CN105280997B - Te模介质谐振腔、滤波器及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了TE模介质谐振腔、滤波器及滤波方法，该TE模介质谐振腔包括谐振腔主体、内腔、以及位于所述内腔的谐振子，所述谐振子包括第一谐振子单元和第二谐振子单元，所述第一谐振子单元与第二谐振子单元之间具有介质层。本发明可以使TE模介质谐振腔的谐振子产生的二次谐波TM模的频率更加远离TE模基模，可以更容易将该二次谐波滤除，得到滤波质量较高的TE模介质滤波器。

Description

TE模介质谐振腔、滤波器及滤波方法

【技术领域】

本发明涉及谐振腔领域，具体涉及TE模介质谐振腔、滤波器及滤波方法。

【背景技术】

滤波器是电子系统中的关键部件，用来完成频率选择功能。常用的滤波器有介质滤波器、腔体滤波器、集总滤波器等，介质滤波器因其具有较高的Q值(品质因数值)而被广泛应用。

但是，目前的TE模介质滤波器的性能并不是太好。

【发明内容】

经过研究发现，目前的TE模介质谐振腔的TE模基模频率与谐振子产生的二次谐波TM模的频率较为接近，这给滤除TE模介质谐振腔的二次谐波造成很大的困难。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了TE模介质谐振腔、滤波器及滤波方法，使得TE模介质谐振腔的二次谐波TM模的频率更加远离TE模基模频率，从而使得更容易将该二次谐波滤除。

一种TE模介质谐振腔，包括谐振腔主体、内腔、以及位于所述内腔的谐振子，所述谐振子包括第一谐振子单元和第二谐振子单元，所述第一谐振子单元与第二谐振子单元之间具有介质层。

在一个实施例中，所述第一谐振子单元通过所述介质层支撑所述第二谐振子单元。

在一个实施例中，还包括支撑件，所述支撑件位于所述内腔内，所述支撑件用于支撑所述第一谐振子单元。

在一个实施例中，所述介质层是介电常数比所述谐振子的介电常数低的介质。

在一个实施例中，所述介质层是氧化硅、橡胶、聚乙烯或空气。

在一个实施例中，所述第一谐振子单元和第二谐振子单元的横截面是圆形、矩形或者环形。

在一个实施例中，所述介质层是环形状，所述第一谐振子单元、第二谐振子单元和介质层的中心轴重合。

在一个实施例中，所述谐振子包括多个谐振子单元，相邻的谐振子单元之间具有介质层。

在一个实施例中，所述介质层通过胶水固定在第一谐振子单元和第二谐振子单元上，或者，所述介质层通过烧结固定在第一谐振子单元和第二谐振子单元上。

在一个实施例中，第一谐振子单元和/或第二谐振子单元上设有导电几何结构。

本发明还提供了一种TE模介质滤波器，包括所述的TE模介质谐振腔、以及低通滤波器，所述TE模介质谐振腔的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器用于滤除所述谐振子的二次谐波。

在一个实施例中，所述TE模介质滤波器具有多个TE模介质谐振腔。

本发明还提供了一种对TE模介质滤波器的二次谐波的滤波方法，其采用所述的TE模介质滤波器，包括如下步骤：

通过所述TE模介质谐振腔将TE模介质谐振腔的谐振子的二次谐波频率提高到设定频率；

通过所述低通滤波器对所述二次谐波进行滤除。

通过将谐振腔体内部的谐振子分成二个或以上的谐振子单元，谐振子单元之间存在介质层，从而使得TE模介质谐振腔的谐振子产生的二次谐波TM模的频率更加远离TE模基模，因而，可以更容易将该二次谐波滤除，得到滤波质量较高的TE模介质滤波器。

