CN110277613B - 一种叠层一体化介质滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠层一体化介质滤波器。它包括多个实心的介质谐振器，多个介质谐振器之间一体化连接，所述多个介质谐振器上下叠层布置，叠层布置的介质谐振器之间设有至少一个一体化连接的连接部，叠层布置的介质谐振器之间通过所述连接部进行耦合，所述介质谐振器表面和连接部表面均设有导电层，所述叠层布置的上下介质谐振器之间形成的空间内填充绝缘层。本发明上下叠层布置两个实心介质谐振器之间一体化成型，由两层实心介质谐振器之间一体化连接的连接部来实现上下层介质之间的正负耦合，简化了实现叠层正负耦合的结构的制造工艺，同时提升了叠层介质滤波器合格率，降低了制造成本。

Description

一种叠层一体化介质滤波器

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种叠层一体化介质滤波器。

背景技术

频滤波器是通信设备中常用的组件，种类和形式非常多。其中的金属同轴腔滤波器由于其性能指标(包括插入损耗，功率容量)优良，被应用在大功率无线通信基站射频前端。

随着无线通信技术的日益发展，无线通信基站分布越来越密集，对基站的体积要求越来越小，其中射频前端滤波器模块在基站中的体积占比比较大，因此，对滤波器的体积需求也是越来越小。但是，在减小金属同轴腔滤波器的体积时发现：滤波器的体积越小，表面电流越大，损耗越大，功率承受能力越低，即功率容量越小。也就是说，随着金属同轴腔滤波器体积的减小，其性能指标变差。

目前，有一种小型化滤波器，采用固态介电材料制成的本体，并在本体表面金属化(如镀银)，来形成的谐振器(简称：实心介质谐振器)。多个谐振器以及各个谐振器之间的耦合，形成滤波器(简称：实心介质滤波器)。其中，各个谐振器之间的耦合根据极性可分为正耦合(也可以称为电感耦合)和负耦合(也可称为电容耦合)。基于各个谐振器之间的耦合极性，可以形成传输零点。其中，传输零点是指滤波器通带外的某个频点，在该频点上滤波器对该频点的信号的抑制度理论上无穷大，增加传输零点，可以有效增强滤波器的近端抑制能力(即离通带较近的频点的抑制能力)。比如，一个三腔滤波器，第一谐振器和第二谐振器、第二谐振器和第三谐振器、第一谐振器和第三谐振器之间的耦合为正耦合，形成的传输零点在通带右侧，而如果第一谐振器和第二谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间的耦合为正耦合，第一谐振器和第三谐振器之间的耦合为负耦合，则传输零点在通带左侧。目前上下叠层实现正负耦合，需将两个独立的实心介质谐振器单独金属化后，通过焊接、拼接或烧结等工艺方法使两实心介质谐振器整体全部相连，如图1-3所示，通过布置在的两个实心介质谐振器之间的空气窗口来实现正负耦合。

但是，由于实心介质谐振器上下拼接工艺要求高，对工装夹具定位要求很严，拼接后的通过空气窗口形成的正负耦合无法调节强弱，造成实际产品可生产性很差，合格率不高，报废成本上升。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低的叠层一体化介质滤波器。

本发明采用的技术方案是：一种叠层一体化介质滤波器，包括多个实心的介质谐振器，多个介质谐振器之间一体化连接，所述多个介质谐振器上下叠层布置，叠层布置的介质谐振器之间设有至少一个一体化连接的连接部，叠层布置的介质谐振器之间通过所述连接部进行耦合，所述介质谐振器表面和连接部表面均设有导电层，所述叠层布置的上下介质谐振器之间形成的空间内填充绝缘层。

进一步地，所述连接部包括两个连接面和一个或多个侧面，所述连接面位于连接部与叠层布置的两个介质谐振器衔接的位置，所述连接部实现叠层布置的介质谐振器之间的负耦合或正耦合。

进一步地，所述连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的中部，连接部形成用于实心介质传输的负耦合窗口。

进一步地，所述连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的边缘，连接部形成用于实心介质传输的正耦合窗口。

