CN110112518B - 双模介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模介质波导滤波器，所述双模介质波导滤波器中，介质块具有多个谐振器，设置至少一个谐振器的表面设置有耦合盲孔和谐振盲孔，以使得所述谐振器具有两个谐振，这样，具有所述谐振盲孔和所述耦合盲孔的谐振器可以等效为两个谐振器，实现双模方案，且具有重量轻和体积小的优点。

Description

双模介质波导滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，更具体的说，涉及一种双模介质波导滤波器。

背景技术

随着通信系统设备小型，轻量化，高性能的发展，对前端频率选择性器件也提出了更高要求。介质波导滤波器是当前通信领域的一个重要研究方向，伴随5G通信系统标准的逐步确定，高性能，小体积，轻量化的介质波导滤波器成为最佳选择。

相比于单模滤波器，多模滤波器具有具有体积小和插入损耗更小的优点。现有的双模滤波器一般为纯金属腔体滤波器，或者含有介质加载的金属腔体滤波器，重量较大，且体积较大，如何设计一种双模介质滤波器是滤波器领域一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明技术方案提供了一种双模介质波导滤波器，具有重量轻，体积小的优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双模介质波导滤波器，所述双模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；所述介质块具有相反的第一表面和第二表面；

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；

至少一个谐振器的表面设置有耦合盲孔和谐振盲孔，以使得所述谐振器具有两个谐振；所述耦合盲孔位于所述第一表面，用于调节所在谐振器的频率以及所在谐振器与相邻其他谐振器的耦合量；所述谐振盲孔位于所述第二表面，用于调节所在谐振器的频率。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，所述双模介质波导滤波器具有至少三个谐振器，所述谐振器沿第一方向依次排布；

在所述第一方向上，第一个谐振器和最后一个谐振器表面分别设置所述第一端口和所述第二端口。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，位于所述第一谐振器与所述最后一个谐振器之间的其他谐振器中，至少一个谐振器的表面设置有所述耦合盲孔和所述谐振盲孔。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，所述双模介质波导滤波器具有三个谐振器，该三个谐振器依次为第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器，所述第二谐振器位于所述第一谐振器和所述第三谐振器之间，所述第一谐振器表面设置有所述第一端口，所述第三谐振器表面设置有所述第二端口。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，相邻两个所述谐振器之间具有开缝，以在相邻两个所述谐振器之间形成耦合窗口；所述开缝位于所述介质块的同一侧面。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，所述谐振盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔；所述耦合盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，所述第二表面具有第一子谐振盲孔和第二子谐振盲孔，所述第一子谐振盲孔与所述第一端口正对设置，所述第二子谐振盲孔与所述第二端口正对设置。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，第一子谐振盲孔和第二子谐振盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

优选的，在上述双模介质波导滤波器中，所述介质块为陶瓷板。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的双模介质波导滤波器中，介质块具有多个谐振器，设置至少一个谐振器的表面设置有耦合盲孔和谐振盲孔，以使得所述谐振器具有两个谐振，这样，具有所述谐振盲孔和所述耦合盲孔的谐振器可以等效为两个谐振器，实现双模方案，且具有重量轻和体积小的优点。

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为本发明实施例提供的一种双模介质波导滤波器的结构示意图；

图2为图1所示双模介质波导滤波器的第一表面俯视图；

图3为图1所示双模介质波导滤波器的第二表面俯视图；

图4为图3在A-A’方向的切面图；

图5为图3在B-B’方向的切面图；

图6为图1所示双模介质波导滤波器的第一侧视图；

图7为图1所示双模介质波导滤波器的第二侧视图；

图8为图1所示双模介质波导滤波器的拓扑结构；

图9为图1所示双模介质波导滤波器的S参数曲线图。

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。

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。

本发明实施例提供了一种双模介质波导滤波器，所述双模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；所述介质块具有相反的第一表面和第二表面；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。所述介质块为陶瓷板，可以基于需求设置陶瓷材料的类型，本发明实施例中对此不做具体限定。

