CN106463807A - 用于射频谐振器的调谐元件 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种滤波器设备，包括：第一传导信号线(112、142)，被配置以形成第一射频谐振器；第二传导信号线(114、144)，被配置以形成第二射频谐振器；交叉耦合元件，包括被布置成电容耦合到第一传导信号线(112、142)的第一电极(160、170)，被布置成电容耦合到第二传导信号线(114、144)的第二电极(162、172)，以及将第一电极(160、170)耦合到第二电极(162、172)的导电信号线(164、174)，其中，所述交叉耦合元件相对于第一传导信号线(112、142)和第二传导信号线(114、144)是可弯曲的，以调节所述电容耦合。

Description

用于射频谐振器的调谐元件

技术领域

本发明涉及射频谐振器。

背景技术

射频(RF)谐振器可以用于实现射频滤波器，诸如双工滤波器。RF谐振器可以包括调谐到发射频率的发射(TX)谐振器和调谐到接收频率的接收(RX)谐振器。可能需要调谐RF谐振器以将谐振器的谐振频率调节到期望的频率，使得RF谐振器的性能优化。

发明内容

通过独立权利要求限定了本发明。

在从属权利要求中限定了实施方案。

附图说明

下面，将参照所附附图通过优选实施方案更详细地描述本发明，附图中：

图1例示了本发明的实施方案可以应用于的滤波器结构；

图2例示了在滤波器中使用的固定机构；

图3例示了附接到谐振器的根据本发明的一个实施方案的交叉耦合元件；

图4例示了根据本发明的一个实施方案的交叉耦合元件；

图5例示了根据本发明的一个实施方案的交叉耦合元件的调节；

图6例示了其中交叉耦合元件的另一个实施方案；

图7例示了接地的交叉耦合元件的一个实施方案；以及

图8例示了交叉耦合元件的又一个实施方案。

具体实施方式

以下实施方案是示例性的。虽然本说明书在多个位置提及“一(an)”、“一个(one)”或“一些(some)”实施方案，但是这并不一定意味着每个这样的提及都针对相同的实施方案或该特征仅适用于单个实施方案。不同实施方案的单个特征也可以组合以提供其他实施方案。此外，词语“包括(comprising)”和“包含(including)”应当被理解为不将所述的实施方案限制为仅由已经提及的那些特征组成，并且这样的实施方案还可以包含未具体提及的特征/结构。

图1例示了本发明的实施方案可以应用于的谐振器结构100。谐振器结构100可以应用于高频滤波器，例如射频(RF)滤波器。RF滤波器可以用在无线电收发机诸如无线通信系统(例如蜂窝通信系统)的基站中。参考图1，谐振器结构100包括多个传导信号线110、112、114、116、140、142、144、146。每个传导信号线均可以形成一个谐振器。每个谐振器的长度可以是谐振器被调谐为以其谐振的RF信号的波长的四分之一。在一个实施方案中，传导信号线形成带状线型谐振器。图1例示了两个滤波器，每个滤波器包括多个谐振器。第一滤波器由谐振器110至116形成，而第二滤波器由谐振器140至146形成。谐振器112至116可以在它们的一个端部接地至公共地132。每个谐振器112至116的另一端部可以是开路端部(即，不接地)，以使谐振器能够谐振。开路端部可以布置在容纳滤波器的壳体的基部(base)和盖(cover)之间，使得开路端部不与基部和/或盖机械接触。在一些实施方案中，可以实现开路端部与盖和/或基部之间的电容耦合，以使得能够实现谐振器的调谐。类似地，另一滤波器的谐振器140至146可以在一个端部处接地到公共地150，而另一端部开路。

在谐振器的长度是半波长的实施方案中，每个谐振器的两个端部都可以是开路端部。

谐振器110至116和/或140至146可以彼此电耦合，以影响每个滤波器的总体频率特性。在一个实施方案中，同一滤波器的谐振器，例如谐振器110至116，可以通过耦合信号线彼此机械地耦合。在图1中，耦合信号线120将谐振器110和112彼此连接。类似地，如图1所例示的，耦合线122、124、152、154、156将两个谐振器连接在一起。

