CN106099282B - 用于沿横向方向传输tm模式的具有介电基质的高频滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频滤波器(1)，包括至少一个第一谐振器和壳体(2)，所述壳体包括壳体底板(3)、与壳体底板(3)隔开间距的壳体顶盖(4)以及在壳体底板(3)和壳体顶盖(4)之间环绕的壳体壁(5)。所述至少一个第一谐振器(61)包括谐振腔(71)，该谐振腔由壳体(2)和/或至少一个处于壳体(2)中的内置件(11)包围。至少一个电介质(81)设置在第一谐振腔(71)中。第一信号线接头(301)通过在壳体(2)中的第一开口与至少一个第一谐振器(61)的电介质(81)耦合，其中，所述耦合平行于信号传输方向(21)并且因此垂直于H场(20)地进行。

Description

用于沿横向方向传输TM模式的具有介电基质的高频滤波器
技术领域
本发明涉及一种高频滤波器，该高频滤波器特别适用于沿横向方向传输TM模式。如果提及传输TM模式或者TM波，则电场仅具有沿传播方向的分量，而磁场仅处于垂直于传播方向的平面中。因此，TM波也被称为E波。
背景技术
在M.
Figure GDA0002381289940000011
和T.Magath的出版文献“Compact Base-Station Filters Using TM-Mode Dielectric Resonators”中描述了一种高频滤波器的结构，该高频滤波器具有多个介电的谐振器。这里，在各个谐振器之间的耦合平行于H场的传播方向进行。
这种结构的缺点在于，为了能实现期望的滤波特性，需要较高的位置需求。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种高频滤波器，该高频滤波器特别是适于沿横向方向传输TM模式，其中，所述高频滤波器应一方面节省空间地而另一方面低成本地构成。
该任务在高频滤波器方面通过按照本发明的特征来解决。在本发明的另一方面中描述了一种用于校准这种高频滤波器的方法。
按照本发明的高频滤波器具有至少一个第一谐振器并且包括壳体，所述壳体包括壳体底板、与壳体底板隔开间距的壳体顶盖和在壳体底板和壳体顶盖之间环绕的壳体壁。这里，所述至少一个第一谐振器包括谐振腔，所述谐振腔被壳体和/或至少一个处于壳体中的内置件包围。在所述至少一个第一谐振腔内部设置至少一个电介质。第一信号线接头通过壳体中的第一开口与第一谐振器的所述至少一个电介质耦合。
由于这种耦合特别是可以垂直于H场进行，谐振器可以构造得非常紧凑。
按照本发明的用于校准高频滤波器的方法包括不同的方法步骤。在一个方法步骤中，在开始时，关闭第1+X个分隔装置和/或第n-1-X个分隔装置的所有耦合开口，其中X在开始时等于0。在另一个方法步骤中，测量第一信号线接头上的反射参数和/或第二信号线接头上的另一个反射参数。此外，将谐振频率和/或耦合带宽、或者连入带宽调节到期望的值。利用该方法可以与其他谐振腔无关地将一个谐振腔的谐振频率和/或耦合带宽调节到期望的值。
在另一个实施例中，高频滤波器具有至少n个谐振器，这些谐振器各包括一个谐振腔，这些谐振腔优选共同被壳体包围。此外，高频滤波器具有至少n个电介质，其中这些电介质分别设置在n个谐振器的谐振腔中。高频滤波器此外具有n-1个分隔装置。n个谐振器的谐振腔沿信号传输方向相互依次排列地设置，信号传输方向垂直于H场，其中，每个谐振腔最多与两个另外的谐振腔邻接并且与每个谐振腔通过所述n-1个分隔装置中的至少一个分隔装置分隔。所述n-1个分隔装置中的每个分隔装置具有至少一个耦合开口，邻接的谐振腔通过所述耦合开口相互耦合。这里，在谐振腔之间的耦合沿信号传输方向、即垂直于H场进行。第二信号线接头通过壳体中的第二开口与最后的、即第n个谐振器的电介质耦合。这里特别有利的是，谐振器相互堆叠，其中，耦合通过在分隔装置的内部构成的耦合开口进行。这里，耦合沿信号传输方向并且因此垂直于H场进行。由此可以实现谐振器特别紧凑的结构。
另一个优点在于，n个电介质中的每个电介质的一个或者两个端侧以金属层覆盖，其中，所述金属层此时构成所述n-1个分隔装置中的一个分隔装置，并且金属层内部的至少一个空隙形成所述至少一个耦合开口。使用相应带涂层的电介质允许进一步缩小高频滤波器。
此外，在根据本发明的高频滤波器中，另一个优点在于，至少一个谐振腔的直径通过至少一个内置件、特别是通过倚靠在壳体壁上的环形的内置件限定和/或规定。由此可以设定谐振频率。此外，内置件特别是形锁合地倚靠在壳体壁上确保了，内置件不会随着时间在其位置上发生移动。
此外有利的是，在所述n-1个分隔装置中的至少一个分隔装置和至少一个内置件和/或邻接的电介质之间安装至少一个防转动元件，这防止所述各元件的相互转动。这里，也可以在壳体底板和/或壳体顶盖和/或壳体壁与第一谐振腔和第n个谐振腔中的内置件之间分布安装至少一个防转动元件，其中，所述防转动元件防止这些元件的相互转动。由此确保了，各个谐振器的谐振频率和成组运行时间不会由于高频滤波器的抖动随时时间发生改变。
按照本发明的高频滤波器的另一个优点在于，n个谐振器中的至少两个不是直接邻接的谐振器的内置件具有开口，所述至少两个开口通过通道相互连接，所述通道例如至少部分地在壳体壁内部延伸。在所述通道中分布电导体，所述电导体使两个谐振器电容式地和/或电感式地相互耦合。以这种方式和方法，尽管按照本发明的高频滤波器具有紧凑的结构，也可以实现两个不相邻的谐振器之间的跨越耦合
Figure GDA0002381289940000031
在按照本发明的高频滤波器内部，所述n个电介质可以是盘形的，或者所有n个电介质或者其中几个电介质可以完全地或部分地在其尺寸上是不同的。所有n个电介质或者其中至少一个电介质也可以完全或部分地填满其相应谐振腔的容积。通过电介质的几何构造和布置结构可以相应地调节谐振器其谐振频率和其耦合带宽方面的特性。
这样来提高在各个谐振器之间的耦合，即，第一谐振器中的电介质与第一分隔装置接触，而第n个谐振器中的电介质与第n-1个分隔装置接触，其余的n-2个谐振器的剩余的电介质与两个限定相应谐振腔的分隔装置接触。这里，特别有利的是，第一谐振器中的电介质还附加地与壳体顶盖接触，而第n个谐振器中的电介质与壳体底板接触。表述“接触”是指，两个结构至少发生触碰。这里，第n个谐振器的电介质优选与一个或多个相应的分隔装置固定连接，由此改善耦合。