其中，至少一个谐振器的表面设置有耦合盲孔和谐振盲孔，以使得所述谐振器具有两个谐振，进而实现双模设计；所述耦合盲孔位于所述第一表面，用于调节所在谐振器的频率以及所在谐振器与相邻其他谐振器的耦合量；所述谐振盲孔位于所述第二表面，用于调节所在谐振器的频率。

设具有两个谐振的谐振器为第一种谐振器，其同时具有耦合盲孔和谐振盲孔，具有一个谐振的谐振器为第二种谐振器，其可以具有谐振盲孔或是不具有谐振盲孔，不具有耦合盲孔。第一种谐振器对应介质块的区域尺寸相同，第二种谐振器对应介质块的区域尺寸相同，第一种谐振器对应介质块的区域是第二种谐振器尺寸的两倍。

所述双模介质波导滤波器的结构可以如图1-图7所示，图1为本发明实施例提供的一种双模介质波导滤波器的结构示意图，图2为图1所示双模介质波导滤波器的第一表面俯视图，图3为图1所示双模介质波导滤波器的第二表面俯视图，图4为图3在A-A’方向的切面图，图5为图3在B-B’方向的切面图，图6为图1所示双模介质波导滤波器的第一侧视图，图7为图1所示双模介质波导滤波器的第二侧视图。

所示双模介质波导滤波器101具有至少三个谐振器，所述谐振器沿第一方向依次排布；第一方向为图1中由左至右的方向。在所述第一方向上，耦合盲孔104中心处于所在谐振器的中间位置。

在所述第一方向上，第一个谐振器和最后一个谐振器表面分别设置第一端口102和第二端口103。位于所述第一谐振器与所述最后一个谐振器之间的其他谐振器中，至少一个谐振器的表面设置有所述耦合盲孔104和所述谐振盲孔105。

所述介质波导滤波器101具有三个谐振器，该三个谐振器依次为第一谐振器108、第二谐振器109和第三谐振器110，所述第二谐振器109位于所述第一谐振器108和所述第三谐振器110之间，所述第一谐振器109表面设置有所述第一端口102，所述第三谐振器110表面设置有所述第二端口103。可以根据需要设置谐振器的个数，不局限于图1-图7所示方式中的三个谐振器方法。

相邻两个所述谐振器之间具有开缝，以在相邻两个所述谐振器之间形成耦合窗口；所述开缝位于所述介质块的同一侧面。开缝贯穿所述第一表面和所述第二表面。如图1-图7所示方式中，介质块中设置有开缝K1和开缝K2，二者位于同一侧面。开缝K1位于第一谐振器108和第二谐振器109之间，以在该两个谐振器之间形成耦合窗口106，开缝K2位于第二谐振器109和第三谐振器110之间，以在该两个谐振器之间形成耦合窗口107。

可选的，所述谐振盲孔105为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔，不局限于图1-图7所示方式中的圆形盲孔。所述耦合盲孔104为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔，不局限于图1-图7所示方式中的圆形盲孔。

可选的，所述第二表面具有第一子谐振盲孔21和第二子谐振盲孔22，所述第一子谐振盲孔21与所述第一端口102正对设置，所述第二子谐振盲孔22与所述第二端口正103对设置。第一子谐振盲孔21用于调节所在谐振器的谐振频率，第二子谐振盲孔22用于调节所在谐振器的谐振频率。第一子谐振盲孔21和第二子谐振盲孔22为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。本发明实施例中，各个盲孔内壁可以表面被银或是不被银。

通过第二谐振器109上加载耦合盲孔104和谐振盲孔105，使得第二谐振器109具有谐振频率相近的两个谐振，由于第一端口102和第二端口103用于输入和输出，二者所在谐振器依旧为主模，并且该主模与其高次模具有足够远的距离。因此，第一谐振器108和第三谐振器110的主模与第二谐振器109的高次模谐振频率相近，相当于在三个谐振器实现了四个谐振。通过调节谐振盲孔105的大小和深度，可以调节第二谐振器109的谐振频率，通过调节耦合窗口106的宽度，可以调节第二谐振器109和第一谐振器108的耦合量。通过调节窗口107的宽度，可以调节第二谐振器109和第三谐振器110的耦合量。通过调节第二谐振器109上的耦合盲孔104的大小、深度和位置，调整第二谐振器109和第三谐振器110的耦合量和频率，最终通过对所有盲孔尺寸的调整，设计满足要求的双模滤波器。

