CN103972621A - 一种混合介质波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种混合介质波导滤波器，包括：第一三模谐振器（1）、第二三模谐振器（3）以及单模谐振器（2），在所述第一三模谐振器（1）和第二三模谐振器（3）与所述单模谐振器（2）分别相接触的面上均开设有耦合窗口（18，38），暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一三模谐振器（1）和第二三模谐振器（3）与单模谐振器（2）之间进行耦合。实施本发明实施例，可以降低三模谐振器之间的干扰，且拓扑结构灵活、结构简单以及易于装配。
Description
技术领域
本发明涉及射频滤波器，尤其涉及一种混合介质波导滤波器。
背景技术
随着滤波器行业的发展，小型化、轻量化逐渐成为一种趋势。采用多模滤波器可以大幅度的减小滤波器的体积和重量，随着介质材料的技术日趋成熟，多模介质谐振器的量产已经可以实现。
目前三模滤波器主要有两种形式，第一种是由二个或二个以上的三模谐振器组成的滤波器，如图1中示出了一种现有的滤波器，其包括两个三模谐振器5，为避免两个三模谐振器5相互之间的影响，在两个三模谐振器5之间用波导传输线6连接，可以衰减不需要的模式，使得仅有一个模式可以传输。这种方案的主要缺点是作为连接部分的波导传输线，仅作为连接使用并不构成谐振器，浪费一部分空间，且拓扑结构不够灵活。
第二种是用金属腔同轴梳状谐振器取代第一种滤波器中的波导传输线，即在两个三模谐振器之间设置一个金属腔同轴梳状谐振器形成一个混合模式的滤波器。在这种方案中，使用金属腔可以有效的解决两个三模谐振器之间相互干扰的问题，且金属腔本身构成了谐振，也增加了拓扑结构的灵活性，但是这种方案的主要缺点是金属腔的装配比较复杂。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种混合介质波导滤波器，其能降低或消除三模谐振器之间的干扰，且拓扑结构灵活、结构简单以及易于装配。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种混合介质波导滤波器，包括：
第一三模谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
第二三模谐振器其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
单模谐振器，其设置在所述第一三模谐振器与所述第二三模谐振器之间，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一三模谐振器和第二三模谐振器与所述单模谐振器分别相接触的面上均开设有耦合窗口，暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一三模谐振器和第二三模谐振器与单模谐振器之间进行耦合。
优选地，所述第一三模谐振器、第二三模谐振器与所述单模谐振器的介质为陶瓷材料，在所述第一三模谐振器、第二三模谐振器与所述单模谐振器上覆盖的导电层均为金属银。
优选地，所述第一三模谐振器、第二三模谐振器均为立方形状，所述第一三模谐振器、第二三模谐振器均包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在每个立方形状的至少两个相互垂直的表面。
优选地，所述耦合窗口为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
优选地，所述第一三模谐振器与所述单模谐振器之间，以及所述第二三模谐振器与所述单模谐振器之间通过焊接方式连接固定。
优选地，所述第一三模谐振器上设置有一个输入端口；以及
所述第二三模谐振器上设置有一个输出端口。
优选地，所述调节部份为调节螺钉，在所述第一三模谐振器和所述第二三模谐振器的其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的斜边切角或直角切角。
相应地，本发明实施例的另一方面，还提供种一种混合介质波导滤波器，包括：
第一三模谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
单模谐振器，其设置在所述第一三模谐振器一侧，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一三模谐振器与所述单模谐振器相接触的面上均开设有耦合窗口，暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一三模谐振器与所述单模谐振器之间进行耦合。
优选地，所述第一三模谐振器与所述单模谐振器的介质为陶瓷材料，在所述第一三模谐振器与所述单模谐振器上覆盖的导电层均为金属银。
优选地，所述第一三模谐振器为立方形状，所述第一三模谐振器包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在立方形状的至少两个相互垂直的表面。
优选地，所述第一三模谐振器与所述单模谐振器之间通过焊接方式连接固定。
优选地，所述第一三模谐振器上设置有一个输入端口；以及
所述单模谐振器上设置有一个输出端口。
优选地，所述调节部份为调节螺钉，在所述第一三模谐振器和所述第二三模谐振器的其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的斜边切角或直角切角。
相应地，本发明实施例的再一方面，还提供一种混合介质波导滤波器，包括：
第一单模谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
第二单模谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
三模谐振器，其设置在所述第一单模谐振器与所述第二单模谐振器之间，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一单模谐振器和第二单模谐振器与所述三模谐振器分别相接触的面上均开设有耦合窗口，暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一单模谐振器和第二单模谐振器与所述三模谐振器之间进行耦合。
优选地，所述第一单模谐振器、第二单模谐振器与所述三模谐振器的介质为陶瓷材料，在所述第一单模谐振器、第二单模谐振器与所述三模谐振器上覆盖的导电层均为金属银。