在高频滤波器的另一个实施例中，可以以不同的方式和方法建立在电介质和信号线接头之间的接触。第一谐振腔中的电介质或者第n个谐振腔中的电介质可以具有凹部，第一信号线接头和/或第二信号线接头伸入到所述凹部中，由此，第一信号线接头和/或第二信号线接头与电介质接触。但第一和第n个谐振腔中的电介质也可以具有连续的空隙，第一信号线接头和第二信号线接头延伸穿过所述空隙。第一信号线接头和/或第二信号线接头一方面与第一和第n个电介质接触，而另一方面附加地与第一分隔装置和第n-1个分隔装置接触。这里，第一信号线接头和/或第二信号线接头在其与第一和/或第n个电介质接触和/或与第一和/或第n-1个分隔装置接触的区域中垂直于分隔装置的表面或者平行于穿过高频滤波器和所有谐振腔的中轴线设置。
这样得到按照本发明的高频滤波器的另一个优点，即，所述n-1个分隔装置中的一个分隔装置的至少一个耦合开口的布置结构和/或尺寸和/或横截面形状完全或部分地与所述n-1个分隔装置中的另一个分隔装置的耦合开口的布置结构和/或尺寸和/或横截面形状不同。这里，n-1个分隔装置中的耦合开口的数量也可以完全地或部分地相互不同。由此，可以将在各个谐振器之间的耦合调节到期望的值。
为了进一步调谐高频滤波器，每个谐振腔也可以具有至少一个通向壳体外部的附加的开口，通过所述附加的开口可以将至少一个调谐元件导入谐振腔中。通过所述至少一个附加的开口导入谐振腔中的调谐元件与谐振腔内部的相应各个电介质之间的间距可以改变。这里，也可以向一个谐振腔中导入多个调谐元件，其中，例如一个调谐元件完全由金属制成或包括金属的覆盖层，而另一个调谐元件包括介电材料。由金属材料制成的调谐元件可以用于对相应谐振器的谐振频率和/或耦合带宽进行粗调，而包括介电材料的调谐元件可以用于对齐进行精调。
这里，所述至少一个间隔元件与谐振腔内部的相应电介质的间距也可以减小到使间隔元件与电介质直接接触的程度。此外，每个谐振腔的电介质可以具有凹处(Einbuchtung)，在调谐元件和电介质之间的间距能减小到使得调谐元件沉入相应电介质的凹处中并由此与电介质接触。这里，调谐元件特别是垂直于信号传输方向进入谐振腔中。
对于其余的谐振腔相应地重复按照本发明的用于校准高频滤波器的方法。在将第一和/或最后的、即第n个谐振器的谐振频率和/或耦合带宽调节到期望的值之后，在另一个方法步骤中打开第1+X个分隔装置和/或第n-1-X个分隔装置的至少一个耦合开口。此外，将计数变量X的值加1。接着，再次执行前面的方法步骤。再次测量在第一信号线接头处的反射系数和/或在第二信号线接头处的反射系数。紧接着，打开到一个谐振器耦合的开口并且再次提高计数变量的值。高频滤波器的校准在将信号线接头嵌接到其中的谐振器中、即在最外侧的谐振器中开始，并且在设置在高频滤波器中央的一个或者多个谐振器中结束。
对于高频滤波器具有奇数数量的谐振腔的情况，高频滤波器的中央的谐振器对于在第一信号线接头上的反射系数的测量使用一次，而并且对于第二信号线接头上的反射系数再一次使用。两个包围在高频滤波器的中央的谐振器的分隔装置的耦合开口必须按照根据对相应反射系数的测量朝相应另外的信号线接头关闭。
紧接着，或者当在有偶数数量的谐振器时所有耦合开口打开时，除了第一信号线接头和/或第二信号线接头处的反射系数之外，还测量正向透射系数和/或反向透射系数。
对于每个谐振器来说可以这样来改变谐振频率和/或耦合带宽，即，改变谐振腔的直径，这例如可以通过用具有变化的尺寸的另一个内置件更换所述至少一个内置件来实现。也可以通过转动和/或替换所述至少一个分隔装置来改变所述至少一个耦合开口的布置结构和/或数量和/或尺寸和/或横截面形状。至少一个调谐元件向至少一个谐振腔中的旋入或旋出同样能实现谐振频率和/或耦合带宽的改变。最后，也可以用于具有变化的尺寸的另一个电介质更换谐振腔中的电介质。
附图说明
以下参照附图举例说明本发明的不同实施例。相同的对象具有相同的附图标记。附图的相应各图具体地：
图1示出按照本发明的高频滤波器的分解图；
图2示出说明磁场垂直于信号传输方向设置的视图；
图3示出按照本发明的高频滤波器的纵向剖视图，该纵向剖视图示出具有相应谐振腔的多个谐振器，这些谐振腔通过分隔装置中的耦合开口相互连接；
图4示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中，调谐元件不同程度地导入各个谐振腔中；
图5示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中，在两个不同的、不是并排的谐振腔之间发生跨越耦合，并且这里调谐元件可以沉入电介质中；
图6示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中在两个不同的、不是并排的谐振腔之间发生多次跨越耦合；
图7示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中，谐振腔分别完全由电介质填充；
图8示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中，谐振腔分别完全由电介质填充，并且第一信号线接头和第二信号线接头分别与电介质偏心地接触；
图9示出按照本发明的高频滤波器的另一个实施例的纵向剖视图，其中，电介质至少在其端侧上具有导电的覆盖层并且用作分隔装置；
图10示出流程图，该流程图说明如何调节谐振器的谐振频率和/或耦合带宽，以便校准按照本发明的高频滤波器；
图11示出另一个流程图，该流程图说明对于其它谐振器如何调节谐振频率和/或耦合带宽，以便校准按照本发明的高频滤波器；
图12示出另一个流程图，该流程图说明对于高频滤波器中心的谐振器如何调节谐振频率和/或耦合带宽；
图13示出另一个流程图，该流程图说明，每个分隔装置中打开至少一个耦合开口之后，如何校准按照本发明的高频滤波器；以及
图14示出另一个流程图，该流程图说明，能够通过哪些措施改变谐振器内部的谐振频率和/或耦合带宽。
具体实施方式
