CN105051972A - 交叉耦合带通滤波器 - Google Patents

Abstract

[技术问题]提供了降低由于介电损耗所导致的信号损耗并且使得谐振频率易于改变的交叉耦合带通滤波器。[技术方案]根据本发明的交叉耦合带通滤波器包括：输入波导，输出波导，以及将这些波导连接在一起的三级或更多级谐振器。所述三级或更多级谐振器利用滤波器元件形成。所述三级或更多级谐振器的一对或多对谐振器经由共用管壁邻接并且包括在该共用管壁中的开口，在该开口中将所述一对或多对谐振器连接在一起的天线，以及在电磁波的波导路径上在所述一对或多对谐振器之间的一级或多级不连接的谐振器。

Description

交叉耦合带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种用于滤波微波、毫米波以及类似波的交叉耦合带通滤波器。

背景技术

在利用微波段或者毫米波段执行传送/接收的无线通信系统中，带通滤波器通常用于仅使预定频段的信号通过并消除多余频段的信号。在那时，为了在不增大滤波器级数的情况下在通频带的外围处获得频段的大衰减量，使用了在衰减特性上具有极点的所谓交叉耦合滤波器。

作为所公开的交叉耦合滤波器例如是，采用了用于谐振元件的鳍线的E-平面鳍线带通滤波器(PTL1，图9)以及包括外部空腔的E-平面鳍线带通滤波器(PTL2，图10)。另外，公开了具有在其中将一对波导谐振器通过连接孔相互连接的结构的带通滤波器(PTL3，图11)。

[引文列表]

[PTL]

[PTL1]日本专利公布No.4079944

[PTL2]日本特开专利公开No.2005-354698

[PTL3]日本特开专利公开No.2010-28381

发明内容

[技术问题]

然而，在PTL1的技术中，由于构造为鳍线的介电基板302所导致的介电损耗，在信号中产生了损耗。在PTL2的结构中，当将构造为滤波器的基板或类似结构进行调换或者改变该滤波器的谐振频率时，必须利用调节螺钉或类似部件调整独立设置的空腔207的频率。在PTL3的技术中，在波导体中所包含的谐振器2a的形状决定了谐振频率，并且因此难以对该谐振频率作出改变。

考虑到这些情况提出了本发明，并且其目的是为了提供交叉耦合带通滤波器，其中该滤波器降低了由于介电损耗导致的信号损耗并且使得谐振频率易于改变。

[解决问题的技术方案]

为了实现该目的，本发明的交叉耦合带通滤波器包括输入波导、输出波导以及将所述波导连接到一起的三级或更多级谐振器，其中所述三级或更多级谐振器采用滤波器元件形成，所述三级或更多级谐振器的一对或多对谐振器经由共用管壁邻接，并且包括：在该共用管壁中的开口、将该开口中的所述一对或多对谐振器连接在一起的天线、以及在电磁波的波导路径中在所述一对或多对谐振器之间的一级或多级不连接的谐振器。

[发明的有益效果]

本发明能够提供降低了由于介电损耗所导致的信号损耗并使得谐振频率易于改变的交叉耦合带通滤波器。

附图说明

图1是图示在第一示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的构造的示图。

图2是图示在第一示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的天线5的外围构造的示图。

图3是图示在第一示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的天线5的构造的外围的示图。

图4是图示在第一示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的天线5的构造的外围的示图。

图5是图示在第一示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的凹槽8的构造的示图。

图6是图示在示例中关于波导1和2以及金属板3的横截面和内部尺寸的示图。

图7是图示在第一示例性实施方式的示例中测量结果的图表。

图8是图示在第二示例性实施方式中交叉耦合带通滤波器的天线5的外围构造的示图。

图9是图示在PTL1中所描述的E-平面鳍线带通滤波器的示图。

图10是图示在PTL2中所描述的E-平面鳍线带通滤波器的示图。

图11是图示在PTL3中所描述的E-平面鳍线带通滤波器的示图。

具体实施方式

[第一示例性实施方式]

本发明的示例性实施方式将参照附图进行详细描述。然而，为了实现本发明下面所描述的示例性实施方式包括了技术上优选的限制，但是本发明的范围不限于以下。

[构造的说明]

图1是使用本发明的六级带通滤波器的构造示图。如图1所示，金属板4被在其中矩形波导在宽的宽度面上被分割为两个部分的波导1和2夹入中间，并且作为一个整体，构造出E-平面鳍线带通滤波器。

