CN107210510B - 介质谐振器及滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种介质谐振器，包括主体和包围墙，包围墙突设于主体的一个表面上，包围墙在主体的表面包围形成一个空腔区域，所述包围墙使得所述空腔区域与所述包围墙之外部空间相隔离，所述包围墙包括顶面、内侧面和外侧面，所述内侧面和所述外侧面相对设置且均连接于所述顶面和所述主体之间，所述顶面位于所述包围墙之背离所述主体的表面，所述内侧面为所述包围墙之面对所述空腔区域的表面，所述外侧面面对所述包围墙之外部空间，所述顶面覆盖金属层，所述内侧面和/或所述外侧面亦覆盖金属层。本申请还提供了一种滤波器。所述介质谐振器改善了滤波器开路面之间的泄漏、便于推远谐波、提升高频抑制性能。

Description

介质谐振器及滤波器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种介质谐振器及包括所述介质谐振器的滤波器。

背景技术

随着基站模块的体积越来越小，大功率高性能的介质滤波器(例如：TEM(横电磁)模介质滤波器、波导填充介质滤波器)在移动通信设备中的应用越来越广泛。在基站中介质滤波器的应用，对介质滤波器隔离度(发射和接收通道之间的隔离)、可装配性(介质如何装配在基站模块中)、长期使用可靠性(在大功率或者环境恶劣的基站环境中使用的可靠性)要求越来越高。只有介质滤波器的设计和可装配性能不断提升，介质滤波器才能满足其在基站模块中的使用要求。

以TEM模介质滤波器为例，其中包括多个介质谐振器，介质滤波器的开路面之间的谐振器之间信号相互泄漏，受空间辐射影响，滤波器带外抑制性能提升困难，对于发射滤波器和接收滤波器频段间隔窄的双工器，收发隔离提升困难，很难达到80dBc以上。因此，如何改善介质滤波器开路面之间的泄漏、推远介质滤波器谐波、提升介质谐振器高频抑制性能为业界持续研究的课题。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种介质谐振器和滤波器，能够改善滤波器开路面之间的泄漏，且具有便于谐波推远、提升介质谐振器高频抑制性能的优势。

第一方面，提供了一种介质谐振器，包括主体和包围墙，所述主体为介电常数大于1的介质材料，所述包围墙突设于所述主体的一个表面上，所述包围墙在所述主体的表面包围形成一个空腔区域，所述包围墙使得所述空腔区域与所述包围墙之外部空间相隔离。所述包围墙包括顶面、内侧面和外侧面，所述内侧面和所述外侧面相对设置且均连接于所述顶面和所述主体之间，所述顶面位于所述包围墙之背离所述主体的表面，所述内侧面为所述包围墙之面对所述空腔区域的表面，所述外侧面面对所述包围墙之外部空间，所述顶面覆盖金属层，所述外侧面覆盖金属层。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述包围墙之所述外侧面和与所述外侧面连接的所述主体的表面共面。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述主体还设有谐振孔，所述谐振孔与所述空腔区域相通。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述谐振孔为通孔或盲孔。

结合第一方面或第一方面之第一至第三种中任一种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述主体的表面均覆盖金属层。

结合第一方面的第二种或第三种可能的实施方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述主体的表面包括介质外露区，所述介质外露区环绕所述谐振孔设置，所述主体之除所述介质外露区之外的其它表面均覆盖金属层。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述介质外露区呈圆环形，且位于所述空腔区域之底壁之与所述谐振孔的邻接的位置处。

在第一方面的第五种可能的实现方式中，在第七种可能的实现方式中，所述谐振孔的数量为至少一个。

结合第一方面或第一方向之第一至第三种中任一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述主体呈立方体或长方体或圆柱体。

