移动通信多载波和多制式的发展，射频模块小型化的需求趋于强烈，现有金属腔滤波器（通常所说的同轴腔滤波器）和非金属腔滤波器。对于金属腔滤波器而言，金属腔体具有较好的大功率特性和插损，但是体积巨大，对下一代产品的竞争力带来巨大挑战。而非金属腔滤波器种类多，虽然体积较小，但是功率则较低，例如，一体化介质滤波器，其功率只有10~50W，声表滤波器则在1W以下。近年来出现了悬置微带滤波器，由于微带滤波器的功率容量受制于板材耐温，铜皮的宽度和厚度等因素制约，目前也仅能达到80W左右，难以达到腔体的平均功率100W以上的要求。
因此，现在急需一种滤波器，要求其不仅实现总体积小型化，还要保证滤波器的功率容量指标。
发明内容
本发明实施例提供了一种滤波器、接收器、发送器和收发器，不仅体积较小，而且可以实现大功率传输。
第一方面，提供了一种滤波器，包括谐振腔组件100、微带滤波组件200和连接件401、402，其中，所述谐振腔组件100包括并联在一起的至少两个谐振腔101，每一谐振腔101上设置有谐振器102和调谐螺钉103，所述微带滤波组件200包括介质基板202和位于介质基板202上面的微带线201，所述连接件401将所述微带线201的一端和一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述连接件402将所述微带线201的另一端与另一谐振腔上的谐振器102匹配连接，所述谐振腔组件100的阻抗小于所述微带滤波组件200的阻抗。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述连接件401、402是具有阶梯阻抗变换结构的连接件。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在滤波器总插损要求为1.20db，带外抑制90db以上时，所述谐振腔组件包括两个谐振腔101，所述微带滤波组件包括的微带线201为7阶微带线。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述滤波器的输入端301和输出端302分别连接所述微带滤线201的两端。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式，第一方面的第二种可能的实现方式或第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述谐振器101为金属谐振器和/或介质谐振器。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式，第一方面的第二种可能的实现方式，第一方面的第三种可能的实现方式或第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述微带滤波组件200还包括位于所述微带线201上的屏蔽盖板。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式，第一方面的第二种可能的实现方式，第一方面的第三种可能的实现方式，第一方面的第四种可能的实现方式或第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述微带线201组成微带交指滤波电路和/或微带平行耦合线滤波电路。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式，第一方面的第二种可能的实现方式，第一方面的第三种可能的实现方式，第一方面的第四种可能的实现方式，第一方面的第五种可能的实现方式或第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述微带线201包括悬置式微带线、倒置式微带和共面波导微带线中的至少一种。
第二方面，提供了一种接收器，包括信号接收装置510和所述的滤波器520，所述信号接收装置510用于接收信号，所述滤波器520用于处理所述信号接收装置510接收的信号。
第三方面，提供了一种发送器，包括信号发送装置610和如第一方面和第一方面中各种实现方式中所述的滤波器620，所述滤波器620用于处理信号，所述信号发射装置610用于发送已经所述滤波器620处理过的信号。
第四方面，提供了一种收发器，包括信号接收装置710、如第一方面和第一方面中各种实现方式中所述的滤波器720和信号发射装置730，所述信号接收装置710用于接收信号，所述滤波器720用于处理所述信号接收装置710接收的信号，所述信号发射装置730用于处理经所述滤波器720处理过的信号。