进一步地，叠层布置的介质谐振器中，一个介质谐振器与一个或多个介质谐振器之间通过连接部一体化连接。

进一步地，所述多个介质谐振器上下叠层布置形成多层的介质滤波器，每层包含一个或多个介质谐振器。

进一步地，所述介质谐振器和连接部均为由固态介电材料制成的实心结构。

进一步地，所述介质谐振器表面和连接部表面全部设有导电层或部分设有导电层，所述叠层布置的介质谐振器之间的耦合量能够通过改变连接部表面导电层的面积来调节。

进一步地，所述介质谐振器表面设有用于调节谐振频率的调试孔，调试孔内壁全部设有导电层或部分设有导电层。

更进一步地，所述绝缘层为空气。

本发明上下叠层布置两个实心介质谐振器之间一体化成型，由两层实心介质谐振器之间一体化连接的连接部来实现上下层介质之间的正负耦合，简化了实现叠层正负耦合的结构的制造工艺，提高了滤波器性能，降低滤波器的体积，同时提升了叠层介质滤波器合格率，结构简单、加工方便，降低了制造成本。

附图说明

图1为现有技术的立体示意图。

图2为现有技术的平面示意图。

图3为图2中A-A截面图。

图4为本发明实施例1的一视角立体示意图。

图5为本发明实施例1的另一视角立体示意图。

图6为本发明实施例1的仰视图。

图7为本发明实施例1的正视图。

图8为图7中B-B截面图。

图9为本发明实施例1的产品实测S参数曲线图。

图10为本发明实施例2的一视角立体示意图。

图11为本发明实施例2的另一视角立体示意图。

图12为本发明实施例2的平面示意图。

图13为本发明实施例3的立体示意图。

图14为本发明实施例3的仰视图。

图15为本发明实施例3的正视图。

图16为图15中C-C截面图。

图中：1-第一介质谐振器；2-第二介质谐振器；3-第三介质谐振器；4-第四介质谐振器；5-第五介质谐振器；6-第六介质谐振器；7-第七介质谐振器；8-调试孔；9-第一连接部；10-第二连接部；11-第三连接部；12-第四连接部；13-第五连接部；14-第六连接部；15-耦合槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供一种叠层一体化介质滤波器，包括多个由固态介电材料制成的实心的介质谐振器，多个介质谐振器之间一体化连接，所述多个介质谐振器中至少两个介质谐振器上下叠层布置，叠层布置的上下介质谐振器之间设有至少一个与所述介质谐振器一体化连接的连接部，连接部为由固态介电材料制成的实心结构，叠层布置的上下介质谐振器之间形成的空间内采用填充绝缘层，绝缘层为空气，即叠层布置的上下介质谐振器之间除了通过连接部连接进行传输信号外，其他部分均是镂空的。叠层布置的上下介质谐振器之间通过所述连接部进行耦合，所述介质谐振器表面和连接部表面全部设有导电层或部分设有导电层，当部分设置导电层时，未被导电层覆盖的部分的面积与叠层布置的两个介质谐振器之间的耦合量相关，即叠层布置的介质谐振器之间的耦合量能够通过改变连接部表面导电层的面积来调节。

上述方案中，连接部包括上下两个连接面(由于连接部与介质谐振器一体化连接，故图中未明确示出连接面)和一个或多个侧面，侧面可以是平面，也可以是便于加工的弧面或其他形状，所述连接面位于连接部与叠层布置的两个介质谐振器衔接的位置，不同位置叠层布置的介质谐振器之间连接部的设置方式不同，使得连接部实现叠层布置的介质谐振器之间的负耦合或正耦合。具体地，连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的中部，所述中部是指连接部的任意一个侧面上最外侧的一点(最外侧是相对于连接部的中心之间的距离而言的，及距离连接部中心最远的一点)与介质谐振器的对应侧面之间的垂直距离大于设定值，该设定值根据滤波器的实际体积大小确定，此时连接部形成用于实心介质传输的负耦合窗口。连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的边缘，所述边缘是指连接部上至少一个侧面上最内侧的一点(最内侧是相对于连接部的中心之间的距离而言的，及距离连接部中心最近的一点)与介质谐振器的对应侧面之间的垂直距离小于设定值，即连接部的至少一个侧面与介质谐振器的侧面齐平或内陷一定距离，该设定值或距离根据滤波器的实际体积大小确定，此时连接部形成用于实心介质传输的正耦合窗口。连接部的连接面和侧面的面积大小与所述介质滤波器的传输耦合量或传输零点的频率相关，负耦合窗口的个数与所述介质滤波器的传输零点的个数相关。