在图1的实施方案中，滤波器还经由传输线130彼此电连接。传输线130可以用作能够实现滤波器之间的相位调节的定相线(phasing line)。传输线130可以将滤波器耦合到公共信号端口106。这样的三端口滤波器可以用在以下情况，其中滤波器被调谐到不同的谐振频率并且它们的信号被组合到还耦合到天线的公共信号端口106。这种配置可以使无线电收发机能够同时在多个发射频带/接收频带上运行。图1例示了由谐振器110至116形成的滤波器被配置成较低频带，而由谐振器140至146形成的滤波器被配置成较高频带。取决于无线电收发机的其他配置，频带可以用于发射和/或接收。

可以为每个滤波器提供专用信号端口102、104。所述信号端口可以将滤波器连接到信号电缆，诸如连接到无线电收发机的其他RF部件(例如RF放大器、混频器、基带部件)的同轴电缆。信号端口102至106中的每一个可以包括电缆端子，例如，同轴电缆端子。在另一个实施方案中，电缆被集成到信号端口102至106中。在又一个实施方案中，信号端口是可以进一步焊接到印刷电路板或电缆(取决于该实施方案)的带状线。

耦合线120至124和152至156的功能可以是增加滤波器的带宽。在其中滤波器的通带较窄(例如数兆赫兹(MHz))的一个实施方案中，甚至可以省略耦合线120至124和152至156。在其中通带较宽(例如100MHz)的一个实施方案中，可以提供耦合线120至124和152至156。带宽还可能受到耦合线120至124和152至156的宽度选择的影响。较宽的耦合线增加了带宽。

在一个实施方案中，壁180、182、184、186设置在至少一些谐振器之间，例如壁180设置在谐振器110与112之间。壁180至186可以设置在谐振器的开路端部，以减小谐振器之间的电容耦合。壁180至186可以由电绝缘材料制成。

在一个实施方案中，信号线102至106、110至116、120至124、130、140至146和152至156都由切割成所需形状(例如图1中所例示的形状)的单个金属板制成。这些信号线因此形成单个整体的、机械的实体。金属板可以是铜板或其他材料的板。

图2例示了用于将谐振器布置到离滤波器壳体的基部200并且离滤波器壳体的盖预定距离处的固定机构。参考图2，谐振器110在其开路端部处通过固定机构附接到基部200，该固定机构是非导电材料，例如，塑料。固定机构包括设置在谐振器110与基部之间并且用作间隔件(spacer)的支撑件204，该间隔件既限定基部200与谐振器110之间的距离又限定谐振器110与盖(未示出)之间的距离。可以通过考虑谐振器110与盖和/或基部200之间的电容耦合，根据谐振器110的期望谐振特性来设计该距离。例如，谐振器可以被布置成倾斜的，使得谐振器110与盖/基部之间的距离在谐振器110的两个端部之间有变化。这可以通过在谐振器110的另一端部处的支撑件和固定机构的尺寸来布置。支撑件204可以包括用于螺钉202的通孔，该螺钉将谐振器110通过支撑件204附接到基部。支撑件和/或基部200可以包括与螺钉202的外螺纹匹配的内螺纹，从而将螺钉202和谐振器110固定到基部200。

返回参考图1和图3，让我们考虑通过在同一滤波器的至少两个谐振器之间提供交叉耦合来调谐滤波器的一个实施方案。参考图1和3，这种交叉耦合可以由交叉耦合元件提供，该交叉耦合元件包括被布置成电容耦合到第一传导信号线112的第一电极160，被布置成电容耦合到第二传导信号线114的第二电极162，以及将第一电极160耦合到第二电极162的导电信号线164。交叉耦合元件相对于第一传导信号线112和第二传导信号线114是可弯曲的，以调节在电极160、162与信号线112、114之间的所述电容耦合。为了建立电容耦合，电极160、162与信号线电分离，使得在电极160、162与相应的信号线112、114之间设置有空气或另一种介质。

