CN105244575A - 一种新型介质腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频器件技术领域，公开了一种新型介质腔体滤波器。所述介质腔体滤波器，通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，可实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器和后续微波射频器件的正常工作。此外，所述新型介质腔体滤波器还具有可靠性高、高端阻带抑制好、易于调试和成本低的优点，易于生产，实用性强。

Description

一种新型介质腔体滤波器

技术领域

本发明涉及射频器件技术领域，具体地，涉及一种新型介质腔体滤波器。

背景技术

在现代移动通信设备中，微波射频器件是极为重要的设备组件，例如滤波器、耦合器、功率分配/合成器以及功率放大器等。其中，滤波器作为其中一个关键的射频单元，在无线移动通信系统中负责滤波任务，其插入损耗、带外抑制、无源互调和功率容量等一系列指标对于整机的性能有着至关重要的影响，例如介质腔体滤波器，相对于传统的金属同轴腔体滤波器，因其具有高品质因素、小体积、高选择性、低温飘、高功率容量等优势，而广泛应用在各类通信基站中。

目前，但是对于波导传输形式的通信系统，由于波导的高通特性，非常容易激励起高次模电磁波，如直接采用传统的介质腔体滤波器进行过滤，将会恶化滤波器的高端阻带抑制指标(滤波器的工作频率越高，恶化越明显)，从而影响后续微波射频器件的正常工作。

针对上述目前传统介质腔体滤波器的问题，有必要提供一种新型介质腔体滤波器，可适用于波导传输形式的通信系统，并能够在滤波过程中滤除波导传输信号中的高次模电磁波，从而保障滤波器的正常工作。

发明内容

针对前述目前传统介质腔体滤波器的问题，本发明提供了一种新型介质腔体滤波器，通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，可实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器的正常工作；此外，所述新型介质腔体滤波器还具有可靠性高、高端阻带抑制好、易于调试和成本低的优点，易于生产，实用性强。

本发明采用的技术方案,提供了一种新型介质腔体滤波器，包括盒体和覆盖在盒体正面上的盖板，所述盒体底面安装有波导法兰盘，且波导法兰盘上开有延伸入所述盒体底部的波导口，所述盒体顶面安装有与波导口对应的同轴接头，所述盒体的正面开有连通波导口和同轴接头的第一金属腔，且第一金属腔的腔体底面固定有一个第一介质谐振器；所述盒体的底部背面安装有一垂直插入至所述波导口的圆芯，所述波导口与所述第一金属腔之间的连通通道嵌有一探针，探针的一端以贯穿方式焊接圆芯，且另一端向所述第一金属腔方向延伸，最后与安装在所述第一金属腔的腔体侧壁面上的焊块焊接。在所述新型介质腔体滤波器结构中，所述盒体和所述盖板密封配合，用于防止内部传输的电磁波出现泄漏；所述波导口用于输入/输出波导传输信号；所述同轴接头用于输入/输出同轴传输信号；所述波导口、所述圆芯和所述探针构成波导同轴转换馈电结构，用于将波导传输信号中、高于波导截至频率的所有模式电磁波转换成可在同轴线传输的TEM模式电磁波，同时利用所述焊块的金属同轴谐振特性，产生工作频率下的谐振，滤除波导传输信号中高次模电磁波，同时所述波导口、所述圆芯、所述探针和所述焊块构成基于所述转换后的TEM模式电磁波的第一磁场耦合环；所述第一介质谐振器在所述第一磁场耦合环的能量耦合作用下，产生频率处于中心工作频率的谐振TE01模式电磁波，使得最终向所述同轴接头方向传送的TE01模式电磁波具有良好的高端阻带抑制效果。因此所述新型介质腔体滤波器，通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，可实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器的正常工作；此外，所述新型介质腔体滤波器还具有可靠性高和成本低的优点，易于生产，实用性强。