上述方案中，叠层布置的介质谐振器中，一个介质谐振器与一个或多个介质谐振器之间通过连接部一体化连接，即当一个介质谐振器与两个介质谐振器错开叠层布置时，根据需要一个介质谐振器可以与叠层的一个介质谐振器连接，也可以与两个介质谐振器连接。

上述方案中，多个介质谐振器上下叠层布置形成多层的介质滤波器，具体可以是两层或三层的介质滤波器，每层包含一个或多个介质谐振器，每层包含多个介质谐振器时，每层的相邻介质谐振器之间通过开设耦合槽15的方式实现耦合，耦合槽的形状可以为椭圆槽、方形槽、圆槽或多边槽，耦合槽的深度及宽度由所需耦合量来决定，耦合槽可以是盲孔，可以通孔，也可以是盲槽或者通槽。

上述方案中，介质谐振器表面设有用于调节谐振频率的调试孔8，调试孔内壁(包括壁面和底面)全部设有导电层或部分设有导电层，当部分设置导电层时，调试孔内壁未被导电层覆盖的部分的面积与所述调试孔所在的介质谐振器的谐振频率相关，导电层可以是金属层。本发明的调试孔的内壁部分镀有导电层可以这样理解：即将调试孔的壁面或/和底面全部镀有导电层，然后根据实际需要刮除壁面上的或/和底面上的局部导电层，也即是最后导电层没有完全覆盖调试孔的壁面或/和底面。上述技术方案只是一种实施例，其它的可以实现部分调试孔的内壁镀有导电层的技术方案也属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图4-8所示，本实施例提供一种叠层一体化介质滤波器，包括六个由固态介电材料制成的实心的介质谐振器，分别为为第一谐振介质谐振器1、第二介质谐振器2、第三介质谐振器3、第四介质谐振器4、第五介质谐振器5和第六介质谐振器6，六个介质谐振器一体成型且叠层布置成两层的结构，每层布置三个介质谐振器，每一层的三个介质谐振器之间通过耦合槽15实现耦合，每个介质谐振器表面均设有用于调节谐振频率的调试孔8。其中，第一谐振介质谐振器1与第六介质谐振器6之间通过两个第一连接部9一体化连接，两个第一连接部9均位于第一谐振介质谐振器1和第六介质谐振器6的边缘，即两个第一连接部9形成正耦合窗口9.1，第一谐振介质谐振器1与第六介质谐振器6能通过第一连接部9实现正耦合；第二谐振介质谐振器2与第五介质谐振器5之间通过第二连接部10一体化连接，第二连接部10设置在第二谐振介质谐振器2和第五介质谐振器5的边缘，即第二连接部10形成正耦合窗口10.1，第二谐振介质谐振器2和第五介质谐振器5之间能通过第二连接部10实现正耦合；第二谐振介质谐振器2与第四介质谐振器4之间通过第三连接部11一体化连接，第三连接部11位于第二谐振介质谐振器2和第四介质谐振器4的边缘，即第三连接部11形成正耦合窗口，第二谐振介质谐振器2与第四介质谐振器4之间能通过第三连接部11实现正耦合；第三谐振介质谐振器3与第四介质谐振器4之间通过第四连接部12一体化连接，第四连接部12位于第三谐振介质谐振器3和第四介质谐振器4的中部，即第四连接部12形成负耦合窗口12.1，第三谐振介质谐振器3与第四介质谐振器4之间能通过第四连接部12实现负耦合。图9中示出了叠层一体介质波导滤波器实施例1的性能，其示出了由于RF信号传输穿过第四连接部12的负耦合及第二连接部10的正耦合，在通带左右各产生传输零点，增强带外抑制。

