CN109361047A - 一种内凹的空腔三模谐振结构及含有该谐振结构的滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种内凹的空腔多模谐振结构及含有该谐振结构的滤波器，包括空腔和盖板，空腔内设置有介质谐振块和介质支撑架，空腔和/或介质谐振块的至少一个端面内凹，介质谐振块与介质支撑架构成三模介质谐振杆，类似正方体介质谐振块一端或者任意端分别与介质支撑架连接，介质支撑架与空腔内壁进行连接，介质谐振块与介质支撑架在空腔的X、Y、Z轴三个方向形成三模谐振。使用了本发明的空腔多模滤波器能够保证谐振杆与腔体的较小间距下获得高Q值，增大了调谐螺杆的调谐范围，同时降低了空腔与介质谐振块间的小间距对谐振频率的敏感度，便于生产调试，降低了生产成本。

Description

一种内凹的空腔三模谐振结构及含有该谐振结构的滤波器

技术领域

本发明涉及无线通信领域中所用的基站滤波器、天馈类滤波器、合路器及抗干扰滤波器等，滤波器的种类可以为带通、带阻、高通、低通，具体涉及一种内凹的空腔三模谐振结构及含有该谐振结构的滤波器。

背景技术

随着第四代移动通讯向第五代移动通讯的快速发展，对通讯设备的小型化和高性能化的要求越来越高。传统滤波器由于其金属腔体积较大且性能一般，故逐渐被单模介质滤波器取代，单模介质滤波器主要包括TE01模介质滤波器和TM模介质滤波器，TE01模介质滤波器和TM模介质滤波器一般多采用单模介质谐振的方式，该谐振方式虽然能够提升一定Q值，但其存在制作成本高、体积大的缺点。

为了解决单模介质滤波器成本高、体积大的技术问题，三模介质滤波器应运而生。现有技术中，三模介质滤波器一般分为TE三模滤波器和TM三模滤波器。TE三模滤波器具有耦合方式复杂、体积大、Q值高的特点；TM三模滤波器具有耦合方式简单、体积小、Q值低的特点。对于相同频段的TE三模滤波器和TM三模滤波器而言，TM三模滤波器的重量、成本和体积比TE三模滤波器的小得多。故现有技术中一般将TE三模滤波器用于设计窄带滤波器，其余类型的滤波器一般采用TM三模滤波器。由于TM三模滤波器的介质谐振块上会焙银，焙银后在银层和介质谐振块的表面之间形成了玻璃态的物质，导致实际导电率大大下降，从而实际Q值较低，进一步限制了TM三模滤波器的使用范围。故如何获得一种小体积、高Q值的TM三模滤波器是滤波器研发的新方向。

现有的TM三模滤波器，其一般均是采用立方体/类立方体/球形谐振腔内设置立方体/类立方体/球形介质谐振块的结构，介质谐振块由介质基座支撑，且谐振腔的单边尺寸与介质谐振块的单边尺寸的比值一般大于1.6。当谐振腔的体积保持不变且介质谐振块略微变大时或者谐振腔的体积略微变小且介质谐振块保持不变或者谐振腔的体积略微变小且介质谐振块略微变大时，由表1提供的数据对比可知，随着谐振腔的单边尺寸与介质谐振块的单边尺寸比值的加大，基模的Q值会随比值的增加而加大，高次模的Q值会随比值的增加而减小，介质谐振块尺寸随着比值加大而减小，空腔的尺寸不断加大，在接近空腔3/4波长尺寸时，由于介质谐振块的尺寸不断缩小，基模Q值也随之降低，高次模的频率随着比值的增加，离基模频率时远时近。

不同比值对应的谐振腔的空腔体积也不同，可根据实际需求选择。在表1比值范围内的不同尺寸的空腔及对应的类似立方体谐振器，对滤波器性能要求很高时可以选择比值在1.6以上尺寸的单腔。故当谐振腔的单边尺寸与介质谐振块的单边尺寸的比值大于1.6时，Q值的大小与谐振腔和介质谐振块之间的间距的大小呈正比，但是其带来的缺点是滤波器体积过于庞大。

申请号为2018101455572的专利中公开了一种小体积、高Q值的空腔三模结构，其通过保证介质谐振块的外表面与空腔内表面平行布置且两个表面间距极小的情况下可以有效地减小滤波器的体积、提高其的Q值。但此种结构存在如下技术问题：1.因为介质谐振块与空腔内壁的间距极小，因此调谐螺杆的调节范围有限，从而不利于介质谐振块的安装调试；2.因为介质谐振块与空腔内壁的间距极小，因此介质谐振块与空腔之间的间距对单个模式谐振频率敏感度较高，从而不利于介质谐振块的批量生产；3.因为介质谐振块与空腔内壁的极小间距对单腔谐振频率敏感度较高，因此介质谐振块与空腔的设计精度要求极高，从而增加了加工制造成本。

表1：

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种内凹的空腔三模谐振结构及含有该谐振结构的滤波器，其可以降低滤波器整体插入损耗，以满足空腔滤波器对更小插损及更小体积的要求。

本发明公开了一种内凹的空腔三模谐振结构，其包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架架，所述空腔为类似正方体形状，所述介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质支撑架架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，所述三模介质谐振结构的与其基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模谐振频率等于转换前的与基模相邻的高次模谐振频率，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

在本发明的一种优选实施方案中，其包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架架，所述空腔为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质谐振块为类似正方体形状，所述介质支撑架架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，所述三模介质谐振结构的与其基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模谐振频率等于转换前的与基模相邻的高次模谐振频率，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

在本发明的一种优选实施方案中，其包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架架，所述空腔为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质支撑架架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，所述三模介质谐振结构的与其基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模谐振频率等于转换前的与基模相邻的高次模谐振频率，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述介质谐振块为实心结构或中空结构；中空结构的介质谐振块的中空部分填充有空气或嵌套介质谐振块，所述嵌套介质谐振块的体积小于或等于所述中空腔室的体积。

在本发明的一种优选实施方案中，所述嵌套介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹。

在本发明的一种优选实施方案中，所述嵌套介质谐振块的至少一个端面设置有薄膜介质。

在本发明的一种优选实施方案中，所述空腔的至少一个端面或/和所述介质谐振块的至少一个端面设置有薄膜介质。

在本发明的一种优选实施方案中，所述转换点1的值和所述转换点2的值均会随所述介质谐振块的基模谐振频率、所述介质谐振块的介电常数、所述支撑架的介电常数的不同而产生变化。