图1以分解图示出按照本发明的高频滤波器1的一个实施例。按照本发明的高频滤波器1包括壳体2，该壳体具有壳体底板3和与壳体底板3隔开间距的壳体顶盖4，以及在壳体底板3和壳体顶盖4之间环绕的壳体壁5。壳体顶盖4和壳体底板3都具有至少一个开口，信号线接头301、302如后面示出的那样可以通过所述开口导入。这里，第一信号线接头301通过壳体顶盖4的开口输送给高频滤波器1，第二信号线接头302通过壳体底板3中的开口输送给该高频滤波器。壳体顶盖4和壳体顶盖3中的开口不必设置在壳体底板3或者壳体顶盖4的中央中。所述开口也可以偏心地设置。
此外，高频滤波器1还具有多个谐振器61、62、……、6n，其中所述n个谐振器61、62、……、6n中的每个谐振器包括至少一个谐振腔71、72、……、7n。这里，n是≥1的自然数。
在每个谐振腔71、72、……、7n的内部有至少一个电介质81、82、……、8n。电介质81、82、……、8n优选构成为盘状或圆柱形的。电介质在相应的谐振腔71、72、……、7n的整个体积上或仅在其一部分上延伸。
各个谐振腔71、72、……、7n通过分隔装置91、92、……、9n-1相互分隔。这些分隔装置91、92、……、9n-1优选是分隔盘。这些分隔装置91、92、……、9n-1由导电材料制成或者用导电材料覆盖。所述分隔装置91、92、……、9n-1中的每个分隔装置具有至少一个耦合开口10。在相应分隔装置91、92、……、9n-1内部的耦合开口10的尺寸、几何形状、数量和布置结构可以任意选择并且在一个分隔装置91、92、……、9n-1与另一个分隔装置91、92、……、9n-1之间是不同的。耦合开口10的直径根据频率范围例如仅为几分之一毫米。该直径特别是在频率低时也可以为几个毫米。分隔装置91、92、……、9n-1优选比电介质81、82、……、8n薄。分隔装置91、92、……、9n-1优选仅几毫米厚，这些分隔装置优选比3毫米薄、更优选地比2毫米薄。
每个谐振腔71、72、……、7n也可以包括至少一个内置件111、112、……、11n。这样的内置件111、112、……、11n优选是环，所述环优选以其外表面形锁合地支撑在壳体壁5的内表面上。这种导电的内置件111、112、……、11n可以用于调整谐振腔71、72、……、7n的容积并由此用于调节谐振频率。
此外，在图1的实施例中还示出中轴线12，该中轴线延伸穿过高频滤波器1。这里，信号传输方向21对应于中轴线12。这里，谐振器61、62、……、6n相叠地设置。因此，每个谐振器61、62、……、6n最多有两个直接相邻的谐振器61、62、……、6n，其中，各谐振器61、62、……、6n通过相应的分隔装置91、92、……、9n-1相互分开。各个谐振器61、62、……、6n的耦合仅能通过分隔装置91、92、……、9n-1内的各个耦合开口10进行。
这里，各个谐振器61、62、……、6n的耦合平行于信号传输方向21进行。H场20垂直于信号传输方向21传播。
所有谐振器61、62、……、6n都被中轴线12穿过。这里，中轴线12垂直地相交于相应的电介质81、82、……、8n的端侧。
高频滤波器1的壳体5的内壁在横截面中优选是圆柱形的。相同的情况也适用于相应的内置件111、112、……、11n的内壁。不过，在横截面中也可以是其他形状。例如这些内壁可以在横截面中对应于或近似于长方形或正方形或椭圆形或者规则的或者不规则的n边形的形状。
图2示出说明磁场20(H场)垂直于信号传输方向21设置的视图。这里，磁场线围绕信号传输方向21沿径向向外传播。中轴线12和信号传输方向21优选是一致的。
图3示出按照本发明的高频滤波器1的纵向剖视图，该纵向剖视图示出多个带有各自谐振腔71、72、……、7n的谐振器61、62、……、6n，这些谐振腔通过分隔装置91、92、……、9n-1中的耦合开口10相互连接。第一信号线接头301被引导穿过在壳体顶盖4中的开口。而第二信号线接头302被引导穿过在壳体底板3中的开口。壳体顶盖4和壳体底板3中的开口优选居中地设置。也可以采用偏心的布置结构。第一信号线接头301触碰第一电介质81的端侧。因此，第一信号线接头301与第一电介质81接触。第一电介质81的端侧在该实施例中不与壳体顶盖4接触，这意味着，端侧81不触碰壳体顶盖4。第二信号线接头302同样触碰第n个电介质8n的端侧，并且与该电介质接触。第n个电介质的端侧不触碰壳体底板3，就是说不与壳体底板接触。图3的高频滤波器1具有五个谐振器61、62、63、64、……、6n，这五个谐振器分别具有一个谐振腔71、72、73、74、……、7n。每个谐振器61、62、63、64、……、6n通过分隔装置91、92、93、……、9n与其它谐振器61、62、63、64、……、6n分隔。每个谐振器61、62、63、64、……、6n包括一个电介质81、82、83、84、……、8n。
在图3的实施例中，各个电介质81、82、……、8n不是完全填满各个谐振腔71、72、……、7n的容积。在该实施例中，电介质81、82、……、8n在其各自高度和其各自直径方面具有相同的尺寸。内置件111、112、113、114、……、11n都具有相同的外直径。不过，这些内置件的壁厚、即内直径是不同的。这意味着，各个谐振腔71、72、……、7n的容积是不同的。内置件111、112、……、11n的外表面、即圆周壁与壳体壁5的内表面接触。导电的壳体顶盖4不仅与壳体5的端侧电接触，而且与第一内置件111的端侧电接触。壳体底板3同样与壳体5和第n个内置件11n的端侧电接触。
这里应注意，壳体5可以是导电的，即例如可以由金属制成、但这不是必须的。换言之，壳体5可以由任意其它的材料制成，特别是由不导电的材料、例如电介质或塑料制成。壳体5的功能是，将位于壳体5内部的组件机械地保持在一起并机械地固定。但只有当确保谐振腔71、72、……、7n相对于高频滤波器1的环境受到屏蔽时，壳体5才可以由电介质制成。这样的屏蔽例如可以通过内置件111、112、……、11n实现。
