CN109244606B - 一种介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种介质滤波器，包括四块内部为陶瓷介质外表附有金属导电层的类立方体状介质谐振器，四个介质谐振器呈直线顺次固定连接。首尾两个介质谐振器为单模介质谐振器，中间两个介质谐振器为三模介质谐振器，三模介质谐振器的棱上设置有可产生交叉耦合的切角，每个单模介质谐振器与相邻三模介质谐振器之间均设有一对主耦合窗口和一对交叉耦合窗口。该滤波器的每个三模介质谐振器与单模谐振器一起共可产生两个传输零点，可以提高滤波器的带外抑制度，提升滤波器的滤波性能，同时还为两个三模介质谐振器相邻布置以减小滤波器体积提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种介质滤波器，属于通信领域中的电子元器件技术领域。
背景技术
近年来随着对通信设备的高性能和小型化的要求日益增多，介质滤波器越来越受到重视。现有混合介质滤波器如中国发明专利“授权公告号：CN 103972621 B，授权公告日：2016年10月05日，名称：一种混合介质波导滤波器”所示的，存在如下缺陷：1、其三模谐振器内只产生一个传输零点，滤波器的带外抑制度较弱，滤波性能较差；2、其单模谐振器为了实现耦合是横着放置的，占用轴向空间较大，不利于滤波器的布置。
发明内容
本发明针对现有混合模式滤波器的上述缺陷，提供了一种新的混合模式介质滤波器，该滤波器由两个直接连接的三模谐振器以及分别安置在两三模谐振器外端的两个单模谐振器组成，其三模谐振器的棱上设置有可产生交叉耦合的切角，其单模谐振器与三模谐振器之间，除了设置有一对主耦合窗口外，还设置有一对交叉耦合窗口，使每个三模介质谐振器与单模谐振器一起共产生两个传输零点，不仅提高了滤波器的带外抑制度，提升了滤波器的滤波性能，同时还为两个三模介质谐振器相邻布置以减小滤波器体积提供了技术支持，使滤波器可以设计的更小巧。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种介质滤波器,包括呈直线顺次连接的第一单模介质谐振器、第一三模介质谐振器、第二三模介质谐振器和第二单模介质谐振器，四块介质谐振器均为内部为陶瓷介质外表附有金属导电层的类正方体状介质谐振器；
四个介质谐振器中，单模介质谐振器与相邻三模介质谐振器的贴合面对应设置有主耦合窗口和交叉耦合窗口，两三模介质谐振器之间的贴合面中部则对应设置有中部耦合窗口，主耦合窗口的两个窗口分别布置于中轴线两侧，交叉耦合窗口的两个窗口则布置在中轴线另外两侧的同一侧，三种耦合窗口将相邻两介质谐振器内的介质相互暴露，用于相邻介质谐振器之间进行耦合；三模介质谐振器的棱边上设置有用于其自身三模式之间耦合的切角，切角为斜面切角或直角切角；
第一单模介质谐振器中轴线的外端设置有输入端口，第二单模介质谐振器中轴线的外端设置有输出端口。
优选的，第一单模介质谐振器和第二单模介质谐振器的轴向长度为其它两边长度的1/4~1/2，第一三模介质谐振器和第二三模介质谐振器的三边长度大致相等。
优选的，主耦合窗口为左右对称布置的两个竖条状窗口，交叉耦合窗口为左右对称布置的两个横条状窗口，中部耦合窗口为横条状窗口；第一三模介质谐振器上设置有第一切角、第二切角和第三切角共三个切角，第一切角位于第一三模介质谐振器前端面的左竖棱或右竖棱上，第二切角位于第一三模介质谐振器中部四个横棱的任意一个横棱上，第三切角位于第一三模介质谐振器后端面的上横棱或下横棱上；当第一三模介质谐振器内由切角所产的交叉耦合为容性耦合时，第二切角的首位端分别与第一切角和第三切角连接；当第一三模介质谐振器内由切角所产的交叉耦合为感性耦合时，第二切角只与第一切角和第三切角其中的一个相连接；
第二三模介质谐振器上设置有第四切角、第五切角和第六切角共三个切角，第四切角位于第二三模介质谐振器前端面的上横棱或下横棱上，第五切角位于第二三模介质谐振器中部四个横棱的任意一个横棱上，第六切角位于第二三模介质谐振器后端面的左竖棱或右竖棱上；当第二三模介质谐振器内由切角所产的交叉耦合为容性耦合时，第五切角的首位端分别与第四切角和第六切角连接；当第二三模介质谐振器内由切角所产的交叉耦合为感性耦合时，第五切角只与第四切角和第六切角其中的一个相连接。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明滤波器在三模谐振器的棱上设置了切角，还在单模谐振器与三模谐振器之间设置一对主耦合窗口和交叉耦合窗口，切角和交叉耦合窗口可分别为三模谐振器提供一个传输零点，使每个三模介质谐振器与单模谐振器一起共产生两个传输零点，该设计不仅提高了滤波器的带外抑制度，提升了滤波器的滤波性能，同时还为两个三模介质谐振器相邻布置以减小滤波器体积提供了技术支持，使滤波器可以设计的更小巧；
