CN109950669A - 介质波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种介质波导滤波器，包含至少三个介质波导谐振器，各所述介质波导谐振器之间分别通过耦合开窗两两连通，所述介质波导谐振器包括一个位于交叉耦合极点的第一谐振器和多个非位于交叉耦合极点的第二谐振器，所述第一谐振器的长度约为所述第二谐振器的长度的2倍，并且所述第一谐振器采用TE102模式，所述第二谐振器采用TE101模式。借此，本发明介质波导滤波器的耦合开窗结构简单，因此加工和装备更为简便和灵活。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域的射频和微波滤波器技术领域，尤其涉及一种介质波导滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，市场对通讯基站设备的性能和体积要求愈发严格。介质波导滤波器以其紧凑的体积和相对较高的Q值性能在即将到来的5G通信时代有着广阔的应用前景。与其他形式的滤波器一样，介质波导滤波器在实现容性负耦合方面相较于感性耦合存在结构复杂，方式局限等难点。
目前介质波导滤波器常用的容性负耦合方式有以下几类：
一、通过在介质波导外增加金属连杆、探针或镀银层上蚀刻微带的方式实现，其缺点是加工和装配上难度较大。
二、通过将介质波导谐振器的级联方向改变或局部改变为垂直方向，并通过垂直方向的耦合开窗来实现，但这样会增加模块的高度。
三、通过改变介质波导谐振器间耦合窗口的形状和电长度来实现，对加工和装配的精度要求较高。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种介质波导滤波器，其耦合开窗结构简单，加工和装备更为简便和灵活。
为了实现上述目的，本发明提供一种介质波导滤波器，包含至少三个介质波导谐振器，各所述介质波导谐振器之间分别通过耦合开窗两两连通，所述介质波导谐振器包括一个位于交叉耦合极点的第一谐振器和多个非位于交叉耦合极点的第二谐振器，所述第一谐振器的长度约为所述第二谐振器的长度的2倍，并且所述第一谐振器采用TE102模式，所述第二谐振器采用TE101模式。
根据本发明所述的介质波导滤波器，所述第一谐振器和所述第二谐振器均为长方体状，位于所述第一谐振器的长边两侧的所述耦合窗口产生的耦合极性相反。
根据本发明所述的介质波导滤波器，所述第一谐振器的长度为所述第二谐振器的长度的1.6～2.4倍。
根据本发明所述的介质波导滤波器，所述第一谐振器和所述第二谐振器为陶瓷模块，且所述第一谐振器和所述第二谐振器的表面设有导电镀层。
根据本发明所述的介质波导滤波器，所述耦合开窗通过整块介质加工打磨形成，或者通过多个介质陶瓷模块焊接形成。
根据本发明所述的介质波导滤波器，通过调节所述耦合开窗的位置和/或尺寸实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
根据本发明所述的介质波导滤波器，所述介质波导谐振器和/或所述耦合开窗设有盲孔，所述盲孔的表面设有导电镀层。
根据本发明所述的介质波导滤波器，通过打磨所述盲孔的深度和/或直径实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
根据本发明所述的介质波导滤波器，包括有三个介质波导谐振器，分别为第一谐振器、第二谐振器A和第二谐振器B；所述第一谐振器与所述第二谐振器A通过第一耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器B通过第二耦合开窗连通，所述第二谐振器A与所述第二谐振器B通过第三耦合开窗连通；所述第一耦合开窗和所述第二耦合开窗分别位于第一谐振器的长边两侧，所述第一耦合开窗和所述第二耦合开窗产生的耦合的极性相反。
根据本发明所述的介质波导滤波器，包括有四个介质波导谐振器，分别为第一谐振器、第二谐振器A、第二谐振器B和第三谐振器C；所述第一谐振器与所述第二谐振器A通过第一耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器B通过第二耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器C通过第三耦合开窗连通；所述第二谐振器A和所述第二谐振器B通过第四耦合开窗连通，所述第二谐振器B和所述第二谐振器C通过第五耦合开窗连通；所述述第一耦合开窗、所述第二耦合开窗和所述第三耦合开窗分别位于第一谐振器的长边两侧，所述第一耦合开窗、所述第二耦合开窗和所述第三耦合开窗产生的耦合的极性相反。
本发明介质波导滤波器中交叉耦合极点的谐振器的工作模式由TE101模式改变为TE102模式，使其与前腔或后腔的TE101模式产生极性相反的耦合，利用该特性，只需通过常规的感性耦合窗口结构就能得到容性负耦合，从而实现所需滤波器频率特性。相较于现有技术，本发明介质波导滤波器的耦合开窗结构简单，即可用整块介质加工打磨，也可两两焊接，从而加工和装备更为简便和灵活。另外，可通过在耦合开窗上设置打磨盲孔可实现对耦合量的微调。本发明可与更多的谐振器进行混合和级联，组成任意阶的滤波器。
附图说明
图1为本发明实施例一中介质波导滤波器的结构示意图；
图2为本发明介质波导谐振器中TE102模式的场结构图；
图3为本发明实施例一中介质波导滤波器的各谐振器的磁场方向示意图；
图4为本发明实施例二中介质波导滤波器的结构示意图；