具体的，所述盒体的正面还开有若干个以串行方式连通所述第一金属腔和所述同轴接头的第二金属腔，每个第二金属腔的腔体底面分别固定有一个第二介质谐振器。在所述第一金属腔与所述同轴接头之间，各个所述第二金属腔及其内部的所述第二介质谐振器构成一级耦合谐振结构，从而可通过串行排布的多级耦合谐振结构实现多次滤波，进一步提升高端阻带的抑制效果。进一步具体的，所述第二金属腔为长方体结构、圆柱体结构和正多边形柱体结构中的任意一种。进一步具体的，所述第二介质谐振器为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构中的任意一种。进一步具体的，所述第一金属腔和所述若干个第二金属腔按照“一”字形或折叠形排布方式进行串行排布。

具体的，所述盒体的侧面上固定有一与所述焊块对应的锁紧螺母，与锁紧螺母配合的微调螺钉通过锁紧螺母紧固到所述焊块上。所述微调螺钉用于根据其在所述锁紧螺母中的旋入深度调整所述焊块与所述第一介质谐振器的相对位置，由此可改变所述第一介质谐振器在所述第一磁场耦合环的能量耦合作用下的耦合量大小，修正滤波器测试指标与设计指标之间的差距，从而方便实物调试，避免返工和多次开盖，利于批量生产，进而解决了传统波导馈电方式所带来的成本和调试效率的问题。

具体的，所述波导口为单脊波导口、双脊波导口和标准波导口中的任意一种。

具体的，所述第一金属腔为长方体结构、圆柱体结构、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构中的任意一种。

具体的，所述第一介质谐振器为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构和正多边形柱体结构中的任意一种。

具体的，所述圆芯或所述焊块通过螺钉紧固方式或焊接方式安装。

综上，采用本发明所提供的一种新型介质腔体滤波器，具有如下有益效果：(1)通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，可实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器的正常工作；(2)可通过串行排布的多级耦合谐振结构实现多次滤波，进一步提升高端阻带的抑制效果；(3)可方便实物调试，避免返工和多次开盖，利于批量生产，进而解决了传统波导馈电方式所带来的成本和调试效率的问题；(4)所述新型介质腔体滤波器具有可靠性高、高端阻带抑制好、易于调试和成本低的优点，易于生产，实用性强。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的新型介质腔体滤波器的正面结构示意图。

图2是本发明提供的新型介质腔体滤波器的右侧面结构示意图。

图3是本发明提供的新型介质腔体滤波器的底面结构示意图。

上述附图中：1、盒体101、第一金属腔102、第二金属腔2、盖板3、波导法兰盘4、波导口5、同轴接头6、第一介质谐振器7、圆芯8、探针9、焊块10、锁紧螺母11、微调螺钉。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的新型介质腔体滤波滤波器。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中描述的各种技术可以用于但不限于射频器件技术领域，还可以用于其它类似领域。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

图1示出了本发明提供的新型介质腔体滤波器的正面结构示意图，图2示出了本发明提供的新型介质腔体滤波器的右侧面结构示意图，图3示出了本发明提供的新型介质腔体滤波器的底面结构示意图。所述新型介质腔体滤波器，包括盒体1和覆盖在盒体1正面上的盖板2，所述盒体1底面安装有波导法兰盘3，且波导法兰盘3上开有延伸入所述盒体1底部的波导口4，所述盒体1顶面安装有与波导口4对应的同轴接头5，所述盒体1的正面开有连通波导口4和同轴接头5的第一金属腔101，且第一金属腔101的腔体底面固定有一个第一介质谐振器6；所述盒体1的底部背面安装有一垂直插入至所述波导口4的圆芯7，所述波导口301与所述第一金属腔101之间的连通通道嵌有一探针8，探针8的一端以贯穿方式焊接圆芯7，且另一端向所述第一金属腔101方向延伸，最后与安装在所述第一金属腔101的腔体侧壁面上的焊块9焊接