【附图说明】

图1是现有的TE模介质谐振腔的透视结构示意图及其TE模电场示意图；

图2是图1的TE模介质谐振腔的透视结构示意图及其TM模电场示意图；

图3是图1的TE模介质谐振腔的频率响应图；

图4是本发明一种实施例的TE模介质谐振腔的结构示意图；

图5是图4的TE模介质谐振腔透视结构图及其类TE模电场示意图；

图6是图4的TE模介质谐振腔的频率响应图；

图7是本发明一种实施例的TE模介质滤波器的结构框图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

如图1是现有TE模介质谐振腔的TE模电场示意图，该TE模介质谐振腔包括谐振腔主体11′、调谐盘15′以及仅有的一个谐振子2′，图中的箭头表示TE模电场的分布，箭头方向指示电场方向，箭头的密度表示电场的大小，从中可以看出，TE模电场绝大部分集中在谐振子2′的内部，而在谐振子2′外谐振腔的内腔内分布很少。一般来说，TE模介质谐振子产生的二次谐波是TM模电场，图2所示的TE模介质谐振腔与图1的TE模介质谐振腔相同，其中图2的箭头表示TM模电场箭头方向指示电场方向，箭头的密度表示电场的大小，从图2中可以看出，TM模电场有不少分布在谐振子的外面、谐振腔主体11′的内部，因此，通过对图2的研究可以知道，TM模电场会分布到内腔空间结构中，因此，TM模电场的频率受谐振腔的内腔空间结构，例如开窗，耦合杆等的影响很大，进而，由多个单腔组合成的滤波器的TM模的频率会低于单腔中TM模的频率。如图3是图1所示的谐振腔的频率响应仿真图，纵坐标的单位是dB，其中点m的坐标为(2.4130，-60.6178)，从图中可以看出谐振子的基模的频率在1.9GHz左右，而谐振子的二次谐波TM模的频率在2.4GHz左右，其中点m的坐标为(2.4130，-60.6178)。

如图4所示，一种实施例的TE模介质谐振腔，包括谐振腔主体11、支撑件15、谐振子、介质层23和调谐盘15′，所述谐振子包括第一谐振子单元22和第二谐振子单元21，支撑件15位于所述谐振腔的内腔12内，支撑件15用于支撑第一谐振子单元22，第一谐振子单元22与第二谐振子21单元之间具有介质层23，第二谐振子单元21上方具有调谐盘15′，调谐盘15′通过调谐杆14固定在谐振腔主体上，通过调节调谐杆14而带动调谐盘15′运动，从而调节调谐盘15′至第二谐振子单元21的距离，进而调节谐振子的谐振的基模频率。其中，谐振子可以是介质谐振子，例如陶瓷谐振子。谐振子单元的横截面的形状可以是圆形、矩形或者环形等。谐振子单元的表面可以设有导电几何结构，调谐盘15′的表面也可以设有导电几何结构。

其中，第一谐振子单元22和第二谐振子单元21构成本谐振腔一个谐振子，而该谐振子仅对应一个基模频率，本TE模介质谐振腔与现有具有多个谐振子的谐振腔是不同的，现有的谐振腔中每个谐振子具有一个对应的基模频率(例如，通常这些谐振腔的每个谐振子分别对应一个调谐部件)，而多个谐振子使得这些谐振腔具有多个基模频率，因而适应多个频率上的应用。

该介质层23的介电常数比谐振子23的介电常数低，例如第一谐振子单元22与第二谐振子单元21之间具有间隙24，第二谐振子单元21可以通过固定件固定在谐振腔主体11的内壁上，空气填充进该间隙24内，可以看作是第一谐振子单元22与第二谐振子单元21之间具有空气层，或者采用氧化硅、橡胶、聚乙烯等这样的低介电常数、低损耗的材料作为介质层23。当采用介质层23后，介质层23还起到支撑第二谐振子单元21的作用，因此可以第二谐振子单元21可以不需通过固定件固定于谐振腔主体11上。介质层23可以通过胶水固定在第一谐振子单元22和第二谐振子单元21的表面，介质层23也可以通过烧结的方式固定在第一谐振子单元22和第二谐振子单元21的表面。

图5是图4所示的本实施例的TE模介质谐振腔的类TE模电场示意图，可以看到，TE模的能量基本都在第一谐振子单元22和第二谐振子单元21中，TE模电场受谐振腔的内腔12结构影响很小，图6是图4所示的本实施例的TE模介质谐振腔的频率响应仿真图，从图中可以看出，谐振子的基模的频率在1.9GHz左右，与图1的谐振腔的频率基本一致，而谐振子的二次谐波TM模的频率已经变为2.6GHz左右，其中点m1的坐标为(2.6000，-73.5998)。本TE模介质谐振腔的TM模的竖直方向电场受到了阻碍，因此频率升高了，进入到另一个模式。