图5为本发明实施例二中介质波导滤波器的各谐振器的磁场方向示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
如图1～图5示出了本发明介质波导滤波器的结构，所述介质波导滤波器100包含至少三个介质波导谐振器，各介质波导谐振器之间分别通过耦合开窗两两连通，介质波导谐振器通过耦合开窗相连或相互暴露，实现谐振器间的相互能量耦合。本发明介质波导谐振器包括一个位于交叉耦合极点的第一谐振器和多个非位于交叉耦合极点的第二谐振器。如图1～图3所示的第一实施例中，介质波导滤波器100包含有三个介质波导谐振器，分别为第一谐振器11、第二谐振器A 12和第二谐振器B 13。如图4～图5所示的第二实施例中，介质波导滤波器100包含有四个介质波导谐振器，分别为第一谐振器31、第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C 34。本发明介质波导滤波器100可与更多的谐振器进行混合和级联，组成任意阶的滤波器。
所述介质波导滤波器100的第一谐振器的长度约为第二谐振器的长度的2倍，并且第一谐振器采用TE102模式，第二谐振器采用TE101模式。优选的是，第一谐振器和第二谐振器均为长方体状，可为通过烧结和打磨而成的陶瓷模块，位于第一谐振器的长边两侧的耦合窗口产生的耦合极性相反。更好的是，第一谐振器的长度为第二谐振器的长度的1.6～2.4倍。
本发明介质波导滤波器100中交叉耦合极点的第一谐振器的工作模式采用TE102模式，TE102模式的场结构如图2所示，使其与前腔或后腔的第二谐振器的TE101模式产生极性相反的耦合，利用该特性，只需通过常规的感性耦合窗口结构就能得到容性负耦合，从而实现所需滤波器频率特性。本发明介质波导滤波器100的耦合开窗结构简单，加工和装备更为简便和灵活。
如图1～图3所示的第一实施例中，介质波导滤波器100包含有三个长方体状的介质波导谐振器，分别为第一谐振器11、第二谐振器A 12和第二谐振器B13。第一谐振器11位于交叉耦合极点，第二谐振器A 12和第二谐振器B 13非位于交叉耦合极点。所述介质波导滤波器100的第一谐振器11的长度约为第二谐振器A 12和第二谐振器B 13的长度的2倍，并且第一谐振器11采用TE102模式，第二谐振器A 12和第二谐振器B 13采用TE101模式。
具体而言，第一谐振器11与第二谐振器A 12通过第一耦合开窗21连通，使第一谐振器11与第二谐振器A 12间产生能量耦合；第一谐振器11与第二谐振器B 13通过第二耦合开窗22连通，使第一谐振器11与第二谐振器B 13之间产生能量耦合；第二谐振器A 12与第二谐振器B 13通过第三耦合开窗23连通，使第二谐振器A 12与第二谐振器B 13之间产生能量耦合。
需特别说明的是，第一耦合开窗21和第二耦合开窗22分别位于第一谐振器11的长边两侧，这样第一耦合开窗21和第二耦合开窗22产生的耦合的极性相反，实现所需的负耦合特性。利用该特性，通过对耦合矩阵的转换，能得到一个所需的位于通带低端的传输零点。
优选的是，第一谐振器11、第二谐振器A 12和第二谐振器B 13为长方体状的陶瓷模块，且第一谐振器11、第二谐振器A 12和第二谐振器B 13的表面设有导电镀层，通常采用镀银或镀铜等高电导率金属层来提高性能。
优选的是，耦合开窗21、22、23通过整块介质加工打磨形成，或者通过多个介质陶瓷模块两两焊接形成，实现方式更为灵活。通过调节耦合开窗21、22、23的位置和/或尺寸(如长宽高)实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
优选的是，介质波导谐振器11、12、13和/或耦合开窗21、22、23设有盲孔，盲孔的表面设有导电镀层，通常采用镀银或镀铜等高电导率金属层来提高性能。本发明可通过打磨盲孔的深度和/或直径实现对谐振器的各段谐振频率和耦合量的微调。更好的是，盲孔设置在质波导谐振器11、12、13和/或耦合开窗21、22、23的中心位置。
如图4～图5所示的第二实施例中，介质波导滤波器100包含有四个长方体状的介质波导谐振器，分别为第一谐振器31、第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C34。第一谐振器31位于交叉耦合极点，第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C 34非位于交叉耦合极点。所述介质波导滤波器100的第一谐振器31的长度约为第二谐振器A32、第二谐振器B 33和第三谐振器C 34的2倍，并且第一谐振器31采用TE102模式，第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C 34采用TE101模式。
具体而言，第一谐振器31与第二谐振器A 32通过第一耦合开窗41连通，使第一谐振器31与第二谐振器A 32之间产生能量耦合；第一谐振器32与第二谐振器B 33通过第二耦合开窗42连通，使第一谐振器31与第二谐振器B 33之间产生能量耦合；第一谐振器31与第二谐振器C 34通过第三耦合开窗43连通，使第一谐振器31与第二谐振器C 34之间产生能量耦合；第二谐振器A 32和第二谐振器B 33通过第四耦合开窗44连通，使第二谐振器A 32和第二谐振器B 33之间产生能量耦合；第二谐振器B 33和第二谐振器C 34通过第五耦合开窗45连通，使第二谐振器B 33和第二谐振器C 34之间产生能量耦合。