分隔装置91、92、……、9n-1具有优选等于壳体壁5的内直径的外直径。这意味着，每个分隔装置91、92、……、9n-1的外表面、即圆周壁触碰壳体5的内表面，即与该内表面机械接触。一个分隔装置91、92、……、9n-1的耦合开口10可以与其它的分隔装置91、92、……、9n-1的耦合开口在耦合开口的布置结构、即定向和/或数量和/或尺寸和/或横截面形状方面不同。在图3的实施例中，各个分隔装置91、92、……、9n-1的耦合开口10具有不同的直径并且例如设置在分隔装置91、92、……、9n-1的不同位置处。耦合开口10将各个谐振腔71、72、……、7n相互连接，这些耦合开口一方面被谐振器的61、62、……、6n的空闲容积包围，或者被谐振器61、62、……、6n的电介质81、82、……、8n包围。导电的内置件111、112、……、11n可以不覆盖耦合开口10。各个耦合开口10的横截面形状也可以在长度上、即在高度上改变。在各个分隔装置91、92、……、9n-1和内置件111、112、……、11n之间通常不存在空腔。相同的情况(不存在空腔)优选也适用于第一内置件111和壳体顶盖4，以及适用于第n个内置件11n和壳体底板3。
在内置件111、112、……、11n以及分隔装置91、92、……、9n-1与壳体壁5之间通常同样不存在间距。
电介质81、82、……、8n同样与其相应的分隔装置91、92、……、9n-1接触。这里，电介质81、82、……、8n可以与相应的分隔装置91、92、……、9n-1压合和/或焊接。
内置件111、112、……、11n还优选与相应的分隔装置91、92、……、9n-1形锁合地相互压合和/或焊接。由此还防止各个元件相对于彼此转动，由此，高频滤波器1的电学特性在较长的时间上不会改变。
图4示出按照本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。第一电介质81在其端侧上与壳体顶盖4接触。在第一电介质81和壳体顶盖4之间不存在间距。相同的情况也适用于第n个电介质8n，该电介质同样以其端侧与壳体底板3接触。在第n个电介质8n和壳体底板3之间不存在间距。高频滤波器1的各元件优选相互压合。这种压合例如表现为，各个电介质81、82、……、8n部分地伸入各个分隔装置91、92、……、9n-1中。
此外，高频滤波器具有多个调谐元件401、402、403、404、……、40n。至少每个调谐元件401、402、403、404、……、40n通过附加的开口411、412、413、414、……、41n导入所述n个谐振器61、62、……、6n中的至少一个谐振器的谐振腔71、72、……、7n中。开口411、412、……、41n穿过壳体壁5并穿过相应的内置件111、112、……、11n延伸到谐振腔71、72、……、7n中。相应的调谐元件411、412、……、41n此时可以旋入相应的谐振腔71、72、……、7n中或旋出。调谐元件411、412、……、41n和相应电介质81、82、……、8n之间的间距是可变的。相应的开口411、412、……、41n优选垂直于信号传播方向21并且因此同样垂直于中轴线12延伸。
至少一个调谐元件401、402、……、40n到谐振腔71、72、……、7n中的相应电介质81、82、……、8n的间距可以减小到使得所述调谐元件与电介质81、82、……、8n接触的程度，即触碰电介质。
第一谐振器61中的第一电介质81具有凹部，第一信号线301伸入到该凹部中。由此，第一信号线301与电介质81接触。相同的情况也适用于在第n个谐振器6n中的第n个电介质8n。
图5示出按本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。
第一谐振腔71中的第一电介质81具有连续的空隙，第一信号线301延伸穿过该空隙。第一信号线301此时直接与第一分隔装置91发生接触。相同的情况也适用于第二信号线接头302，第二信号线接头延伸穿过第n个谐振器6n的第n个电介质8n中的连续的空隙并与第n-1个分隔装置9n-1接触。
信号线接头301、302的与相应电介质81、8n或者相应的分隔装置91、9n-1接触的部分平行于中轴线12或平行于信号传输方向21延伸。信号线接头301、302的其它部分不必平行于信号传输方向21或中轴线12延伸。两个信号线接头301、302的位于第一或第n个谐振腔71、7n内部的部分优选平行于信号传输方向21延伸。
此外，第二谐振腔72中的第二电介质82具有凹处(Einbuchtung)，从而第二调谐元件402可以沉入第二电介质82中。
至少两个不是直接相互邻接的谐振器61、62、……、6n的内置件111、112、……、11n具有开口501、502。所述至少两个开口501、502通过通道51相互连接，所述通道51优选平行于信号传输方向21、即平行于中轴线12延伸。通道51至少部分地在壳体壁5内部延伸。所述通道也可以完全在壳体壁5内部延伸。所述通道也可以不是在壳体壁5内部延伸，而是仅延伸穿过内置件111、112、……、11n和处于内置件之间的分隔装置91、92、……、9n-1。
电导体52在通道51内部延伸。该电导体52将至少两个谐振器61、6n电容式地和/或电感式地相互耦合。电导体52的第一端部531与第一分隔装置91连接。这里，电导体52的第一端部531优选平行于信号传播方向21并由此平行于中轴线12延伸。电导体52的第二端部532与第n-1个分隔装置9n-1电连接。第二端部532同样优选平行于信号传播方向21并由此平行于中轴线12延伸。第一和第二端部531、532可以例如通过焊接连接与相应的分隔装置91、92、……、9n-1连接。通过电导体52达到在两个谐振器61、62、……、6n之间的跨越耦合，由此，可以实现高频滤波器1的更陡的滤波齿形侧边(Filterflanke)。
在通道51内部延伸的电导体52优选在通道内部通过未示出的介电的间隔元件与包围通道51的壁部电分离并且通过这些间隔元件保持在其位置中。
图6示出穿过按照本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。在该实施例中存在两个跨越耦合。第一跨越耦合发生在第一谐振器61和第n个谐振器6n之间。电导体52将两个谐振器61、6n相互耦合。不过这里电导体52的第一端部531与壳体顶盖4连接。