因此，在本发明实施例中，滤波器可以包括谐振腔组件100、微带滤波组件200和连接件401、402，其中，所述谐振腔组件100包括并联在一起的至少二个谐振腔101，每一谐振腔101上设置有谐振器102和调谐螺钉103，所述微带滤波组件200包括介质基板202和位于介质基板202上面的微带线201，所述连接件401将所述微带线201的一端和一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述连接件402将所述微带线201的另一端与另一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述谐振腔组件100的阻抗小于所述微带滤波组件的阻抗200，由于谐振腔组件100的阻抗小于微带滤波组件200的阻抗，谐振腔的功率容量较高，大功率电磁波优先选择低阻的谐振腔，功率信号经谐振腔和微带线分路后合路，保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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是根据本发明实施例的滤波器的示意性结构图。
图2是根据本发明另一实施例的滤波器的示意性结构图。
图3是根据本发明实施例的滤波器的谐振腔组件和微带滤波组件的连接匹配结构示意性图。
图4是根据本发明实施例的微带滤波组件的示意图。
图5是根据本发明实施例的悬置微带滤波组件和倒置微带滤波组件的电磁场模型图。
图6是根据本发明实施例的接收器的示意性结构图。
图7是根据发明实施例的发送器的示意性结构图。
图8是根据本发明实施例的收发器的示意性结构图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1是根据本发明实施例的滤波器的示意性结构图。如图1所示，该滤波器可以包括：谐振腔组件100、微带滤波组件200和连接件401、402，其中，所述谐振腔组件100包括并联在一起的至少二个谐振腔101，每一谐振腔101上设置有谐振器102和调谐螺钉103，所述微带滤波组件200包括介质基板202和位于介质基板202上面的微带线201，所述连接件401将所述微带线201的一端和一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述连接件402将所述微带线201的另一端与另一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述谐振腔组件100的阻抗小于所述微带滤波组件的阻抗200。
应理解，图1所示的谐振腔组件100包括的谐振腔的个数，微带滤波组件200包括微带线的阶数，只是示例性的说明，不应对本发明构成任何限定。
对于射频信号来说，一般选择走低阻抗的通道，类似于水流一样，哪个方向的前进阻力小，水流越容易流下去，所以，由于谐振腔组件100的阻抗小于微带滤波组件200的阻抗，谐振腔的功率容量较高，大功率电磁波优先选择低阻的谐振腔，功率信号经谐振腔和微带线分路后合路，保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标。
对于谐振腔组件100和微带滤波组件200的阻抗值以及阻抗差值可以根据具体产品要求进行灵活设计。例如，谐振腔组件100的阻抗可以设计为33-77欧姆，当对滤波器要求较高的功率时，谐振腔组件100的阻抗可按照33欧姆设计，当滤波器射频指标要求低插损时，可按谐振腔组件的阻抗77欧姆来设计该谐振腔组件100；当对于滤波器的插损和功率指标要求均折中时，可按照50欧姆左右的阻抗进行谐振腔组件100的设计。微带滤波组件200的阻抗也可以根据产品灵活设计，只要满足谐振腔组件100的阻抗大于微带滤波组件200的阻抗即可，即可以实现大小功率信号的分流，例如，将微带滤波组件200的阻抗设计为谐振腔组件100的1.5至2倍。
在本发明实施例中，如图1所示，该滤波器的输入端301和输出端302分别连接微带线的两端。当然，本发明实施例的滤波器的输入端301和输出端302也可以分别与谐振腔组件100两端的谐振器102连接；或者输入端301与谐振腔组件100的一端的谐振器102连接，输出端302与微带线201的与所述输入端301相对的一端连接；或者输入端301与微带线201的一端连接，输出端302与谐振腔组件100的与所述输入端301相对的一端的谐振器102连接。
