CN105870550B - 一种低插损分体式滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频微波技术领域，一种低插损分体式滤波器，包括并排设置的第一滤波器和第二滤波器，设在第一滤波器和第二滤波器上表面的介质板，介质板分别通过第一PIN针和第二PIN针连接第一滤波器和第二滤波器。本发明通过设置两PIN针连接馈电介质板与两滤波器，实现了馈电和主谐振的分离，从而避免了由介质板额外引入的辐射损耗，从而大大降低了插入损耗。

Description

一种低插损分体式滤波器

技术领域

本发明涉及射频微波技术领域，具体涉及一种低插损分体式滤波器。

背景技术

微波滤波器对特定频段的信号或功率进行选通或选阻，是射频系统中最基本的元器件之一，其性能优劣直接影响整个系统的性能。传统的滤波器的平面微带线结构滤波器易集成，但占用面积大、损耗大、Q值低。金属波导结构滤波器具有插损小、选择性高、外部品质因数高等特点，但体积大、加工调试难，且不易集成。特别是一些分体式滤波器，其滤波器结构上由于馈电和主谐振均采用一体化设计，其对带宽的限制较多，且远端抑制较弱，由于一体化设计将金属平面上开设较大槽增大谐振的导体和辐射损耗，从而增加滤波器的插入损耗。

发明内容

为此，需要提供一种馈电和主谐振分开设置，既能够降低插损值，并且提高整个滤波器无载Q值性能的低插损分体式滤波器。

为实现上述目的，发明人提供了一种低插损分体式滤波器，包括并排设置的第一滤波器和第二滤波器，设在第一滤波器和第二滤波器上表面的介质板，介质板分别通过第一PIN针和第二PIN针连接第一滤波器和第二滤波器。

进一步的，所述介质板上设有第一穿孔和第二穿孔，所述第一滤波器相对第一穿孔和位置设有第一容腔，所述第二滤波器相对第二穿孔位置设有第二容腔，所述第一PIN针和第二PIN针分别包括一PIN针头和一PIN针柱体，该PIN针柱体的外径分别与第一容腔和第二容腔的内径匹配。通过设置匹配的内径，使得当PIN针柱体插入第一容腔和第二容腔时，该PIN针柱体能够通过较好的形变来实现与滤波器的稳固连接，从而避免由于PIN针接插的不稳固而导致介质板馈电层和滤波器的几何尺寸从而影响耦合系数，从而保证良好的内部耦合系数和外部耦合系数。

更进一步的，该PIN针头包括一上端柱体、一中段柱体和一下端柱体，所述下端柱体与PIN针柱体连接，所述上端柱体的外径与介质板的第一穿孔和第二穿孔的内径匹配，所述下端柱体的外径尺寸与第一容腔和第二容腔的内径匹配，所述中段柱体的外径分别大于上端柱体及下端柱体外径。设置中段柱体外径大于上端柱体及下端柱体的外径，且中段柱体的外径同时分别大于穿孔和容腔的内径，当PIN针与介质板和滤波器进行接插时能够顺利卡位，从而提高PIN针与介质板和滤波器之间的接插效率。

进一步的，所述介质板一侧边中心区域向内设有一矩形凹陷，该矩形凹陷的中点与介质板的中点处于一条直线上。设置该矩形凹陷用于分割输入输出端口，放置输入输出端口短路，并提供一个互补开口谐振结构，提供一个传输零点，从而用于改善宽带带通滤波器高频段的带外抑制，提高频谱选择效率。

更进一步的，所述介质板远离矩形凹陷的一侧边两端对称设有两向内凹陷的缺口。通过调节两缺口的大小，调节输入输出的耦合量，以适应不同的带宽要求，可以实现对滤波器的带通特性进行细微调节。

进一步的，所述PIN针头的上端柱体和下端柱体外表面均包覆金属片构成第一馈线导带。

进一步的，所述介质板一侧包覆金属片构成第二馈线导带、介质板另一侧包覆金属片构成第三馈线导带。

进一步的，第一滤波器和第二滤波器外表面均包覆金属片构成第四馈线导带。

进一步的，介质板两侧包覆的金属片其形状为L型金属片，该L型金属片长边与介质板侧边紧密贴合，该L型金属片短边与介质板上设有矩形凹陷的侧边避开该矩形凹陷区域的部分紧密贴合。L型金属片作用是与PIN针形成耦合，使特定频率的电磁波可以通过。

进一步的，所述介质板的介电常数为6～100，介质板的Q值>200。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过设置两PIN针连接馈电介质板与两滤波器，实现了馈电和主谐振的分离，从而避免了由介质板额外引入的辐射损耗，从而大大降低了插入损耗。

2、通过对PIN针与介质板和滤波器之间的接插结构的设计，避免由于PIN针接插的不稳固而导致介质板馈电层和滤波器的几何尺寸从而影响耦合系数，从而保证良好的内部耦合系数和外部耦合系数。