如图1、图2和图3所示，在所述新型介质腔体滤波器结构中，所述盒体1和所述盖板2密封配合，用于防止内部传输的电磁波出现泄漏；所述波导口4用于输入/输出波导传输信号；所述同轴接头5用于输入/输出同轴传输信号；所述波导口4、所述圆芯7和所述探针8构成波导同轴转换馈电结构，用于将波导传输信号中、高于波导截至频率的所有模式电磁波转换成可在同轴线传输的TEM模式电磁波，同时利用所述焊块9的金属同轴谐振特性，产生工作频率下的谐振，滤除波导传输信号中高次模电磁波，同时所述波导口4、所述圆芯7、所述探针8和所述焊块9构成基于所述转换后的TEM模式电磁波的第一磁场耦合环；所述第一介质谐振器6在所述第一磁场耦合环的能量耦合作用下，产生频率处于中心工作频率的谐振TE01模式电磁波，使得最终向所述同轴接头5方向传送的TE01模式电磁波具有良好的高端阻带抑制效果。

所述新型介质腔体滤波器的工作原理包括但不限于如下：在波导传输线中传输的、处于初始频段内的波导传输信号通过所述波导口4进入本发明提供的所述滤波器，然后经过所述波导口4、所述圆芯7和所述探针8构成波导同轴转换馈电结构，转换成可在同轴线传输的、滤除了高次模电磁波的TEM模式电磁波，然后在所述第一金属腔101中与所述第一介质谐振器6形成能量的耦合，使得所述第一介质谐振器6产生频率处于中心工作频率的谐振TE01模式电磁波，最后将所述谐振TE01模式电磁波向所述同轴接头5方向传送，以便输出并进入后续微波射频器件或系统，从而达到具有良好高端阻带抑制效果的滤波目的。因此所述新型介质腔体滤波器，可通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器的正常工作。此外，所述新型介质腔体滤波器还具有可靠性高和成本低的优点，易于生产，实用性强。

具体的，所述盒体1的正面还开有若干个以串行方式连通所述第一金属腔101和所述同轴接头5的第二金属腔102，每个第二金属腔102的腔体底面分别固定有一个第二介质谐振器。在所述第一金属腔101与所述同轴接头5之间，各个所述第二金属腔102及其内部的所述第二介质谐振器构成一级耦合谐振结构，从而可通过串行排布的多级耦合谐振结构实现多次滤波，进一步提升高端阻带的抑制效果。进一步具体的，所述第二金属腔102可以但不限于为长方体结构、圆柱体结构和正多边形柱体结构等柱体结构中的任意一种。作为举例的，如图1所示，本实施例中，所述第二金属腔102为正方体结构。进一步具体的，所述第二介质谐振器可以但不限于为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构等中的任意一种。进一步具体的，所述第一金属腔101和所述若干个第二金属腔102可以但不限于按照“一”字形或折叠形排布方式进行串行排布。

具体的，所述盒体1的侧面上固定有一与所述焊块9对应的锁紧螺母10，与锁紧螺母10配合的微调螺钉11通过锁紧螺母10紧固到所述焊块9上。如图2所示，所述锁紧螺母10由金属材质或介质材质制成，所述微调螺钉11由金属材质或介质材质制成，用于根据其在所述锁紧螺母10中的旋入深度调整所述焊块9与所述第一介质谐振器6的相对位置，由此可改变所述第一介质谐振器6在所述第一磁场耦合环的能量耦合作用下的耦合量大小(即通过所述旋进微调螺钉11，增大所述耦合量，并使所述第一介质谐振器6的反射群时延值变小；反之，通过旋出所述微调螺钉11，减小所述耦合量，并使所述第一介质谐振器6的反射群时延值变大)，修正滤波器测试指标与设计指标之间的差距，从而方便实物调试，避免返工和多次开盖，利于批量生产，进而解决了传统波导馈电方式所带来的成本和调试效率的问题。

具体的，所述波导口4可以但不限于为单脊波导口、双脊波导口和标准波导口等波导口中的任意一种。作为举例的，如图3所示，所述波导口4为双脊波导口。

具体的，所述第一金属腔101可以但不限于为长方体结构、圆柱体结构和正多边形柱体结构等柱体结构中的任意一种。作为举例的，如图1所示，本实施例中，所述第一金属腔101为正方体结构。