在本发明的一种优选实施方案中，保持转换后的所述介质谐振块的基模谐振频率不变时，所述三模介质谐振结构的Q值与所述K的取值和所述介质谐振块的介电常数以及和所述介质谐振块的尺寸有关。

在本发明的一种优选实施方案中，当K的取值从1.0增加到最大时，K的取值在变化范围内有三处Q值转换点，每个Q值转换点均使其基模Q值和与其基模相邻的高次模Q值发生转换，与基模相邻的高次模Q值转换成基模Q值时，使其Q值比未转换前增加。

在本发明的一种优选实施方案中，在K的取值的起始点、终止点和三处Q值转换点形成的4个区域中，基模Q值和与基模相邻的高次模Q值随着腔体尺寸及介质谐振杆块尺寸变化而逐渐变化，不同区域应用于滤波器的需求各有不同。

在本发明的一种优选实施方案中，1.03≤转换点1的值≤1.30，1.03≤转换点2的值≤1.30，转换点1的值＜转换点2的值。

在本发明的一种优选实施方案中，所述耦合结构设置于所述介质谐振块上，所述耦合结构至少包括两个非平行布置的孔和/或槽和/或切角和/或倒角。

在本发明的一种优选实施方案中，所述槽或所述切角或所述倒角设置于所述介质谐振块的棱边处。

在本发明的一种优选实施方案中，所述孔或槽设置于所述介质谐振块的端面上，所述孔或槽的中心线与垂直于介质谐振块上开设有孔或槽的端面的棱边平行。

在本发明的一种优选实施方案中，所述耦合结构设置于所述空腔上，所述耦合结构至少包括两个非平行布置的设置于空腔内角处的倒角和/或凸台和/或设置于空腔内且不与所述介质谐振块接触的抽头线/片。

在本发明的一种优选实施方案中，所述频率调谐装置包括设置于空腔上的调谐螺杆/盘和/或设置于所述介质谐振块表面的薄膜和/或设置于所述腔体内壁的薄膜和/或设置于所述盖板内壁的薄膜。

在本发明的一种优选实施方案中，所述介质谐振块至少一个端面上设置有至少一个介质支撑架架。

本发明还公开了一种含有内凹的三模介质谐振结构的滤波器，其包括腔体、盖板、输入输出结构，所述腔体内至少设置有1个内凹的三模介质谐振结构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述内凹的三模介质谐振结构与单模谐振结构、双模谐振结构、三模谐振结构进行不同形式组合，形成的不同体积的滤波器；内凹的三模介质谐振结构和单模谐振腔、双模谐振腔、三模谐振腔之间因排列组合形成的任意两个谐振腔之间的耦合，必须是两个谐振腔中的谐振杆是平行的情况下，才能通过两个谐振腔之间窗口大小实现耦合,根据耦合量大小来决定窗口尺寸；所述滤波器的功能特性包含带通、带阻、高通、低通以及它们相互之间形成的双工器、多工器及合路器。

在本发明的一种优选实施方案中，内凹的三模介质谐振结构保持谐振频率不变的情况下，三模Q值与腔体内壁边长与介质谐振块边长的比值K、介质谐振块的介电常数、同时也与介质块的尺寸变化范围有关；K值的范围与不同谐振频率、介质谐振杆及支撑架的介电常数有关。

上述技术方案中，内凹的三模介质谐振结构中空腔内壁边长尺寸与介质谐振块尺寸的比值K的变化范围，为K值从1.0增加到最大时，K值在变化范围内有3点转换点，每个转换点都使其基模谐振频率的Q值与相邻高次谐振频率的Q值发生转换，相邻高次模Q值转换成基模Q值时，使其Q值比未转换前增加。

进一步的，K值起始及终止点及其三个Q值转换点形成的4个区域中，基模Q值和相邻高次Q值随着腔体尺寸及介质谐振杆块尺寸变化而逐渐变化，不同区域应用于滤波器的需求各有不同(不同区域的应用加到说明书及案例里面)。

进一步的，本发明的介质谐振块为类似正方体形状的实心结构，其中，类似正方体形状的定义为：介质谐振块为长方体或正方体，介质谐振块在X轴、Y轴、Z轴尺寸相等时，形成简并三模，简并三模与其它单腔耦合组成通带滤波器；在X轴、Y轴、Z轴三个方向的尺寸差值略微不相等时，形成类正交的三模谐振，若类正交的三模与其它腔仍能耦合成通带滤波器，则尺寸可以，若类正交的三模与其它腔不能耦合成通带滤波器，则尺寸不行；在X轴、Y轴、Z轴三个方向的尺寸差别较大时，不能形成简并三模或类正交的三模，而是形成不同频率三个模式，从而不能与其它腔耦合成通带滤波器，则尺寸不行。

进一步的，内凹的三模介质谐振结构中至少设置有两个用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的非平行布置的耦合装置，耦合装置包括设置于介质谐振块棱边旁的切角和/或孔，或包括设置于空腔棱边旁的倒角/切角，或包括设置于介质谐振块棱边旁的切角和/或孔，和空腔棱边旁的倒角/切角；或包括设置于空腔内非平行平面上的抽头线或/片，切角的形状为三棱柱状或长方体状或扇形体状，孔的形状为圆形、长方形或多边形。切角或打孔后，保持频率的情况下，介质谐振块边长增加，Q值略微下降；切角或孔的深度根据所需耦合量的大小为贯穿或局部切角/局部孔结构；切角/倒角/孔的尺寸影响耦合量的大小；耦合调谐结构沿切角垂直或平行的方向上和/或孔平行的方向上布置有耦合螺杆，耦合螺杆的材料为金属，或耦合螺杆的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或耦合螺杆的材料为介质，或耦合螺杆的材料为表面金属化的介质；耦合螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

进一步的，内凹的三模介质谐振结构中形成了X轴、Y轴和Z轴方向的简并三模，简并三模在X轴方向的谐振频率通过在空腔所对应的X轴线的一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘改变距离或者改变电容来实现；在Y轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Y轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；在Z轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Z轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；另外也可以通过在介质谐振块表面、腔体内壁或者盖板内壁、调谐螺杆底部可以贴不同形状及厚度的介质常数薄膜，薄膜材料可以为陶瓷介质及铁电材料，通过改变介电常数来调整频率；调谐螺杆或调谐盘的材料为金属，或调谐螺杆或调谐盘的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或调谐螺杆或调谐盘的材料为介质，或调谐螺杆或调谐盘的材料为表面金属化的介质；调谐螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种；类似正方体介质谐振块可以调整介质材料的配比来控制其介质块的频率温度系数，根据滤波器在不同温度情况下的频率偏移变化来进行补偿；介质支撑架架与腔体内壁固定时，为了规避腔体与介质材料在温度骤变环境下产生的应力，通过在它们之间采用弹性体来过渡，以缓冲材料膨胀系数带来的可靠性风险。

