CN107658532A - 滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滤波器。该滤波器包括至少两个谐振器组，相邻两个谐振器组之间通过耦合电路连接，各谐振器组均包括第一谐振器和第二谐振器，第一谐振器与第二谐振器之间电容耦合。该滤波器可以减小体积。

Description

滤波器

技术领域

本发明涉及微波通讯技术领域，尤其涉及一种滤波器。

背景技术

随着通信技术的快速发展，微波通讯系统(例如雷达及通信系统)对滤波器性能的要求越来越高，这些滤波器需要实现高Q值、低插入损耗、带外抑制下降陡峭、体积小等特性。现有技术中的滤波器，往往不能满足这些要求，传统滤波器在窄带情况下，滤波器的损耗会很高；另一方面，传统滤波器若想得到较高的性能，这就导致体积进一步增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种滤波器，以解决现有技术中滤波器体积大的问题。

本发明实施例提供一种滤波器，其包括至少两个谐振器组，相邻两个谐振器组之间通过耦合电路连接，各谐振器组均包括第一谐振器和第二谐振器，第一谐振器与第二谐振器之间电容耦合。

可选地，滤波器还包括层叠设置的第一基板和第二基板，各谐振器组的第一谐振器设置在第一基板上，各谐振器组的第二谐振器设置在第二基板上。

可选地，谐振器组为两个以上，且沿第一基板的长度方向，各谐振器组依次间隔设置。

可选地，第一谐振器包括：第一谐振杆，第一谐振杆设置在第一基板的第一表面上；和/或，第一接地孔，第一接地孔设置在第一基板上，且贯穿第一基板，第一谐振杆通过第一接地孔与第一基板的第二表面的接地极连接。

可选地，第一谐振器为多个，且沿第一基板的长度方向，多个第一谐振器依次间隔设置，相邻的两个第一谐振杆的第一接地孔位于不同端。

可选地，第二谐振器包括：第二谐振杆，第二谐振杆设置在第二基板的第一表面上，且第二谐振杆在第一基板上的投影与第一谐振杆至少部分重合；和/或，第二接地孔，第二接地孔设置在第二基板上，且贯穿第一基板和第二基板，第二谐振杆通过第二接地孔与第一基板的第二表面的接地极连接。

可选地，第二谐振器为多个，且沿第二基板的长度方向，多个第二谐振器依次间隔设置，各第二谐振杆的第二接地孔位于第二谐振杆的远离第一接地孔的一端。

可选地，第一谐振杆包括第一横杆和第一连接杆，第一横杆为两个且间隔设置，第一连接杆连接两个第一横杆的第一端；第二谐振杆包括第二横杆和第二连接杆，第二横杆为两个且间隔设置，第二连接杆连接两个第二横杆的第二端，第二横杆的第二端为远离第一连接杆的一端。

可选地，滤波器还包括输入馈电电路和输出馈电电路，输入馈电电路与第一个谐振器组连接，输出馈电电路与最后一个谐振器组连接。

可选地，输入馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一；和/或，输出馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一。

本发明实施例提供的一种滤波器包括至少两个谐振器组，相邻两个谐振器组之间通过耦合电路连接，各谐振器组均包括第一谐振器和第二谐振器，第一谐振器与第二谐振器之间电容耦合。由于滤波器包括至少两个谐振器组，且各个谐振器组的第一谐振器和第二谐振器之间电容耦合，可以提升滤波器的Q值，减小插入损耗，减小体积，使结构更加紧凑，并且提高性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种混合耦合馈入馈出方式的滤波器的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的俯视结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的第一谐振器和第一基板的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的第二谐振器和第二基板的结构示意图；

图6为本发明的实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的立体结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的立体爆炸结构示意图；

图8为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的原理示意图；

图9为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的俯视结构示意图；

图10为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的第一谐振器和第一基板的结构示意图；

图11为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的第二谐振器和第二基板的结构示意图；

图12为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的立体结构示意图；

图13为本发明的实施例提供的一种电容耦合馈入馈出方式的滤波器的爆炸结构示意图；

图14为本发明的实施例提供的另一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的俯视结构示意图；

图15为本发明的实施例提供的另一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器第一基板和第一谐振器的俯视结构示意图；

图16为本发明的实施例提供的另一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器第二基板和第二谐振器的俯视结构示意图；

图17为本发明的实施例提供的另一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的立体结构示意图；

图18为本发明的实施例提供的另一种电感耦合馈入馈出方式的滤波器的立体爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1、输入馈电电路；2、谐振器组；21、第一谐振器；211、第一谐振杆；212、第一接地孔；22、第二谐振器；221、第二谐振杆；222、第二接地孔；28、第一基板；29、第二基板；3、输出馈电电路；41、输入耦合电容；42、输出耦合电容。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明的实施例，滤波器包括至少两个谐振器组2，相邻两个谐振器组2之间通过耦合电路连接，各谐振器组2均包括第一谐振器21和第二谐振器22，第一谐振器21与第二谐振器22之间电容耦合。