具体的，所述第一介质谐振器6可以但不限于为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构、、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构等柱体结构中的任意一种。作为举例的，如图1所示，本实施例中，所述第一介质谐振器6为圆环柱体结构。

具体的，所述圆芯7或所述焊块9可以但不限于通过螺钉紧固方式或焊接方式安装。

总而言之，所述新型介质腔体滤波器具有可靠性高、高端阻带抑制好，易于调试和成本低的优点，易于生产，实用性强。以设计8G频段的滤波器为例，通过仿真得出的在中心频率f0+60MHz处的阻带抑制为42.5dB,采用传统方式设计的介质腔体滤波器，实物测试中该频点处的阻带抑制只有32dB，而采用根据本实施例提供的所述滤波器结构设计的介质腔体滤波器，实物测试中该频点处的阻带抑制可达到41.8dB，改善了约10dB，由此相对于传统的介质腔体滤波器，本实施例提供的所述新型介质腔体滤波器可大幅度的提高通带高端的带外抑制能力。

综上，本实施例所提供的新型介质腔体滤波器，具有如下有益效果：(1)通过设置在波导口处的波导同轴转换馈电结构，可实现波导同轴转换及滤除波导传输信号中高次模电磁波的目的，从而保障滤波器的正常工作；(2)可通过串行排布的多级耦合谐振结构实现多次滤波，进一步提升高端阻带的抑制效果；(3)可方便实物调试，避免返工和多次开盖，利于批量生产，进而解决了传统波导馈电方式所带来的成本和调试效率的问题；(4)所述新型介质腔体滤波器具有可靠性高、高端阻带抑制好、易于调试和成本低的优点，易于生产，实用性强。

如上所述，可较好的实现本发明。对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的新型介质腔体滤波器并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型介质腔体滤波器，包括盒体(1)和覆盖在盒体(1)正面上的盖板(2)，其特征在于，所述盒体(1)底面安装有波导法兰盘(3)，且波导法兰盘(3)上开有延伸入所述盒体(1)底部的波导口(4)，所述盒体(1)顶面安装有与波导口(4)对应的同轴接头(5)，所述盒体(1)的正面开有连通波导口(4)和同轴接头(5)的第一金属腔(101)，且第一金属腔(101)的腔体底面固定有一个第一介质谐振器(6)；

所述盒体(1)的底部背面安装有一垂直插入至所述波导口(4)的圆芯(7)，所述波导口(301)与所述第一金属腔(101)之间的连通通道嵌有一探针(8)，探针(8)的一端以贯穿方式焊接圆芯(7)，且另一端向所述第一金属腔(101)方向延伸，最后与安装在所述第一金属腔(101)的腔体侧壁面上的焊块(9)焊接。

2.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述盒体(1)的正面还开有若干个以串行方式连通所述第一金属腔(101)和所述同轴接头(5)的第二金属腔(102)，每个第二金属腔(102)的腔体底面分别固定有一个第二介质谐振器。

3.如权利要求2所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述第二金属腔(102)为长方体结构、圆柱体结构、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构中的任意一种。

4.如权利要求2所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述第二介质谐振器为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构和正多边形柱体结构中的任意一种。

5.如权利要求2所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述第一金属腔(101)和所述若干个第二金属腔(102)按照“一”字形或折叠形排布方式进行串行排布。

6.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述盒体(1)的侧面上固定有一与所述焊块(9)对应的锁紧螺母(10)，与锁紧螺母(10)配合的微调螺钉(11)通过锁紧螺母(10)紧固到所述焊块(9)上。

7.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述波导口(4)为单脊波导口、双脊波导口和标准波导口中的任意一种。

8.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述第一金属腔(101)为长方体结构、圆柱体结构、正多边形柱体结构和不规则多边形柱体结构中的任意一种。

9.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述第一介质谐振器(6)为圆柱体结构、圆环柱体结构、长方体结构和正多边形柱体结构中的任意一种。

10.如权利要求1所述的一种新型介质腔体滤波器，其特征在于，所述圆芯(7)或所述焊块(9)通过螺钉紧固方式或焊接方式安装。