进一步的，内凹的三模介质谐振结构由空腔、介质谐振块和支撑架构成；空腔为类似正方体时，单一类似正方体介质谐振块与介质支撑架架一起安装于空腔任何一个轴向，介质谐振块的中心与空腔的中心重合或接近。近似空气介质支撑架架与类似正方体介质块任一单面支撑，或六个面支撑，或不同的二个面、三个面、四个面及五个面进行不同的组合支撑，每个面的介质支撑架架为单个或者多个介质支撑架架，不同面可以根据需要安装一个也可以安装多个支撑架。介电常数大于空气小于介质谐振块的支撑架与类似正方体介质块任一单面支撑，或六个面支撑，或不同的二个面、三个面、四个面及五个面进行不同的组合支撑，未安装支撑架的面为空气，空气面与介质支撑架架可以任意组合，每个面的介质支撑架架为单个或者多个介质支撑架架，或为多层不同介电常数介质材料组成的复合介电常数支撑架，单层及多层介质材料支撑架与类似正方体介质块进行任意组合,不同面可以根据需要安装一个也可以安装多个支撑架,安装支撑架的面，为了保持三模频率及Q值，介质支撑架架所对应于介质谐振块轴向的尺寸需略微减小；单面支撑组合为支撑介质谐振块的任意一个面，尤其是垂直方向上的底面或者承重面；2个面的支撑组合包括平行的面，如上下面、前后面、左右面；也包括非平行的面，如上面与前面、上面与后面、上面与左面、上面与右面；3个面的支撑组合包括：三个互相垂直的面，或两个平面的面和一个非平行的面；4个面的支撑组合包括：两对平行的面或一对平行的面与另外两个不平行的面；5个面的支撑组合包括：除前面/后面/左面/右面/上面/下面任意一面的支撑结构；6个面的支撑组合包括：前面/后面/左面/右面/上面/下面所有面的支撑结构。

进一步的，类似正方体介质谐振块任意端与介质支撑架架之间，采用压接、粘接或烧接等方式进行连接；为一个面连接或不同面组合连接，多层介质支撑架架之间通过粘接、烧接、压接等方式固定，介质支撑架架与腔体内壁采用粘接、压接、焊接、烧接、螺钉等固定方式进行连接；射频信号在三模X、Y及Z轴方向的耦合形成的射频通路，会带来损耗及产生热量，介质谐振块通过与介质支撑架架与金属内壁充分连接，使其热量导入到腔体进行散热。

进一步的，类似正方体介质谐振块为单一介电常数或复合介电常数，复合介电常数由两种及以上不同介电常数组合而成，复合介电常数组成的介质谐振块，不同介电常数材料可以进行上下、左右、不对称、嵌套等方式组合，介质谐振块内嵌套不同介质常数时，可以嵌套一层也可以嵌套多层不同介电常数的介质材料,复合介电常数的介质谐振块需要符合前述Q值转换点的变化规律。在介质块谐振杆三模之间进行切边耦合时，为了保持所需频率，其切边相邻二个面需平行调整对应边长。介质谐振块为陶瓷或介质材料,介质谐振块表面可以增加不同厚度及不同介电常数的介质薄片。

进一步的，介质支撑架架的介电常数类似空气介电常数,或者支撑架的介电常数大于空气介电常数小于介质谐振块介电常数，介质支撑架架的表面积小于或等于类似正方体介质谐振块的表面积，介质支撑架架为圆柱体、正方体及长方体等形状。介质支撑架架为实心结构或者空心结构，空心结构的介质支撑架架为单孔或多孔，孔的形状为圆形、方形、多边形及弧形，介质支撑架架的材料包括空气、塑料、陶瓷、介质；介质支撑架架与介质谐振块连接，介质支撑架架介电常数类似空气介电常数时,介质支撑架架对三模谐振频率无影响；介质支撑架架的介电常数大于空气但小于介质谐振块的介电常数时，为了保持原有三模频率，介质支撑架架所对应于介质谐振块轴向的尺寸略微减小；类似空气介电常数支撑架与大于空气但小于介质谐振块支撑架，可以组合安装于介质谐振块不同方向及不同对应面，当以上二种不同介质电常数的支撑架组合使用时，其大于空气支撑架所对应介质谐振块的轴向方向尺寸在原来基础上略微减小。

进一步的，空腔的形状为类似正方体，为了实现三模之间耦合，在不改变类似正方体介质谐振块尺寸的情况下，也可在空腔任意相邻二面个进行切边来实现三模之间的耦合，切边尺寸与所需耦合量大小相关；三模耦合也可以其中二个模之间的耦合通过类似正方体切边实现，其余耦合通过空腔相邻的二个边切角来实现，空腔相邻边切角时不能破壁，切角面需与空腔完全密封。空腔材料为金属或者非金属，金属及非金属表面电镀铜或者电镀银，在空腔为非金属材料时空腔内壁必须电镀导电材料如银或者铜，如塑料及复合材料表面电镀铜或者银。

进一步的，内凹的三模介质谐振结构与单模谐振结构、双模谐振结构、三模谐振结构进行不同形式组合，形成的不同体积的滤波器；内凹的三模介质谐振结构和单模谐振腔、双模谐振腔、三模谐振腔之间因排列组合形成的任意两个谐振腔之间的耦合，必须是两个谐振腔中的谐振杆是平行的情况下，才能通过两个谐振腔之间窗口大小实现耦合,根据耦合量大小来决定窗口尺寸；滤波器的功能特性包含带通、带阻、高通、低通以及它们相互之间形成的双工器、多工器及合路器。

本发明的类正方体介质谐振块的介电常数大于支撑架的的介电常数，空腔内壁的单边尺寸与介质谐振块的单边尺寸比值在1.03-1.30之间时，高次模Q值反转成基模Q值，三模介质基模Q值提升高次模Q值降低，相对于传统单模及三模介质滤波器同体积、同频率下Q值提升30％以上，根据此三模结构与不同形类型单腔的进行组合，如三模结构加空腔单模、三模与TM模、三模与TE单模组合，三模数量在滤波器内用得越多，滤波器体积越小，插入损耗也越小；内凹的三模介质谐振结构可以在分别在X、Y、Z轴方向产生三模谐振，在X、Y、Z轴方向产生三模谐振时。