3、通过PIN针头结构的设计，当PIN针与介质板和滤波器进行接插时能够顺利卡位，从而提高PIN针与介质板和滤波器之间的接插效率。

4、通过在介质板上设置矩形凹陷，用于分割输入输出端口，放置输入输出端口短路，进而提供一个互补开口谐振结构，提供一个传输零点，从而用于改善宽带带通滤波器高频段的带外抑制，提高频谱选择效率。

5、通过在介质板上设置两凹陷的缺口，调节缺口的大小，进而调节输入输出的耦合量，以适应不同的带宽要求，且该缺口大小可以根据实际产品进行调节，从而实现滤波器的带通特性进行细微调节。

6、通过设计第一馈线导带至第四馈线导带，能够有效提高馈电电极和主谐振之间的阻抗匹配。

7、本产品的结构易于加工，组装方便，适合大规模的推广运用。

附图说明

图1为具体实施方式的低插损分体式滤波器立体结构示意图。

图2为具体实施方式的低插损分体式滤波器分体结构图(省略介质板)。

图3为具体实施方式的低插损分体式滤波器PIN针结构示意图。

图4为具体实施方式的低插损分体式滤波器局部带金属片结构图。

图5为具体实施方式的低插损分体式滤波器局部带金属片分体结构图。

图6为具体实施方式的低插损分体式滤波器带金属片单个滤波器结构图。

主要附图标记说明：

101、滤波器，

102、滤波器，

103、容腔

104、容腔

105、两矩形结构

201、介质板，

202、穿孔

203、穿孔

204、矩形凹陷

205、缺口

301、PIN针

302、PIN针

303、PIN针头

304、PIN针柱体

305、上端柱体

306、中段柱体

307、下端柱体

401、第一馈线导带

402、第二馈线导带

403、第三馈线导带

404、第四馈线导带

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图6，本实施例的一种低插损分体式滤波器，包括并排设置的滤波器101和滤波器102，滤波器101和滤波器102之间通过焊接的方式连接，滤波器101和滤波器102上表面设有一介质板201，介质板201分别通过PIN针301和PIN针302连接滤波器101和滤波器102。本实施例通过设置两PIN针将馈电介质板与两滤波器连接，实现了馈电和主谐振的分离，从而避免了由介质板额外引入的辐射损耗，从而大大降低了插入损耗。

本实施例中，所述介质板201上设有穿孔202和穿孔203，所述滤波器101相对穿孔202和位置设有容腔103，所述滤波器102相对穿孔203位置设有容腔104，所述PIN针301和PIN针302分别包括一PIN针头303和一PIN针柱体304，该PIN针柱体304的外径分别与容腔103和容腔104的内径匹配。本实施例中所述的匹配，实质该PIN针柱体304能够恰好嵌入该容腔103和容腔104中去，并能够与容腔103和容腔104的腔壁紧密贴合，从而不易发生位移。为了进一步防止移位和提高贴合效果，可以在容腔103和容腔104的内壁设置细微凸起，相对应地，在PIN针柱体304外壁设置细微凸条，从而在PIN针柱体304嵌入容腔103和容腔104内部时，细微凸起和细微凸条能够发生摩擦产生较大摩擦力，从而有效防止位移并提高PIN针柱体304嵌入容腔103和容腔104的贴合效果。通过设置匹配的内径，使得当PIN针柱体304插入容腔103和容腔104时，该PIN针柱体304能够通过较好的形变来实现与滤波器101、102的稳固连接，从而避免由于PIN针301、302接插的不稳固而导致介质板201馈电层和滤波器101、102的几何尺寸从而影响耦合系数，从而保证良好的内部耦合系数和外部耦合系数。通过对PIN针与介质板和滤波器之间的接插结构的设计，避免由于PIN针接插的不稳固而导致介质板馈电层和滤波器的几何尺寸从而影响耦合系数，从而保证良好的内部耦合系数和外部耦合系数。

本实施例中，该PIN针头303包括一上端柱体305、一中段柱体306和一下端柱体307，所述下端柱体307与PIN针柱体304一体成型连接，所述上端柱体305的外径与介质板201的穿孔202和穿孔203的内径匹配，所述下端柱体307的外径尺寸与第一容腔和第二容腔的内径匹配，所述中段柱体306的外径分别大于上端柱体305及下端柱体307外径。设置中段柱体306外径大于上端柱体305及下端柱体307的外径，且中段柱体306的外径同时分别大于穿孔和容腔的内径，当PIN针301、302与介质板201和滤波器进行接插时能够顺利卡位，从而提高PIN针301、302与介质板201和滤波器之间的接插效率。

本实施例中，所述介质板201一侧边中心区域向内设有一矩形凹陷204，该矩形凹陷204的中点与介质板201的中点处于一条直线上，设置该矩形凹陷204用于分割输入输出端口，放置输入输出端口短路，并提供一个互补开口谐振结构，提供一个传输零点，从而用于改善宽带带通滤波器高频段的带外抑制，提高频谱选择效率。