2、本发明缩短了单模谐振器的轴向长度，更进一步减小了滤波器对轴向空间的占用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的滤波器拓扑结构示意图；
图3为本发明的滤波器频率响应曲线示意图；
图中：第一单模介质谐振器1，第一三模介质谐振器,2，第二三模介质谐振器,3，第二单模介质谐振器4，第一交叉耦合窗口5，第一主耦合窗口6，第二交叉耦合窗口7，第二主耦合窗口8，耦合窗口9，第一切角10，第二切角11，第三切角12，第四切角13，第五切角14，第六切角15，输入端口16，输出端口17。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明（本文中的中轴线指滤波器的中轴线）。
如图1所示，一种介质滤波器,包括呈直线顺次固定连接的第一单模介质谐振器1、第一三模介质谐振器2、第二三模介质谐振器3和第二单模介质谐振器4，四块介质谐振器均为内部为陶瓷介质外表附有金属导电层的类正方体状介质谐振器，第一单模介质谐振器1和第二单模介质谐振器4的轴向长度为其它两边长度的1/4~1/2，第一三模介质谐振器2和第二三模介质谐振器3的三边长度大致相等。
第一单模介质谐振器1与第一三模介质谐振器2的贴合面上对应设置有第一交叉耦合窗口5和第一主耦合窗口6，第一交叉耦合窗口5为左右对称布置的两个横条状窗口，布置在中轴线的上侧；第一主耦合窗口6为左右堆成布置的两个竖条状窗口，两窗口分别布置在中轴线的左右两侧。
第一三模介质谐振器2与第二三模介质谐振器3的贴合面中部对应设置有中部耦合窗口9，中部耦合窗口9为横条状窗口。
第二三模介质谐振器3与第二单模介质谐振器4的贴合面上对应设置有第二交叉耦合窗口7和第二主耦合窗口8，第二交叉耦合窗口7为左右对称布置的两个横条状窗口，布置在中轴线的上侧；第二主耦合窗口8为左右堆成布置的两个竖条状窗口，两窗口分别布置在中轴线的左右两侧。三种耦合窗口将相邻两介质谐振器内的介质相互暴露，用于相邻介质谐振器之间进行耦合。
第一三模介质谐振器1上设置有第一切角10、第二切角11和第三切角12共三个切角，第一切角10位于第一三模介质谐振器1前端面的左竖棱上，第二切角11位于第一三模介质谐振器1中部左上角的纵棱上，第三切角12位于第一三模介质谐振器1后端面的上横棱上。第二三模介质谐振器3上设置有第四切角13、第五切角14和第六切角15共三个切角，第四切角13位于第二三模介质谐振器3前端面的上横棱上，第五切角14位于第二三模介质谐振器3中部左下角的纵棱上，第六切角15位于第二三模介质谐振器3后端面的左竖棱上。该实施例中的第一切角10、第二切角11、第三切角12、第四切角13、第五切角14和第六切角15均为斜面切角，斜面切角还可采用直角切角替换。
第一单模介质谐振器1中轴线的外端设置有输入端口16，用于输入射频能量；第二单模介质谐振器4中轴线的外端设置有输出端口17，拥有将射频能量传送出去。
结合图1至图3对本发明的原理进行说明：
第一单模介质谐振器1对应的谐振频率为f1，第一三模介质谐振器2对应的谐振频率为f2、f3、f4，第二三模介质谐振器3对应的谐振频率为f5、f6、f7，第二单模介质谐振器4对应的谐振频率为f8。相邻两个谐振频率之间的耦合为主耦合，如k12、k23、k34、k45、k56、67、k78为主耦合。非相邻的两个谐振频率之间的耦合为交叉耦合，如k14、k24、k57、k58为交叉耦合。增加交叉耦合可以产生传输零点，从而提高滤波器的带外抑制度，提升滤波器的滤波性能。