当空腔内壁边长与介质谐振块相应边长尺寸比值为1.0到Q值转换的转换点1时，在比值为1.0时空腔为纯介质Q值，当空腔尺寸增加时，Q值在纯介质时的基础上不断增加，高次模的Q值大于基模Q值，当比值增加到转换点1时，原高次模的Q值近似为新的基模Q值。

进入转换点1后，在保持基模谐振频率不变的情况下，基模的Q值大于高次模的Q值。随着比值的增加，由于介质块及空腔的尺寸都在增加，基模的Q值也会增加，高次模的Q值也同时会增加，接近Q值转换转换点2时，基模Q值达到最高，在基模Q值转换转换点1与基模Q值转换转换点2之间，高次模的频率离基模的频率随着空腔与介质谐振块的比值在转换点1到转换点2的变化会时远时近。

进入转换点2后，基模的Q值小于高次模的Q值，随着比值的增加，此时介质谐振块尺寸在减小，空腔的尺寸在增加，基模的Q值会不断增加，当比值接近转换点3时，基模的Q值与转换点2时的Q值接近。

比值进入转换点3后，基模的Q值会随比值的增加而加大，高次模的Q值会随比值的增加而减小，介质谐振块尺寸随着比值加大而减小，空腔的尺寸不断加大，在接近空腔3/4波长尺寸时，由于介质谐振块的尺寸不断缩小，基模Q值也随之降低,高次模的频率随着比值的增加，离基模频率时远时近。转换点的具体比值与介质谐振块的介电常数、频率及介质谐振块是单一或复合介电常数相关。

空腔内壁边长及介质谐振块边长，在X、Y、Z轴三个方向尺寸可以相等，也可以不相等。空腔及类立方体介质谐振块在X轴、Y轴、Z轴尺寸相等时，可以形成三模；X轴、Y轴、Z轴三个方向的尺寸差值也可以略微不相等,当X、Y、Z轴其中一个轴方向的腔体与相应介质谐振块单边尺寸与另外二个方向的单边尺寸不同时，或者腔体及介质谐振块其中的任意一个对称单边尺寸与另外二个方向的单边尺寸不同时，其三模中一个模的频率会产生变化与另外二个模的频率不同，尺寸差异越大，其中一个模的频率也会与另外二个模差异越大，当一个方向的尺寸大于另外二个方向的尺寸时，频率在原来的基础上会下降，当一个方向的尺寸小于另外二个方向尺寸时，频率在原来的基础上会上升，从三模逐步变成为双模或者单模；如果空腔及谐振块三个轴向尺寸都差异过大时；当X、Y、Z轴三个方向对称单边尺寸不同时，其三模中三个模的频率都会有所不同，在三个方向的边长尺寸相差较大的情况下，基模为单模,在三个方向的边长尺寸相差不大的情况下，频率差异也不大，虽然频率会有变化，但是还是可以通过调谐装置保持三模状态。

三模之间的耦合可以采用所述内凹的三模介质谐振结构中至少设置有两个用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的非平行布置的耦合装置，所述耦合装置包括设置于介质谐振块棱边旁的切角和/或孔，或包括设置于空腔棱边旁的倒角/切角，或包括设置于介质谐振块棱边旁的切角和/或孔，和空腔棱边旁的倒角/切角或包括设置于空腔内非平行平面上的抽头线或/片，所述切角的形状为三棱柱状或长方体状或扇形体状，所述孔的形状为圆形、长方形或多边形。切角或打孔后，保持频率的情况下，介质谐振块边长增加，Q值略微下降。切角或孔的深度根据所需耦合量的大小为贯穿或局部切角/局部孔结构,所述切角/倒角/孔的尺寸影响耦合量的大小。耦合调谐结构沿切角垂直或平行的方向上和/或孔平行的方向上布置有耦合螺杆，所述耦合螺杆的材料为金属，或耦合螺杆的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或耦合螺杆的材料为介质，或耦合螺杆的材料为表面金属化的介质；耦合螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

三模在X轴方向的谐振频率通过在空腔所对应的X轴线的一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘改变距离或者改变电容来实现；在Y轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Y轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；在Z轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Z轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现。

介质谐振器Q值转换三模结构与单模谐振腔、双模谐振腔或三模谐振腔进行不同形式的任意排列组合，形成需要的不同尺寸的滤波器；滤波器的功能特性包含但不限于带通、带阻、高通、低通以及他们相互之间形成的双工器及多工器；单模谐振腔、双模谐振腔、三模谐振腔之间因组合排队形成的任意两个谐振腔之间的耦合，按照两个谐振结构是平行的且两个谐振腔之间通过窗口大小实现耦合。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，使用方便，其通过设定介质三模的金属空腔内壁的单边尺寸与介质谐振块的单边尺寸比例在1.01-1.30之间，使得谐振杆与腔体之间配合形成三模结构的同时实现了特定参数的反翻，从而能够保证谐振杆与腔体的较小间距下获得高Q值；进一步的，本发明公开了一种内凹的三模介质谐振结构的滤波器，与传统三模滤波器相比，本发明在同频率及同体积前提下，插损减小30％以上。本发明的类正方体介质谐振块、介质支撑架架及腔体盖板所组成的介质谐振器频率转换三模结构，在腔体x轴、y轴及z轴方向磁场相互正交及垂直，形成了三个互不干扰的谐振模，且高次模频率转换成高Q基模频率，在三个磁场之间形成耦合，通过调节耦合的强弱来满足滤波器不同的带宽需求。在一个典型1800MHz频率滤波器里面使用2个此内凹的三模介质结构的滤波器时，相当于原来空腔六个单腔的体积，体积在原来空腔滤波器的基础上可以减小40％，插入损耗也可以减小30％左右，由于体积大幅减少，且加工工时、电镀面积都会相应减少，虽然采用了介质谐振块但成本与空腔也相当，介质谐振块的材料成本如能大幅下降，此设计的成本优势会更明显，在滤波器腔体较多时，甚至可以采用3个三模结构，体积及性能的带来的提供还会更明显；进一步的，本发明在不大幅降低单腔Q值的前提下，通过在三模谐振结构基础上将介质谐振块和/或空腔改变成结构(设置内凹端面)，增大了调谐螺杆的调谐范围，同时降低了空腔与介质谐振块间的小间距对谐振频率的敏感度，便于生产调试，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的一种内凹的空腔多模谐振结构的结构示意图。其中空腔采用类似正方体形状，介质谐振块采用类似正方体形状端面内凹浅槽。