应理解，在本发明实施例中，组件的阻抗是指组件的分支节复合阻抗。例如，如图1所示，谐振腔组件100的阻抗为谐振腔组件100、连接件401以及连接件402的复合阻抗。当然，如果滤波器的输入端301和输出端302分别与谐振腔组件100两端的谐振器102连接，则微带滤波组件100的阻抗即为微带滤波组件100、连接件401以及连接件402的复合阻抗；如果滤波器的输入端301与谐振腔组件100的一端的谐振器102连接，输出端302与微带线201的与所述输入端301相对的一端连接，则谐振腔组件100的阻抗是指谐振腔组件100和连接件402复合阻抗，微带滤波组件阻抗是指微带组件200和连接件401的复合阻抗；如果滤波器的输入端301与微带线201的一端连接，输出端302与谐振腔组件100的与所述输入端301相对的一端的谐振器102连接，则谐振腔组件100的阻抗是指谐振腔组件100和连接件401复合阻抗，微带滤波组件200的阻抗是指微带滤波组件200和连接件402的复合阻抗。当然，输入端301和输出端302也可以连接于连接件401和连接件402的中间处，例如，如图2所示，输入端301与连接件401的中间b点连接，输出端302与连接件402的中间点e点连接，则谐振腔组件100的阻抗是指谐振腔组件100、连接件401中ab段和连接件402中ed段的复合阻抗，微带滤波组件200的阻抗是指微带滤波组件200、连接件401中bc段和连接件402中ef段的复合阻抗。应理解，上述所述的实施例中，假设输入端301靠近于连接件401，输出端302靠近于连接件402。
在本发明实施例中，如图3所示，连接件401可以为具有阶梯阻抗变换结构的连接件，连接件401可以将谐振腔组件100的抽头线104和微带滤波组件200进行匹配连接，当然，连接件402也可以是如此，只是为了简洁，未在图中示出。
在本发明实施例中，谐振器102可以为金属谐振器和/或介质谐振器。金属谐振器即为通常所说的同轴谐振器，其Q值一般，介质谐振器的Q值较高，但成本较高，因此，对于滤波器插损要求高的场景可以采用介质谐振器，而对于滤波器插损要求不高的场景可以采用金属谐振器。当然，金属谐振器可以和介质谐振器混合使用，例如，对于包括了三个谐振腔的谐振腔组件而言，可以采用一个金属谐振器和两个介质谐振器，或者可以采用两个金属谐振器和一个介质谐振器。
在本发明实施例中，微带滤波组件200可以采用微带交指滤波器电路，也可以采用微带平行耦合线滤波电路，也可以同时采用微带交指滤波电路和微带平行耦合线滤波电路，例如，如图4所示的微带滤波组件200同时采用了微带交指滤波电路和微带平行耦合线滤波电路。具体采用微带交指滤波电路，还是采用微带平行耦合线滤波电路，或者两者同时采用，可以根据产品需求进行设计，本发明实施例并不对此作任何限定。
在本发明实施例中，所述微带滤波组件200的微带线201可以包括悬置式微带线、倒置式微带线和共面波导带线中的至少一种。悬置式微带线和倒置式微带线具有较高的Q值（500～1500），并且这两种传输媒介可以实现很宽范围的阻抗值。如图5所示，a和b分别为倒置式微带滤波电路和悬置式微带滤波电路的电磁场模型图。
在本发明实施例中，在滤波器总插损要求为1.20db，带外抑制90db以上时，所述谐振腔组件100包括两个谐振器，所述微带滤波组件200包括7阶微带线。在本发明实施例中，由于谐振腔组件的两端分别和微带滤波组件的两端连接，因此具有较优的射频指标和插损指标。
在本发明实施例中，可以根据需要传输的信号类型（例如，功率等），滤波器的射频指标和插损指标要求进行仿真求解出需要的谐振腔组件100包括的谐振腔101的腔数，微带滤波组件200包括的微带线201的阶数，两者的阻抗等参数，在通过仿真得出谐振腔组件100包括的谐振腔101的腔数，微带滤波组件200包括的微带线201的阶数，两者的阻抗等参数之后，可以具体加工该滤波器，谐振腔组件100包括的谐振腔101可以采用机加工车削而成，微带滤波组件200包括的微带线201可以采用低损耗的PCB板加工而成，将加工好的微带滤波组件200和金属腔通过抽头金属线焊接，在微带线上方安装屏蔽板，在安装了螺钉和连接器之后，就构成了本发明实施例的滤波器，其中微带线201上方增加屏蔽盖板可以放止电磁泄漏造成滤波器的底噪提升和抑制度指标下降的问题。
因此，本发明实施例的滤波器，滤波器可以包括谐振腔组件100、微带滤波组件200和连接件401、402，其中，所述谐振腔组件100包括并联在一起的至少二个谐振腔101，每一谐振腔101上设置有谐振器102和调谐螺钉103，所述微带滤波组件200包括介质基板202和位于介质基板202上面的微带线201，所述连接件401将所述微带线201的一端和一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述连接件402将所述微带线201的另一端与另一谐振腔101上的谐振器102匹配连接，所述谐振腔组件100的阻抗小于所述微带滤波组件的阻抗200，由于谐振腔组件100的阻抗小于微带滤波组件200的阻抗，谐振腔的功率容量较高，大功率电磁波优先选择低阻的谐振腔，功率信号经谐振腔和微带线分路后合路，保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标。
如图6所示，本发明实施例还提供了一种接收器，包括信号接收装置510和如上文所述的根据本发明实施例的滤波器520，所述信号接收装置用于接收信号，所述滤波器520用于处理所述信号接收装置510接收的信号。
