CN110416672B - 高通滤波器及具有其的通信腔体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高通滤波器及具有其的通信腔体器件，其中，所述滤波器包括设有空腔的腔体及与腔体相盖装的盖板，并于空腔的两端分别设有用于输入和输出的连接端口，空腔内设有包括多个导体的导体组件，多个导体沿空腔纵长方向排列并依次容性耦合连接，导体组件两端的导体分别对应与输入和输出的连接端口电性连接；至少部分导体朝向腔体的侧壁或底壁延伸形成有与腔体固定的支撑件。本发明采用多个导体连接并在介质件的隔绝下形成串联电容，支撑件与导体和腔体侧壁均电性连接以形成并联电感，设置支撑件使导体在腔体中的稳定性高，同时本发明高通滤波器可构成切比雪夫型滤波器，具有良好的带外抑制效果，结构简单，易于生产加工。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种高通滤波器及具有其的通信腔体器件。
背景技术
随着5G技术的迅速推进，为了获取更大的信道容量、更高的传输速率，移动通信系统正向着更高频率发展。5G规划频段之一的3GHz-6GHz频段，既大幅提高了信道容量和传输速率，同时也可以更好地兼容现有系统。为了频谱资源的最大化利用，滤波器的带宽越来越宽，带外抑制要求越来越高。因此在移动通信系统演进的过程中，自然就需要高性能的高通滤波器。
现有技术中的高通滤波器，实现方式主要有微带线、带状线、波导等，其电路基本模型是由串联电容和并联接地电感构成，微带线及带状线优点是成本低、重量轻、结构简单、易于集成，但缺点是Q值低、功率容量小、难以调试，波导Q值高功率容量大但高次模近、成本高，体积大，较笨重。这样的高通滤波器无法满足移动通信系统间的要求，必须寻找更好的高通滤波器方案。
发明内容
本发明的主要目的旨在提供一种通带带宽宽、具有良好的带外抑制效果且易于生产加工的高通滤波器。
本发明的另一目的旨在提供一种包括上述高通滤波器的通信腔体器件。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
作为第一方面，本发明涉及一种高通滤波器，包括腔体及与腔体相盖装的盖板；所述腔体内设有空腔，并于空腔的两端分别设有用于输入和输出的连接端口，其特征是：
所述空腔内设有导体组件，所述导体组件包括多个导体，所述多个导体沿所述空腔纵长方向排列并依次容性耦合连接，所述导体组件两端的导体分别对应与输入和输出的连接端口电性连接；
至少部分所述导体朝向所述腔体的侧壁或底壁延伸形成有与所述腔体固定的支撑件。
进一步设置：所述支撑件包括金属支撑棒，所述金属支撑棒靠近所述腔体的一端开设有供穿过腔体侧壁或底壁的螺纹紧固件插入以用于固定所述支撑件与所述腔体的安装孔。
进一步设置：所述导体包括第一导体及第二导体，所述支撑件设于第一导体上，所述第一导体背对所述第二导体的一侧开设有连接孔，所述连接孔与第二导体同轴设置，相邻两个所述导体通过对应设置的第二导体与连接孔的套接实现容性耦合连接。
进一步设置：所述第二导体插入与其相邻导体的连接孔中的长度被设定为与滤波器的截止频率呈负相关。
进一步设置：相邻所述导体之间设有介质件，所述介质件包括插设于所述第二导体与所述连接孔之间的介质套及设于介质套上并用于分隔相邻导体的第一导体的介质片。
进一步设置：所述导体组件两端的导体分别对应输入和输出的连接端口设有用于与对应的连接端口连接的连接件，定义位于所述导体组件两端的连接件分别为第一连接件和第二连接件；
所述导体组件的一端为第一导体，另一端为第二导体，所述第一连接件包括与导体组件端部的第一导体一体成型的连接棒，所述第二连接件由位于所述导体组件端部的第二导体提供，且该第二导体与对应的连接端口连接。
进一步设置：所述导体组件两端的导体分别对应输入和输出的连接端口设有用于与对应的连接端口连接的连接件，定义位于所述导体组件两端的连接件分别为第一连接件和第二连接件；
所述导体组件的一端为第一导体，另一端为第二导体，所述第一连接件包括插入所述导体组件端部第一导体的连接孔中的第一连接棒及连接所述第一连接棒与所述连接端口的第二连接棒，所述第一连接棒与第一导体之间通过介质件隔开；
所述第二连接件包括套接于所述导体组件端部的第二导体上的连接套及用于连接所述连接套与所述连接端口的第三连接棒，所述连接套与所述第二导体为容性耦合连接。