波导1和2在宽的宽度面上被分割为两个部分，但是分割面不必定位在波导的中央。此外，分割面布置为垂直于波导内部所产生的磁场。换句话说，金属板4将作为交叉耦合带通滤波器的矩形波导垂直于内部所产生的磁场地分割为两个部分。实际上，滤波器可以被设置为采用后面将被描述的金属板4从而在衰减特性曲线上具有极点。在图1的本示例性实施方式中，带通滤波器具有在其轴向长度的一半部分处呈现出折叠的结构。折叠位置不必在轴向长度的一半处，并且可以在任意部分处执行折叠。此外，如图1和图4所示，带通滤波器的折叠结构在本示例性实施方式中在由内部空间共享的管壁的内壁3的面对金属板4的横截面中包括在面对天线5和短桩(shortstub)6的部分中的凹槽8。

设计金属板4从而使得形成为网格的金属板4的形状(板的厚度、金属鳍的宽度/距离)构成带通滤波器所必需的连接系数，并且使得金属板4在预定频率下谐振。换句话说，谐振器利用作为滤波器元件的金属板4形成。在本示例性实施方式中，使用当波导1和2被组合时其一个端部开口的输入/输出波导15以及在其间的六级谐振器构成滤波器。换句话说，通过六级谐振器将输入/输出波导15的一个端部与输入/输出波导15的另一端部连接在一起。在输入/输出波导15中，取决于电磁波的入射路径，其一个端部用作入射波导而另一端部用作输出波导。如图1所示，在作为一个整体的六级滤波器的第三级与第四级谐振器之间执行折叠，并且第一级和第六级谐振器、第二级和第五级谐振器、以及第三级和第四级谐振器分别被形成为相互面对。

当波导1和2与金属板4进行组合时，通过定位于开口中央的天线5将第二级和第五级谐振器进行连接，其中开口通过设置在共用内壁3中的凹槽8形成。关于以此方式被天线5连接的谐振器，可以有至少一组谐振器经由共用内壁3邻接并且通过天线5和凹槽8被连接。在本带通滤波器中在电磁波的波导路径中，当不通过天线与另一个谐振器连接的至少一个谐振器被夹在由天线5所连接的一组谐振器之间时，可能会产生极点。换句话说，关于本发明中的谐振器，可以有三级或更多级谐振器，其包括如上通过天线5所连接的一组谐振器以及与另一谐振器不连接的单级谐振器。

图2示出了图1所示的产生金属板4的金属板极点的天线5外部的放大示图。如图2所示，天线5的两侧在其中央利用短桩6进行连接，并且短桩6与金属板4连接。如图3所示，当保持机械强度时，短桩6还可以仅在一侧存在。此外，在如图4所示的布置中，天线5可以采用短桩6和6’保持在两侧上。短桩6和6’的其中一个可以如短桩6’连接到金属板4以及天线。此外，仅在朝向面对天线5的凹槽8的区域中将另一个形成为短桩6’；并且在与面对内壁3的厚度相对应的宽度处，达到与金属板连接的区域被与金属板4连接是可能的。

短桩6优选地在本交叉耦合带通滤波器的通频带内具有长度L。在图2中，短桩6与天线5的两个端部连接。当通过组合波导1和2以及金属板4而配置本交叉耦合带通滤波器时，凹槽8被设置在波导1和2的内壁中的面对天线5和短桩6的位置处(在图1中，仅波导2的凹槽8是可见的)。

图5是图示了图1所示的凹槽8的部分的放大示图。凹槽8被设置在波导1和2内。凹槽8被设置在面对天线5和短桩6的位置处并且被形成在相对于天线5和短桩6的共轴线中。凹槽8旨在确保用于构造作为共轴线的天线5和短桩6的空间。当通过组合波导1和2以及金属板4而配置本交叉耦合带通滤波器时，凹槽8，特别是其面对天线5的部分用作用于连接跨过内壁3邻接的两个谐振器的开口。以此方式，天线5的部分不通过凹槽8与波导1和2的任一个接触并且因此在开口内被设置为浮置状态。此外，天线5的长度S能够调整在衰减特性曲线上所产生的极点的频率。

关于金属板4，在面对短桩6两侧的内壁3的横截面31的区域中，设置外导体7。当通过组合波导1和2以及金属板4而配置本交叉耦合带通滤波器时，外导体7和凹槽8外侧的内壁横截面31’彼此之间进行紧密接触，并且因此能够避免在天线5的外围中不小心地产生的间隙。结果，避免由于在跨天线5连接的两个谐振器之间所产生的不必要的电波成为可能。

[有益效果的说明]

如上所述，在本发明的第一示例性实施方式中的交叉耦合带通滤波器中，天线5被设置在作为滤波器元件的金属板4上，并且由此极点能够在通频带中产生。此外，还依靠金属板4的替换以改变谐振频率，当适合于具有新的谐振频率的金属板4的天线5被预先安装时，在本交叉耦合带通滤波器中安装之后的调整变得不必需。此外，金属板4用作滤波器元件，并且由此由于介电损耗所导致的信号损耗能够得以降低。