这种交叉耦合元件可以被提供用于包括在同一壳体中的一个滤波器或多个滤波器。参考图1，另一个滤波器可以具有对应的交叉耦合元件，该对应的交叉耦合元件包括电容耦合到相应谐振器142、144的电极170、172和将谐振器170、172彼此桥接的信号线174。

在一个实施方案中，交叉耦合元件与谐振器分离，即，不与谐振器属于同一整体实体。交叉耦合元件与谐振器之间的耦合可以包括电容耦合。

在一个实施方案中，使用在谐振器之间在它们的开路端部处的壁180至186，可以从通过交叉耦合元件彼此耦合的谐振器的开路端部之间的空间中省略所述壁。

现在让我们参考图3至5详细地考虑交叉耦合元件。参考图3，交叉耦合元件可以通过螺钉302、304和支撑件固定到谐振器112、114且固定到基部200，如以上参考图2所述的。电绝缘体300可以置于谐振器112、114与交叉耦合元件之间，使得绝缘体300通过螺钉302、304紧固，从而提供谐振器112、114与交叉耦合元件之间的电分离。在一个实施方案中，绝缘体是特氟隆(聚四氟乙烯)绝缘体。绝缘体300可以被布置成使得第一电极160相对于第一谐振器112保持为可弯曲的，并且第二电极162相对于第二谐振器114保持为可弯曲的。在图3的实施方案中，形成电极160、162的突片(tab)从由绝缘体300支撑的基部延伸并且越过绝缘体300的边缘到面向谐振器112、114，使得在电极160、162与相应的谐振器112、114之间存在空气。

现在让我们参考图4描述交叉耦合元件的结构。在一个实施方案中，交叉耦合元件由切割成期望形状并且包括电极160、162和桥接件164的单片可弯曲材料(例如，金属板)制成。交叉耦合元件的材料可以是例如铜。在图4的实施方案中，交叉耦合元件被切割成U形形状。在另一个实施方案中，交叉耦合元件可以被切割成S形形状。

所述交叉耦合元件可以包括用于螺钉302、304的通孔400、402，所述螺钉将所述交叉耦合元件相对于谐振器112、114和/或基部200固定。

在一个实施方案中，电极160、162设置在交叉耦合元件的端部。在一个实施方案中，电极160、162由交叉耦合元件的突片形成。交叉耦合元件的弯曲可以改变突片160、162中的至少一个相对于相应的谐振器112、114的位置。

如图5例示的，交叉耦合元件可以被弯曲以改变电极160与谐振器112之间的距离，从而调节电极与谐振器之间的电容耦合，并且通过桥接件164和另一电极，调节谐振器112、114之间的耦合。调节电容耦合的目的可以是影响滤波器的频率响应。通过调节谐振器之间的电容耦合可被配置的一个参数是频率响应中的零点的存在和/或位置。也可以通过调节电容耦合(例如通过调整零点)来影响带宽。在一个实施方案中，增加谐振器112、114之间的电容耦合使零点的位置朝向频率响应中的较低频率转移。增加谐振器112、114之间的电容耦合使零点的位置朝向频率响应中的较高频率转移。在多个图中所例示的实施方案中，谐振器112、114是形成平面的带状线，并且第一电极160被布置成面向由第一谐振器112形成的平面，并且第二电极162被布置成面向由第二谐振器114形成的平面。在可应用于这种设计的另一个实施方案中，可以通过弯曲包括电极160、162的突片使得电极160、162与相应谐振器112、114之间的公共表面积改变，来调节电容耦合。例如，突片可以沿着其纵向轴线扭转，使得公共表面面积改变，从而调节电容耦合。较小的公共表面积减小了电容耦合，从而使零点转移至较低频率。在又一个实施方案中，可以扭曲并弯曲突片以改变电极与相应谐振器之间的公共表面积和距离。