第二跨越耦合发生在第二谐振器62和第四谐振器64之间。电导体60将这两个谐振器62、64相互耦合。第二电导体60的第一端部611与第二分隔装置92连接。该电导体的第二端部612与第n-1个分隔装置9n-1连接。虚线示出这样的可能性，即，第二电导体60的第二端部612也可以与第三分隔装置93连接。
为了使滤波特性在运行期间不改变，防转动地固定设置在高频滤波器1中的元件。这通过多个防止转动的防转动元件62实现。防转动元件2可以由在突出部和容纳开口之间的组合形成。壳体顶盖4例如可以具有突出部，该突出部嵌入第一内置件111中相应的容纳开口中。防转动元件62优选安装在所述n-1个分隔装置91、92、……、9n-1中的至少一个分隔装置与所述至少一个内置件111、112、……、11n和/或邻接的电介质81、82、……、8n之间。但在壳体底板3和/或壳体顶盖4和/或壳体壁5与第一谐振腔71中的内置件111和第n个谐振腔7n中的内置件11n之间优选分别安装一个防转动元件62，该防转动元件防止最接近于第一和/或第二信号线接头301、302地设置的元件相互转动。由此，也防止更靠内部地设置在高频滤波器1中的元件转动。
高频滤波器1优选以堆叠式结构型式实现，其中，所有谐振器61、62、……、6n相叠地设置。这里，防转动元件62防止各个谐振器61、62、……、6n的电学特性改变，所述电学特性例如包括谐振频率。
图7示出按本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。各个谐振腔71、72、……、7n这里完全由相应的电介质81、82、……、8n填满。每个电介质81、82、……、8n的高度都等于相应内置件111、112、……、11n的高度。每个电介质81、82、……、8n的外直径都大致等于相应内置件111、112、……、11n的内直径。电介质81、82、……、8n以其圆周壁形锁合地贴靠在相应内置件111、112、……、11n的内壁上。
图8示出按照本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。第一信号线接头301偏心地接触第一电介质81。相同的情况也适用于第二信号线接头302，该第二信号线接头偏心地接触第n个电介质。尽管电介质81、82、……、8n完全填满其各自的谐振腔71、72、……、7n的容积，在两个不直接相邻的谐振器61、62、……、6n之间也同样可以实现跨越耦合。在图8的实施例中，在第一谐振器61和第三谐振器63之间发生跨越耦合。如果第一电介质81和第三电介质83、也就是其谐振腔61、62、……、6n之间应发生跨越耦合的电介质81、82、……、8n沿纵向方向具有优选连续的狭缝80。所述连续的狭缝80例如可以借助于金刚石锯引入由陶瓷制成的电介质81、82、……、8n中。在狭缝80内部至少设置有电导体52的第一端部531和第二端部532。
图9示出按照本发明的高频滤波器1的另一个实施例的纵向剖视图。这里，分隔装置91、92、……、9n-1是每个电介质81、82、……、8n一体的组成部分。这意味着，n个电介质81、82、……、8n中的每个电介质的一个或两个端侧用金属层覆盖。所述金属层此时构成n-1个分隔装置91、92、……、9n-1中的一个分隔装置。这里，在金属层内部、即在覆盖层内部的空隙90构成两个谐振器61、62、……、6n之间的耦合开口10。相互邻接的电介质81、82、……、8n分别在相同的位置在由金属层制成的覆盖层内部具有空隙90，从而能实现沿信号传播方向21的耦合。
图10示出一个流程图，该流程图说明对于谐振器61、62、……、6n如何调节谐振频率和/或耦合带宽，以便校准按照本发明的高频滤波器1。在开始时，以0定义计数变量X。接着，执行方法步骤S1。在方法步骤S1中，关闭第1+X个分隔装置和/或第n-1个分隔装置的所有耦合开口10。参照在图4中的纵向剖视图，这涉及第一分隔装置91和最后的分隔装置9n-1中的耦合开口10。
紧接着，执行方法步骤S2。在方法步骤S2中测量第一信号线接头301和/或第二信号线接头302上的反射系数。测得的反射系数仅由第一和第n个谐振器61、6n的几何特性确定。
接着，执行方法步骤S3。在方法步骤S3中将第一和/或第n个谐振器61、6n的谐振频率和/或耦合带宽调节到确定的值。与该步骤交替地重新执行方法步骤S2，以便再次测量变化的反射系数，以便在此时确定，是否需要再次执行方法步骤S3，或者谐振频率和/或耦合带宽的经调节的值是否已经等于期望的值。
按照本发明的高频滤波器1的校准由外向内进行，就是说，在设置在第一和/或第二信号线接头301、302上的谐振器61、6n中开始。逐步地，通过打开相应的耦合开口依次接入其他谐振器62、63、……、6n-2。这个过程例如在图11中描述。
图11示出了另一个流程图，该流程图说明，对于其他谐振器62、63、……、6n-1如何调节谐振频率和/或耦合带宽，以便校准按照本发明的高频滤波器1。在对于第一谐振器61和/或对于第n个谐振器6n谐振频率和/或耦合带宽已调节的情况下，执行步骤S4。在步骤S4中，打开第1+X个分隔装置和/或第n-1-X个分隔装置的至少一个耦合开口10。参照图4，这是在分隔装置91和9n-1中的耦合开口10。
紧接着，执行方法步骤S5。在方法步骤S5中，将X的值提高1。接着执行方法步骤S6，在该方法步骤中再次执行方法步骤S1、S2、S3、S4、S5，即一直执行到打开所有耦合开口10。这意味着，接下来参照图4关闭分隔装置92的耦合开口10和分隔装置93的耦合开口10。再次测量在第一信号线接头301和/或第二信号线接头302上的反射系数。接下来，再次调节前面两个和最后两个的谐振器61、62和6n、6n-1的谐振频率和/或耦合带宽。
接着，再次将X的值提高1，即再次执行方法步骤S5。
根据图4可以看出，存在数量为奇数的谐振器61、62、……、6n。谐振器63、即在按照本发明的高频滤波器1的中心的谐振器在用于校准高频滤波器1的方法中一次用于计算第一信号线接头301上的反射系数，还有一次用于计算第二信号线接头302上的反射系数。
这种情况也出现在图12的流程图中，该流程图说明了，对于高频滤波器的中心的谐振器如何调节谐振频率和/或耦合带宽。对于X达到值(n-1)/2的情况，这在图4的实施例中对应于值“2”，执行方法步骤S7和/或S8和S9。