优选地，所述三模谐振器为立方形状，所述三模谐振器包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在立方形状的至少两个相互垂直的表面。
优选地，所述耦合窗口为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
优选地，所述第一单模谐振器与所述三模谐振器之间，以及所述第二单模谐振器与所述三模谐振器之间通过焊接方式连接固定。
优选地，所述第一单模谐振器上设置有一个输入端口；以及
所述第二单模谐振器上设置有一个输出端口。
优选地，所述调节部份为调节螺钉，在所述三模谐振器的其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的斜边切角或直角切角。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
首先，本发明实施例采用不同数量的三模谐振器与不同数量的单模谐振器进行混合，可以形成任意阶的滤波器，从而提高了滤波器的拓扑结构的灵活性；
其次，本发明实施例所采用的三模谐振器与单模谐振器使用介质波导，具在其上覆盖有导电层，便于采用整体焊接的方式进行连接固定，易于装配，且结构工艺简洁；
另外，在一些实施例中，在三模谐振器与单模谐振器通过在相邻面上开设的非金属耦合窗口进行耦合，可以使三模谐振器中的一种模式的能量通过该耦合窗口进行传递，而三模谐振器另外两个模式与音模谐振器的能量耦合其他可以忽略，不会对理想的性能产生大的影响，设计难度较小，便于生产；
而且，在两个三模谐振器之间设置单模谐振器，可以降低或消除了两个三模谐振器之间的干扰。
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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1是现有的一种三模滤波器的结构示意图；
图2为本发明提供的一种混合介质波导滤波器一个实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的一种混合介质波导滤波器另一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种混合介质波导滤波器又一个实施例的结构示意图；
图5为本发明提供的一种混合介质波导滤波器再一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以式例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图2所示，示出了本发明提供的一种混合介质波导滤波器一个实施例的结构示意图，在该实施例中示出的为一个7阶混合介质波导滤波器，该混合介质波导滤波器包括：
第一三模谐振器1，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，第一三模谐振器1具有三个谐振模式，例如在一个实例中，该三个谐振模式分别为三种不同的TM模式；
第二三模谐振器3，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，第二三模谐振器3具有三个谐振模式，例如在一个实例中，该三个谐振模式分别为三种不同的TM模式；
单模谐振器2，其设置在第一三模谐振器1与第二三模谐振器3之间，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，单模谐振器2具有一种谐振模式；
其中，在第一三模谐振器1与单模谐振器2相接触的面上均开设有耦合窗口18，在第二三模谐振器3与单模谐振器2相接触的面上开设有耦合窗口38，通过该耦合窗口18和耦合窗口38暴露出各谐振器的介质（即在耦合窗口处没有覆盖导电层），用于在第一三模谐振器1和第二三模谐振器3的一种模式与单模谐振器2之间进行能量耦合。
其中，第一三模谐振器1、第二三模谐振器3与单模谐振器2的介质均为陶瓷材料，在第一三模谐振器1、第二三模谐振器3与单模谐振器2上覆盖的导电层均为金属银，可以理解的是，在其他的实施例中，也可以采用其他类型的金属导电层。
其中，在该实施例中，第一三模谐振器1、第二三模谐振器3均为立方形状，第一三模谐振器1、第二三模谐振器3均包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，调节部分被安装在每个立方形状的至少两个相互垂直的表面。其中，在第一三模谐振器1上的调节部份为调节螺钉11、12、13；在第二三模谐振器3上的调节部份为调节螺钉31、32、33，在具体实现时，需要在第一三模谐振器1、第二三模谐振器3上打孔并设置相应的螺母（未画出），通过改变调节螺钉与螺母的配合位置，来调节谐振器上相应谐振的频率，通过设置调节螺钉可以降低谐振器的加工精度。
在图中，该单模谐振器2为方形，可以理解的是，在其他的实施例中，其可以采用其他形状，例如梯形等；同样，在单模谐振器2上也可以设置调节螺钉（未示出）。
耦合窗口18、38为横向耦合窗口或纵向耦合窗口，通过该耦合窗口，可以将三模谐振器中的一个模式的能量耦合到单模谐振器中。图中，该耦合窗口的设置位置为中间位置，可以理解的是，可以根据实际情况对其进行上移或下移，可以不设置在中间位置。
由于第一三模谐振器1、第二三模谐振器3、单模谐振器2采用介质波导，且在其上覆盖有金属导电层，故第一三模谐振器1与单模谐振器2之间，以及第二三模谐振器3与单模谐振器2之间通过整体焊接方式进行连接固定。
进一步的，在第一三模谐振器上设置有一个输入端口16，用于输入射频能量；在第二三模谐振器3上设置有一个输出端口36，用于将射频能量传送出去。
同时，为了在三模谐振器的三种不同模式之间进行耦合，即将一个模式的能量耦合到另一个模式，在第一三模谐振器1和第二三模谐振器其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的切角，如图2中所示，在第一三模谐振器1上形成有斜边切角14和15；在第二三模谐振器3上形成斜边切角34和35。
如图3所示，示出了本发明提供的一种混合介质波导滤波器另一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该混合介质波导滤波器与图2中示出的混合介质波导滤波器的结构基本相同，不同之处在于，在该实施例中，在第一三模谐振器1和第二三模谐振器3上形成的切角为直角切角。即在第一三模谐振器1的两个相互垂直的表面通过切割形成直角切角14和15；在第二三模谐振器3上形成直角切角34和35。其他部件的更多的细节与原理请参考前述对图2的描述，在此不进行详述。
