CN105244571A - 一种介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种介质波导滤波器，至少包括：第一谐振器，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；第二谐振器，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；在第一谐振器和第二谐振器相接触的面上开设有耦合窗口，暴露出第一谐振器和第二谐振器的介质，用于在第一谐振器和第二谐振器之间进行耦合，耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过所述介质波导滤波器工作频率的半波长，用以使第一谐振器和第二谐振器之间的耦合极性反转。实施本发明实施例，其能使谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合；拓扑结构灵活、结构简单以及易于装配。

Description

一种介质波导滤波器

技术领域

本发明涉及射频滤波器，尤其涉及一种介质波导滤波器。

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。介质波导可以大幅减小产品尺寸，并且具有高Q值，温漂小等优点，是一种很好的小型化解决方案。

目前的介质波导滤波器和腔体滤波器仍存在交叉耦合（负耦合）结构复杂，且不够灵活，实现困难的技术问题。例如：现有的产生交叉耦合的介质波导滤波器主要有以下三种形式：

第一种是金属探针结构的解决方案，可以产生负的交叉耦合。实施时，介质需要进行打孔作业，然后将金属探针插入介质中。该种实施方式的金属探针结构虽然可以产生负的耦合，但在装配和固定上存在一定的难度。

第二种是外置微带线结构的解决方案，可以产生负的交叉耦合。实施时，首先，需要在介质块表面刷银做出来的微带线并且装配探针，使探针与介质块谐振器相连。其存在的技术问题是：一方面增加了产品的零部件，在装配和固定上较为繁琐，效率较低。另一方面，该结构提供的交叉耦合的强度较弱，很难加强，进一步增加了设计的难度。

第三种解决方案是应用在同轴腔体滤波器上用以产生负的交叉耦合的金属探针结构，这种方案的主要缺点是金属探针需要介质进行支撑，装配也比较复杂。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种介质波导滤波器，其能使谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合；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介质波导滤波器，包括：介质波导滤波器，至少包括：第一谐振器，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；第二谐振器，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层；在第一谐振器和第二谐振器相接触的面上开设有耦合窗口，暴露出第一谐振器和第二谐振器的介质，用于在第一谐振器和第二谐振器之间进行耦合，耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过介质波导滤波器工作频率的半波长，用以使第一谐振器和第二谐振器之间的耦合极性反转。

其中：耦合窗口至少包括：第一窗口和自第一窗口的端部或中部延伸设置的第二窗口，第一窗口和第二窗口互成角度的取值范围区间为（0，90°]。

其中，第一窗口的延伸方向垂直于第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面。

其中，第二窗口连接在第一窗口的端部使耦合窗口呈L形或V形，或者第二窗口连接在第一窗口的中部使耦合窗口呈T形。

其中，耦合窗口还包括自第二窗口的端部延伸设置的第三窗口，第三窗口平行于第一窗口使耦合窗口呈U形或N形。

其中，耦合窗口还包括自第三窗口的端部延伸设置的第四窗口，第四窗口平行于第二窗口。

其中，耦合窗口呈W形。

其中，耦合窗口为第一窗口、第二窗口、第三窗口、第四窗口以及依次按照第一窗口、第二窗口、第三窗口以及第四窗口的重复循环连接顺序所连接其中的有限次循环而形成的窗口图案。

其中，窗口图案呈弓形。

其中，第一谐振器和第二谐振器的介质为陶瓷材料，在第一谐振器和第二谐振器上覆盖的导电层均为金属银。

其中，第一谐振器、第二谐振器均为立方形状，第一谐振器、第二谐振器均包括独立的调节部份，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，耦合窗口为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。

其中，第一谐振器与第二谐振器之间通过焊接方式连接固定。

其中，第一谐振器上设置有一个输入端口；以及第二谐振器上设置有一个输出端口。。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

第一，本发明实施例在第一谐振器和第二谐振器相接触的面上开设有耦合窗口，耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过介质波导滤波器工作频率的半波长，使第一谐振器和第二谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合。