谐振子还可以由多个谐振子单元构成，例如三个谐振子单元构成，相邻的谐振子单元之间具有低介电常数的介质层，同样，三个谐振子单元构成的一个谐振子仅有一个基模频率。

如图7所示，一种实施例的TE模介质滤波器，包括第一TE模介质谐振腔、第二TE模介质谐振腔和低通滤波器，所述第一TE模介质谐振腔的输出端与所述第二TE模介质谐振腔的输入端连接，所述第二TE模介质谐振腔的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。信号依次经过第一TE模介质谐振腔和第二TE模介质谐振腔后，包括基模频率(如1.9GHz左右)和二次谐波频率(如2.6GHz)的频率都被选通，然后经过一个低通滤波器后，该低通滤波器对二次谐波频率进行消除(例如对2.5GHz以上的频率进行滤除)，由于经过TE模介质谐振腔的作用，二次谐波频率从原来的2.4GHz左右被提高到2.6GHz，这样低通滤波器更容易对该二次谐波频率进行消除，因为，本实施例采用滤除2.5GHz以上频率的滤波器就可以实现，而对于现有的TE模介质谐振腔输出的信号，采用滤除2.5GHz以上频率的滤波器无法实现滤除该TE模介质谐振腔基模的二次谐波。

一种对TE模介质滤波器的二次谐波的滤波方法，其可以采用如图7所示的TE模介质滤波器，包括如下步骤：

首先，将输入TE模介质滤波器的信号经过TE模介质谐振腔，由于经过TE模介质谐振腔的作用，二次谐波频率从原来的2.4GHz左右被提高到2.6GHz，因此，从TE模介质谐振腔输出的信号包含基模频率(如1.9GHz左右)和二次谐波频率(如2.6GHz)的频率，然后该输出的信号经过一个低通滤波器，该低通滤波器对二次谐波频率进行消除(例如对2.5GHz以下的频率进行滤除)，从而得到一个滤波后的信号。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种TE模介质谐振腔，包括谐振腔主体、内腔、以及位于所述内腔的谐振子，其特征是：所述谐振子包括第一谐振子单元和第二谐振子单元，所述第一谐振子单元与第二谐振子单元之间具有介质层，该介质层的介电常数比谐振子的介电常数低，采用氧化硅、橡胶、聚乙烯或空气；从而使得TE模介质谐振腔的谐振子产生的二次谐波TM模的频率远离TE模基模，以更容易将该二次谐波滤除；

所述谐振子由多个谐振子单元构成，相邻的谐振子单元之间具有低介电常数的介质层，多个谐振子单元构成的一个谐振子仅有一个基模频率。

2.如权利要求1所述的TE模介质谐振腔，其特征是：所述第一谐振子单元通过所述介质层支撑所述第二谐振子单元。

3.如权利要求2所述的TE模介质谐振腔，其特征是：还包括支撑件，所述支撑件位于所述内腔内，所述支撑件用于支撑所述第一谐振子单元。

4.如权利要求1所述的TE模介质谐振腔，其特征是：所述第一谐振子单元和第二谐振子单元的横截面是圆形、矩形或者环形。

5.如权利要求4所述的TE模介质谐振腔，其特征是：所述介质层是环形状，所述第一谐振子单元、第二谐振子单元和介质层的中心轴重合。

6.如权利要求1所述的TE模介质谐振腔，其特征是：所述介质层通过胶水固定在第一谐振子单元和第二谐振子单元上，或者，所述介质层通过烧结固定在第一谐振子单元和第二谐振子单元上。

7.如权利要求1所述的TE模介质谐振腔，其特征是：第一谐振子单元和/或第二谐振子单元上设有导电几何结构。

8.一种TE模介质滤波器，其特征是，包括如权利要求1至7中任一项所述的TE模介质谐振腔、以及低通滤波器，所述TE模介质谐振腔的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器用于滤除所述谐振子的二次谐波。

9.如权利要求8所述的TE模介质滤波器，其特征是，所述TE模介质滤波器包括多个TE模介质谐振腔。

10.一种对TE模介质滤波器的二次谐波的滤波方法，其特征是：其采用如权利要求8或9所述的TE模介质滤波器，包括如下步骤：

通过所述TE模介质谐振腔将TE模介质谐振腔的谐振子的二次谐波频率提高到设定频率；

通过所述低通滤波器对所述二次谐波进行滤除。