如图4所示，示出了本发明提供的一种混合介质波导滤波器又一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该混合介质波导滤波器包括：
第一三模谐振器1，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；
单模谐振器2，其设置在第一三模谐振器1一侧，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；
其中，在第一三模谐振器1与单模谐振器2相接触的面上均开设有耦合窗口18，暴露出各谐振器的介质，用于在第一三模谐振器1与单模谐振器2之间进行耦合。
其中，第一三模谐振器1与单模谐振器2的介质为陶瓷材料，在第一三模谐振器1与单模谐振器2上覆盖的导电层均为金属银。
其中，第一三模谐振器1为立方形状，第一三模谐振器1包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，调节部分被安装在立方形状的至少两个相互垂直的表面，具体地，在第一三模谐振器1上的调节部份为调节螺钉11、12、13。
其中，耦合窗口18为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
由于第一三模谐振器1、单模谐振器2采用介质波导，且在其上覆盖有金属导电层，故第一三模谐振器1与单模谐振器2之间可通过整体焊接方式进行连接固定。
进一步的，在第一三模谐振器上设置有一个输入端口16，用于输入射频能量；在单模谐振器2上设置有一个输出端口26，用于将射频能量传送出去。
同时，为了在三模谐振器的不同模式之间进行耦合，在第一三模谐振器1其中两个相互垂直的表面形成有用于进行谐振模式耦合的切角，如图4中所示，在第一三模谐振器1上形成有直角切角14和15。可以理解的是，在其他的实施例中，该切角可以是斜边切角。
如图5所示，示出了本发明提供的一种混合介质波导滤波器一个实施例的结构示意图，在该实施例中，该混合介质波导滤波器包括：
第一单模谐振器2，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；
第二单模谐振器4，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；
三模谐振器3，其设置在第一单模谐振器2与第二单模谐振器4之间，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；
其中，在第一单模谐振器2与三模谐振器3相接触的面上均开设有耦合窗口28，在第二单模谐振器4与三模谐振器3相接触的面上开设有耦合窗口48，通过该耦合窗口28和耦合窗口48暴露出各谐振器的介质，用于在第一单模谐振器2和第二单模谐振器4与三模谐振器3之间进行耦合。
其中，第一单模谐振器2、第二单模谐振器4与三模谐振器3采用的介质均为陶瓷材料，在第一单模谐振器2、第二单模谐振器4与三模谐振器3上覆盖的导电层均为金属银。
其中，在该实施例中，三模谐振器3为立方形状，三模谐振器包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，调节部分被安装在每个立方形状的至少两个相互垂直的表面。具体地，在图5中，在三模谐振器3上的调节部份为调节螺钉31、32、33；同时，在第一单模谐振器2和第二单模谐振器4上也可以设置调节螺钉，在图5中，在第一单模谐振器2上设置有调节螺钉12，在第二单模谐振器4上设置有调节螺钉43。
耦合窗口28、48为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
由于第一单模谐振器2、三模谐振器3、第二单模谐振器4采用介质波导，且在其上覆盖有金属导电层，故第一单模谐振器2与三模谐振器3之间，以及第二单模谐振器4与三模谐振器3之间可以通过整体焊接方式进行连接固定。
进一步的，在第一单模谐振器2上设置有一个输入端口26，用于输入射频能量；在第二单模谐振器4上设置有一个输出端口46，用于将射频能量传送出去。
同时，为了在三模谐振器的不同模式之间进行耦合，在三模谐振器3的其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的切角，如图5中所示，在三模谐振器3上形成有直角切角34和35。可以理解的是，在其他的实施例中，该切角可以是斜边切角。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
首先，本发明实施例采用不同数量的三模谐振器与不同数量的单模谐振器进行混合，可以形成任意阶的滤波器，从而提高了滤波器的拓扑结构的灵活性；
其次，本发明实施例所采用的三模谐振器与单模谐振器使用介质波导，具在其上覆盖有导电层，便于采用整体焊接的方式进行连接固定，易于装配，且结构工艺简洁；
另外，在一些实施例中，在三模谐振器与单模谐振器通过在相邻面上开设的非金属耦合窗口进行耦合，可以使三模谐振器中的一种模式的能量通过该耦合窗口进行传递，而三模谐振器另外两个模式与音模谐振器的能量耦合其他可以忽略，不会对理想的性能产生大的影响，设计难度较小，便于生产；
而且，在两个三模谐振器之间设置单模谐振器，可以降低或消除了两个三模谐振器之间的干扰。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (19)
1.一种混合介质波导滤波器，其特征在于，包括：
第一三模谐振器（1），其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
第二三模谐振器（3），其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
单模谐振器（2），其设置在所述第一三模谐振器（1）与所述第二三模谐振器（3）之间，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一三模谐振器（1）和第二三模谐振器（3）与所述单模谐振器（2）分别相接触的面上均开设有耦合窗口（18，38），暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一三模谐振器（1）和第二三模谐振器（3）与单模谐振器（2）之间进行耦合。