本实施例中，所述介质板201远离矩形凹陷204的一侧边两端对称设有两向内凹陷的缺口205，通过调节两缺口205的大小，调节输入输出的耦合量，以适应不同的带宽要求，可以实现对滤波器的带通特性进行细微调节。通过在介质板201上设置两凹陷的缺口205，且该缺口大小可以根据实际产品进行调节，从而实现滤波器的带通特性进行细微调节。

本实施例中，所述滤波器101和滤波器102上方分别刻蚀有一矩形结构105，两矩形结构105分别连接于介质板201上矩形凹陷204的侧边避开该矩形凹陷204区域的两端。也就是说，该介质板201与滤波器101、102贴设后，该介质板201设有矩形凹陷204的那一侧边的未凹陷区域长度恰好与矩形结构105的长度匹配并贴合。在另一实施例中，该滤波器101和滤波器102上方也可以不刻蚀该矩形结构105。

本实施例中，所述PIN针301和PIN针302上设有第一馈线导带，所述介质板201上分布设有第二馈线导带和第三馈线导带，所述滤波器101和滤波器102上设有第四馈线导带。具体地：所述PIN针301、302的PIN针头303的上端柱体305和下端柱体307外表面均包覆金属片401构成第一馈线导带。所述介质板201一侧包覆金属片402构成第二馈线导带，所述介质板201另一侧包覆金属片403构成第三馈线导带，所述滤波器101和滤波器102外表面均包覆金属片404构成第四馈线导带。通过设计第一馈线导带至第四馈线导带，能够有效提高馈电电极和主谐振之间的阻抗匹配。

本实施例中，介质板201两侧包覆的金属片402、403其形状为L型金属片402、403，该L型金属片长边与介质板201侧边紧密贴合，该L型金属片短边与介质板201上设有矩形凹陷204的侧边避开该矩形凹陷204区域的部分紧密贴合。L型金属片402、403作用是与PIN针301、302形成耦合，使特定频率的电磁波可以通过。

本实施例中，所述介质板的介电常数为6～100，介质板的Q值>200。

本实施例的低插损分体式滤波器工作原理是：电磁波输入一端的金属片402，金属片401通过介质板201将电磁波耦合到PIN针301，在传导到谐振器101中，再从谐振器101耦合到谐振器102，谐振器102通过PIN针302将电磁波传到到上方的介质板201中，在通过介质板201耦合到金属片403输出。该滤波器的输入输出可以反向。

通过调节金属片401、402、403的大小和谐振器101、102的孔距，可以调节滤波器的工作带宽；通过调节谐振器101、102的高度，或者介电常数，可以调节滤波器的工作频率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低插损分体式滤波器，其特征在于：包括并排设置的第一滤波器和第二滤波器，设在第一滤波器和第二滤波器上表面的介质板，介质板分别通过第一PIN针和第二PIN针连接第一滤波器和第二滤波器,所述介质板一侧边中心区域向内设有一矩形凹陷，该矩形凹陷的中点与介质板的中点处于一条直线上，所述介质板远离矩形凹陷的一侧边两端对称设有两向内凹陷的缺口，所述第一滤波器和第一滤波器上方分别刻蚀有一矩形结构，两矩形结构分别连接于介质板上矩形凹陷的侧边避开该矩形凹陷区域的两端。

2.根据权利要求1所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：所述介质板上设有第一穿孔和第二穿孔，所述第一滤波器相对第一穿孔位置设有第一容腔，所述第二滤波器相对第二穿孔位置设有第二容腔，所述第一PIN针和第二PIN针分别包括一PIN针头和一PIN针柱体，该PIN针柱体的外径分别与第一容腔和第二容腔的内径匹配。

3.根据权利要求2所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：该PIN针头包括一上端柱体、一中段柱体和一下端柱体，所述下端柱体与PIN针柱体连接，所述上端柱体的外径与介质板的第一穿孔和第二穿孔的内径匹配，所述下端柱体的外径尺寸与第一容腔和第二容腔的内径匹配，所述中段柱体的外径分别大于上端柱体及下端柱体外径。

4.根据权利要求3所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：所述PIN针头的上端柱体和下端柱体外表面包覆金属片构成第一馈线导带。

5.根据权利要求4所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：所述介质板一侧包覆金属片构成第二馈线导带、介质板另一侧包覆金属片构成第三馈线导带。

6.根据权利要求4所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：第一滤波器和第二滤波器外表面均包覆金属片构成第四馈线导带。

7.根据权利要求6所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：介质板两侧包覆的金属片其形状为L型金属片，该L型金属片长边与介质板侧边紧密贴合，该L型金属片短边与介质板上设有矩形凹陷的侧边避开该矩形凹陷区域的部分紧密贴合。

8.根据权利要求1所述的一种低插损分体式滤波器，其特征在于：所述介质板的介电常数为6~100，介质板的Q值>200。