第二方面提供一种滤波器，包括上述第一方面的任意一种实现方式中提供的介质谐振器和基板，所述至少一个所述介质谐振器之所述包围墙之所述顶面连接至所述基板。

在第二方面之第一种可能的实施方式中，所述顶面与所述基板之间通过焊接方式固定。

结合第二方面之第一种可能的实施方式，在第二方面之第二种可能的实施方式中，所述介质谐振器的数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上的所述介质谐振器并排排列在所述滤波器内，且所有的所述介质谐振器之包围墙之顶面共同，以共同焊接至所述基板上。

结合第二方面之第一种可能的实施方式，在第二方面之第三种可能的实施方式中，所述基板为金属基板或电路板。

本申请中，所述介质谐振器通过包围墙连接于主体的一个表面，且包围墙包围一个空腔区域，通过在包围墙之外侧面覆盖金属层，使得空腔区域与包围墙的外部空间相屏蔽隔离。当介质谐振器使用在滤波器上时，包围墙的顶面与滤波器中的基板固定连接，可以通过直接焊接的方式固定，包围墙可以接地，不但容易安装，而且，由于滤波器的开路面及泄漏源设置在空腔区域内部，空腔区域已经通过金属层及基板与外界完全隔离，因此，本申请能够保证滤波器泄漏源之间的物理隔离，提升介质谐振器之间的隔离度，而且介质谐振器的开路面(指的是空腔区域内的主体的表面)会有信号泄漏，通过包围墙与基板之间的连接，能够将开路面与外界环境完全隔离，从而减少信号泄漏。通过包围墙的结构设置，使得介质谐振器能够将不需要频率(又称谐波)推远，以减少谐波对工作频率性能的影响。本申请之介质谐振器具有便于推远滤波器谐波、提升介质谐振器高频抑制性能。

附图说明

图1是本申请第一实施方式提供的介质谐振器的立体示意图。

图2是图1的截面图。

图3是本申请第二实施方式提供的介质谐振器的立体示意图。

图4是图2的截面图。

图5是本申请第三实施方式提供的介质谐振器的立体示意图。

图6是图5的截面图。

图7是本申请一种实施方式中的介质谐振器之多个组合状态安装至基板的示意图。

图8是图7的截面图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

请参阅图1和图2，本申请第一种实施方式提供的介质谐振器100包括主体10和包围墙20，所述主体10包括介电常数大于1的介质材料。由于真空的介电常数是1，介电常数大于1意味着主体10是有介质材料填充的。所述包围墙20突设于所述主体10的一个表面上，所述包围墙20在所述主体10的表面包围形成一个空腔区域30。本实施方式中，主体10和包围墙20可以一体成型制成，且材质均包括介电常数大于1的介质材料，包围墙20形成在主体10的一个端面，且包围墙20呈封闭框形，所述封闭框形可以为方形的框结构、也可以为圆形框结构或其它形状的设计。所述包围墙20使得所述空腔区域30与所述包围墙20之外部空间相隔离。这里所讲的隔离指的是完全隔开，且无任能导致空腔区域30和外部空间相通的缺口。

所述包围墙20包括顶面22、内侧面24和外侧面26，所述内侧面24和所述外侧面26相对设置且均连接于所述顶面22和所述主体10之间，所述顶面22位于所述包围墙20之背离所述主体10的表面，所述内侧面24为所述包围墙20之面对所述空腔区域30的表面，所述外侧面26面对所述包围墙20之外部空间。具体而言，本实施方式中，内侧面24和外侧面26相互平行，且内侧面24和外侧面26均垂直于顶面22。其它实施方式中，内侧面24和外侧面26也可以不平行，二者之间可以相对倾斜设计。

在外侧面26上覆盖金属层，一种实施方式中，内侧面24亦覆盖金属层；另一种实施方式中，内侧面24上不需要覆盖金属层。其中“内侧面24和外侧面26上的覆盖金属层”指的是内侧面24和外侧面26的全部面积均被金属层覆盖。

所述顶面22覆盖金属层，所述顶面22用于与滤波器中的基板相连接，本实施方式中，所述顶面22呈平面状结构，其它实施方式中，顶面22可以设计为其它的形状，例如呈外凸的弧形、或内凹的弧形、或不规则的起伏形状(例如锯齿形状、波浪形等)，将顶面22设计成非平面的结构，同时，可以在基板的对应的位置设置与顶面22形状相配合的结构，顶面22与基板配合后，能够加强介质谐振器100和基板之间结合的稳固性。