对于第二谐振器其特征模的频率如下表1所示：

表1

特征模	频率/GHz
		1	2.84771+i0.0109689
2	4.94992+i0.00143762
		3	4.95030+i0.00143805
4	6.50241+i0.00215789
		5	6.60540+i0.00192038
6	6.80600+i0.00156273

由表1可知，对应具有耦合盲孔和谐振盲孔的谐振器，如第二谐振器109，具有多个模式，特征模2和特征3频率接近，通过调节耦合盲孔和谐振盲孔的设置参数，可以使得其具有两个需要的两个谐振，实现双模方案。

如图8所示，图8为图1所示双模介质波导滤波器的拓扑结构，图1所示双模介质波导滤波器中，在第一谐振器108可以产生谐振1，在第二谐振器109可以产生两个谐振(谐振2和谐振3)，在第三谐振器110均可以产生谐振4。谐振1和谐振4均为单模。谐振2和谐振3处于同一谐振器，为双模。输出源在第一谐振器108所在的首腔耦合量为ks1，谐振1和谐振2之间的耦合量为k12，谐振1和谐振3之间的耦合量为k13，谐振2和谐振4之间的耦合量为k24，谐振3和谐振4之间的耦合量为k34。谐振4输出耦合量k41。

如图9所示，图9为图1所示双模介质波导滤波器的S参数曲线图，图9中，横轴为频率,单位是GHz，纵轴为振幅，单位为dB，可见在有效滤波频段，具有四个波谷，也就是说通过三个谐振器实现了四个谐振，表面第二谐振器具有两个谐振。各波谷振幅与-20db的差值小于0.01，具有很好的滤波特性，具体的，四个波谷中的三个波谷的振幅均在-20db以下，另一个振幅大于-20db的波谷，其振幅与-20db的差值小于0.01，具有很好的滤波特性。

通过上述描述可知，本发明实施例所述双模介质波导滤波器与传统双模金属腔体滤波器相比，通过一个谐振器实现双模设计，体积更小，陶瓷介质块相对于金属腔体滤波器，重量更轻，同时在设计上，结构更为简单。

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。

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)

1.一种双模介质波导滤波器，其特征在于，所述双模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；所述介质块具有相反的第一表面和第二表面；

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；

至少一个谐振器的表面设置有耦合盲孔和谐振盲孔，以使得所述谐振器具有两个谐振；所述耦合盲孔位于所述第一表面，用于调节所在谐振器的频率以及所在谐振器与相邻其他谐振器的耦合量；所述谐振盲孔位于所述第二表面，用于调节所在谐振器的频率。

2.根据权利要求1所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述双模介质波导滤波器具有至少三个谐振器，所述谐振器沿第一方向依次排布；

在所述第一方向上，第一个谐振器和最后一个谐振器表面分别设置所述第一端口和所述第二端口。

3.根据权利要求2所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，位于所述第一谐振器与所述最后一个谐振器之间的其他谐振器中，至少一个谐振器的表面设置有所述耦合盲孔和所述谐振盲孔。

4.根据权利要求3所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述双模介质波导滤波器具有三个谐振器，该三个谐振器依次为第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器，所述第二谐振器位于所述第一谐振器和所述第三谐振器之间，所述第一谐振器表面设置有所述第一端口，所述第三谐振器表面设置有所述第二端口。

5.根据权利要求1所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，相邻两个所述谐振器之间具有开缝，以在相邻两个所述谐振器之间形成耦合窗口；所述开缝位于所述介质块的同一侧面；所述开缝贯穿所述第一表面和所述第二表面。

6.根据权利要求1所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述谐振盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔；所述耦合盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

7.根据权利要求1所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述第二表面具有第一子谐振盲孔和第二子谐振盲孔，所述第一子谐振盲孔与所述第一端口正对设置，所述第二子谐振盲孔与所述第二端口正对设置。

8.根据权利要求7所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，第一子谐振盲孔和第二子谐振盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双模介质波导滤波器，其特征在于，所述介质块为陶瓷板。

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