CN107994304A - 多模介质滤波器及其调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多模介质滤波器及其调试方法，所述多模介质滤波器包括至少一个多模介质谐振器，所述多模介质谐振器包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述调试方法包括：所述多模介质谐振器置于各所述谐振模式对应的所述基准方向上均开设有盲孔，并在各所述盲孔内分别设置填充介质；通过调整所述填充介质在所述盲孔内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率。通过介质填充的方式实现调节，通过介质微扰的形式改变多模谐振器的各自谐振模式的谐振频率，实现了多模介质滤波器的频率的可调谐性，调试难度低，有效调节范围大。

Description

多模介质滤波器及其调试方法

技术领域

本发明属于通信多模介质器件技术领域，特别涉及一种多模介质滤波器及其调试方法。

背景技术

在现代移动通信技术中，随着小蜂窝系统中的微小基站的应用以及系统间共址的情况的增多，怎样将多个设备或器件放在有限的体积里成为目前系统的主要问题。而微波射频滤波器已经成为了系统必不可少的重要组成部分。如何有效地减小滤波器的体积以及重量是近年来滤波器研制的重中之重，其中多模技术是小型化器件的主要研究方向。然而多模技术的难度之高也是限制其进一步应用的主要原因，究其原因就是没有一种行之有效的调试手段。就目前而言，多模器件设计完成后，后期可调式的手段很少且效果不是很明显，如在谐振器45°方向添加调谐螺钉或者打磨介质尺寸等，但效果不理想，这就加大了设计的难度，提高了实现多模滤波器的难度。

然而，目前对陶瓷多模介质滤波器的调试手段很少，如打磨介质尺寸来调谐介质频率的方式来达到所要求的滤波器响应，这种方式不但需要极高的打磨精度，成本也很高，而且调谐的范围有限。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种多模介质滤波器及其调试方法，调试难度低，且有效调节范围大。

一种多模介质滤波器的调试方法，所述多模介质滤波器包括至少一个多模介质谐振器，所述多模介质谐振器包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述调试方法包括：

所述多模介质谐振器置于各所述谐振模式对应的所述基准方向上均开设有盲孔，并在各所述盲孔内分别设置填充介质；

通过调整所述填充介质在所述盲孔内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率。

所述多模介质滤波器的调试方法，在多模介质谐振器上开设盲孔，并在盲孔内填充介质，通过在多模介质谐振器中设置另一介电常数的填充介质或适当调整填充介质置于盲孔内的长度，采用介质填充的方式改变盲孔内电磁场的边界条件，改变其电磁场的分布，从而可以影响多模介质谐振器各谐振模式的谐振频率，即通过介质微扰的形式改变多模介质谐振器的各自谐振模式的谐振频率，来实现了多模介质滤波器的频率的可调谐性，该方法能实现较大的调谐带宽或范围，该方法简单，成本低廉，设计布局灵活，降低了仿真设计、加工误差等所造成的调试难度。经过验证，一致性好，调试效果简单有效。

进一步地，通过调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率，具体是：

选择介电常数与所述多模介质谐振器相同或者不同的填充介质设置于所述盲孔内，通过调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率；

或者，

通过将不同介电常数的填充介质分别置于所述盲孔内或将不同介电常数的填充介质组合置于所述盲孔内，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率；

或者，

选择介电常数与所述多模介质谐振器不同的填充介质设置于所述盲孔内，通过调整所述填充介质的介电常数以及调整所述填充介质在所述盲孔内的高度，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率。

进一步地，调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度，包括：

当所述填充介质由所述盲孔底部朝所述盲孔开口端设置时，通过调节所述填充介质的长度，调整所述填充介质在所述盲孔内的高度；

当所述填充介质由所述盲孔开口端朝所述盲孔底部设置时，通过调节所述填充介质插入所述盲孔的深度，调整所述填充介质在所述盲孔内的高度。

进一步地，所述盲孔设置在所述多模介质谐振器相应谐振模式下的电场或者磁场最强处。

本申请还提供一种多模介质滤波器，包括：

多模介质谐振器，所述多模介质谐振器包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述多模介质谐振器在各所述谐振模式对应的基准方向上均开设有盲孔；