在方法步骤S7中，打开第X个分隔装置的耦合开口10并关闭第X+1个分隔装置的耦合开口10。在图4的实施例中，打开分隔装置92中的耦合开口并关闭分隔装置93中的耦合开口。紧接着，测量第一信号线接头301上的反射系数并相应地调节谐振频率和/或耦合带宽。
对此替代地或备选地，在方法步骤S8中，打开第X+1个分隔装置的耦合开口10并关闭第X个分隔装置的耦合开口10。在图4的实施例中，在这种情况下关闭分隔装置92中的耦合开口10，相反打开分隔装置93内部的耦合开口10。紧接着，重新执行方法步骤S2并且测量第二信号线接头302上的反射系数。接着，执行方法步骤S3，在该方法步骤中调节谐振频率和/或耦合带宽。
必须这样调节在按照本发明的高频滤波器1的中心的谐振器的谐振频率和/或耦合带宽，使得对于在第一信号线接头301处的反射系数以及对于在第二信号接头302处的反射系数都达到可接受的值。必要时必须为此进行妥协。
紧接着，执行方法步骤S9并且打开第X个和第X+1个分隔装置的耦合开口。在这种状态下，打开在所有分隔装置91、92、……、9n-1中的所有耦合开口10。当存在数量为偶数的谐振器61、62、……、6n时，在遍历执行图11的流程图之后自动进入所述状态。
对于在每个分隔装置91、92、……、9n中打开至少一个耦合开口10的情况来说，执行方法步骤S2、S10和S3，这些方法步骤在图13的流程图中示出。执行已经参照图10说明的方法步骤S2。在该方法步骤中测量第一信号线接头301和/或第二信号线接头302上的反射系数。
紧接着，执行方法步骤S10。在方法步骤S10中确定正向透射系数和/或反向透射系数。
接着，再次将谐振频率和/或耦合带宽调节或者说微调到确定的值。这在方法步骤S3中进行。这里，只要在方法步骤S3中还未达到对于谐振频率和/或耦合带宽的期望目标值，则一直重复方法步骤S2和S10。
图14示出另一个流程图，该流程图说明了，可以通过哪些措施改变在谐振器61、62、……、6n内的谐振频率和/或耦合带宽。
在方法步骤S3中，可以单独地或者相互组合地执行以下方法步骤。方法步骤S11说明了，可以这样来调节谐振频率和/或耦合带宽，即，通过用具有变化的尺寸的、特别是具有变化的内直径的另外的内置件替换内置件111、112、……、11n可以实现改变相应的谐振腔71、72、……、7n的直径。
对于方法步骤S11备选地或补充地，可以执行方法步骤S12。在方法步骤S12内，可以转动所设置的分隔装置91、92、……、9n-1，从而不同地设置耦合开口10。也可以用另外的分隔装置来替换分隔装置91、92、……、9n-1，其中耦合开口10具有不同的布置结构和/或不同的数量和/或不同的尺寸和/或不同的几何形状。
对于方法步骤S11和/或S12备选和/或补充地，可以执行方法步骤S13。也可以通过向相应的谐振腔71、72、……、7n中进一步旋入和/或旋出至少一个调谐元件401、402、……、40n来改变谐振频率和/或耦合带宽。也可以向谐振腔71、72、……、7n中旋入或旋出多于一个调谐元件401、402、……、40n。
对于方法步骤S11、S12和/或S13补充地或备选地，也可以执行方法步骤S14。在方法步骤S14内可以用另外的电介质81、82、……、8n替谐振腔71、72、……、7n中的至少一个电介质81、82、……、8n，所述另外的电介质具有变化的尺寸、特别是电介质的高度和/或直径中。
在方法步骤S1中、或者每次当应关闭耦合开口10时，这优选这样来实现，即，用于不具有耦合开口10的分隔装置更换相应的分隔装置91、92、……、9n-1。
本发明不局限于所描述的实施例。在本发明的范围内，所有所说明的和/或所示出的特征能任意地相互组合。

Claims (21)

1.高频滤波器(1)，包括至少一个第一谐振器，所述高频滤波器具有以下特征：
-壳体(2)，所述壳体包括壳体底板(3)、与壳体底板(3)隔开间距的壳体顶盖(4)以及在壳体底板(3)和壳体顶盖(4)之间环绕的壳体壁(5)；
-所述高频滤波器(1)具有至少n个谐振器(61、62、……、6n)，这些谐振器分别包括一个谐振腔(71、72、……、7n)，这些谐振腔由壳体(2)包围，其中，n≥2；
-所述高频滤波器(1)具有至少n个电介质(81、82、……、8n)，在n个谐振器(61、62、……、6n)的一个谐振腔(71、72、……、7n)中分别设置其中一个电介质；
-所述高频滤波器(1)具有n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)；
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)的谐振腔(71、72、……、7n)沿垂直于H场(20)的信号传输方向(21)相互依次排列地设置，其中，每个谐振腔(71、72、……、7n)最多与两个其它的谐振腔(71、72、……、7n)邻接并且与每个所述其它的谐振腔通过分隔装置(91、92、……、9n-1)分隔；
-所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的每个分隔装置具有至少一个耦合开口(10)，邻接的谐振腔(71、72、……、7n)通过所述耦合开口相互耦合；
-各谐振腔(71、72、……、7n)之间的耦合垂直于H场(20)进行；
-第一信号线接头(301)通过壳体(2)中的第一开口与第一谐振器(61)的所述至少一个电介质(81)耦合；
-第一谐振器(61)的谐振腔(71)中的电介质(81)具有连续的空隙，第一信号线接头(301)延伸穿过该空隙，由此，第一信号线接头(301)与第一谐振器的谐振腔中的电介质和第一分隔装置(91)接触；
-第二信号线接头(302)通过壳体(2)中的第二开口与第n个谐振器(6n)的电介质(8n)耦合；
-第n个谐振器(6n)的谐振腔(7n)中的电介质(8n)具有连续的空隙，第二信号线接头(302)延伸穿过该空隙，由此，第二信号线接头(302)与第n个谐振器的谐振腔中的电介质和第n-1个分隔装置(9n-1)接触。
2.根据权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，n≥3。