进一步设置：所述导体的数量与滤波器的阶数呈正相关。
进一步设置：所述盖板上设有与所述导体一一对应设置的调谐螺杆，所述调谐螺杆与所述导体非接触连接。
作为第二方面，本发明还涉及一种通信腔体器件，包括如上所述的高通滤波器。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.在本发明的高通滤波器中，其采用多个导体相互套接并在介质件的隔绝下形成串联电容，同时在每个导体与腔体侧壁之间设置用于支撑导体的支撑件，使得导体置于腔体中的结构更为稳定，并且支撑件与导体和腔体侧壁均为电性连接，则支撑件可构成高通滤波器的并联电感，从而使该高通滤波器构成切比雪夫型滤波器，使得高通滤波器的矩形系数小并越接近于1，使得滤波特性曲线越陡峭，以具有良好的频段选择性，可满足5G向高频段发展的需求。
2.在本发明的高通滤波器中，多个所述导体相互套接，结构简单，一致性好，易于生产加工，适于批量生产。
3.在本发明的高通滤波器中，在盖板上对应于导体设置与导体非接触连接的调谐螺杆，通过调节调谐螺杆与导体之间的相对距离，可实现对高频率滤波器的谐振频率的调节，从而将该高频滤波器的谐振频率控制在通带频段内。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明高通滤波器的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明高通滤波器中导体组件的结构示意图；
图3为本发明高通滤波器中导体组件的分体图。
图中，100、高通滤波器；11、腔体；12、盖板；13、连接端口；2、导体；21、第一导体；211、连接孔；22、第二导体；3、介质件；31、介质套；32、介质片；4、第一连接件；41、第一连接棒；42、第二连接棒；5、第二连接件；51、连接套；52、第三连接棒；6、支撑件；61、安装孔；7、调谐螺杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参见图1至图3，本发明涉及一种高通滤波器100，所述高通滤波器100能兼顾插损与体积等性能指标，即具有体积小、重量轻的特点，同时能实现插损小、高隔离度、高功率和通带带宽宽等良好性能，并且其矩形系数小，具有良好的选择性，结构简单，便于加工和批量生产。
所述高通滤波器100包括腔体11及与腔体11相盖装的盖板12，所述盖板12为金属盖板12，所述盖板12通过螺钉以与所述腔体11连接固定，从而通过所述腔体11与所述盖板12在所述腔体11内限定出供信号传输的空腔(图中未示意，下同)。具体地，该空腔为纵长型的封闭式空腔，并在所述腔体11位于所述空腔纵长方向的两端分别形成该高通滤波器100的用于输入和输出的连接端口13，其中一端为高通滤波器100的信号输入端口，另一端为信号输出端口。
所述空腔内设有两端分别对应与信号输入端口和信号输出端口电性连接的导体组件(图中未标示，下同)，所述导体组件包括多个沿所述空腔纵长方向排列并依次容性耦合连接的导体2，多个依次排列并容性耦合连接的导体2可形成所述高通滤波器100的串联电容。其中，至少有部分所述导体2朝向所述腔体11的侧壁或底壁延伸形成有与所述腔体11固定的支撑件6，所述支撑件6用于支撑所述导体2，以提高所述导体2的结构稳定性，并且所述支撑件6由所述导体2朝向腔体11的侧壁或底壁延伸而成，使得所述支撑件6可与所述腔体11的侧壁或底壁构成高通滤波器100的并联电感。
通过在高通滤波器100中设置串联电容和并联电感，以构成切比雪夫型滤波器，使得所述高通滤波器100的矩形系数小并越接近于1，使得滤波特性曲线越陡峭，因而具有良好的频率选择性，并且本发明的高通滤波器100的通带带宽可达1400MHz-4200MHz,其插入损耗≤0.2dB。
请结合图2和图3，所述导体2包括相互连接的第一导体21和第二导体22，所述第一导体21背对第二导体22的一侧开设有连接孔211，所述第二导体22朝远离所述第一导体21的方向延伸，并且所述第二导体22与所述连接孔211同轴设置，所述第二导体22的直径小于所述连接孔211的孔径，使得所述导体2的第二导体22可插入与其相邻导体2的第一导体21的连接孔211中以实现相邻导体2的相互套接，并且所述第二导体22的直径小于所述连接孔211的孔径，使得对应设置的第二导体与连接孔211之间存在间隙以实现相邻两个导体2的容性耦合连接。