2.如权利要求1所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）、第二三模谐振器（3）与所述单模谐振器（2）的介质为陶瓷材料，在所述第一三模谐振器（1）、第二三模谐振器（3）与所述单模谐振器（2）上覆盖的导电层均为金属银。
3.如权利要求1所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，
所述第一三模谐振器（1）、第二三模谐振器（3）均为立方形状，所述第一三模谐振器（1）、第二三模谐振器（3）均包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在每个立方形状的至少两个相互垂直的表面。
4.如权利要求1至3任一项所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口（18，38）为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
5.如权利要求4所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）之间，以及所述第二三模谐振器（3）与所述单模谐振器（2）之间通过焊接方式连接固定。
6.如权利要求5所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）上设置有一个输入端口（16）；以及
所述第二三模谐振器（3）上设置有一个输出端口（36）。
7.如权利要求6所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述调节部份为调节螺钉（11，12，13，31，32，33），在所述第一三模谐振器（1）和所述第二三模谐振器（3）的其中两个相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的切角（14，15，34，35），所述切角为斜边切角或直角切角。
8.一种混合介质波导滤波器，其特征在于，包括：
第一三模谐振器（1），其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
单模谐振器（2），其设置在所述第一三模谐振器（1）一侧，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）相接触的面上均开设有耦合窗口（18），暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）之间进行耦合。
9.如权利要求8所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）的介质为陶瓷材料，在所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）上覆盖的导电层均为金属银。
10.如权利要求8所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）为立方形状，所述第一三模谐振器（1）包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在立方形状的至少两个相互垂直的表面。
11.如权利要求8至10任一项所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口（18）为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
12.如权利要求11所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）与所述单模谐振器（2）之间通过焊接方式连接固定。
13.如权利要求12所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一三模谐振器（1）上设置有一个输入端口（16）；以及
所述单模谐振器（2）上设置有一个输出端口（26）。
14.一种混合介质波导滤波器，其特征在于，包括：
第一单模谐振器（2），其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
第二单模谐振器（4），其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
三模谐振器（3），其设置在所述第一单模谐振器（2）与所述第二单模谐振器（4）之间，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；
其中，在所述第一单模谐振器（2）和第二单模谐振器（4）器与所述三模谐振器（3）分别相接触的面上均开设有耦合窗口（28，48），暴露出各谐振器的介质，用于在所述第一单模谐振器（2）和第二单模谐振器（4）与所述三模谐振器（3）之间进行耦合。
15.如权利要求14所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一单模谐振器（2）、第二单模谐振器（4）与所述三模谐振器（3）的介质为陶瓷材料，在所述第一单模谐振器（2）、第二单模谐振器（4）与所述三模谐振器（3）上覆盖的导电层均为金属银。
16.如权利要求14所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述三模谐振器（3）为立方形状，所述三模谐振器（3）包括独立的调节部份，用于对三种调谐模式的频率进行调整，所述调节部分被安装在立方形状的至少两个相互垂直的表面。
17.如权利要求14至16任一项所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口（28，48）为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。
18.如权利要求17所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一单模谐振器（2）与所述三模谐振器（3）之间，以及所述第二单模谐振器（4）与所述三模谐振器（3）之间通过焊接方式连接固定。
19.如权利要求18所述的混合介质波导滤波器，其特征在于，所述第一单模谐振器（2）上设置有一个输入端口（26）；以及
所述第二单模谐振器（4）上设置有一个输出端口（46）。
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