图2为本发明一种内凹的空腔多模谐振结构较佳实施例。其中空腔采用类似正方体，介质谐振块采用端面内凹浅孔。

图3是本发明另一种内凹的空腔多模谐振结构较佳实施例。其中空腔采用类似正方体，介质谐振块采用端面曲面内凹。

图4为本发明另一种内凹的空腔多模谐振结构较佳实施例。其中空腔采用类似正方体，介制谐振块采用中心掏空后端面曲面内凹。

图5为图3的一种介质谐振块端面曲面内凹的放大图。

图中：1-空腔，2-介质谐振块，3-介质支撑架，B1-第一介质支撑架，B2-第二介质支撑架，B3-第三介质支撑架，B4-第四介质支撑架，B5-第五介质支撑架，B6-第六介质支撑架。

具体实施方式

以下实施例所说的内凹的空腔多模谐振结构包括：

空腔为类似正方体，而介质谐振块为类似正方体且端面内凹，介质支撑架；

空腔为内凹，而介质谐振块为类似正方体，介质支撑架；

空腔和介质谐振块均为内凹，介质支撑架；

介质支撑架为配合结构而制，数量可以为一个，也可以为多个。形状可以为规则形状，如实心/空心圆柱，实心/空心方柱等，也可以为不规则形状；或者为多个柱构成。

为了保证多模和对应的频率，结构不能是无限内凹或外凸，是有一定限制条件的。以下举一例说明，其它的可以类似得到。

Eg:单腔26mm×26mm×26mm，介质支撑架为Er9.8，Q×f为100000，外直径为15mm，内直径为9.7mm；介质谐振杆为Er43，Q×f为43000，

很显然，介质谐振块的最长边长25.97与空腔边长26mm已经接近了，故内凹尺寸最多1.5mm。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明一种多模谐振结构，包括空腔1，所述空腔1内设有介质谐振块2和介质支撑架3，所述空腔1为类似正方体，所述介质谐振块2由类似正方体介质1个或多个互不平行端面通过局部挖槽形成。所述介质谐振块2的六个端面通过六个介质支撑架3分别与空腔1内壁连接；

如图2所示，本发明一种多模谐振结构另一种较佳实施例，包括空腔1，所述空腔1内设有介质谐振块2和介质支撑架3，所述空腔1为类似正方体组成，所述介质谐振块2由类似正方体介质1个或多个互不平行端面通过面心挖盲孔5形成。所述介质谐振块2的端面通过介质支撑架3分别与空腔1内壁连接；

如图3所示，本发明一种多模谐振结构另一种较佳实施例，包括空腔1，所述空腔1内设有介质谐振块2和介质支撑架3，所述空腔1为类似正方体组成，所述介质谐振块2由类似正方体介质1个或多个互不平行端面内凹形成。所述介质谐振块2的端面通过介质支撑架3分别与空腔1内壁连接；

如图4所示，本发明一种多模谐振结构另一种较佳实施例，包括空腔1，所述空腔1内设有介质谐振块2和介质支撑架3，所述空腔1为类似正方体组成，所述介质谐振块2由类似正方体介质1个或多个互不平行端面内凹形成，所述介质谐振块2为中空结构且内嵌套有嵌套介质块4。所述空腔1互不平行的表面设为调谐螺杆孔，所述介质谐振块2的端面通过介质支撑架3与空腔1内壁连接；

以上所有实施例仅为本发明的较佳实施例，不构成对其的限定，尤其是介质支撑架的形状和数量。

如实施例1-4所述介质谐振块2中相互垂直的三个棱边方向分别定义为X方向、Y方向和Z方向，三个方向是相对位置方向，并不唯一确定，介质谐振块2在X、Y、Z三个方向与对应面的介质支撑架分别形成X轴介质谐振杆、Y轴介质谐振杆和Z轴介质谐振杆，所述X轴介质谐振杆、Y轴介质谐振杆和Z轴介质谐振杆与空腔内部配合形成三个简并模；在X轴方向的谐振频率可以通过在金属腔所对应的侧壁加装调试螺杆来改变距离或者电容来实现；在Y轴方向的谐振频率可以通过在金属腔所对应的侧壁加装调试螺杆来改变距离或者电容来实现；在Z轴方向的谐振频率可以通过在金属腔所对应的侧壁加装调试螺杆来改变距离或者电容来实现。

射频信号经过三模谐振后会产生损耗，X、Y、Z方向三个简并模在工作时会产生热量，可以通过介质谐振块及多个介质支撑架与金属腔壁充分接触形成导热，使其滤波器能长时间稳定工作。

三个简并模两辆之间具有耦合装置，具体为：介质谐振块2上设有用于耦合X方向与Y方向谐振模式的第一平面j1、用于耦合Y方向与Z方向谐振模式的第二平面j2、用于耦合X方向与Z方向谐振模式的第三平面j3，所述第一平面j1、第二平面j2和第三平面j3分别两两相互垂直，第一平面j1与沿Z方向布置的棱边平行，第二平面j2与沿X方向布置的棱边平行，第三平面与沿Y方向布置的棱边平行。即三个简并模中，X方向的简并模与Y方向的简并模之间的耦合由介质谐振块A的X，Y平面交叉形成棱角沿Z轴方向切除部分棱角后的第一平面j1所形成；X方向的简并模与Z方向的简并模之间的耦合由介质谐振块的Y，Z平面交叉形成棱角沿X轴方向切除部分棱角后的第二平面j2所形成；Y方向的简并模与Z方向的简并模之间的耦合由介质谐振块的Z，X平面交叉形成棱角沿Y轴方向切除部分棱角后的第三平面j3所形成。耦合面的面积越大，耦合量越大，反之耦合量越小。介质谐振块所形成的三个简并模式，通过交叉耦合，可以形成传输零点，若X方向谐振模式，Y方向谐振模式之间的耦合，与Y方向谐振模式，Z方向谐振模式之间的耦合为主耦合，则X方向谐振模式，Z方向谐振模式之间的耦合为交叉耦合。

上述方案中，根据实际耦合量大小需要，第一平面j1可以设置一个或多个，设置多个第一平面j1时，多个第一平面j1之间平行布置；所述第二平面j2可以设置一个或多个，设置多个第二平面j2时，多个第二平面j2之间平行布置；所述第三平面j3可以设置一个或多个，设置多个第三耦合面j3时，多个第三平面j3之间平行布置。