第二，本发明实施例可以采用不同数量的谐振器进行混合，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。

第三，本发明实施例所采用的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。

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为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例一的结构示意图。

图2为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例一中弓形耦合窗口的结构示意图。

图3为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例二的结构示意图。

图4为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例三的结构示意图。

图5为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例四的结构示意图。

图6为本发明提供的一种介质波导滤波器实施例五的结构示意图。

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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图2，为本发明提供的一种介质波导滤波器一个实施例的结构示意图，本实施例中的介质波导滤波器包括：

第一谐振器1，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，第二谐振器2，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，第三谐振器3，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层，第四谐振器4，其具有一介质块，在介质块表面覆盖有导电层。

其中，在第一谐振器1与第二谐振器2相接触的面上开设有耦合窗口51，在第一谐振器1与第三谐振器3相接触的面上开设有耦合窗口52，在第一谐振器1与第四谐振器4相接触的面上开设有耦合窗口53，第二谐振器2和第三谐振器3相接触的面上开设有耦合窗口54。

通过上述耦合窗口51、52、53、54暴露出各谐振器的介质（即在耦合窗口处没有覆盖导电层，除窗口部分其他用导电层隔开），可用于在第一谐振器1和第二谐振器2、第一谐振器1和第三谐振器3、第一谐振器1和第四谐振器4以及第二谐振器2和第三谐振器3之间进行能量耦合。

其中，第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3以及第四谐振器4的介质均为陶瓷材料，在第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3以及第四谐振器4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，第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3以及第四谐振器4均为立方形状。具体实施时，第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3以及第四谐振器4可以根据实际需要设置独立的调节部份，用于对调谐模式的频率进行调整。例如：可将调节部分，如调节螺钉安装在每个立方形状的至少两个相互垂直的表面。在具体实现时，需要在第一谐振器1、第二谐振器2、第三谐振器3或第四谐振器4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，该第一谐振器1和第二谐振器2为呈立方形状，其是基于工艺，加工、组合方便上的考虑，但具体实施时，谐振器也可以是其它常见的形状，如谐振器为圆柱形、梯形等。

耦合窗口可以为横向耦合窗口或纵向耦合窗口，通过耦合窗口，可以将各谐振器中的一个模式的能量耦合到与其相接的谐振器中。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。

本实施例中，耦合窗口52、53、54分别呈方形，以实现其之间谐振器的正耦合。当然，也可以根据实际需要设置耦合窗口52、53、54的结构样式，例如：设置与下述耦合窗口51相同或相似的结构。为实现第一谐振器1和第二谐振器2之间的负耦合，本实施例采用如下新的耦合窗口51以使第一谐振器1和第二谐振器2之间的耦合极性反转，产生负耦合。

耦合窗口51包括：第一窗口511、自第一窗口511的端部延伸设置的第二窗口512、自第二窗口的端部延伸设置的第三窗口513、自第三窗口513的端部延伸设置的第四窗口514以及依次按照第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513以及第四窗口514的重复循环连接顺序所连接其中的有限次循环而形成的窗口图案。具体地说，本实施例图示的耦合窗口51包括：按上述全部循环顺序的两组窗口图案和缺少第四窗口514的部分循环顺序的一组窗口图案依次相连的图案组合，形成第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513、第四窗口514、第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513、第四窗口514、第一窗口511、第二窗口512以及第三窗口513依次相连的窗口图案。

本实施例中，第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513以及第四窗口514的宽度可以设为相同，也可以设为不相同。其中，相连的两窗口图案设为垂直，也就是说，第一窗口511与第二窗口512之间的角度为90°，第二窗口512与第三窗口513之间的角度为90°，以此类推，最终形成呈弓形的窗口图案。