在一个实施方案中，交叉耦合元件包括绝缘导线。在一个实施方案中，绝缘导线至少部分地卷绕。线圈可以具有圆柱体的形状。在一个实施方案中，桥接交叉耦合元件的电极的信号线由在螺钉位置处或者一般地将交叉耦合元件相对于谐振器固定的固定装置的位置处耦合到电极或突片的信号导线形成。如上所述的，交叉耦合元件可以设置在谐振器的开路端部。交叉耦合元件的位置可以在包括开路端部的谐振器的中间。在又一个实施方案中，交叉耦合元件位于形成谐振器的长度的四分之一并且包括开路端部的部分中。越靠近开路端部，通过交叉耦合元件的电容耦合的效果就越高。在接地端，谐振器之间的耦合主要是由公共地132、150诱导的。然而，在一些实施方案中，根据本文描述的任何实施方案的交叉耦合元件可以设置在谐振器的接地端，或者设置在包括接地端的谐振器的中部。

如上所述，电极可以置于由带状线型谐振器形成的平面下方的顶部。在其他实施方案中，电极可以被布置成使得电极的至少一部分延伸越过平面的边缘，并且包括电极的突片在垂直于平面边缘外的平面的方向上是可弯曲的。可以设想，图3的实施方案被修改，使得突片162设置在谐振器112、114之间，并且可弯曲朝向以及远离由谐振器之间的空间形成的平面。在这样的实施方案中，电极160、162甚至可以设置在同一突片中。

在一个所例示的实施方案中，交叉耦合元件是可弯曲的，以调节第一电极和第二电极在滤波器设备的基部与盖之间形成的调谐面内的通过相应的传导信号线的位置。在其他实施方案中，例如图5所例示的实施方案中，调谐面限于谐振器112与盖之间的空间。在又一个实施方案中，只要突片设置在谐振器112与基部200之间，则调谐面会限于谐振器112与基部之间的空间。

与设置在滤波器的盖中的调谐元件相比，因为可以使交叉耦合元件靠近谐振器，本文所述的交叉耦合元件提供对频率响应的更有效的调谐。设置在盖中的调谐元件由于通常较远的距离而提供较弱的电容耦合，并且另外，难以实现两个谐振器之间的交叉耦合。通过选择交叉耦合元件(例如突片)的尺寸以及选择绝缘体材料，可以实现期望的调谐范围以补偿滤波器的部件的制造和组装中的公差。

图1至5例示了交叉耦合元件将两个相邻的谐振器彼此耦合的多个实施方案。图6例示了交叉耦合元件耦合彼此不相邻的两个谐振器的一个实施方案。交叉耦合元件可以从一个谐振器110越过至少一个谐振器112延伸到不相邻的谐振器114。以类似的方式，交叉耦合元件的另一个实施方案延伸越过多个谐振器，所述交叉耦合元件例如越过谐振器112、114将谐振器110耦合到谐振器116。一些电容耦合可以使交叉耦合元件延伸越过的谐振器112产生感应，但是该特征可以用作用于调节滤波器的频率响应的另一工具。

在一个实施方案中，桥接电极的信号线被弯曲以形成离电极更大的距离。例如，在图6的实施方案中，桥接件可以被弯曲成U形或V形形状，以形成离桥接件行进越过的电极112更大的距离。一般地，桥接件与谐振器112之间的距离可以大于谐振器112与在桥接件的端部之间形成的平面之间的距离。这种弯曲的桥接件可以由金属带或导线(绝缘或不绝缘)形成。更大的距离可以减少交叉耦合元件与谐振器112之间的电容耦合。该桥接件可以被弯曲以调谐在滤波器的频率响应中的零点的位置。