3.根据权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，n≥4。
4.根据权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，n≥5。
5.根据权利要求1所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下特征：
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)沿信号传输方向(21)和/或沿中轴线(12)设置，其中，H场(20)绕中轴线(12)和/或绕信号传输方向(21)沿径向向外延伸。
6.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下特征：
-所述n个谐振腔(71、72、……、7n)中的至少一个谐振腔和/或所述n个电介质(81、82、……、8n)中的至少一个电介质是圆柱形的。
7.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下特征：
-所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的每个分隔装置包括分隔板；或者
-所述n个电介质(81、82、……、8n)中的每个电介质的一个或两个端侧用金属层覆盖，所述金属层此时构成所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的一个分隔装置，所述至少一个电介质(81、82、……、8n)与所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的至少一个分隔装置一体地构成，并且金属层的覆盖层中的至少一个空隙(90)形成所述至少一个耦合开口(10)。
8.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)的至少一个谐振腔(71、72、……、7n)的直径通过倚靠在壳体壁(5)上的至少一个内置件(111、112、……、11n)限定和/或预先规定；和/或
-在所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的至少一个分隔装置与所述至少一个内置件(111、112、……、11n)和/或邻接的电介质(81、82、……、8n)之间安装至少一个防转动元件(62)，所述防转动元件防止所述各元件的相互转动；和/或
-在壳体底板(3)和/或壳体顶盖(4)和/或壳体壁(5)与第一谐振腔(71)中的内置件(111)以及与第n谐振腔(7n)中的内置件(11n)之间至少分别安装一个防转动元件(62)，所述防转动元件防止所述各元件的相互转动。
9.根据权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于，所述至少一个内置件(111、112、……、11n)是环形的。
10.根据权利要求8所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的至少两个不是直接相互邻接的谐振器的内置件(111、112、……、11n)具有开口(501、502)；
-所述至少两个开口(501、502)通过通道(51)相互连接，所述通道至少部分地在壳体壁(5)的内部延伸；
-电导体(52)在通道(51)的内部延伸；
-所述电导体(52)将所述至少两个谐振器(61、62、……、6n)电容式地和/或电感式地相互耦合。
11.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述n个电介质(81、82、……、8n)是盘状的；和/或
-所述n个电介质(81、82、……、8n)的全部或一些电介质在其尺寸上是完全或部分地不同的；和/或
-所述n个电介质(81、82、……、8n)的全部或至少一个电介质完全地或者部分地填满n个谐振器(61、62、……、6n)中其各自的谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)的容积。
12.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-第一谐振器(61)中的电介质(81)与第一分隔装置(91)接触，并且第n个谐振器(6n)中的电介质(8n)与第n-1个分隔装置(9n-1)接触，和/或剩余的n-2个谐振器(62、……、6n-1)的电介质(82、……、8n-1)与两个限定相应的谐振腔(72、……、7n-1)的分隔装置(91、92、……、9n-1)接触；和/或
-第一谐振器(61)中的电介质(81)与壳体顶盖(4)接触，并且第n个谐振器(6n)中的电介质(8n)与壳体底板(3)接触；和/或
-所述n个谐振器(61、62、……6n)的电介质(81、82、……、8n)与一个或者两个限定相应的谐振腔(71、72、……、7n)的分隔装置(91、92、……、9n-1)固定连接。
13.根据权利要求12所述的高频滤波器，其特征在于，所述n个谐振器(61、62、……6n)的电介质(81、82、……、8n)与所述一个或者两个分隔装置(91、92、……、9n-1)焊接或者压合。
14.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的一个分隔装置的至少一个耦合开口(10)的布置结构和/或尺寸和/或横截面形状与所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的另一个分隔装置的耦合开口(10)的布置结构和/或尺寸和/或横截面形状完全或部分地不同；和/或
-所述n-1个分隔装置(91、92、……、9n-1)中的耦合开口(10)的数量完全或者部分地不同。
15.根据权利要求1至5之一所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)具有至少一个通向壳体(2)外部的附加的开口(411、412、……、41n)；