由于滤波器包括至少两个谐振器组2，且各个谐振器组2的第一谐振器21和第二谐振器22之间电容耦合，相比于普通滤波器，在相同谐振频率时，可以大大减小体积。相邻两个谐振器组2之间通过耦合电路连接，可以提升滤波器的Q值，减小插入损耗，减小体积，使结构更加紧凑，并且提高性能。

在本实施例中，滤波器为多层滤波器，即在空间上其包括层叠的多层，这里的多层大于或等于2层。例如，滤波器还包括层叠设置的第一基板28和第二基板29，各谐振器组2的第一谐振器21设置在第一基板28上，各谐振器组2的第二谐振器22设置在第二基板29上，使得一个谐振器组2的第一谐振器21和第二谐振器22形成层叠设置的结构。通过设置第一基板28和第二基板29可以实现对第一谐振器21和第二谐振器22的安装承载，且第一基板28和第二基板29层叠设置，使得同一谐振器组2的第一谐振器21和第二谐振器22之间形成耦合电容，实现第一谐振器21和第二谐振器22之间形成电容耦合连接。通过电容耦合，第一谐振器21和第二谐振器22之间形成谐振器组，相比于普通滤波器，在相同谐振频率时，可大大减小体积。

为了满足滤波需求，谐振器组2为两个以上，且沿第一基板28的长度方向，各谐振器组2依次间隔设置。这样在相邻两个谐振器组2之间形成混合耦合(如图1所示，通过电感和电容混合耦合)方式，由于谐振器组间通过这种混合耦合的方式，从而可有效的提高滤波器的Q值，降低插入损耗，尤其适合相对带宽较窄的滤波器(即窄带滤波器)，并且由于这种谐振器组是由空间上层叠的两个谐振器构成，所以此种谐振器组成的滤波器的体积相比现有的滤波器来说会减小一半，体积优势明显。

在本实施例中，如图1所示，滤波器由信号输入输出馈电电路(K1、K2)及N个谐振器组构成，信号输入端IN通过输入馈电电路K1与第一个谐振器组2相连，输入馈电电路K1由L0(电感)和C0(电容)组成，输入馈电电路K1可采用三种馈电形式：容性C0耦合、感性L0耦合及容性C0、感性L0混合耦合，图1中示出的是容性C0与感性L0混合耦合。

在本实施例中，滤波器是由双层介质基板构成，即双层介质基板层叠设置。谐振器组2由位于下层介质基板上的第一谐振器21和位于上层介质基板上的第二谐振器22组成，第一谐振器21和第二谐振器22的一端短路，另一端通过电容(图1中C11)相连，第一谐振器21和第二谐振器22之间产生容性C11耦合。同样地，滤波器的N个并排的谐振器组均是由下层介质基板上的谐振器N1和上层介质基板上的谐振器N2组成，其中谐振器N1和谐振器N2的一端均短路，另一端通过电容CNN相连，谐振器N1和谐振器N2之间产生容性CNN耦合。

前一个谐振器组2与下一个谐振器组2之间通过馈电电路连接。具体例如，前一个谐振器组2通过由电感L1和/或电容C1组成的耦合电路与后一个谐振器组2相连。具体耦合方式可以容性耦合、感性耦合或混合耦合最后一个谐振器组2通过输出馈电电路K2与滤波器的输出端OUT相连，输出馈电电路K2由L00和C00组成，有三种馈电形式：容性C00耦合、感性L00耦合及容性C00、感性L00混合耦合。

下面对第一谐振器21和第二谐振器22的结构进行详细说明如下：

如图4至图6所示，第一谐振器21包括第一谐振杆211，还可以包括第一接地孔212。需说明的是第一谐振器21并非必须包括第一接地孔212。其中，第一谐振杆211设置在第一基板28的第一表面(第一表面为第一基板28的朝向第二基板29的表面)上。第一接地孔212设置在第一基板28上，且贯穿第一基板28，第一谐振杆211通过第一接地孔212与第一基板28的第二表面的接地极连接。第一接地孔212用于连接第一谐振杆211和接地极。在第一接地孔212处形成电感，第一谐振杆211与地之间形成电容。

第二谐振器22包括第二谐振杆221还可以包括有第二接地孔222。同样地，第二谐振器22也并非必须包括第二接地孔222。第二谐振杆221设置在第二基板29的第一表面上，且第二谐振杆221在第一基板28上的投影与第一谐振杆211至少部分重合。第二谐振杆221与第一谐振杆211之间至少部分重合，保证第一谐振器21和第二谐振器22之间通过电容耦合。