第一单模介质谐振器1产生的谐振频率f1与第一三模介质谐振器2中的一个谐振频率f2之间的耦合k12，是通过位于滤波器中心轴两侧的第一主耦合窗口6来实现的，该窗口的长度越长，耦合量越强，反之则越弱。第一单模介质谐振器1产生的谐振频率f1，与第一三模介质谐振器2中的一个谐振频率f4，之间的交叉耦合k14，是通过位于滤波器中心轴一侧的第一交叉耦合窗口5来实现的，该窗口长度越长，耦合量越强，反之则越弱。第一三模介质谐振器2中两个谐振频率f2、f4之间的交叉耦合k24，是通过第二切角11实现的；第一三模介质谐振器2中三个谐振频率f2、f3、f4之间的主耦合k23、k34分别由第一切角10和第三切角12实现的；切角越大，耦合量越强，反之则越弱。f4和f5之间的耦合k45通过中部耦合窗口9实现，f5、f6、f7之间的主耦合分别由第四切角13和第六切角15实现，交叉耦合k57、k58的形成原理与k14、k24类似，k57由第五切角14实现，k58由长条形窗口7实现。f7和f8的耦合k78通过第二主耦合窗口8实现。
交叉耦合k14、k24所形成的传输零点为图3中的b、d，交叉耦合k57、k58所形成的传输零点为图3中的a、c。从图3可以看出，两三模介质谐振器内分别设置两个传输零点后，滤波器的带外抑制度得到了明显的提升，。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (3)
1.一种介质滤波器,其特征在于：包括呈直线顺次连接的第一单模介质谐振器(1)、第一三模介质谐振器(2)、第二三模介质谐振器(3)和第二单模介质谐振器(4)，所述的第一单模介质谐振器(1)、和第二单模介质谐振器(4)为内部为陶瓷介质外表附有金属导电层的矩形块状介质谐振器，所述的第一三模介质谐振器(2)和第二三模介质谐振器(3)为内部为陶瓷介质外表附有金属导电层的类正方体状介质谐振器；
所述的四块介质谐振器中，单模介质谐振器与相邻三模介质谐振器的贴合面对应设置有主耦合窗口和交叉耦合窗口，两三模介质谐振器之间的贴合面中部则对应设置有中部耦合窗口，主耦合窗口的两个窗口分别布置于四块介质谐振器串联方向中轴线的左右两侧，交叉耦合窗口的两个窗口则布置在四块介质谐振器串联方向中轴线的上侧或下侧，三种耦合窗口将相邻两介质谐振器内的介质相互暴露，用于相邻介质谐振器之间进行耦合；三模介质谐振器的棱边上设置有用于其自身三种谐振模式之间耦合的切角，切角为斜面切角或直角切角；
所述第一单模介质谐振器(1)中轴线的外端设置有输入端口(16)，所述第二单模介质谐振器(4)中轴线的外端设置有输出端口(17)。
2.根据权利要求1所述的一种介质滤波器，其特征在于：所述第一单模介质谐振器(1)和第二单模介质谐振器(4)的轴向长度为其高度和宽度的1/4～1/2，所述第一三模介质谐振器(2)和第二三模介质谐振器(3)的长、宽和高大致相等。
3.根据权利要求1所述的一种介质滤波器，其特征在于：所述的主耦合窗口为左右对称布置的两个竖条状窗口，所述的交叉耦合窗口为左右对称布置的两个横条状窗口，所述的中部耦合窗口为横条状窗口；
所述的第一三模介质谐振器(2)上设置有第一切角(10)、第二切角(11)和第三切角(12)共三个切角，所述的第一切角(10)位于第一三模介质谐振器(2)前端面的左竖棱或右竖棱上，所述的第二切角(11)位于第一三模介质谐振器(2)中部四个横棱的任意一个横棱上，所述的第三切角(12)位于第一三模介质谐振器(2)后端面的上横棱或下横棱上；当第一三模介质谐振器(2)内由切角所产的交叉耦合为容性耦合时，第二切角(11)的首尾端分别与第一切角(10)和第三切角(12)连接；当第一三模介质谐振器(2)内由切角所产的交叉耦合为感性耦合时，第二切角(11)只与第一切角(10)和第三切角(12)其中的一个相连接；
所述的第二三模介质谐振器(3)上设置有第四切角(13)、第五切角(14)和第六切角(15)共三个切角，所述的第四切角(13)位于第二三模介质谐振器(3)前端面的上横棱或下横棱上，所述的第五切角(14)位于第二三模介质谐振器(3)中部四个横棱的任意一个横棱上，所述的第六切角(15)位于第二三模介质谐振器(3)后端面的左竖棱或右竖棱上；当第二三模介质谐振器(3)内由切角所产的交叉耦合为容性耦合时，第五切角(14)的首尾端分别与第四切角(13)和第六切角(15)连接；当第二三模介质谐振器(3)内由切角所产的交叉耦合为感性耦合时，第五切角(14)只与第四切角(13)和第六切角(15)其中的一个相连接。
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