如此设置的作用是：多个窗口依次相连呈弓形的耦合窗口结构的窗口总长度超过半波长。其中：窗口总长度是指以多个窗口长度的总和或是根据多个窗口的重心位置所确认的窗口长度，其能够使两谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合。具体实施时，第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513以及第四窗口514可以通过刷银的方式形成上述结构图案，也可以在两个相邻的谐振器之间夹设一个金属片，金属片上设有上述呈弓形的镂空图案。当然，也可以采用其他的工艺方式形成上述多个窗口相连结构的方案。

由于第一谐振器1、第二谐振器2采用介质波导，且在其上覆盖有金属导电层，故第一谐振器1与第二谐振器2之间可以通过整体焊接方式进行连接固定。当然，也可以通过其他工艺方式，如导电胶相连，或通过其他夹具进行夹紧相连，再或者介质烧结一体化的方式相连。其中：介质烧结一体化的具体连接过程为，介质粉通过几十吨的压力压成一体，然后高温烧结。在压制成型后刷银制作窗口，然后二次压制，然后烧结，即可形成一体化的内部有窗口的介质块。

可以理解的是，第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513以及第四窗口514的宽度可以根据实际使用需要进行统一的粗细调整。试验结构表明，当窗口511-514的宽度设置越宽时，谐振器之间的负耦合强度就越强。当然，不同窗口之间的宽度也可以设为不同，并不影响整体呈弓形耦合窗口结构的窗口总长度超过半波长方案的实质，仍能使两谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合。

本实施例中，第一窗口511的延伸方向垂直于第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b。试验结构表明，在第二窗口512和第四窗口514的长度设置不变的情况下，第一窗口511和第三窗口513的长度设置越短，谐振器之间的负耦合强度越强。其它实施方式中，可以并不限定第一窗口511的延伸方向。

进一步的，在第一谐振器1上设置有一个输入端口11，用于输入射频能量；在第二谐振器2上设置有一个输出端口21，用于将射频能量传送出去。

综上所述，通过改变耦合窗口的结构形式使耦合极性反转的方案在结构上更为简单，耦合强弱可以通过各个窗口的长度和线宽的变化对耦合量进行控制，生产性高，成本也较低。

其它替换的实施方式中，耦合窗口51、52、53、54可以分别为相邻的两谐振器分别具有的窗口叠加后所形成的图案，例如：一个谐振器的介质块上的窗口呈弓形线，相邻谐振器的介质块上的窗口是一个尺寸大于弓形线的矩形。当两谐振器相互耦合后，第一第二介质块拼接后窗口的叠加效果使信号只能从弓形线的部分通过，该种方式所形成的耦合窗口51、52、53或54仍满足窗口长度尺寸设置超过介质波导滤波器工作频率的半波长的技术实质，能够使第一谐振器和第二谐振器之间的耦合极性反转。也就是说，无论如何设置窗口的形状以及窗口的组合形式，主要满足耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过介质波导滤波器工作频率的半波长，即可实现第一谐振器和所述第二谐振器之间的耦合极性反转的功能。

如图3所示，示出了本发明提供的一种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，该介质波导滤波器与图1中示出的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，耦合窗口51结构仅包括第一窗口511和第二窗口512，第一窗口511的延伸方向与第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b呈任意角度，第二窗口512连接在第一窗口511的端部，第一窗口和第二窗口互成角度的取值范围区间为（0，90°），例如，15°、30°、45°或60°等情况，使耦合窗口51呈V形。

再如：当第一窗口511的延伸方向垂直于第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b，第二窗口512连接在第一窗口511的端部，第一窗口和第二窗口互成角度为90°时，耦合窗口51呈L形（未图示）。其他部件的更多的细节与原理请参考前述对图1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，该介质波导滤波器与图3中示出的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，第一窗口511的延伸方向与第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b平行，第二窗口512连接在第一窗口511的中部，第一窗口和第二窗口互成角度为90°，使耦合窗口51呈T形，其他部件的更多的细节与原理请参考前述对图1的描述，在此不进行详述。