填充介质，所述填充介质设于所述盲孔内，所述填充介质在所述盲孔内的高度以及所述填充介质的介电常数根据所述多模介质谐振器在相应所述谐振模式下的所需谐振频率设定。

所述多模介质滤波器，采用介质填充的方式改变盲孔内电磁场的边界条件，改变其电磁场的分布，从而可以影响多模介质谐振器各谐振模式的谐振频率，即通过介质微扰的形式改变多模介质谐振器的各自谐振模式的谐振频率，来实现了多模介质滤波器的频率的可调谐性，实现较大的调谐带宽或范围，设计布局灵活，降低了仿真设计、加工误差等所造成的调试难度。经过验证，一致性好，调试效果简单有效。装配安装快捷，提高了生产效率，保证了优良的互调性能，适于批量生产。

进一步地，所述盲孔的直径为2mm～4mm。

进一步地，所述盲孔呈柱状或者U形槽状或者矩形槽状，所述填充介质也呈与所述盲孔匹配的柱状或U形槽状或者矩形槽状。

进一步地，所述填充介质为介质调谐棒，所述介质调谐棒用于填充在所述盲孔内；或者，所述填充介质为介质柱，所述介质柱的一端设有与之相连的金属盘，所述介质柱的另一端用于插设于所述盲孔内。

进一步地，所述盲孔的深度等于或大于所述介质调谐棒的长度，所述介质调谐棒与所述盲孔过盈配合；或者，所述盲孔的深度等于或大于所述介质柱的长度，所述介质柱的直径小于或等于所述盲孔的直径。

进一步地，所述金属盘能与所述多模介质谐振器通过焊接固定。

进一步地，所述介质调谐棒为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯，所述介质柱为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯。

进一步地，所述填充介质的介电常数与所述多模介质谐振器相同或不同。

附图说明

图1为介质调谐棒未填充至多模介质谐振器时的示意图；

图2为介质调谐棒填充至多模介质谐振器时的示意图；

图3为介质调谐盘柱未插入至多模介质谐振器时的示意图；

图4为介质调谐盘柱插入至多模介质谐振器时的示意图。

附图标记说明：

10、多模介质谐振器，110、盲孔，20、介质调谐棒，30、介质调谐盘柱；310、介质柱，320、金属盘。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-4，一实施例提供了一种多模介质滤波器的调试方法，所述多模介质滤波器包括至少一个多模介质谐振器10，所述多模介质谐振器10包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述调试方法包括：

所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式对应的所述基准方向上均开设有盲孔110，并在各所述盲孔110内分别设置填充介质；

通过调整所述填充介质在所述盲孔110内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式下的谐振频率。

所述多模介质滤波器的调试方法主要在于介质填充，通过在多模介质谐振器10中填充另一介电常数的介质或适当调整填充介质置于盲孔110内的长度，采用介质填充的方式改变盲孔110内电磁场的边界条件，改变其电磁场的分布，从而可以影响多模介质谐振器10各谐振模式的谐振频率，即通过介质微扰的形式改变多模介质谐振器10的各自谐振模式的谐振频率，来实现了多模介质滤波器的频率的可调谐性，该方法能实现较大的调谐带宽或范围，该方法简单，成本低廉，设计布局灵活，降低了仿真设计、加工误差等所造成的调试难度。经过验证，一致性好，调试效果简单有效。该调试方法在保证介质高Q值的前提下，对多模介质谐振器10进行频率调谐，降低了在调试时多个频率相互之间的影响以及对耦合的影响。

具体地，当所述多模介质谐振器10包括两个谐振模式时，所述基准方向为空间坐标系X方向、Y方向、Z方向中的其中两个；当所述多模介质谐振器10包括三个谐振模式时，所述基准方向为空间坐标系的X方向、Y方向以及Z方向。即所述盲孔是沿各谐振模式所对应的X方向、Y方向或Z方向开设在多模介质谐振器10上的。

