CN110112516A - 介质波导滤波器及其调谐方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介质波导滤波器及其调谐方法，所述介质波导滤波器包括：介质块，所述介质块包括多个区域，每个所述区域为一个谐振器；至少一个所述谐振器具有通孔，所述介质块具有相反的第一表面和第二表面，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面；所述通孔用于调节所在谐振器的频率；设置在所述第一表面的第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口设置在不同的所述谐振器表面，一者用于作为输入端，另一者用于作为输出端。本发明技术方案无需改变介质块的尺寸，可以使得介质波导滤波器的外形规则，降低了制作工艺难度。

Description

介质波导滤波器及其调谐方法

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，更具体的说，涉及一种介质波导滤波器及其调谐方法。

背景技术

介质波导滤波器是当前通信领域的重要器件之一。随着微波通信技术的高速发展，要求介质波导滤波器具备更简便的调谐机制。

目前，现有的介质波导滤波器的调谐方法之一是通过调节介质块的尺寸(如长度或是宽度)来进行频率调节，依据各个谐振器所需的频率，通过改变介质块的长度或者宽度，使得各个谐振器达到所需的频率点。

上述调谐方法中，对于具有多个谐振器的介质波导滤波器，通过调节介质块的尺寸进行频率调节时，会导致各个谐振器的外形尺寸不一致，会导致介质波导滤波器的外形不规则，提高制作工艺难度。

发明内容

有鉴于此，本发明技术方案提供了一种介质波导滤波器，通过设置在谐振器上的通孔进行频率调节，无需改变介质块尺寸，可以使得介质波导滤波器的外形规则，降低了制作工艺难度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导滤波器包括：

介质块，所述介质块包括多个区域，每个所述区域为一个谐振器；

至少一个所述谐振器具有通孔，所述介质块具有相反的第一表面和第二表面，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面；所述通孔用于调节所在谐振器的频率；

设置在所述第一表面的第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口设置在不同的所述谐振器表面，一者用于作为输入端，另一者用于作为输出端。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述介质波导滤波器具有四个所述谐振器；该四个所述谐振器成2×2阵列排布，位于同一矩形区域内。

优选的，在上述介质波导滤波器中，该四个所述谐振器依次为第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器；

所述第一谐振器和所述第四谐振器相邻，所述第一谐振器用于设置所述第一端口，所述第四谐振器用于设置所述第二端口；

所述第二谐振器与所述第三谐振器相邻，二者分别设置有一个所述通孔。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述介质块为陶瓷板。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述通孔的内壁覆盖有Ag层。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述通孔为圆形孔、矩形孔、椭圆形孔。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述介质波导滤波器为3.5GHz带通滤波器。

优选的，在上述介质波导滤波器中，如果所述谐振器设置有所述通孔，则其设置有一个或是多个所述通孔。

本发明还提供了一种介质波导滤波器的调谐方法，用于上述任一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述调谐方法包括：

通过设置在所述介质波导滤波器的谐振器内的通孔，调节所述通孔所在谐振器的频率。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的介质波导滤波器及其调谐方法中，介质块具有多个谐振器，所述介质波导滤波器为多谐振器结构，在至少一个谐振器上设置通孔，以调节通孔所在谐振器的频率，这样，无需改变介质块的尺寸，可以使得介质波导滤波器的外形规则，降低了制作工艺难度。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一种通过调节介质块尺寸进行频率调节的介质波导滤波器的结构示意图；

图2为图1所示介质波导滤波器的俯视图；

图3为图1所示介质波导滤波器在一个方向的侧视图；

图4为图1所示介质波导滤波器在另一个方向的侧视图；

图5为本发明实施例提供的一种介质波导滤波器的结构示意图；

图6为图5所示介质波导滤波器的俯视图；

图7为图5所示介质波导滤波器在一个方向上的侧视图；

图8为图5所示介质波导滤波器在另一个方向上的侧视图；

图9为图6所示介质波导滤波器在A-A’方向的切面图；

图10为图6所示介质波导滤波器在B-B’方向的切面图；

图11为图6所示介质波导滤波器在C-C’方向的切面图；

图12为图5所示介质波导滤波器的传输曲线和反射曲线的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

参考图1-图4，图1为一种通过调节介质块尺寸进行频率调节的介质波导滤波器的结构示意图，图2为图1所示介质波导滤波器的俯视图，图3为图1所示介质波导滤波器在一个方向的侧视图，图4为图1所示介质波导滤波器在另一个方向的侧视图。