第二接地孔222设置在第二基板29上，且贯穿第一基板28和第二基板29，第二谐振杆221通过第二接地孔222与第一基板28的第二表面(第二表面为第二基板29的远离第一基板28的表面)的接地极连接。第二接地孔222用于连接第二谐振杆221和接地极。

在本实施例中，由于谐振器组2为多个，因此第一谐振器21为多个，且沿第一基板28的长度方向，多个第一谐振器21依次间隔设置，相邻的两个第一谐振杆211的第一接地孔212位于不同端。

第二谐振器22为多个，且沿第二基板29的长度方向，多个第二谐振器22依次间隔设置，各第二谐振杆221的第二接地孔222位于第二谐振杆221的远离第一接地孔212的一端。这样第一谐振杆211和第二谐振杆221形成交叉指型结构。当然，在其他实施例中，第一谐振杆211和第二谐振杆221可以为其他结构，包括但不限于梳状，梳状和交叉指状混合排列方式等。

可选地，第一谐振杆211可以是平板式，也可以是其他形状。例如，第一谐振杆211包括第一横杆和第一连接杆，第一横杆为两个且间隔设置，第一连接杆连接两个第一横杆的第一端，这样形成类似U型的第一谐振杆211。这种U型谐振杆除了具有U型滤波器本身的优点外，还不需要接地孔，成本更低。

第二谐振杆221可以是平板式，也可以是其他形状。例如，第二谐振杆221包括第二横杆和第二连接杆，第二横杆为两个且间隔设置，第二连接杆连接两个第二横杆的第二端，第二横杆的第二端为远离第一连接杆的一端，这样形成类似U型的第二谐振杆221。这种第二谐振杆221同样具有不需要接地孔，成本更低的效果。

在本实施例中，滤波器还包括输入馈电电路1和输出馈电电路3，输入馈电电路与第一个谐振器组2连接，输出馈电电路与最后一个谐振器组2连接。

输入馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一。输出馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一。输入馈电电路和输出馈电电路可以根据需要选择，例如，馈入、馈出能量较大时，可以选择感性馈电电路。

下面对采用不同馈电电路的滤波器进行详细说明：

如图2至图7所示，本实施例的滤波器采用感性耦合的方式馈入和馈出，谐振器组2之间通过混合耦合方式实现高Q值窄带滤波。

如图6和7所示，其示出了在双层介质基板上构建的滤波器结构模型，该滤波器可以分为四层，包括两层介质(第一基板28和第二基板29)和两层金属线条(谐振杆)，第一基板28为介质基板，第一基板28可以是普通陶瓷基片，表面采用导体材料制作金属线条(第一谐振杆211)并开设第一接地孔212，第一接地孔212内可以设置金属层，例如镀金等。

第二基板29也为介质基板，其设置在第一基板28上方，其可以是PI或BCB等材质，选择这些材质制作第二基板29有助于减小第二基板29的厚度，减小滤波器体积，实现小型化。同样地，在第二基板29的表面采用导体材料制作金属线条(第二谐振杆221)，并在第二基板29上制作第二接地孔222，第二接地孔222穿过第二基板29和第一基板28，使得第二谐振杆221与接地极连接。

如图3所示，滤波器还包括输入线(该输入线形成输入馈电电路1)和输出线(该输出线形成输出馈电电路3)。输入线的输入端为滤波器的输入端，输出端与第一个谐振器组2相连，其中谐振器组2由第一基板28上的第一谐振器21和第二基板29上的第二谐振器22组成，第一谐振器21由第一谐振杆211和第一接地孔212组成。第一谐振杆211在第一基板28的表面，通过第一接地孔212和第一基板28背面的接地极相连。第二谐振器22由第二谐振杆221和第二接地孔222组成，第二谐振杆221在第二基板29的表面，通过第二接地孔222穿过第二基板29和第一基板28，并与第一基板28背面的接地极相连。滤波器中的谐振器均由谐振杆和接地孔组成，谐振杆分别在第一基板28和第二基板29的表面，均通过接地孔和第一基板28背面相连。

前一个谐振器组2通过混合耦合的方式与后一个谐振器组2相连，每个谐振器组2包含的第一谐振器21和第二谐振器22之间通过容性耦合的方式相连。最后一个谐振器组2与输出线相连，通过感性耦合方式馈出。

如图8至图13所示，滤波器采用容性耦合的方式馈入和馈出，谐振器间通过混合耦合方式实现高Q值窄带滤波。

如图12和13所示，其示出了一种在双层介质基板上构建的滤波器结构模型。其与前一滤波器的其中一个区别是，本实施例的滤波器由输入线、输入耦合电容41、输出线、输出耦合电容42和N个谐振器组2构成。