上述方案中，所述介质谐振块2由边长近似的类似正方体或边长相等的正方体介质至少一个端面通过外凸或表面整体或局部生长薄膜直接形成，或由边长近似的类似正方体或边长相等的正方体介质至少一个端面通过外凸后整体或局部生长薄膜介质组成，所述介质谐振块的材料为陶瓷或介质。

优选地，所述介质谐振块2由边长近似的类似正方体或边长相等的正方体介质至少一个端面通过内凹直接形成，或由边长近似的类似正方体或边长相等的正方体介质至少一个端面通过内凹后整体或局部生长薄膜介质组成，所述介质谐振块2的材料为陶瓷或介质。

上述方案中，介质支撑架3可以设计一个或多个，设置多个介质支撑架4时，多个介质支撑架3分别安装于介质谐振块2的各面与空腔内壁之间。本发明实施例图1中显示的是6个介质支撑架3，介质谐振块位于6个介质支撑架的中心，介质谐振块2的6个面A1-A6分别与6个介质支撑架3连接，具体地，六个介质支撑架3分别为第一介质支撑架B1、第二介质支撑架B2、第三介质支撑架B3、第四介质支撑架B4、第五介质支撑架B5和第六介质支撑架B6，所述介质谐振块3沿X方向的一端面A1与第一介质支撑架B1连接、另一端面A2与第二介质支撑架B2连接形成X轴介质谐振杆；介质谐振块2沿Y方向的一端面A3与第三介质支撑架B3连接、另一端面A4与第四介质支撑架B4连接形成Y轴介质谐振杆；介质谐振块2沿Z方向的一端面A5与第五介质支撑架B5连接、另一端面A6与第六介质支撑架B6连接。

多个介质支撑架3的形状包含但不限于圆形、椭圆、方形以及空腔内壁与对应介质端面紧密配合的不规则形状。介质支撑架3的材料包含但不限于塑料、介质、空气，介质支撑架为实心结构或中间为空心结构。介质谐振块2与介质支撑架3之间通过包含但不限于胶粘、压接的方式连接。介质支撑架与空腔内壁之间通过包含但不限于胶粘、压接、螺钉紧固、焊接的方式连接。空腔的形状为类立方体或立方体，所述空腔由金属材料构成，或空腔由金属材料且金属材料内壁镀银或镀铜构成，或空腔由表面镀金属层的非金属材料构成。为了减少频率在不同环境温度下的变化，可以根据不同温偏调整介质谐振块的材料配比来进行频偏的控制，另外为了保证其结构可靠性，介质支撑架采用如塑料这样的弹性材料，使其在此结构在不同环境下抵消热胀冷胀带来的影响。

所述实体结构的介质支撑架的形状为实心结构或者中间为贯通的管状体结构或多个分立的实体柱组合；

所述实体结构的介质支撑架的材料为塑料、陶瓷或介质，非实体结构的介质支撑架的材料为空气。

所述介质谐振块沿X方向的两端面与第一介质支撑架和第二介质支撑架之间通过胶粘或压接方式连接；所述介质谐振块沿Y方向的两端面与第三介质支撑架和第四介质支撑架之间通过胶粘或压接方式连接；所述介质谐振块沿Z方向的两端面与第五介质支撑架和第六介质支撑架之间通过胶粘或压接方式连接。

进一步地，X，Y，Z三个方向的谐振杆形成的总谐振杆与空腔组成三模谐振腔结构；所述空腔的形状为立方体或近似立方体，所述空腔由金属材料构成，或由金属材料且金属材料内壁镀银或镀铜构成，或空腔由表面镀金属层的非金属材料构成。

进一步地，X，Y，Z三个方向的谐振杆形成总谐振杆与空腔内壁之间通过胶粘、压接、螺钉紧固或焊接的方式连接；X，Y，Z三个方向的谐振杆形成总谐振杆具有频率随温度变化的补偿；X，Y，Z三个方向的谐振杆形成总谐振杆的介质支撑架，用具有一定弹性的材料或弹性结构的形状，使其结构在不同环境下抵消热胀冷缩带来的影响，介质支撑架的弹性材料为塑料，介质，复合材料以及三氧化二铝等。

上述方案中，所述简并三模在X轴方向的谐振频率通过在空腔所对应的X轴线的一面或者两面加装调试螺杆或调谐盘改变距离或者改变电容来实现；在Y轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Y轴线一面或者两面加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；在Z轴方向的谐振频率可以通过在空腔所对应的Z轴线一面或者两面加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；

所述调谐螺杆或调谐盘的材料为金属，或调谐螺杆或调谐盘的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或调谐螺杆或调谐盘的材料为介质，或调谐螺杆或调谐盘的材料为表面金属化的介质；

所述调谐螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

上述方案中，所述介质谐振块上和/或空腔非对应处至少设置有两个用于破坏空腔内简并多模电磁场正交的非平行布置的耦合结构，所述耦合结构包括设置于介质谐振块棱边旁的切角和孔和/或所述空腔棱边旁的切角，所述切角的形状为三棱柱状或类似正方体状或扇形体状。所述三个简并模中，X方向的简并模与Y方向的简并模之间的耦合由介质谐振块的X，Y平面交叉形成棱角沿Z轴方向切除部分棱角后的第一平面形成，在空腔的X，Y平面交叉形成的棱上平行或垂直设置耦合螺杆实现对耦合量的微调；Y方向的简并模与Z方向的简并模之间的耦合由介质谐振块的Y，Z平面交叉形成棱角沿X轴方向切除部分棱角后的第二平面形成，在空腔的Y，Z平面交叉形成的棱上平行或垂直设置耦合螺杆实现对耦合量的微调；Z方向的简并模与X方向的简并模之间的耦合由介质谐振块的Z，X平面交叉形成棱角沿Y轴方向切除部分棱角后的第三平面形成，在空腔的Z，X平面交叉形成的棱上平行或垂直设置耦合螺杆实现对耦合量的微调；

所述耦合螺杆的材料为金属，或耦合螺杆的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或耦合螺杆的材料为介质，或耦合螺杆的材料为表面金属化的介质；

所述耦合螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

进一步地，射频信号通过X方向的谐振模式、Y方向的谐振模式之间的耦合，以及Y方向的谐振模式、Z方向的谐振模式之间的耦合，形成射频通路，并产生损耗及产生热量，通过六个介质支撑架与空腔的内壁充分连接形成导热，散开热量。