在其中一个实施例中，选择介电常数与所述多模介质谐振器10相同或者不同的填充介质设置于所述盲孔110内，通过调整所述填充介质置于所述盲孔110内的高度，调节所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式下的谐振频率。即通过改变盲孔110内填充的填充介质的高度，盲孔110内电磁场的边界条件根据其内填充介质的高度不同而发生改变，改变其电磁场的分布，从而影响各谐振模式的谐振频率。

进一步地，所述调整所述填充介质置于所述盲孔110内的高度，包括：当所述填充介质由所述盲孔110底部朝所述盲孔110开口端设置时，通过调节所述填充介质的长度，调整所述填充介质在所述盲孔110内的高度；当所述填充介质由所述盲孔110开口端朝所述盲孔110底部设置时，通过调节所述填充介质插入所述盲孔110的深度，调整所述填充介质在所述盲孔110内的高度。介质填充的两种实现形式中填充高度或深入的长度可以任意选定的，增加了调谐时的灵活度。

具体地，所述盲孔110内的填充介质为介质调谐棒20或者介质柱310，所述介质柱310的一端设有与之相连的金属盘320，金属盘320用于与所述多模介质谐振器10通过焊接固定。可通过调节所述介质调谐棒20填充至盲孔110内的高度或者调节所述介质柱310插入至盲孔110内的深度，来实现调谐多模介质滤波器的频率偏移。

介质填充的形式可以是从盲孔110底部往上添加所需的介质，如填充介质调谐棒20，填充的介质高度越高，其对多模谐振器的频率影响就越大。也可以采用介质柱310与金属盘320组合的形式，即介质柱310通过深入多模介质谐振器10盲孔110内的长度来改变其多模谐振器的频率，其深入盲孔110的长度越长，其对频率的影响就越大。本实施例中填充介质的介电常数与多模谐振器自身的介电常数不同。

在其中一个实施例中，通过将不同介电常数的填充介质分别置于所述盲孔内或将不同介电常数的填充介质组合置于所述盲孔110内，调节所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式下的谐振频率。相比于上述实施例中通过改变填充介质的高度或深入的长度来调节谐振模式的谐振频率，本实施例采用多种不同介电常数的填充介质进行填充，或者采用不同介电常数的填充介质组合进行填充，调整谐振模式的谐振频率以达到目标频率。

在其中一个实施例中，选择介电常数与所述多模介质谐振器10不同的填充介质设置于所述盲孔110内，通过调整所述填充介质的介电常数以及调整所述填充介质在所述盲孔110内的高度，调节所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式下的谐振频率。相比于上两个实施例中通过改变盲孔110内填充介质的长度或通过选择多种不同介电常数的填充介质进行填充，本实施例采用既改变填充介质的介电常数，同时调节填充介质的长度来改变多模介质谐振器10的频率以达到目标频率。

为了更清楚说明该调试方法，举例如下：假设工作频段的中心频率为2.6GHz，该多模介质谐振器10实际的工作频率为2.59GHz，需向高频调试10MHz。可通过选用介电常数小于多模介质谐振器10介电常数的介质调谐棒20，长度为盲孔110深度的1/2左右，同时更换不同介电常数的介质调谐棒20以达到目标频率为止。或者选用一介电常数的介质调谐棒20(介电常数可大可小)，改变介质调谐棒20填充在盲孔110里的长度来控制频率的调节。

进一步地，所述盲孔110设置在所述多模介质谐振器10相应谐振模式下的电场或者磁场最强处。本实施例中所述多模介质滤波器具有多个谐振模式，所述盲孔110的位置在各自谐振模式的电场或磁场最强处，即每个谐振模式的频率调谐根据需要进行介质填充，如此，能达到一个较好的调试效果，可根据其需要升高频率或降低频率而定，当然，盲孔110的位置也可选在其他位置，视具体的调试情况而定。

如图2、4所示，另一实施例提供了一种多模介质滤波器，

包括：多模介质谐振器10，所述多模介质谐振器10包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述多模介质谐振器10在各所述谐振模式对应的基准方向上均开设有盲孔110；

填充介质，所述填充介质设于所述盲孔110内，所述填充介质在所述盲孔110内的高度以及所述填充介质的介电常数根据所述多模介质谐振器10在相应所述谐振模式下的所需谐振频率设定。