如图5所示，示出了本发明提供的一种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，该介质波导滤波器与图1中示出的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，耦合窗口51结构仅包括第一窗口511、第二窗口512和第三窗口513，第一窗口511的延伸方向垂直于第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b，第二窗口512连接在第一窗口511的端部，第一窗口和第二窗口互成角度为的取值范围区间为（0，90°），例如，15°、30°、45°或60°等情况，自第二窗口512的端部延伸设置的第三窗口513平行于第一窗口511使耦合窗口51呈N形。

再如：第一窗口511的延伸方向垂直于第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b，第二窗口512连接在第一窗口511的端部，第一窗口和第二窗口互成角度为90°，自第二窗口512的端部延伸设置的第三窗口513平行于第一窗口511使耦合窗口51呈U形。

如图6所示，示出了本发明提供的一种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，该介质波导滤波器与图1中示出的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，耦合窗口51结构包括第一窗口511、第二窗口512、第三窗口513以及第四窗口514。其中：第一窗口511的延伸方向与第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面a，b呈任意角度，第二窗口512连接在第一窗口511的端部，第一窗口和第二窗口互成角度的取值范围区间为（0，90°），例如，15°、30°、45°或60°等情况，自第二窗口512的端部延伸设置的第三窗口513平行于第一窗口511进行设置，自第三窗口513的端部延伸设置第四窗口514平行于第二窗口512进行设置，使耦合窗口呈W形。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

第一，本发明实施例在第一谐振器和第二谐振器相接触的面上开设有耦合窗口，耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过介质波导滤波器工作频率的半波长，使第一谐振器和第二谐振器之间的耦合极性反转，产生负的耦合。

第二，本发明实施例可以采用不同数量的谐振器进行混合，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。

第三，本发明实施例所采用的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。

Claims (14)

1.一种介质波导滤波器，其特征在于，至少包括：

第一谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；

第二谐振器，其具有一介质块，在所述介质块表面覆盖有导电层；

在所述第一谐振器和第二谐振器相接触的面上开设有耦合窗口，暴露出所述第一谐振器和所述第二谐振器的介质，用于在所述第一谐振器和所述第二谐振器之间进行耦合，其中：

所述耦合窗口的窗口长度尺寸设置超过所述介质波导滤波器工作频率的半波长，用以使所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的耦合极性反转。

2.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口至少包括：第一窗口和自所述第一窗口的端部或中部延伸设置的第二窗口，所述第一窗口和所述第二窗口互成角度的取值范围区间为（0，90°]。

3.如权利要求2所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一窗口的延伸方向垂直于所述第一谐振器和第二谐振器相对水平放置状态下的上下表面。

4.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第二窗口连接在所述第一窗口的端部使所述耦合窗口呈L形或V形，或者所述第二窗口连接在所述第一窗口的中部使所述耦合窗口呈T形。

5.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口还包括自所述第二窗口的端部延伸设置的第三窗口，所述第三窗口平行于所述第一窗口使所述耦合窗口呈U形或N形。

6.如权利要求5所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口还包括自所述第三窗口的端部延伸设置的第四窗口，所述第四窗口平行于所述第二窗口。

7.如权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口呈W形。

8.如权利要求6所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口为所述第一窗口、所述第二窗口、所述第三窗口、所述第四窗口以及按照第一窗口、第二窗口、第三窗口以及第四窗口的重复循环连接顺序所连接其中的有限次循环而形成的窗口图案。

9.如权利要求8所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述窗口图案呈弓形。

10.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器的介质为陶瓷材料，在所述第一谐振器和所述第二谐振器上覆盖的导电层均为金属银。

11.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，

所述第一谐振器、第二谐振器均为立方形状，所述第一谐振器、第二谐振器均包括独立的调节部份，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。

12.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合窗口为横向耦合窗口或纵向耦合窗口。

13.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器与所述第二谐振器之间通过焊接方式连接固定。

14.如权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器上设置有一个输入端口；以及

所述第二谐振器上设置有一个输出端口。