更进一步地，所述含有小间距多模谐振结构与不同形式的单模谐振腔或双模谐振腔、三模谐振腔进行不同形式的组合形成不同体积的滤波器；

所述滤波器的功能特性包含带通、带阻、高通、低通以及他们相互之间形成的合路器；

三模介质谐振腔结构和单模谐振腔、双模谐振腔、三模谐振腔之间因排列组合形成的任意两个谐振腔之间的耦合，必须是两个谐振腔中的谐振杆是平行的情况下，才能通过两个谐振腔之间窗口大小实现耦合。

应当理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (27)

1.一种内凹的空腔三模谐振结构，包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架，其特征在于：所述空腔为类似正方体形状，所述介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质支撑架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；

当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，其与基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

2.一种内凹的空腔三模谐振结构，包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架，其特征在于：所述空腔为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质谐振块为类似正方体形状，所述介质支撑架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；

当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，其与基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

3.一种内凹的空腔三模谐振结构，包括空腔和盖板，所述空腔内设置有介质谐振块、介质支撑架，其特征在于：所述空腔为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹，所述介质支撑架分别与所述介质谐振块和所述空腔内壁连接，所述介质谐振块与所述介质支撑架构成三模介质谐振杆，所述介质支撑架的介电常数小于所述介质谐振块的介电常数；

当所述空腔内壁单边的尺寸与其对应的所述介质谐振块单边的尺寸之间的比值K为：转换点1≤K≤转换点2时，其与基模相邻的高次模Q值转换为所述三模介质谐振结构的基模Q值，转换后的基模谐振频率等于转换前的基模谐振频率，转换后的基模Q值＞转换前的基模Q值，转换后的与基模相邻的高次模Q值＜转换前的与基模相邻的高次模Q值；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的耦合结构；

所述三模介质谐振结构中设置有用于改变空腔内简并三模谐振频率的频率调谐装置。

4.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质谐振块为实心结构或中空结构；中空结构的介质谐振块的中空部分填充有空气或嵌套介质谐振块，所述嵌套介质谐振块的体积小于或等于所述中空腔室的体积。

5.基于权利要求4中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述嵌套介质谐振块为类似正方体形状且至少一个端面内凹。

6.基于权利要求5中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述嵌套介质谐振块的至少一个端面设置有薄膜介质。

7.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述空腔至少一个端面或/和所述介质谐振块至少一个端面设置有薄膜介质。

8.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述转换点1的值和所述转换点2的值均会随所述介质谐振块的基模谐振频率、所述介质谐振块的介电常数、所述支撑架的介电常数的不同而产生变化。

9.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：保持转换后的所述介质谐振块的基模谐振频率不变时，所述三模介质谐振结构的Q值与所述K的取值和所述介质谐振块的介电常数以及和所述介质谐振块的尺寸有关。

10.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：当K的取值从1.0增加到最大时，K的取值在变化范围内有三处Q值转换点，每个Q值转换点均使其基模Q值和其与基模相邻的高次模Q值发生转换；当基模Q值低于与基模相邻的高次模Q值时，与基模相邻的高次模Q值转换成基模Q值，基模Q值比未转换前高；当基模Q值高于与基模相邻的高次模Q值时，与基模相邻的高次模Q值转换成基模Q值，基模Q值比未转换前低。

11.基于权利要求10中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：在K的取值的起始点、终止点和三处Q值转换点形成的4个区域中，基模Q值和与基模相邻的高次模Q值随着腔体尺寸及介质谐振杆块尺寸变化而逐渐变化，不同区域应用于滤波器的需求各有不同。

12.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：

所述空腔与所述介质谐振块在X轴、Y轴、Z轴尺寸相等时，形成简并三模，简并三模与其它单腔耦合组成通带滤波器；

所述空腔与所述介质谐振块在X轴、Y轴、Z轴三个方向的尺寸差值略微不相等时，形成类正交的三模谐振，若类正交的三模与其它腔仍能耦合成通带滤波器，则尺寸可以，若类正交的三模与其它腔不能耦合成通带滤波器，则尺寸不行；

所述空腔与所述介质谐振块在在X轴、Y轴、Z轴三个方向的尺寸差别较大时，不能形成简并三模或类正交的三模，而是形成不同频率三个模式，从而不能与其它腔耦合成通带滤波器，则尺寸不行。

13.基于权利要求12中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：

所述三模介质谐振结构形成X轴、Y轴和Z轴方向的简并三模，所述简并三模在X轴方向的调谐频率通过在空腔所对应的X轴线的一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘改变距离或者改变电容来实现；在Y轴方向的调谐频率通过在空腔所对应的Y轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现；在Z轴方向的调谐频率通过在空腔所对应的Z轴线一面或者两面场强集中的地方加装调试螺杆或调谐盘来改变距离或者改变电容来实现。

14.基于权利要求12中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：

所述三模介质谐振结构形成X轴、Y轴和Z轴方向的简并三模，所述简并三模通过改变介电常数来调整频率；所述介质谐振块的表面、所述腔体的内壁、所述盖板的内壁、或者所述调谐螺杆的底部贴有不同形状及厚度的介质常数薄膜，薄膜材料为陶瓷介质及铁电材料；

所述调谐螺杆或调谐盘的材料为金属，或调谐螺杆或调谐盘的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或调谐螺杆或调谐盘的材料为介质，或调谐螺杆或调谐盘的材料为表面金属化的介质；

所述调谐螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

15.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述三模介质谐振结构中至少设置有两个用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的非平行布置的耦合装置，

所述耦合装置包括设置于介质谐振块棱边处的切角/倒角/槽；

或包括设置于空腔内角处的倒角/切角；

或包括设置于介质谐振块棱边旁的切角/倒角/槽和空腔棱边旁的倒角/切角；

或包括设置于空腔内非平行平面上的抽头线或/片；

所述切角的形状为三棱柱状或长方体状或扇形体状；切角后，保持频率的情况下，介质谐振块边长增加，Q值略微下降；

所述切角或孔的深度根据所需耦合量的大小为贯穿或局部切角/局部孔结构；

所述切角/倒角/孔的尺寸影响耦合量的大小；

所述耦合调谐结构沿切角垂直或平行的方向上布置有耦合螺杆，所述耦合螺杆的材料为金属，或耦合螺杆的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或耦合螺杆的材料为介质，或耦合螺杆的材料为表面金属化的介质；

所述耦合螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

16.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述三模介质谐振结构中至少设置有两个用于改变空腔内简并三模电磁场正交特性的非平行布置的耦合装置，