所述多模介质滤波器采用介质填充的方式改变盲孔110内电磁场的边界条件，改变其电磁场的分布，从而可以影响多模介质谐振器10各谐振模式的谐振频率，即通过介质微扰的形式改变多模介质谐振器10的各自谐振模式的谐振频率，来实现了多模介质滤波器的频率的可调谐性，实现较大的调谐带宽或范围，设计布局灵活，降低了仿真设计、加工误差等所造成的调试难度。经过验证，一致性好，调试效果简单有效。装配安装快捷，提高了生产效率，保证了优良的互调性能，适于批量生产。在保持多模介质谐振器10外观形状等不变的前提下，充分的利用多模介质谐振器10的高Q值等特点，在陶瓷多模介质滤波器中填充另一介电常数或长度的介质，来调整加工等所引起的频率偏差，具有良好的效果。

可选地，所述盲孔110呈柱状或者U形槽状或者矩形槽状，所述填充介质也呈与所述盲孔110匹配的柱状或U形槽状或者矩形槽状。所述盲孔110的直径为2mm～4mm，本实施例中盲孔110直径为3mm，既保证装配的可靠性，又可获得更大的调节范围。

可选地，所述填充介质为介质调谐棒20，所述介质调谐棒20用于填充在所述盲孔110内；或者，所述填充介质为介质柱310，所述介质柱310的一端设有与之相连的金属盘320，所述介质柱310的另一端用于插设于所述盲孔110内。可通过选择不同介电常数的介质调谐棒20或者介质柱310进行填充，来实现调谐多模介质滤波器的频率偏移；或通过填充介电常数不同于所述多模介质谐振器10的介质调谐棒20或者介质柱310，且同时调节介质调谐棒20填充至盲孔110内的高度或者介质柱310插入至盲孔110内的深度，来实现调谐多模介质滤波器的频率偏移。该盲孔110的形状可为圆柱形或矩形或槽等，相对应的介质调谐棒20或介质柱310为圆柱形或矩形或槽等。

可选的，所述多模介质谐振器10的形状可以是规则的或不规则的，可以是正方体或长方体等形状，其材料可以是陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯等。所述盲孔110的深度、直径以及位置等可根据实际的情况而定。本实施例中，所述介质调谐棒20或者所述介质柱310的介电常数不同于所述多模介质谐振器10。所述填充介质的介电常数与所述多模介质谐振器10相同或不同，根据实际需求确定，当介电常数相同时，可通过改变填充介质的长度实现调试，当介电常数不同时，可通过改变填充介质的长度和/或者选择不同的填充介质实现调试。

进一步地，所述盲孔110的深度等于或大于所述介质调谐棒20的长度，所述介质调谐棒20的直径等于或者大于所述盲孔110的直径，当采用介质调谐棒20进行介质填充时，所述盲孔110的直径应与介质调谐棒20的直径一致或两者稍许过盈，过盈须不妨碍介质调谐棒20填充至盲孔110内，以保证介质调谐棒20在盲孔110内位置固定，不会因为震动等因素出现松动导致性能恶化。可选的，介质调谐棒20为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯等，其介电常数可根据具体情况而选择。介质调谐棒20的长度可长可短，可根据调试需要适当加长或剪短其长度以达到合适的频率调整。

进一步，如图3所示，所述介质柱310及金属盘320组成介质调谐盘柱30，所述金属盘320与所述介质柱310的其中一端连接。可选的，所述金属盘320为铝盘或者铜盘，本实施例采用铝盘，重量轻，有利于整机的减重，且硬度适中且易加工，铝材料的价格也比较低，有利于整机的降成本要求。具体的，所述金属盘320上设有螺纹孔，所述介质柱310的一端伸入所述螺纹孔内与所述金属盘320螺纹连接。介质柱310的长度可长可短，且介质柱310的长度小于或等于盲孔110的深度，可根据调试需要适当加长或剪短介质柱310的长度以达到合适的频率调整。介质柱310的直径小于或等于所述盲孔110的直径，以便能顺插入盲孔110内。