如前文所述，由于根据本发明实施例的滤波器能够保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标，所以也能同时实现包含该滤波器的接收器的总体积的小型化，并能保证接收器的功率容量指标。
如图7所示，本发明实施例还提供了一种发送器，包括信号发送装置610和如上文所述的根据本发明实施例的滤波器620，所述滤波器620用于处理信号，所述信号发射装置610用于发送已经所述滤波器620处理过的信号。
如前文所述，由于根据本发明实施例的滤波器能够保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标，所以也能同时实现包含该滤波器的发送器的总体积的小型化，并能保证发送器的功率容量指标。
如图8所示，本发明实施例还提供了一种收发器，包括信号接收装置710、如上文所述的根据本发明实施例的滤波器720和信号发射装置730，所述信号接收装置710用于接收信号，所述滤波器720用于处理所述信号接收装置710接收的信号，所述信号发射装置730用于处理经所述滤波器720处理过的信号。
如前文所述，由于根据本发明实施例的滤波器能够保证了大功率信号不会击穿，同时又兼顾了滤波器的射频插损和抑制度等指标，实现了总体积小型化，保证了滤波器的功率容量指标，所以也能同时实现包含该滤波器的收发器的总体积的小型化，并能保证收发器的功率容量指标。
应理解，图6、图7和图8分别只示出了接收器、发送器和收发器的部分部件，但接收器、发送器和收发器还可以包含其它部件，例如，对于收发器而言，还可以包括放大器、缓冲器等，具体可以参考现有技术，为了简洁，在此不再赘述
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。
Claims (11)
1.一种滤波器，其特征在于，包括谐振腔组件(100)、微带滤波组件(200)、第一连接件(401)和第二连接件(402)，其中，所述谐振腔组件(100)包括并联在一起的至少二个谐振腔(101)，每一谐振腔(101)上设置有谐振器(102)和调谐螺钉(103)，所述微带滤波组件(200)包括介质基板(202)和位于介质基板(202)上面的微带线(201)，所述第一连接件(401)将所述微带线(201)的一端和一谐振腔(101)上的谐振器(102)匹配连接，所述第二连接件(402)将所述微带线(201)的另一端与另一谐振腔(101)上的谐振器(102)匹配连接，所述谐振腔组件(100)的阻抗小于所述微带滤波组件(200)的阻抗。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一连接件(401)和所述第二连接件(402)是具有阶梯阻抗变换结构的连接件。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，在滤波器总插损要求为1.20db，带外抑制90db以上时，所述微带线(201)为7阶微带线。
4.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器的输入端(301)和输出端(302)分别连接所述微带线(201)的两端。
5.根据权利要求1或2所述滤波器，其特征在于，所述谐振器(101)为金属谐振器和/或介质谐振器。
6.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述微带滤波组件(200)还包括位于所述微带线(201)上的屏蔽盖板。
7.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述微带线(201)组成微带交指滤波电路和/或微带平行耦合线滤波电路。
8.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述微带线(201)包括悬置式微带线、倒置式微带和共面波导微带线中的至少一种。
9.一种接收器，其特征在于，包括信号接收装置(510)和如权利要求1至8中任一项所述的滤波器(520)，所述信号接收装置(510)用于接收信号，所述滤波器(520)用于处理所述信号接收装置(510)接收的信号。
10.一种发送器，其特征在于，包括信号发送装置(610)和如权利要求1至8中任一项所述的滤波器(620)，所述滤波器(620)用于处理信号，所述信号发射装置(610)用于发送已经所述滤波器(620)处理过的信号。
11.一种收发器，其特征在于，包括信号接收装置(710)、如权利要求1至8中任一项所述的滤波器(720)和信号发射装置(730)，所述信号接收装置(710)用于接收信号，所述滤波器(720)用于处理所述信号接收装置(710)接收的信号，所述信号发射装置(730)用于处理经所述滤波器(720)处理过的信号。
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