需特别说明的是，第一耦合开窗41、第二耦合开窗42和第三耦合开窗43分别位于第一谐振器的长边两侧，第一耦合开窗41、第二耦合开窗42和第三耦合开窗43产生的耦合的极性相反，以实现所需的负耦合特性。利用该特性，通过对耦合矩阵的转换，能得到一对所需的分别位于通带低端和高端传输零点。
优选的是，第一谐振器31、第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C 34为长方体状的陶瓷模块，且第一谐振器31、第二谐振器A 32、第二谐振器B 33和第三谐振器C34的表面设有导电镀层，通常采用镀银或镀铜等高电导率金属层来提高性能。
优选的是，耦合开窗41、42、43、44、45通过整块介质加工打磨形成，或者通过多个介质陶瓷模块两两焊接形成，实现方式更为灵活。通过调节耦合开窗41、42、43、44、45的位置和/或尺寸(如长宽高)实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
优选的是，介质波导谐振器31、32、33、34和/或耦合开窗41、42、43、44、45设有盲孔，盲孔的表面设有导电镀层。通过打磨盲孔的深度和/或直径实现对各段谐振频率和耦合量的微调。更好的是，盲孔设置在介质波导谐振器31、32、33、34和/或耦合开窗41、42、43、44、45的中心位置。
综上所述，本发明介质波导滤波器中交叉耦合极点的谐振器的工作模式由TE101模式改变为TE102模式，使其与前腔或后腔的TE101模式产生极性相反的耦合，利用该特性，只需通过常规的感性耦合窗口结构就能得到容性负耦合，从而实现所需滤波器频率特性。相较于现有技术，本发明介质波导滤波器的耦合开窗结构简单，即可用整块介质加工打磨，也可两两焊接，从而加工和装备更为简便和灵活。另外，可通过在耦合开窗上设置打磨盲孔可实现对耦合量的微调。本发明可与更多的谐振器进行混合和级联，组成任意阶的滤波器。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种介质波导滤波器，其特征在于，包含至少三个介质波导谐振器，各所述介质波导谐振器之间分别通过耦合开窗两两连通，所述介质波导谐振器包括一个位于交叉耦合极点的第一谐振器和多个非位于交叉耦合极点的第二谐振器，所述第一谐振器的长度约为所述第二谐振器的长度的2倍，并且所述第一谐振器采用TE102模式，所述第二谐振器采用TE101模式。
2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器均为长方体状，位于所述第一谐振器的长边两侧的所述耦合窗口产生的耦合极性相反。
3.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器的长度为所述第二谐振器的长度的1.6～2.4倍。
4.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器为陶瓷模块，且所述第一谐振器和所述第二谐振器的表面设有导电镀层。
5.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合开窗通过整块介质加工打磨形成，或者通过多个介质陶瓷模块焊接形成。
6.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，通过调节所述耦合开窗的位置和/或尺寸实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
7.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导谐振器和/或所述耦合开窗设有盲孔，所述盲孔的表面设有导电镀层。
8.根据权利要求7所述的介质波导滤波器，其特征在于，通过打磨所述盲孔的深度和/或直径实现对各段谐振频率和耦合量的微调。
9.根据权利要求2所述的介质波导滤波器，其特征在于，包括有三个介质波导谐振器，分别为第一谐振器、第二谐振器A和第二谐振器B；所述第一谐振器与所述第二谐振器A通过第一耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器B通过第二耦合开窗连通，所述第二谐振器A与所述第二谐振器B通过第三耦合开窗连通；所述第一耦合开窗和所述第二耦合开窗分别位于第一谐振器的长边两侧，所述第一耦合开窗和所述第二耦合开窗产生的耦合的极性相反。
10.根据权利要求2所述的介质波导滤波器，其特征在于，包括有四个介质波导谐振器，分别为第一谐振器、第二谐振器A、第二谐振器B和第三谐振器C；所述第一谐振器与所述第二谐振器A通过第一耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器B通过第二耦合开窗连通，所述第一谐振器与所述第二谐振器C通过第三耦合开窗连通；所述第二谐振器A和所述第二谐振器B通过第四耦合开窗连通，所述第二谐振器B和所述第二谐振器C通过第五耦合开窗连通；所述述第一耦合开窗、所述第二耦合开窗和所述第三耦合开窗分别位于第一谐振器的长边两侧，所述第一耦合开窗、所述第二耦合开窗和所述第三耦合开窗产生的耦合的极性相反。
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