-至少一个调谐元件(401、402、……、40n)通过所述至少一个附加的开口(411、412、……、41n)导入所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中；
-通过所述至少一个附加的开口(411、412、……、41n)导入所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中的调谐元件(401、402、……、40n)与谐振腔(71、72、……、7n)内部的相应电介质(81、82、……、8n)之间的间距是可变的。
16.根据权利要求15所述的高频滤波器，其特征在于，具有以下其它特征：
-所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)到所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中的相应电介质(81、82、……、8n)的间距能够减小到使所述调谐元件与所述电介质接触的程度；或者
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中的电介质(81、82、……、8n)具有凹处，所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)到所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中的相应电介质(81、82、……、8n)的间距能减小到这样的程度，使得所述调谐元件沉入相应电介质(81、82、……、8n)的凹处中和/或与该电介质接触；和/或
-所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)在所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中垂直于信号传输方向(21)定向；和/或
-所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)包括电介质，或者所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)包括完全或部分地用金属层覆盖的电介质，或者所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)由金属制成。
17.用于校准按照权利要求1至16之一构成的高频滤波器的方法，其特征在于，具有以下方法步骤：
-关闭(S1)第1+X个分隔装置和/或第n-1-X个分隔装置的所有耦合开口(10)，其中X＝0；
-测量(S2)第一信号线接头(301)上的反射系数和/或测量第二信号线接头(302)上的反射系数；
-将谐振频率和/或耦合带宽调节(S3)到期望的值。
18.根据权利要求17所述的用于校准高频滤波器的方法，其特征在于以下方法步骤：
-打开(S4)第1+X个分隔装置和/或第n-1-X个分隔装置的耦合开口(10)中的至少一个耦合开口；
-将X提高(S5)1；
-重新执行(S6)方法步骤：关闭(S1)、测量(S2)、调节(S3)、打开(S4)和提高(S5)，直至打开所有耦合开口(10)。
19.根据权利要求18所述的用于校准高频滤波器的方法，其特征在于，在谐振腔(71、72、……、7n)的数量为奇数时，当X达到值(n-1)/2时，重新执行(S6)的方法步骤包括以下方法步骤：
-打开(S7)第X个分隔装置的耦合开口(10)中的至少一个耦合开口并关闭第X+1个分隔装置的所有耦合开口(10)，并且测量(S2)在第一信号线接头(301)上的输入反射系数，以及将谐振频率和/或耦合带宽调节(S3)到期望的值，和/或
-打开(S8)第X+1个分隔装置的耦合开口(10)中的至少一个耦合开口并关闭第X个分隔装置的所有耦合开口(10)，并且测量(S2)在第二信号线接头(302)上的输入反射系数，以及将谐振频率和/或耦合带宽调节(S3)到期望的值；以及
-打开(S9)第X个和第X+1个分隔装置的所述至少一个耦合开口(10)。
20.根据权利要求18或19所述的用于校准高频滤波器的方法，其特征在于，对于在每个分隔装置(91、92、……、9n)中打开至少一个耦合开口(10)的情况，执行以下方法步骤：
-测量(S2)在第一信号线接头(301)上的反射系数和/或测量在第二信号线接头(302)上的反射系数；和/或
-测量(S10)正向透射系数和/或测量反向透射系数；以及
-将谐振频率和/或耦合带宽调节(S3)到期望的值。
21.根据权利要求17至19之一的情况下、用于校准高频滤波器的方法，其特征在于，调节的方法步骤包括以下方法步骤：
-通过倚靠在壳体壁(5)上的具有变化的尺寸的内置件(111、112、……、11n)来改变至少一个谐振器(61、62、……、6n)的谐振腔(71、72、……、7n)的直径(S11)；和/或
-通过转动和/或更换至少一个分隔装置(91、92、……、9n-1)来改变(S12)至少一个耦合开口(10)的布置结构和/或数量和/或尺寸和/或横截面形状；和/或
-所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)具有至少一个通向壳体(2)外部的附加的开口(411、412、……、41n)，至少一个调谐元件(401、402、……、40n)通过所述至少一个附加的开口(411、412、……、41n)导入所述n个谐振器(61、62、……、6n)中的所述至少一个谐振器的谐振腔(71、72、……、7n)中，向至少一个谐振器(61、62、……、6n)的谐振腔(71、72、……、7n)中进一步旋入和/旋出(S13)所述至少一个调谐元件(401、402、……、40n)；和/或
-用具有变化的尺寸的另外的电介质(81、82、……、8n)替换(S14)在至少一个谐振器(61、62、……、6n)的谐振腔(71、72、……、7n)中的电介质(81、82、……、8n)。
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