CN110112519A - 高带宽介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高带宽介质波导滤波器中，本发明技术方案所述介质波导滤波器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，至少在介质块的第二表面设置一个耦合盲孔，以增大所对应的两个相邻谐振器的耦合量，进而可以大大提高介质波导滤波器的带宽。

Description

高带宽介质波导滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，更具体的说，涉及一种介质波导滤波器。

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宽的选频范围，以满足高带宽的需求。

需要通过增加介质波导滤波器中谐振器之间的耦合量来增大带宽。为了增大两个谐振器之间的耦合量，现有技术中一种实现方式是通过增大两个耦合窗口的尺寸来实现较大的耦合量，具体的，依据两个谐振器之间所需的耦合量，通过改变二者之间的耦合窗口的尺寸大小，使得它们达到所需耦合量。

对于一定尺寸介质块制备的介质波导滤波器，耦合窗口的尺寸会受到介质块尺寸的限制，故通过增大耦合窗口尺寸以增大耦合量的方式不能满足较高带宽的设计要求。

发明内容

有鉴于此，本发明技术方案提供了一种高带宽介质波导滤波器，可以大大提高带宽。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高带宽介质波导滤波器，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；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；

至少一个耦合盲孔，所述耦合盲孔设置在所述第二表面，所述耦合盲孔由一个所述谐振器延伸至相邻的另一个所述谐振器，用于增大该两个谐振器之间的耦合量。

优选的，在上述介质波导滤波器中，至少一个所述谐振器内设置有谐振盲孔，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。

优选的，在上述介质波导滤波器中，同一所述谐振器表面的所述耦合盲孔与所述谐振模块连通为一体。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所有所述耦合盲孔和所有所述谐振模块连通为一体。

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；

所述第一谐振器分别和所述第二谐振器以及所述第四谐振器相邻，所述第三谐振器分别和所述第二谐振器以及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。

优选的，在上述介质波导滤波器中，所述第一谐振器与所述第二谐振器具有第一耦合盲孔；

所述第二谐振器内具有第一谐振盲孔；

所述第二谐振器与所述第三谐振器具有第二耦合盲孔；

所述第三谐振器具有第二谐振盲孔；

所述第三谐振器与所述第四谐振器具有第四耦合盲孔。

本发明提供的高带宽介质波导滤波器中，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，至少在介质块的第二表面设置一个耦合盲孔，以增大所对应的两个相邻谐振器的耦合量，进而可以大大提高介质波导滤波器的带宽。

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高带宽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2所示介质波导滤波器的第一视角侧视图；

图4为图2所示介质波导滤波器的第二视角侧视图；

图5为图2所示介质波导滤波器在A-A’方向的切面图；

图6为图2所示介质波导滤波器在B-B’方向的切面图；

图7为图1所示介质波导滤波器的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。

如背景技术所述，对于一定尺寸介质块制备的介质波导滤波器，耦合窗口的尺寸会受到介质块尺寸的限制，故通过增大耦合窗口尺寸以增大耦合量的方式不能满足较高带宽的设计要求。对于相邻两个谐振器之间边界，一部分设置条形开缝后，另一部分未设置条形开缝的部分为耦合窗口。

虽然在介质块表面设置圆形盲孔，通过减小两个不同谐振器表面的圆形盲孔的圆心间距可以增大两个谐振器之间的耦合量，但是这样会对频率和耦合量都有较大影响，并且在调整一处耦合量的同时，由于尺寸上的限制，会对其他耦合量具有较大的影响，难以统筹兼顾所有耦合，增大了设计难度，而且该设计方式中较大的盲孔会减小滤波器结构的稳定性，具有一定的局限性。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种介质波导滤波器，通过耦合盲孔增大相邻两个谐振器的耦合量，可以大大增大介质波导滤波器的带宽，解决了通过增大两个谐振器之间耦合窗口不能达到足够带宽的缺陷，也解决了调节两圆形盲孔圆心距离调节两个谐振器耦合量时，对其他耦合量影响较大的问题，同时还解决了该方式中圆形盲孔较大介质导致滤波器结构不稳定的问题，可以提升介质滤波器设计和生产效率，使得介质滤波器更稳定可靠，且具有较为规则的外观，使得外观美观。

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；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；至少一个耦合盲孔，所述耦合盲孔设置在所述第二表面，所述耦合盲孔由一个所述谐振器延伸至相邻的另一个所述谐振器，用于增大该两个谐振器之间的耦合量。其中，所述耦合盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。所述介质块为陶瓷板，具体陶瓷材料可以根据需求选择，本发明实施例对此不作具体限定。

可选的，至少一个所述谐振器内设置有谐振盲孔，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。所述谐振盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

本发明实施例中，同一所述谐振器表面的所述耦合盲孔与所述谐振模块连通为一体。可以减少谐振器表面的盲孔数量，一个谐振器表面只需要一个盲孔，使得介质波导滤波器结构更加稳定，表面形状规则，美观，简化制作工艺。

可以根据介质波导滤波器中谐振器的数量、谐振器的频率需求以及介质波导滤波器需要的带宽设置第二表面耦合盲孔以及谐振盲孔的数量，本本发明实施例对耦合盲孔以及谐振盲孔的数量不作具体限定。

本发明实施例中，所有所述耦合盲孔和所有所述谐振模块连通为一体。可以减少整个介质波导滤波器表面的盲孔数量，整个介质波导滤波器表面只需要一个盲孔，使得介质波导滤波器结构更加稳定，表面形状规则，美观，简化制作工艺。

