CN107425247A - 多谐振器非相邻耦合 - Google Patents

Abstract

本公开涉及多谐振器非相邻耦合，提供了用于耦合射频滤波器的非相邻谐振器的耦合结构。该耦合结构使用金属条将非相邻谐振器连接在一起。该金属条被物理地连接到位于所连接的非相邻谐振器之间的谐振器但与之电隔离。金属条包括长度可变的凸部。该耦合结构对包括水平对齐的谐振器的不同谐振器配置起作用。该耦合结构允许跳跃能够在高带和低带产生零位的偶数个谐振器。这种配置的单一耦合结构使能两个负耦合。

Description

多谐振器非相邻耦合

本申请是申请日为2014年09月29日、题为“多谐振器非相邻耦合”的中国发明专利申请No.201480046249.4(PCT国际申请PCT/US2014/058053)的分案申请。

技术领域

本发明涉及谐振器。更具体地，本发明涉及多个谐振器之间的耦合。更具体地，本发明涉及两个或两个以上非相邻谐振器之间的耦合。

背景技术

RF滤波器中的谐振器之间的非相邻耦合是广泛制定的技术，来在希望的频率处实现传输零点并从而在不需增加谐振器的数目的情况下、在某一频率范围内建立尖锐的排斥。大多数现实世界应用要求非对称的频率响应；即，频带的一侧比另一侧具有更高的排斥要求，因此在希望的频率处任意地布置传输零点的能力能够产生对称和非对称的频率。这种变化能力使得我们能够在最小化插入损耗并且同时增大希望的频率中的排斥的同时减小滤波器大小。耦合非相邻腔体的一些技术是使得非相邻腔体在物理上更靠近，但是由于几何约束这种途径可能不总是可行并且非常困难。

发明内容

本发明缓解了将在具有几何约束的情形下包括的非相邻谐振器耦合在一起的问题。这是通过在包括但不限于在非相邻腔按直线部署时提供使得这些腔能够耦合的配置。

在一个实施例中，本发明是一种包括三个或更多个谐振器的射频(RF)滤波器，该RF滤波器包括与三个或更多个谐振器中的第一谐振器和三个或更多个谐振器中的第二谐振器接触的耦合结构(coupling)，其中第一谐振器和第二谐振器彼此不相邻，并且其中耦合结构被连接到三个或更多个谐振器中位于第一谐振器和第二谐振器之间的每个谐振器但是与之电隔离。该耦合结构包括与第一谐振器的表面和第二谐振器的表面物理接触的金属条，以及介于金属条和三个或更多个谐振器中位于第一谐振器和第二谐振器之间的每个谐振器的表面之间的非导电垫片。垫片的厚度是可选的。金属条包括用于与第一谐振器和第二谐振器接触的一个或多个凸部。凸部的长度是可选的。金属条可以在第一谐振器和第二谐振器上的可选的位置处与第一谐振器和第二谐振器接触。

在另一实施例中，本发明是一种包括五个或更多个谐振器的RF滤波器，该RF滤波器包括与五个或更多个谐振器中的第一谐振器和五个或更多个谐振器中的第二谐振器接触的第一耦合结构，其中第一谐振器和第二谐振器彼此不相邻，并且其中第一耦合结构被连接到五个或更多个谐振器中位于第一谐振器和第二谐振器之间的每个谐振器但是与之电隔离；该RF滤波器还包括与第二谐振器和五个或更多个谐振器中的第三谐振器接触的第二耦合结构，其中第二谐振器和第三谐振器彼此不相邻，并且其中第二耦合结构被连接到五个或更多个谐振器中位于第二谐振器和第三谐振器之间的每个谐振器但是与之电隔离。该第一耦合结构包括与第一谐振器的表面和第二谐振器的表面物理接触的第一金属条，以及介于该金属条和五个或更多个谐振器中位于第一谐振器和第二谐振器之间的每个谐振器的表面之间的非导电垫片；并且其中该第二耦合结构包括与第二谐振器的表面和第三谐振器的表面物理接触的第二金属条，以及介于该第二金属条和五个或更多个谐振器中位于第二谐振器和第三谐振器之间的每个谐振器的表面之间的非导电垫片。每个垫片的厚度是可选的。第一金属条包括用于与第一谐振器和第二谐振器接触的一个或多个凸部，并且第二金属条包括用于与第二谐振器和第三谐振器接触的一个或多个凸部。凸部的长度是可选的。第一金属条可以在第一谐振器和第二谐振器上的可选的位置处与第一谐振器和第二谐振器接触，并且第二金属条可以在第二谐振器和第三谐振器上的可选的位置处与第二谐振器和第三谐振器接触。

在查阅了以下描述本发明的具体实施方式、附图、和所附权利要求后，本发明的特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1A是采用本发明的耦合结构的第一实施例的多谐振滤波器的正视图，该正视图示出了六个为一组的谐振腔和单一耦合元件。