所述介质谐振器100可以应用于滤波器中，可以便于谐波推远。空腔区域30底部的主体10的表面可以作为介质谐振器100的开路面，本申请通过包围墙20及金属层的设置使得空腔区域30与外界空间隔离，当将介质谐振器100的包围墙20的顶面22连接至滤波器中的基板(由于顶面22设有金属层，可以通过焊接的方法直接固定)时，本申请可以降低开路面的信号泄漏。

如图1所示，所述包围墙20之所述外侧面26和与所述外侧面26连接的所述主体10的表面共面，这样的结构特征使得本申请所保护的介质谐振器100具有简洁的外表面，易于生产制作。具体制作过程中，所述介质谐振器100可以是在一个立体结构的主体10的一个端面上挖一个凹槽，所挖出的凹槽就形成了所述空腔区域30，凹槽的四围就形成了包围墙20。通过所述空腔区域30的容积、深度、位置的设计(此处所述的容积、深度和位置是设计介质谐振器100的过程中可以变化或调整的参数，三个参数可以同时变化，也可以单独变化其中的一个参数，或者变化其中的两个参数)，使得介质谐振器100可以匹配不同的频率范围，相同体积的介质谐振器100，空腔区域30的深度(这里所讲的深度指的是包围墙20顶面22至空腔区域30底面之间的垂直距离)越深，能够使得介质谐振器100的频率越高。由于介质谐振器100包含很多不同的频率，由于频率的不同，使得介质谐振器100对所述凹槽的设计的敏感度也不同，本申请通过凹槽的设计，将需要的频率设计成不敏感的频率，将不需要的频率(即谐波)推远，谐波通常指的是高频段的频率，推远的意思是指将谐波尽量远离介质谐振器100的正常的工作频率(亦称为高频抑制)，因此，本申请之介质谐振器100便于推远谐波，有利于实现高频抑制。

本申请其它实施方式中，也可以在主体10多个端面上同时设置包围墙20结构(未图示)，其中一个端面的包围墙20的顶面22与基板连接，其余的包围墙20的设置可以改变介质谐振器100的频率。

请参阅图3和图4及图5和图6，所示为本申请第二种实施方式提供的介质谐振器100结构。本实施方式之介质谐振器100是在第一种实施方式所述的介质谐振器100的基础上，增加了谐振孔40的特征。所述主体10还设有谐振孔40，所述谐振孔40与所述空腔区域30相通。也就是说，谐振孔40的开口位于空腔区域30的底壁。优选的实施例中，谐振孔40的位置位于空腔区域30的中心位置处。通过谐振孔40的设计，可以改变主体10的物理尺寸(例如体积)，主体10的物理尺寸的改变，也会改变介质谐振器100所对应的频率。

所述谐振孔40的截面形状可以为圆形、方形、三角形等任意形状，本申请不作限定。所述谐振孔40可以为通孔(如图5和图6所示)或盲孔(如图3和图4所示)。具体而言，谐振孔40的直径保持不变的情况下，谐振孔40的深度越深，频率越低，此处所述的“频率”是指介质谐振器100本身的自谐振频率，在一定空间的腔体内，当对腔体进行电磁扰动，扰动频率恰使腔内的平均电能和平均磁能相等时便发生谐振，这个频率称为谐振频率。同样的介质体的体积和谐振孔40的深度的情况下，谐振孔40的直径的尺寸越大，频率越低。此处提及的谐振孔40的深度指的是谐振孔40中与开口相对的底部与谐振孔40开口位置的垂直距离。