所述耦合盲孔位于所对应两个相邻谐振器的耦合窗口所在区域，该两个相邻谐振器的耦合窗口尺寸具有最大值。二者之间不设置开缝，以使得二者耦合窗口尺寸具有最大值。

本发明实施例所述介质波导滤波器中，利用波导的传输特性，通过在介质波导滤波器表面对应耦合窗口处增加耦合盲孔，在耦合窗口最大提高带宽的基础上，通过耦合窗口进一步提高带宽。可以根据需要带宽和频率对耦合盲孔的位置、尺寸和形状进行调节，以达到需要的耦合量和频率。为了使得结构更加稳定、第二表面外观形状规则美观，将谐振盲孔和耦合盲孔相连接，最终只需要在第二表面形成一个大尺寸的盲孔就可以满足频率和耦合量的需求值。故与仅是通过增大耦合窗口的方式相比，本发明实施例所述技术方案通过在耦合窗口处增加耦合盲孔增大耦合量的方案，可以使得两个谐振器之间的耦合量进一步提高，达到更大上限，进而进一步提高带宽；与通过减小两圆形盲孔的圆形距离增大耦合量的方案相比，本发明实施例所述技术方案通过在耦合窗口处增加耦合盲孔增大耦合量的方案，使得耦合量和频率相对独立，并且结构更加稳定可靠，利用设计和生产调试。

本发明实施例所述介质波导滤波器的结构可以如图1-图6所示，图1为本发明实施例提供的一种高带宽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2所示介质波导滤波器的第一视角侧视图，图4为图2所示介质波导滤波器的第二视角侧视图，图5为图2所示介质波导滤波器在A-A’方向的切面图，图6为图2所示介质波导滤波器在B-B’方向的切面图。该实施例中，耦合盲孔和谐振模块均为矩形，如上述具体形状可以基于需求设定，不作具体限定。

图1-图6所示介质波导滤波器108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。具体的，该四个所述谐振器依次为第一谐振器109、第二谐振器110、第三谐振器111和第四谐振器112。所述第一谐振器109分别和所述第二谐振器110以及所述第四谐振器112相邻，所述第三谐振器111分别和所述第二谐振器110以及所述第四谐振器112相邻。所述第一谐振器109用于设置第一端口101，所述第四谐振器112用于设置所述第二端口102。

所述介质波导滤波器108中，所述第一谐振器109与所述第二谐振器110具有第一耦合盲孔107；所述第二谐振器110内具有第一谐振盲孔106；所述第二谐振器110与所述第三谐振器111具有第二耦合盲孔105；所述第三谐振器111具有第二谐振盲孔104；所述第三谐振器111与所述第四谐振器112具有第四耦合盲孔103。为了提高结构稳定性，并使得外观规则、美观，设置第一耦合盲孔107、第一谐振盲孔106、第二耦合盲孔105、第二谐振盲孔104和第四耦合盲孔103连通为一体。该方式各耦合盲孔和谐振盲孔均为矩形盲孔。

可选的，第二表面还设置有两个子谐振盲孔21。通过所述子谐振盲孔分别调节所在谐振器的频率。一个子谐振盲孔21与第一端口101正对设置，另一个子谐振盲孔21与第二端口102正对设置。该方式中，子谐振盲孔21为圆形盲孔，其他方式中还可以为矩形盲孔或是椭圆形盲孔等，本发明实施例对此不作具体限定。

所述第一谐振器109和第四谐振器112之间具有开缝K，开缝K贯穿介质块的上下表面，沿所述第一谐振器109和第四谐振器112中间的边界延伸，将二者分离，以便于分别在二者的表面设置第一端口101和第二端口102。

耦合盲孔位于所对应两个相邻谐振器之间的耦合窗口处，为了避免谐振盲孔对耦合的影响，在远离耦合窗口区域调节谐振盲孔的边界形状或是尺寸，如图1所示方式中，在远离耦合盲孔105的位置上调节谐振盲孔106的大小，这样对耦合的影响较小，同理调节其他谐振器内的耦合盲孔和谐振盲孔，以避免对耦合的影响。可以设置所有盲孔的深度一致，并且除去端口在第一表面产生的盲孔外，其他频率和耦合所需要盲孔(谐振盲孔和耦合盲孔)都在第二表面连通为一个大尺寸盲孔，使得介质波导滤波器表面形状规则美观，且可以实现高带宽的选频功能。

本发明实施例中，所述介质波导滤波器可以实现620M的带宽，如图7所示，图7为图1所示介质波导滤波器的S参数曲线图，图7中，横坐标为频率，单位GHz，纵坐标为振幅，单位为dB，由图7可知，本发明实施例所述介质波导滤波器，在S波段上实现了620M的带宽。

需要说明的是，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 (10)

1.一种高带宽介质波导滤波器，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；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；

至少一个耦合盲孔，所述耦合盲孔设置在所述第二表面，所述耦合盲孔由一个所述谐振器延伸至相邻的另一个所述谐振器，用于增大该两个谐振器之间的耦合量。

2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，至少一个所述谐振器内设置有谐振盲孔，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。

3.根据权利要求2所述的介质波导滤波器，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。

4.根据权利要求2所述的介质波导滤波器，其特征在于，同一所述谐振器表面的所述耦合盲孔与所述谐振模块连通为一体。

5.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所有所述耦合盲孔和所有所述谐振模块连通为一体。

6.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质块为陶瓷板。

7.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔、或椭圆形盲孔。

8.根据权利要求1-7任一项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。

9.根据权利要求8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；

所述第一谐振器分别和所述第二谐振器以及所述第四谐振器相邻，所述第三谐振器分别和所述第二谐振器以及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。

10.根据权利要求9所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一谐振器与所述第二谐振器具有第一耦合盲孔；

所述第二谐振器内具有第一谐振盲孔；

所述第二谐振器与所述第三谐振器具有第二耦合盲孔；

所述第三谐振器具有第二谐振盲孔；

所述第三谐振器与所述第四谐振器具有第四耦合盲孔。