[示例]

图6示出了在其中六级交叉耦合带通滤波器被配置在7GHz频段的一个示例的横截面和内部尺寸(a×b＝28.5×12.6mm²)，并且图7示出了在条件下在特性中的计算值和测量值。在图7中，垂直轴指示透射损耗(ATT/dB)和反射损耗(回波损耗/dB)，并且水平轴指示通过频率(频率/GHz)。在图7的垂直轴中，负值指示信号损耗。关于图7中的值，实线代表测量值以及虚线代表计算值。此外，a代表作为与在矩形波导内的磁场矢量方向平行的平面的H平面的电磁波传播方向的长度。此外，b代表作为与在矩形波导内的电场矢量方向平行的平面的E平面的长度。

在本示例的情况下，在与第一示例性实施方式中相同的方式下，交叉耦合带通滤波器的第二级和第五级被连接，并且由此在通频带的更高侧和更低侧产生了极点。此外，金属板4被设置在将波导分割为两个相等部分的位置处。

如图7所示，在此条件下的反射损耗被表示为至少20dB的良好数值，并且因此可以想到天线5不会影响带通滤波器的通过特性。

[第二示例性实施方式]

在第一示例性实施方式中，天线5被设置在交叉耦合带通滤波器的一个位置处。本示例性实施方式将会描述在其中设置了在第一示例性实施方式中的另一天线5’的示例。

图8是根据本示例性实施方式包括两个天线5和5”的六级带通滤波器的结构示图。与第一示例性实施方式不同，在本示例性实施方式的金属板4中，以与第二级和第五级谐振器相同方式，第一级和第六级谐振器还可以通过共用内壁3的凹槽8和天线5”连接。图8还示出了输入/输出波导15。

两个天线5和5”分别具有不同长度S和S”。这使得产生多个极点成为可能。短桩6和6”的相应长度L和L”分别优选为不会影响电特性的长度。

用于产生极点的条件是在电磁波的波导路径内，不通过天线与另一个谐振器连接的至少一个谐振器被夹在被天线5所连接的一组谐振器之间。天线5在两个或更多位置处的布置还使得通过相同操作在衰减特性上添加极点的数目。

在本示例性实施方式中，天线5和5”被设置在带通滤波器的两个位置处。换句话说，当天线5的数量增加一个时，能够添加一组极点。甚至当天线5被设置在三个或更多位置时，在衰减特性上的极点数目能够通过相同操作被添加。

[另一个示例性实施方式]

以上说明已经例证了示例性实施方式以及在其中沿着本滤波器的轴向长度执行两次折叠的示例，但是折叠能够执行两次或更多次。

本发明已经参考示例性实施方式(以及示例)进行了描述，但是本发明不限于示例性实施方式(以及示例)。本领域技术人员能够理解，在不脱离本发明范围的情况下，各种改变能够被应用于本发明的构造以及细节中。

本申请基于并且要求2013年3月1日提交的日本专利申请号2013-040978的优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。

[参考标记列表]

1波导

2波导

3内壁

4金属板

5，5”天线

6，6’，6”短桩

7外导体

8凹槽

15输入/输出波导

31内壁3的横截面

31’凹槽8外侧的内壁横截面

302介电基板

Claims (9)

1.一种交叉耦合带通滤波器，包括：输入波导；输出波导；以及将所述波导连接在一起的三级或更多级谐振器；

所述三级或更多级谐振器利用滤波器元件形成，所述三级或更多级谐振器中的一对或多对谐振器经由共用管壁邻接，并且包括：在所述共用管壁中的开口、在所述开口中将所述一对或多对谐振器连接在一起的天线、以及在电磁波的波导路径中在所述一对或多对谐振器之间的一级或多级不连接的谐振器。

2.根据权利要求1所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述天线与所述滤波器元件连接。

3.根据权利要求1和权利要求2中的任一项所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述天线的长度调整极点的频率。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述天线利用一个或两个短桩与所述滤波器元件连接，并且与所述滤波器元件连接的极点外导体被设置在所述一个或两个短桩与通过所述天线连接的所述谐振器之间。

5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述滤波器元件将所述交叉耦合带通滤波器与内部地产生的磁场垂直地分割为两个部分。

6.根据权利要求1或权利要求5所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述滤波器元件是金属板。

7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的交叉耦合带通滤波器，其中，在所述输入波导与所述输出波导之间存在折叠。

8.根据权利要求7所述的交叉耦合带通滤波器，其中，所述折叠出现至少两次。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的交叉耦合带通滤波器，其中，在所述滤波器的轴向长度的一半部分处出现所述折叠。