所述主体10的表面均覆盖金属层。介质谐振器100在制作的过程中，可以利用介质材料形成所述主体10和包围墙20的部分，然后整体电镀，使得所有的表面均覆盖金属层。

请参阅图5和图6，所示为本申请第三种实施方式提供的介质谐振器100结构。本实施方式之介质谐振器100是在第二种实施方式所述的介质谐振器100的基础上，增加了介质外露区50的特征。所述主体10的表面包括介质外露区50，所述介质外露区50环绕所述谐振孔40设置，所述主体10之除所述介质外露区50之外的其它表面均覆盖金属层。本实施方式通过调整介质外露区50的面积，进一步调整介质谐振器100和滤波器的频率，相同体积的介质谐振器100，介质外露区50的面积越大，频率越高。介质外露区50可以通过将部分金属层去除的方式得到，例如，通过蚀刻或机械打磨的方法去除部分金属层。具体而言，介质外露区50域在滤波器/双工器/多工器设计时即可以确定介质外露面积大小，但由于加工设计误差，实际介质滤波器/双工器/多工器在性能调试过程中，通过去除金属层的方式，来达到滤波器/双工器/多工器性能调试的目的。

所述介质外露区呈圆环形，且位于所述空腔区域30之底壁之与所述谐振孔40的邻接的位置处。这里所述的邻接的位置，也可以描述为谐振孔40与空腔区域30相切的位置处，或者为空腔区域30底壁之谐振孔40的边沿的位置处，介质外露区50设置在空腔区域30之底壁之与谐振孔40的邻接的位置，介质谐振器100由半波长转换为四分之一波长谐振形成TEM模，达到器件(例如：介质谐振器100、滤波器、双工器、多工器)体积降低的目的。具体设计原理为：一个封闭空间(外壁为金属)，的谐振器件，如果两端开路或者两端短路，为半波长谐振；如果一端短路，一端开路(露出介质即为开路)则为四分之一波长谐振，波长即和频率对应，同样体积下，四分之一波长谐振对应的谐振频率比半波长谐振对应的频率更低。介质外露区通常被设计为圆环形，主要是为了容易设计和加工。当然，介质外露区50也可以为其它的形状，例如方形环状、多边形环状等。

进一步地，所述谐振孔40的数量为至少一个，所述谐振孔40的数量可以为两个或两个以上，谐振孔40数量的增加，可以改变主体10内空腔区域30的体积，进一步改变介质谐振器100的频率。

所述主体10呈立方体或长方体或圆柱体，当然，主体10也可以为其它的形状，本申请不作限制。

请参阅图7和图8，本申请还提供一种滤波器(所述滤波器也可以为双工器或多工器)包括至少一个所述介质谐振器100和基板200，所述至少一个所述介质谐振器100之所述包围墙20之所述顶面22连接至所述基板200。本实施方式中，所述顶面22与所述基板200之间通过焊接方式固定。当然，也可以通过其它的方式固定，例如粘接、可通过固定件(例如固定螺丝)连接。

所述基板200为金属基板或电路板。金属基板与包围墙20顶面22的金属层之间可以通过焊接直接固定连接。电路板表面设有金属层，例如铜箔，电路板表面的金属层与包围墙20顶面22的金属层之间也可以通过焊接固定连接。通过焊接的方式固定方式加强了空腔区域30与外界空间的隔离效果，使得本申请所述的滤波器的空间泄漏和干扰大大降低，直接提升了滤波器的抑制度和隔离度。通过焊接的方式固定，由于不需要额外增加固定件，具有提升装配可靠性、降低装配成本的益处。

所述介质谐振器100的数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上的所述介质谐振器100并排排列在所述滤波器内，且所有的所述介质谐振器100之包围墙20之顶面22共同，以共同焊接至所述基板200上。如图7和图8所示，图中示出五个介质谐振器100并排设置，相邻的介质谐振器100之间耦合连接，从而实现信号在介质谐振器100之间的传输。