图7例示了交叉耦合元件的另一个实施方案。在图7的实施方案中，交叉耦合元件设置在谐振器110至116的接地端处。在该实施方案中，交叉耦合元件可以包括在谐振器110、114的平面顶部的调谐突片704、706以及在谐振器的平面外的调谐突片702。交叉耦合元件可以至少从一个位置接地。参考图7，交叉耦合元件可以包括至少一个突片700、702或耦合到地的另一部件，例如，滤波器结构的基部或盖。突片可以被布置成可弯曲的，从而以与如上所述的例如突片702类似方式微调与地和/或与谐振器的电容耦合。

图8例示了其中交叉耦合元件800例如越过至少一个其他谐振器110将信号端口102耦合到谐振器112之一的一个实施方案。在另一个实施方案中，交叉耦合元件将信号端口102耦合到多个谐振器。交叉耦合元件800可以包括电容耦合到信号端口102的可弯曲调谐突片和电容耦合到一个或多个谐振器112的至少一个其他可弯曲调谐突片。结果，一个或多个谐振器将与信号端口102电容耦合。在一些实施方案中，离信号端口102最远的交叉耦合元件的端部可以是开路端部或接地的。在一个实施方案中，可以在交叉耦合元件800下方设置绝缘体，从而使交叉耦合元件与谐振器110、112电断开，并且仅实现电容耦合。在一个实施方案中，绝缘体可以仅部分地设置在交叉耦合元件下方，例如绝缘体可以由交叉耦合元件与交叉耦合元件800延伸越过的至少一个谐振器之间的气隙(air gap)代替。因此，可以增加交叉耦合元件与这种谐振器之间的电容耦合而不使用调谐突片。

在图8的实施方案中，其中交叉耦合元件包括上述的绝缘导线，该导线可以被耦合或焊接到信号端口102，并且在一些实施方案中从其他端部耦合或焊接到地。

本领域技术人员将明了，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式来实施。本发明及其实施方案不限于上述的实施例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (9)

1.一种滤波器设备，包括：

第一传导信号线，被配置以形成第一射频谐振器；

第二传导信号线，被配置以形成第二射频谐振器；

交叉耦合元件，包括被布置成电容耦合到所述第一传导信号线的第一电极，被布置成电容耦合到所述第二传导信号线的第二电极，以及将所述第一电极耦合到所述第二电极的导电信号线，其中，所述交叉耦合元件相对于所述第一传导信号线和所述第二传导信号线是可弯曲的，以调节所述电容耦合。

2.根据权利要求1所述的滤波器设备，其中，所述第一电极设置在所述交叉耦合元件的第一端部处，并且所述第二电极设置在所述交叉耦合元件的第二端部处。

3.根据权利要求1或2所述的滤波器设备，其中，所述交叉耦合元件由单片的导电的、可弯曲的材料制成。

4.根据权利要求3所述的滤波器设备，其中，所述交叉耦合元件是金属带。

5.根据任一前述权利要求所述的滤波器设备，其中，所述交叉耦合元件通过绝缘体固定到所述第一传导信号线和所述第二传导信号线，使得所述第一电极相对于所述第一传导信号线保持为可弯曲的，并且所述第二电极相对于所述第二传导信号线保持为可弯曲的。

6.根据任一前述权利要求所述的滤波器设备，其中，所述第一传导信号线和所述第二传导信号线是形成平面的带状线，其中所述第一电极被布置成面向由所述第一传导信号线形成的平面，并且所述第二电极被布置成面向由所述第二传导信号线形成的平面。

7.根据权利要求6所述的滤波器设备，其中，所述第一电极和所述第二电极是可弯曲的，以便调节电极与相应的信号线之间的距离。

8.根据任一前述权利要求所述的滤波器设备，其中，所述交叉耦合元件是可弯曲的，以调节所述第一电极和所述第二电极在所述滤波器设备的基部与盖之间形成的调谐面内的通过相应的传导信号线的位置。

9.根据任一前述权利要求所述的滤波器设备，其中，所述第一射频谐振器和所述第二射频谐振器是不相邻的谐振器，并且其中所述交叉耦合元件的信号线延伸越过在所述第一射频谐振器与第二射频谐振器之间的至少一个谐振器。