所示介质波导滤波器的介质块具有四个谐振器103、104、105和106，谐振器103设置有端口101，谐振器106设置有端口102，介质块设置有开缝109以调节相邻两个谐振器之间的耦合量。

所示介质波导滤波器通过改变谐振器尺寸进行调谐，具体的，如图1、图2和图4所示，在介质块的侧壁设置有阶梯式结构107和108，通过阶梯式结构107调节谐振器105的宽度，以调节谐振器105的频率，通过阶梯式结构108调节谐振器104的宽度，以调节谐振器104的频率。

在图1-图4所示介质波导滤波器中，通过调整谐振器尺寸进行调谐，会导致谐振器的外形尺寸不一致，使得器件整体外观不规则，影响美观，而且会增大制作工艺难度。特别的，当介质滤波器的谐振器更多时，该问题会更严重。

另一种方式中，依据各个谐振器所需要的频率，在谐振器的表面设置盲孔，通过设置盲孔的深度和尺寸大小来调节谐振器的频率，使得其达到所需要的频率点，也可以实现介质波导的频率调谐，但是该方式盲孔的深度控制精度较高，盲孔导致介质波导滤波器的金属化难度增大，且不利于后期生产调试，故该方式具有一定的局限性。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种介质波导及其调谐方法，介质波导滤波器的介质块具有多个谐振器，所述介质波导滤波器为多谐振器结构，在至少一个谐振器上设置通孔，以调节通孔所在谐振器的频率，这样，无需改变介质块的尺寸，不改变介质块的侧壁结构，可以使得介质波导滤波器的外形规则，降低了制作工艺难度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例所述介质波导滤波器包括：介质块，所述介质块包括多个区域，每个所述区域为一个谐振器；至少一个所述谐振器具有通孔，所述介质块具有相反的第一表面和第二表面，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面；所述通孔用于调节所在谐振器的频率；设置在所述第一表面的第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口设置在不同的所述谐振器表面，一者用于作为输入端，另一者用于作为输出端。

优选的，如果所述谐振器设置有所述通孔，则其设置有一个或是多个所述通孔。

本发明实施例中，利用介质波导滤波器的传输特性，通过在介质块内部增加通孔来改变介质块的有效尺寸，从而改变了通孔所在谐振器的频率，可以依据需要设置通孔的位置、形状、尺寸大小以及数量中的任一或是多个参数，以使得谐振器达到需要的频点。

一种实施方式中，所述介质波导滤波器具有四个所述谐振器；该四个所述谐振器成2×2阵列排布，位于同一矩形区域内。此时，所述介质波导滤波器的结构如图5和图11所示。需要说明的是，本发明实施例所述介质波导滤波器具有多个谐振器，谐振器的个数不局限于4个，谐振器的个数可以根据需要设置为任意多个。多个谐振器可以M×N阵列排布，行数M和列数N均为正整数，且M和N至少一个大于1。

参考图5-图11，图5为本发明实施例提供的一种介质波导滤波器的结构示意图，图6为图5所示介质波导滤波器的俯视图，图7为图5所示介质波导滤波器在一个方向上的侧视图，图8为图5所示介质波导滤波器在另一个方向上的侧视图，图9为图6所示介质波导滤波器在A-A’方向的切面图，图10为图6所示介质波导滤波器在B-B’方向的切面图，图11为图6所示介质波导滤波器在C-C’方向的切面图。

如图5-图11所示，所示介质波导滤波器203中，介质块具有四个谐振器，该四个所述谐振器依次为第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23和第四谐振器24；所述第一谐振器21和所述第四谐振器24相邻，所述第一谐振器21用于设置第一端口25，所述第四谐振器24用于设置第二端口26；所述第二谐振器22与所述第三谐振器23相邻，二者分别设置有一个所述通孔，具体的，所述第二谐振器22设置有通孔201，所述第三谐振器23设置有通孔202，通孔201和202均为方孔。通过调节通孔的参数，可以稳定的调节通孔所在谐振器的频率，使得每个谐振器尺寸一致的同时，使得介质波导滤波器的频率特性满足设定需求。

可选的，所述通孔为圆形孔、矩形孔、椭圆形孔。所述介质块为陶瓷板。所述通孔的内壁覆盖有Ag层。第一端口和第二端口为金属接头，设置在所在谐振器表面的安装孔内。

本发明实施例中，对于设置有通孔的谐振器，可以设置一个或是多个通孔，根据谐振器需要的频率设置通孔的数量、位置、形状和尺寸，不局限于图5-图11所示方式。

为了调整相邻谐振器之间的耦合量，本发明实施例所述介质波导滤波器的介质块还设置有贯穿介质块第一表面和第二表面的条形开缝，如第一谐振器21和第四谐振器24之间具有条形开缝271，第一谐振器21和第二谐振器22之间具有条形开缝272。通过设置条形开缝的长度可以调整相邻谐振器之间的耦合量。