图1B是图1A的多谐振滤波器的侧视图。

图2是采用本发明的耦合结构的第二实施例的多谐振滤波器的正视图，该正视图示出了具有包括两个耦合元件的耦合结构的、与图1A和图1B相同的六个为一组的谐振腔。

图3是示出了来自图2的谐振滤波器的谐振器1到谐振器3的相位响应的图示。

图4是示出了来自图2的谐振滤波器的谐振器1到谐振器4的相位响应的图表。

图5是示出了来自图2的谐振滤波器的谐振器2到谐振器4的相位响应的图表。

图6是示出了图2的谐振滤波器的测得频率响应的图表。

具体实施方式

参考图1A和图1B，多谐振滤波器100包括六个为一组的谐振器，谐振器1-6，它们是具有或者形成谐振器外壳7的一部分或者机械地栓接或结合到外壳7的谐振腔的金属谐振器。外壳7可以是金属外壳。滤波器100还包括耦合结构12的第一实施例，耦合结构12包括通过非导电(电介质)螺钉9紧固在一起的金属条8和非导电(电介质)垫片10。垫片10将金属条8从谐振器2和3的表面20隔开。也就是说，耦合结构12的配置将谐振器1和4耦合并且在这样做时允许跳跃(jumping)谐振器2和3。

本发明对任何谐振器配置都有效；但是，在谐振器水平排列(即，谐振器可从通常具有外壳7的可移动侧盖的侧面进行访问)时更具实用性。

通常，跳跃奇数个腔的两个谐振腔之间的正耦合在带的高侧产生零位，并且负耦合在带的低侧产生零位。但是，在使用本发明的耦合结构12的负耦合的情形下，跳跃偶数个谐振腔(即，从谐振腔1到谐振腔4的耦合(从而跳跃两个谐振腔2和3))能够产生两个零位，其中一个在带的较低侧而另一个在带的较高侧。使用该偶数谐振器跳跃负交叉耦合，带的每一侧上的零位的水平能够明显不同于针对频率位置完全可控的只有一侧的零位(onlyone side of zero)。放置从谐振器1到2(或2到4)的另一负耦合使能控制在带的较低侧的零位的布置。类似地，放置从谐振器(1到2(或2到4))的正耦合使能控制较高侧的零位。这种能力允许对两侧的零位的完全控制。通常，具有两个负耦合需要两个交叉耦合元件。这对本发明不是必需的。

通常，当谐振器之间的距离小于四分之一波长时，距交叉耦合的谐振器某一距离的末端开口的传输线产生负耦合，并且在物理上缩短到被耦合的谐振器的各端将产生正耦合。在图1A和图1B的配置中，只有一个金属带8在谐振器1到3并且(还有2到4)之间产生了非相邻负耦合，同时还在谐振器1和4之间产生了负耦合。凸部(tab)长度8a、8b和8c具有可选的长度，允许对相应耦合值的可调谐性。滤波器可调谐性还能够通过将金属条8放为朝向谐振器的表面20的顶部或底部来进行管理。

图2中示出了用于谐振滤波器200的耦合结构24的第二实施例。谐振滤波器20包括与图1A和图1B相同的六个谐振器1-6。耦合结构24还包括图1A和图1B的耦合结构12加上另外的耦合元件26，耦合元件26是将谐振器4耦合到谐振器6的第二金属条。针对图2的谐振滤波器200的几何形状，测得的耦合带宽值以频率计为：

谐振器1-3＝2.1MHz

谐振器1-4＝3.3MHz

谐振器2-4＝7.5MHz

用于耦合1-3和2-4的耦合带宽值也可通过调整间隔来进行调整，即，使得垫片10的厚度更厚或更薄以调整金属条8和谐振腔的表面20之间的间隙。

图3-5给出了针对使用图1A和图1B的耦合结构12和耦合结构24的相应耦合元件的谐振器1-3、1-4和2-4的耦合带宽的测得的相位响应。图6示出了图2的谐振滤波器200完全调谐的滤波器的输出，包括谐振器4和6之间使用耦合元件26的负耦合的影响。图6的曲线图清楚地示出了三个传输零位。

已经参考具体实施方式描述了本发明，但不意在受限于此。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种射频(RF)滤波器，包括：

包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器在内的多个谐振器；以及

介于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的交叉耦合元件，所述交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上并且与所述第三谐振器电隔离，

其中所述第一谐振器和所述第二谐振器彼此不相邻，所述第三谐振器位于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间，以及

其中所述交叉耦合元件包括延伸到所述第一谐振器和所述第二谐振器上的多个凸部，所述凸部将所述交叉耦合元件电容性地耦合到所述第一谐振器和所述第二谐振器。

2.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述多个凸部的长度是可选的。

3.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述交叉耦合元件经由电绝缘体与所述第一谐振器和所述第二谐振器通电地分离。