所述介质谐振器100通过在主体10和包围墙20的设置，包围墙20连接在主体10的一个表面上，且包围墙20包围一个空腔区域30，通过在包围墙20之内侧面24和/或外侧面26亦覆盖金属层，使得空腔区域30与包围墙20的外部空间相屏蔽隔离。当介质谐振器100使用在滤波器上时，包围墙20的顶面22与滤波器中的基板200固定连接，可以通过直接焊接的方式固定，包围墙20可以接地，不但容易安装，而且，由于滤波器的开路面及泄漏源设置在空腔区域30内部，空腔区域30已经通过金属层及基板200与外界完全隔离，因此，本申请实施例能够保证滤波器泄漏源之间的物理隔离，即能提升介质谐振器100之间的隔离度。而且介质谐振器100的开路面(指的是空腔区域30内的主体10的表面)会有信号泄漏，通过包围墙20与基板200之间的连接，能够将开路面与外界环境完全隔离，从而减少信号泄漏。通过包围墙20的结构设置，使得介质谐振器100能够将不需要频率(又称谐波)推远，以减少谐波对工作频率性能的影响。本申请之介质谐振器100具有推远滤波器谐波、提升介质谐振器100高频抑制性能。

可以理解的是，包含所述介质谐振器100的滤波器可以应用于移动通信技术领域中，也可以应用于其他有相应需求的领域中。比如，应用在基站中，当基站接收用户信号时，要经过滤波器把通信信道外的干扰信号控制到一定的水平，当与用户联系时，基站发往用户的信号(往往是大功率的)也可以通过滤波器把发射机产生的信道外的干扰信号控制到允许的电平，以免对邻近通道构成干扰，以保证通信的正常进行。此外，该滤波器构成双工器时，还可以用于将接收和发送通道的信号隔离开，减少相互之间的干扰。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种介质谐振器，其特征在于，应用于滤波器，所述介质谐振器包括主体和包围墙，所述主体包括介电常数大于1的介质材料，所述包围墙突设于所述主体的一个表面上，所述包围墙在所述主体的表面包围形成一个空腔区域，所述空腔区域底部的所述主体的表面为所述介质谐振器的开路面，所述包围墙使得所述空腔区域与所述包围墙之外部空间相隔离，所述包围墙包括顶面、内侧面和外侧面，所述内侧面和所述外侧面相对设置且均连接于所述顶面和所述主体之间，所述顶面位于所述包围墙之背离所述主体的表面，所述内侧面为所述包围墙之面对所述空腔区域的表面，所述外侧面面对所述包围墙之外部空间，所述顶面覆盖金属层，所述外侧面覆盖金属层，所述顶面用于与滤波器中的基板相连接，所述主体还设有谐振孔，所述谐振孔与所述空腔区域相通，所述主体的表面包括介质外露区，所述介质外露区位于所述空腔区域之底壁，所述介质外露区呈环形且环绕所述谐振孔设置，所述主体之除所述介质外露区之外的其它表面均覆盖金属层。

2.如权利要求1所述的介质谐振器，其特征在于，所述包围墙之所述外侧面和与所述外侧面连接的所述主体的表面共面。

3.如权利要求2所述的介质谐振器，其特征在于，所述谐振孔为通孔或盲孔。

4.如权利要求3所述的介质谐振器，其特征在于，所述介质外露区呈圆环形，且位于所述空腔区域之底壁之与所述谐振孔的邻接的位置处。

5.如权利要求4所述的介质谐振器，其特征在于，所述谐振孔的数量为至少一个。

6.如权利要求1-5任意一项所述的介质谐振器，其特征在于，所述主体呈立方体或长方体或圆柱体。

7.一种滤波器，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至6任意一项所述的介质谐振器和基板，所述至少一个所述介质谐振器之所述包围墙之所述顶面连接至所述基板。

8.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于，所述顶面与所述基板之间通过焊接方式固定。

9.如权利要求7或8所述的滤波器，其特征在于，所述介质谐振器的数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上的所述介质谐振器并排排列在所述滤波器内，且所有的所述介质谐振器之包围墙之顶面共同，以共同焊接至所述基板上。

10.如权利要求7或8所述的滤波器，其特征在于，所述基板为金属基板或电路板。

Images