进一步地，所述金属盘320能与所述多模介质谐振器10通过焊接固定。若选择在所述盲孔110内填充介质柱进行调试，则所述多模介质谐振器10上镀有焊接金属，如金或者银，所述金属盘320镀有焊接金属，如金或者银，调试完成后，所述金属盘320与所述多模介质谐振器10焊接固定。本实施例中，所述金属盘320外表面采用镀银工艺进行处理，以便能与所述介质多模谐振器通过焊锡进行焊接固定。所述金属盘320的形状可以是圆形的或正方形或矩形等形状，具有一定的厚度。所述盲孔110内部表面侧壁不需要镀银处理，同时，介质调谐棒20或介质柱310也无需进行镀银或金处理。所述介质柱310为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯等，其介电常数可根据具体情况而选择。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种多模介质滤波器的调试方法，其特征在于，所述多模介质滤波器包括至少一个多模介质谐振器，所述多模介质谐振器包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述调试方法包括：

所述多模介质谐振器在各所述谐振模式对应的所述基准方向上均开设有盲孔，并在各所述盲孔内分别设置填充介质；

通过调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率。

2.根据权利要求1所述的多模介质滤波器的调试方法，其特征在于，通过调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度和/或通过调整所述填充介质的介电常数，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率，具体是：

选择介电常数与所述多模介质谐振器相同或者不同的填充介质设置于所述盲孔内，通过调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率；

或者，

通过将不同介电常数的填充介质分别置于所述盲孔内或将不同介电常数的填充介质组合置于所述盲孔内，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率；

或者，

选择介电常数与所述多模介质谐振器不同的填充介质设置于所述盲孔内，通过调整所述填充介质的介电常数以及调整所述填充介质在所述盲孔内的高度，调节所述多模介质谐振器在各所述谐振模式下的谐振频率。

3.根据权利要求1所述的多模介质滤波器的调试方法，其特征在于，调整所述填充介质置于所述盲孔内的高度，包括：

当所述填充介质由所述盲孔底部朝所述盲孔开口端设置时，通过调节所述填充介质的长度，调整所述填充介质在所述盲孔内的高度；

当所述填充介质由所述盲孔开口端朝所述盲孔底部设置时，通过调节所述填充介质插入所述盲孔的深度，调整所述填充介质在所述盲孔内的高度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多模介质滤波器的调试方法，其特征在于，所述盲孔设置在所述多模介质谐振器相应谐振模式下的电场或者磁场最强处。

5.一种多模介质滤波器，其特征在于，包括：

多模介质谐振器，所述多模介质谐振器包括至少两个谐振模式，各谐振模式在互为正交的基准方向上形成，所述多模介质谐振器在各所述谐振模式对应的基准方向上均开设有盲孔；

填充介质，所述填充介质设于所述盲孔内，所述填充介质在所述盲孔内的高度以及所述填充介质的介电常数根据所述多模介质谐振器在相应所述谐振模式下的所需谐振频率设定。

6.根据权利要求5所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述盲孔的直径为2mm～4mm。

7.根据权利要求5所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述盲孔呈柱状或者U形槽状或者矩形槽状，所述填充介质也呈与所述盲孔匹配的柱状或U形槽状或者矩形槽状。

8.根据权利要求5任一项所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述填充介质为介质调谐棒，所述介质调谐棒用于填充在所述盲孔内；

或者，

所述填充介质为介质柱，所述介质柱的一端设有与之相连的金属盘，所述介质柱的另一端用于插设于所述盲孔内。

9.根据权利要求8所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述盲孔的深度等于或大于所述介质调谐棒的长度，所述介质调谐棒与所述盲孔过盈配合；

或者，

所述盲孔的深度等于或大于所述介质柱的长度，所述介质柱的直径小于或等于所述盲孔的直径。

10.根据权利要求8所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述金属盘能与所述多模介质谐振器通过焊接固定。

11.根据权利要求8所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述介质调谐棒为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯，所述介质柱为陶瓷介质或PEI或聚四氟乙烯。

12.根据权利要求5-11任一项所述的多模介质滤波器，其特征在于，所述填充介质的介电常数与所述多模介质谐振器相同或不同。