所述耦合装置包括设置于介质谐振块的端面上的孔/槽，所述孔或槽的中心线与垂直于介质谐振块上开设有孔或槽的端面的棱边平行；

或包括设置于空腔内角处的倒角/切角；

或包括设置于介质谐振块的端面上的孔/槽和空腔棱边旁的倒角/切角；

或包括设置于空腔内非平行平面上的抽头线或/片；

所述孔的深度根据所需耦合量的大小为贯穿或局部孔结构；

所述孔的尺寸影响耦合量的大小；

所述孔/槽的形状为圆形、长方形或多边形，开设孔/槽后，保持频率的情况下，介质谐振块边长增加，Q值略微下降；

所述耦合调谐结构沿孔平行的方向上布置有耦合螺杆，所述耦合螺杆的材料为金属，或耦合螺杆的材料为金属且金属表面电镀铜或电镀银，或耦合螺杆的材料为介质，或耦合螺杆的材料为表面金属化的介质；

所述耦合螺杆的形状为金属杆、介质杆、金属盘、介质盘、金属杆配金属盘、金属杆配介质盘、介质杆配金属盘、介质杆配介质盘中的任意一种。

17.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述空腔的形状为类似正方体，为了实现三模之间耦合，在不改变所述介质谐振块尺寸的前提下，所述空腔任意相邻的两个面上加工有用于实现三模之间耦合的切边，切边尺寸与所需耦合量大小相关；三模耦合中两个模之间的耦合通过所述空腔切边实现，其余耦合通过所述空腔相邻的两个边切角来实现，所述空腔相邻边切角时不能破壁，切角面需与空腔完全密封；所述空腔表面电镀铜或者电镀银，所述空腔材料为金属或者非金属；当所述空腔为非金属材料时，所述空腔的内壁必须电镀导电材料。

18.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述空腔为类似正方体时，所述介质谐振块与所述介质支撑架一起安装于所述空腔的任何一个轴向，所述介质谐振块的中心与所述空腔的中心重合或接近。

19.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质支撑架的介电常数类似空气介电常数，介质支撑架对三模谐振频率无影响；所述介质支撑架与所述介质谐振块任一单面支撑，或六个面支撑，或不同的二个面、三个面、四个面及五个面进行不同的组合支撑，每个面的介质支撑架为单个或者多个介质支撑架，不同面可以根据需要安装一个或多个支撑架。

20.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质支撑架的介电常数大于空气介电常数小于所述介质谐振块的介电常数，为了保持原有三模频率，所述介质支撑架对应于所述介质谐振块轴向的尺寸略微减小；所述介质支撑架与所述介质谐振块任一单面支撑，或六个面支撑，或不同的二个面、三个面、四个面及五个面进行不同的组合支撑，未安装支撑架的面为空气，空气面与介质支撑架可以任意组合，每个面的介质支撑架为单个或者多个介质支撑架，或为多层不同介电常数介质材料组成的复合介电常数支撑架，单层及多层介质材料支撑架与类似正方体介质块进行任意组合,不同面可以根据需要安装一个也可以安装多个支撑架,安装支撑架的面，为了保持三模频率及Q值，介质支撑架所对应于介质谐振块轴向的尺寸需略微减小。

21.基于权利要求19或20中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：

单面支撑组合为支撑介质谐振块的任意一个面，尤其是垂直方向上的底面或者承重面；

二个面的支撑组合包括平行的面，如上下面、前后面、左右面；也包括非平行的面，如上面与前面、上面与后面、上面与左面、上面与右面；

三个面的支撑组合包括：三个互相垂直的面，或两个平面的面和一个非平行的面；

四个面的支撑组合包括：两对平行的面或一对平行的面与另外两个不平行的面；

五个面的支撑组合包括：除前面/后面/左面/右面/上面/下面任意一面的支撑结构；

六个面的支撑组合包括：前面/后面/左面/右面/上面/下面所有面的支撑结构。

22.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：

所述介质支撑架的表面积小于或等于所述介质谐振块的表面积；

所述介质支撑架为圆柱体、正方体及长方体；

所述介质支撑架为实心结构或者空心结构，空心结构的介质支撑架为单孔或多孔，孔的形状为圆形、方形、多边形及弧形；

所述介质支撑架的材料包括空气、塑料、陶瓷、介质。

23.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质支撑架与所述介质谐振块采用压接、粘接或烧接方式进行连接；所述介质支撑架与所述腔体内壁采用粘接、压接、焊接、烧接、螺钉固定方式进行连接。

24.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：射频信号在三模X、Y及Z轴方向的耦合形成的射频通路，会带来损耗及产生热量，所述介质谐振块通过与所述介质支撑架与所述空腔内壁充分连接，使其热量导入到腔体进行散热。

25.基于权利要求1或2或3中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质谐振块通过调整介质材料的配比来控制其频率温度系数，根据滤波器在不同温度情况下的频率偏移变化来进行补偿。

26.基于权利要求25中所述的一种内凹的空腔三模谐振结构，其特征在于：所述介质谐振块为单一介电常数或复合介电常数，复合介电常数的介质谐振块由至少两种不同介电常数的材料组合而成，不同介电常数的材料可以进行上下、左右、不对称、嵌套方式组合；介质谐振块内嵌套不同介电常数的材料时，可以嵌套一层也可以嵌套多层,复合介电常数的介质谐振块需要符合前述Q值转换点的变化规律；当对所述介质谐振块三模之间进行切边耦合时，为了保持所需频率，其切边相邻二个面需平行调整对应边长；所述介质谐振块为陶瓷或介质材料,介质谐振块表面可以增加不同厚度及不同介电常数的介质薄片。

27.一种含有内凹的空腔三模谐振结构的滤波器，包括腔体、盖板、输入输出结构，其特征在于：所述腔体内至少设置有一个如权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种内凹的空腔三模谐振结构；

所述内凹的空腔三模谐振结构与单模谐振结构、双模谐振结构、三模谐振结构进行不同形式组合，形成的不同体积的滤波器；

所述内凹的空腔三模谐振结构和单模谐振腔、双模谐振腔、三模谐振腔之间因排列组合形成的任意两个谐振腔之间的耦合，必须是两个谐振腔中的谐振杆是平行的情况下，才能通过两个谐振腔之间窗口大小实现耦合，根据耦合量大小来决定窗口尺寸；

所述滤波器的功能特性包含带通、带阻、高通、低通以及它们相互之间形成的双工器、多工器及合路器。