传输线的输入端为滤波器的输入端，输出端通过输入耦合电容41与第一个谐振器组2相连。其中谐振器组2的结构可以与前一实施例中的滤波器相同，也可以与前一实施例中的滤波器不同，在本实施例中，谐振器组2的结构与前一实施例中的滤波器相同，谐振器组2之间的连接方式也与前一实施例相同，故不再对其结构进行赘述。

最后一个谐振器组2经输出耦合电容42和输出线相连。

如图14至18所示，其示出一种采用感性耦合的方式馈入、馈出的滤波器。滤波器的谐振器组2间通过混合耦合方式实现高Q值窄带滤波。

如图17和18所示，该滤波器可以分为四层，包括两层介质(第一基板28和第二基板29)和两层金属线条(谐振杆)，第一基板28为介质基板，第一基板28可以是普通陶瓷基片，表面采用导体材料制作金属线条(第一谐振杆211)。

第二基板29也为介质基板，其设置在第一基板28上方，其可以是PI或BCB等材质，选择这些材质制作第二基板29有助于减小第二基板29的厚度，减小滤波器体积，实现小型化。同样地，在第二基板29的表面采用导体材料制作金属线条(第二谐振杆221)。

该滤波器的谐振器组2除了谐振杆的形状与前一实施例中不同外，其他结构以及设置位置与前一实施例相同，因此对相同部分不再赘述。本实施例中，每个谐振器组2均包括第一谐振杆211和第二谐振杆221。且第一谐振杆211为类似U形结构，即第一谐振杆211包括间隔设置的两个横杆和连接两个横杆的第一端的连接杆，这样第一谐振杆211形成一个具有开口的U形。第二谐振杆221的结构可以与第一谐振杆211的结构相同，也可以不同。在本实施例中，两者相同。

本实施例中的滤波器为多层结构，可以实现小型化，且通过在介质基板上设置接地孔，利用接地孔产生电感，可以实现高Q值窄带，从而满足滤波器需要高Q值、低插入损耗、带外抑制下降陡峭、体积小等需求。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括至少两个谐振器组(2)，相邻两个所述谐振器组(2)之间通过耦合电路连接，各所述谐振器组(2)均包括第一谐振器(21)和第二谐振器(22)，所述第一谐振器(21)与所述第二谐振器(22)之间电容耦合。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括层叠设置的第一基板(28)和第二基板(29)，各所述谐振器组(2)的第一谐振器(21)设置在所述第一基板(28)上，各所述谐振器组(2)的第二谐振器(22)设置在所述第二基板(29)上。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述谐振器组(2)为两个以上，且沿所述第一基板(28)的长度方向，各所述谐振器组(2)依次间隔设置。

4.根据权利要求2或3所述的滤波器，其特征在于，所述第一谐振器(21)包括：

第一谐振杆(211)，所述第一谐振杆(211)设置在所述第一基板(28)的第一表面上；和/或，

第一接地孔(212)，所述第一接地孔(212)设置在所述第一基板(28)上，且贯穿所述第一基板(28)，所述第一谐振杆(211)通过所述第一接地孔(212)与所述第一基板(28)的第二表面的接地极连接。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述第一谐振器(21)为多个，且沿所述第一基板(28)的长度方向，多个所述第一谐振器(21)依次间隔设置，相邻的两个所述第一谐振杆(211)的所述第一接地孔(212)位于不同端。

6.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述第二谐振器(22)包括：

第二谐振杆(221)，所述第二谐振杆(221)设置在所述第二基板(29)的第一表面上，且所述第二谐振杆(221)在所述第一基板(28)上的投影与所述第一谐振杆(211)至少部分重合；和/或，

第二接地孔(222)，所述第二接地孔(222)设置在所述第二基板(29)上，且贯穿所述第一基板(28)和第二基板(29)，所述第二谐振杆(221)通过所述第二接地孔(222)与所述第一基板(28)的第二表面的接地极连接。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第二谐振器(22)为多个，且沿所述第二基板(29)的长度方向，多个所述第二谐振器(22)依次间隔设置，各所述第二谐振杆(221)的第二接地孔(222)位于所述第二谐振杆(221)的远离所述第一接地孔(212)的一端。

8.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，

所述第一谐振杆(211)包括第一横杆和第一连接杆，所述第一横杆为两个且间隔设置，所述第一连接杆连接两个所述第一横杆的第一端；

所述第二谐振杆(221)包括第二横杆和第二连接杆，所述第二横杆为两个且间隔设置，所述第二连接杆连接两个所述第二横杆的第二端，所述第二横杆的第二端为远离所述第一连接杆的一端。

9.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括输入馈电电路(1)和输出馈电电路(3)，所述输入馈电电路与第一个所述谐振器组(2)连接，所述输出馈电电路与最后一个所述谐振器组(2)连接。

10.根据权利要求9所述的滤波器，其特征在于，所述输入馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一；和/或，所述输出馈电电路为感性馈电电路、容性馈电电路和混合馈电电路之一。