4.如权利要求3所述的RF滤波器，其中，所述电绝缘体的厚度是可选的。

5.如权利要求3所述的RF滤波器，其中，所述交叉耦合元件包括与所述电绝缘体的表面接触的金属条。

6.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述多个凸部中的第一凸部延伸到第一谐振器上，并且所述多个凸部中的第二凸部延伸到所述第二谐振器上，并且其中所述第一凸部和所述第二凸部与所述交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上的部分正交。

7.如权利要求6所述的RF滤波器，其中，所述第一凸部能相对于所述第一谐振器的表面发生弯曲以调整所述交叉耦合元件和所述第一谐振器之间的电容性耦合，并且所述第二凸部能相对于所述第二谐振器的发生弯曲以调整所述交叉耦合元件和所述第二谐振器之间的电容性耦合。

8.如权利要求6所述的RF滤波器，其中，所述第一凸部能相对于所述第一谐振器的纵轴发生扭转以调整所述交叉耦合元件和所述第一谐振器之间的电容性耦合，并且所述第二凸部能相对于所述第二谐振器的纵轴发生扭转以调整所述交叉耦合元件和所述第二谐振器之间的电容性耦合。

9.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述多个凸部中的第一凸部延伸到所述第一谐振器上从而在所述第一凸部和所述第一谐振器之间提供第一间隙，所述多个凸部中的第二凸部延伸到所述第二谐振器上从而在所述第二凸部和所述第二谐振器之间提供第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙用于实现所述电容性耦合。

10.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述多个谐振器包括第四谐振器，所述交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器和所述第四谐振器上并且与所述第三谐振器和所述第四谐振器电隔离，并且其中所述第四谐振器介于所述第三谐振器和所述第二谐振器之间。

11.如权利要求1所述的RF滤波器，其中，所述交叉耦合元件包括耦合所述多个凸部的导电信号线。

12.如权利要求1所述的RF滤波器，还包括：

耦合到所述第一谐振器的输入端子，所述输入端子用于接收输入RF信号；以及

耦合到所述第三谐振器的输出端子，其中所述多个谐振器对所述输入信号进行滤波以在所述输出端子处生成输出信号。

13.一种射频(RF)滤波器，包括：

包括第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器在内的多个谐振器；

介于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的第一交叉耦合元件，所述第一交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上并且与所述第三谐振器电隔离，其中所述第一谐振器和所述第二谐振器彼此不相邻，所述第三谐振器位于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间，以及

介于所述第四谐振器和所述第五谐振器之间的第二交叉耦合元件，

其中所述第一交叉耦合元件包括延伸到所述第一谐振器和所述第二谐振器上的第一多个凸部，所述第一多个凸部将所述第一交叉耦合元件电容性地耦合到所述第一谐振器和所述第二谐振器，并且

其中所述第二交叉耦合元件包括延伸到所述第四谐振器和所述第五谐振器上的第二多个凸部，所述第二多个凸部将所述第二交叉耦合元件电容性地耦合到所述第四谐振器和所述第五谐振器。

14.如权利要求13所述的RF滤波器，其中，所述第一多个凸部中的第一凸部延伸到第一谐振器上，并且所述第一多个凸部中的第二凸部延伸到所述第二谐振器上，并且其中所述第一凸部和所述第二凸部与所述第一交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上的部分正交。

15.如权利要求13所述的RF滤波器，其中，所述第二多个凸部中的第一凸部延伸到所述第四谐振器上，并且所述第二多个凸部中的第二凸部延伸到所述第五谐振器上。

16.如权利要求14所述的RF滤波器，其中，所述第一交叉耦合元件的位置能相对于所述第一谐振器的表面和所述第二谐振器的表面进行调整，以改变所述第一交叉耦合元件与所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的电容性耦合。

17.如权利要求16所述的RF滤波器，其中，所述第一多个凸部中的第一凸部和第二凸部的位置能相对于所述第一谐振器的表面和所述第二谐振器的表面进行调整，以改变所述电容性耦合。

18.一种射频(RF)滤波器，包括：

包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器在内的多个谐振器；以及

介于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的交叉耦合元件，所述交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上并且经由电绝缘体与所述第一谐振器和所述第二谐振器通电地分离，

其中所述第一谐振器和所述第二谐振器彼此不相邻，所述第三谐振器位于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间，

其中所述交叉耦合元件包括延伸到所述第一谐振器上的第一凸部、延伸到所述第二谐振器上的第二凸部，所述凸部将所述交叉耦合元件电容性地耦合到所述第一谐振器和所述第二谐振器，以及

其中所述第一凸部和所述第二凸部与所述交叉耦合元件延伸到所述第三谐振器上的部分正交。

19.如权利要求18所述的RF滤波器，其中，所述交叉耦合元件的位置能相对于所述第一谐振器的表面和所述第二谐振器的表面进行调整，以改变所述交叉耦合元件与所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的电容性耦合。

20.如权利要求18所述的RF滤波器，其中，所述第一凸部的位置和所述第二凸部的位置分别能相对于所述第一谐振器的表面和所述第二谐振器的表面进行调整，以改变所述电容性耦合。