还可以在第二谐振器22和第三谐振器23之间设置条形开缝273，在第三谐振器23和第四谐振器24之间设置条形开缝274。条形开缝271和条形开缝273延伸方向相同，二者在介质块中间位置重合，条形开缝272和条形开缝274延伸方向相同，二者在介质块中间位置重合。四个条形开缝均从介质块中间区域向外延伸。条形开缝271延伸至第一谐振器21和第四谐振器24的公共侧壁，在该侧壁形成开口，以便于在二者上分别设置以端口25和第二端口26。条形开缝272与第一谐振器21和第二谐振器22的公共侧壁具有预设间距区域，该间距区域作为调节二者耦合量的窗口。条形开缝273与第二谐振器22和第三谐振器23的公共侧壁具有预设间距区域，该间距区域作为调节二者耦合量的窗口。条形开缝274与第三谐振器23和第四谐振器24的公共侧壁具有预设间距区域，该间距区域作为调节二者耦合量的窗口

本发明实施例所述介质波导滤波器可以通过谐振器上通孔的参数调节通孔所在谐振器的频率，实现介质波导滤波器的调谐。相对于调节介质块尺寸进行调谐的方式，无需在介质块侧壁设置阶梯式结构，可以使得介质块为形状规则的矩形板状结构，解决了介质块外形不规则导致的制作难度高问题。相对于在谐振器表面设置盲孔进行调谐的方式，解决了形成盲孔难度大以及介质波导滤波器金属化难度大的问题，可以提升介质波导滤波器的调试效率。

下面结合实测介质波导的传输参数对本发明实施例所述介质波导滤波器的性能进行进一步说明。

参考图12，图12为图5所示介质波导滤波器的传输曲线和反射曲线的示意图，图12中，S21表示传输曲线，S11表示反射曲线，图12中横轴坐标为频率，单位GHz，纵轴坐标为振幅，单位为dB，对于采样点m1，其横轴坐标X＝3.5120，纵轴坐标Y＝-20.1654。可见，本发明实施例所述介质波导滤波器在3.5GHz波段的振幅小于-20dB，满足3.5GHz带通滤波器规格要求，故所述介质波导滤波器为3.5GHz带通滤波器。

基于上述实施例所述介质波导滤波器，本发明另一实施例还提供了一种介质波导滤波器的调谐方法，用于上述实施例所述介质波导滤波器，所述调谐方法包括：通过设置在所述介质波导滤波器的谐振器内的通孔，调节所述通孔所在谐振器的频率。具体调谐原理可以参考上述实施例所述方式，在此不再赘述。

本发明实施例中，通孔参数的设置可以基于所在谐振器需要的频点设置，本发明实施例中对其不做具体限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的调谐方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见介质波导滤波器对应部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导滤波器包括：

介质块，所述介质块包括多个区域，每个所述区域为一个谐振器；

至少一个所述谐振器具有通孔，所述介质块具有相反的第一表面和第二表面，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面；所述通孔用于调节所在谐振器的频率；

设置在所述第一表面的第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口设置在不同的所述谐振器表面，一者用于作为输入端，另一者用于作为输出端。

2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导滤波器具有四个所述谐振器；该四个所述谐振器成2×2阵列排布，位于同一矩形区域内。

3.根据权利要求2所述的介质波导滤波器，其特征在于，该四个所述谐振器依次为第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器；

所述第一谐振器和所述第四谐振器相邻，所述第一谐振器用于设置所述第一端口，所述第四谐振器用于设置所述第二端口；

所述第二谐振器与所述第三谐振器相邻，二者分别设置有一个所述通孔。

4.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质块为陶瓷板。

5.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述通孔的内壁覆盖有Ag层。

6.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述通孔为圆形孔、矩形孔、椭圆形孔。

7.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质波导滤波器为3.5GHz带通滤波器。

8.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，如果所述谐振器设置有所述通孔，则其设置有一个或是多个所述通孔。

9.一种介质波导滤波器的调谐方法，用于如权利要求1-8任一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述调谐方法包括：

通过设置在所述介质波导滤波器的谐振器内的通孔，调节所述通孔所在谐振器的频率。