实施例2：

如图10-12所示，本实施例提供一种叠层一体化介质滤波器，包括七个由固态介电材料制成的实心的介质谐振器，分别为为第一谐振介质谐振器1、第二介质谐振器2、第三介质谐振器3、第四介质谐振器4、第五介质谐振器5、第六介质谐振器6和第七介质谐振器7，七个介质谐振器一体成型且叠层布置成三层的结构，其中两层布置三个介质谐振器，每一层的三个介质谐振器之间通过耦合槽15实现耦合，第三层布置一个介质谐振器，第一谐振介质谐振器1、第二介质谐振器2、第三介质谐振器3、第四介质谐振器4的表面均设有用于调节谐振频率的调试孔8。其中，第一谐振介质谐振器1与第六介质谐振器6之间通过两个第一连接部9一体化连接，两个第一连接部9均位于第一谐振介质谐振器1和第六介质谐振器6的边缘，即两个第一连接部9形成正耦合窗口，第一谐振介质谐振器1与第六介质谐振器6能通过第一连接部9实现正耦合；第二谐振介质谐振器2与第五介质谐振器5之间通过第二连接部10一体化连接，第二连接部10设置在第二谐振介质谐振器2和第五介质谐振器5的边缘，即第二连接部10形成正耦合窗口，第二谐振介质谐振器2和第五介质谐振器5之间能通过第二连接部10实现正耦合；第二谐振介质谐振器2与第四介质谐振器4之间通过第三连接部11一体化连接，第三连接部11位于第二谐振介质谐振器2和第四介质谐振器4的边缘，即第三连接部11形成正耦合窗口，第二谐振介质谐振器2与第四介质谐振器4之间能通过第三连接部11实现正耦合；第三谐振介质谐振器3与第四介质谐振器4之间通过第四连接部12一体化连接，第四连接部12位于第三谐振介质谐振器3和第四介质谐振器4的中部，即第四连接部12形成负耦合窗口，第三谐振介质谐振器3与第四介质谐振器4之间能通过第四连接部12实现负耦合；第七谐振介质谐振器7与第五介质谐振器5之间通过两个第五连接部13一体化连接，两个第五连接部13均位于第七谐振介质谐振器7和第五介质谐振器6的边缘，即两个第五连接部13形成正耦合窗口，第七谐振介质谐振器7与第五介质谐振器5能通过第五连接部13实现正耦合；第七谐振介质谐振器7与第六介质谐振器6之间通过两个第六连接部14一体化连接，两个第六连接部14均位于第七谐振介质谐振器7和第六介质谐振器6的边缘，即两个第六连接部14形成正耦合窗口，第七谐振介质谐振器7与第六介质谐振器6能通过第六连接部14实现正耦合。

实施例3：

如图13-16所示，本实施例提供一种叠层一体化介质滤波器，包括十二个由固态介电材料制成的实心的介质谐振器，十二个介质谐振器一体成型且叠层布置成两层的结构，每层六个介质谐振器，每层六个介质谐振器排列成两排布置，每一排的三个介质谐振器之间通过耦合槽实现耦合，每个介质谐振器表面设有用于调节谐振频率的调试孔，叠层布置的对应介质谐振器之间通过连接部一体化连接并实现耦合。

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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。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 (9)

1.一种叠层一体化介质滤波器，包括多个实心的介质谐振器，多个介质谐振器之间一体化连接，其特征在于：所述多个介质谐振器上下叠层布置，叠层布置的介质谐振器之间设有至少一个一体化连接的连接部，叠层布置的介质谐振器之间通过所述连接部进行耦合，所述介质谐振器表面和连接部表面均设有导电层，所述叠层布置的上下介质谐振器之间形成的空间内填充绝缘层；所述多个介质谐振器上下叠层布置形成多层的介质滤波器，每层包含一个或多个介质谐振器；每层包含多个介质谐振器时，每层的相邻介质谐振器之间通过开设耦合槽的方式实现耦合。

2.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述连接部包括两个连接面和一个或多个侧面，所述连接面位于连接部与叠层布置的两个介质谐振器衔接的位置，所述连接部实现叠层布置的介质谐振器之间的负耦合或正耦合。

3.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的中部，连接部形成用于实心介质传输的负耦合窗口。

4.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述连接部设置在叠层布置的两个介质谐振器的边缘，连接部形成用于实心介质传输的正耦合窗口。

5.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：叠层布置的介质谐振器中，一个介质谐振器与一个或多个介质谐振器之间通过连接部一体化连接。

6.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述介质谐振器和连接部均为由固态介电材料制成的实心结构。

7.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述介质谐振器表面和连接部表面全部设有导电层或部分设有导电层，所述叠层布置的介质谐振器之间的耦合量能够通过改变连接部表面导电层的面积来调节。

8.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述介质谐振器表面设有用于调节谐振频率的调试孔，调试孔内壁全部设有导电层或部分设有导电层。

9.根据权利要求1所述的叠层一体化介质滤波器，其特征在于：所述绝缘层为空气。

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