优选地，本实施例中的第二导体22为圆柱状，与其对应设置的连接孔211为圆孔。在其他实施例中，所述第二导体22还可设置为方形柱或六边形柱，所述连接孔211对应设置为方形孔或六边形孔。
请结合图1至图3，所述支撑件6与所述第一导体21连接，且所述支撑件6可延伸至所述腔体11的侧壁或底壁并与腔体11固定连接。优选地，所述支撑件6为与所述第一导体21固定连接的金属支撑棒，所述金属支撑棒上开设有安装孔61，可通过穿入所述腔体11侧壁或贯穿腔体11底壁的螺纹紧固件同时插入安装孔61中，以实现金属支撑棒与所述腔体11的连接固定。
进一步的，所述安装孔61为螺纹孔，螺纹紧固件可采用螺钉或螺栓。
更进一步的，所述金属支撑棒可垂直地与所述腔体11侧壁或底壁连接，使得所述金属支撑棒对所述导体2具有良好的稳定支撑性。
此外，相邻两个导体2之间还设有介质件以对相邻导体2进行分隔，避免相邻所述导体2直接接触而导致短路。所述介质件3包括插设于所述第二导体与所述连接孔211之间的介质套31，所述介质套31的外径与所述连接孔211的孔径相适配，所述介质套31的内径与所述第二导体22的直径相适配，即所述第二导体22上套接所述介质套31后插入到相邻第一导体21的连接孔211中，所述介质套31的内径与外径分贝与第二导体22和连接孔211相适配，使得所述第二导体22插接于与其相邻的第一导体21中时具有较高的稳定性。
所述介质件3还包括设于所述介质套31靠近所述第一导体21与所述第二导体22连接处一端的介质片32，所述介质片32沿所述介质套31的径向向外延伸，并使得相邻导体2的第一导体21之间被所述介质片32所分隔。
在多个所述导体2之间设置介质件3可替代空气实现相邻导体2的容性耦合，增加相邻导体2间的介电常数，能实现更大的容性耦合和更宽的通带带宽，有利于减少滤波器的体积，方便生产加工，同时还能防止相邻导体2之间直接接触而导致短路。
进一步的，所述第一导体21与第二导体22一体成型，结构稳定性好，减少焊点，以避免在使用中发生振动导致焊点的脱落，方便生产加工，有利于批量化生产。
进一步的，所述第二导体22插入与其的第一导体21的连接孔211中的长度与两个导体2间的电容量呈正相关，即所述第二导体22所插入连接孔211的长度越大，电容量越大，同时电容量的大小与滤波器的截止频率有关，截止频率越大，其电容量越小，从而可根据滤波器截止频率以确定所述第二导体22所插入与其相邻第一导体21的连接孔211的长度，即所述第二导体22插入与其相邻导体2的连接孔211中的长度被设定为与滤波器的截止频率呈负相关。
同时，所述空腔中导体2的数量还可根据滤波器带外抑制的需求进行调节，所述导体2的个数越多，相应的器的阶数越高，其起到对相应频段外的带外抑制效果越好；但所述导体2的个数越多，会导致插入损耗的增加，故可在一定的插入损耗范围内，可尽可能多地设置导体2的数量，以提高带外抑制效果。
请结合图2和图3，所述导体组件的两端还分别对应信号输入端口和信号输出端口设有与对应的连接端口连接的连接件，并且分别定义为第一连接件4和第二连接件5。
具体地，所述导体组件的一端为第一导体21，另一端为第二导体22，所述第一连接件4包括与导体组件端部的第一导体21一体成型的连接棒(图中未标示，下同)，所述第二连接件5由位于所述导体组件端部的第二导体22提供，且该第二导体22与对应的连接端口13连接。
或者，在其他实施例中，所述第一连接件4包括插入所述导体组件端部的第一导体21的连接孔211中的第一连接棒41及连接所述第一连接棒41与所述连接端口13的第二连接棒42，所述第一连接棒41的大小与所述第二导体22的大小相等，所述第一连接棒41与第一导体21之间为容性耦合连接；所述第二连接件5包括套接于所述导体组件端部的第二导体22上的连接套51及用于连接所述连接套51与所述连接端口13的第三连接棒52，所述连接套51的内径与所述第一导体21的连接孔211的孔径相等，所述连接套51与所述第二导体22为容性耦合连接。进一步的，所述第一连接棒41与第一导体21之间及连接套51与第二导体22之间均可设置介质件3以使所述导体2与连接件分隔。通过在导体组件的两端设置与其套接的连接件，可实现导体组件与所述连接端口的电容连接，电容连接相比于将导体组件两端的导体与连接端口直接连接的方式，其更易于调节，且耦合性能更优。
此外，在所述盖板12上还设有多个调谐螺杆7，所述盖板12对应于所述调谐螺杆7的位置设置螺纹通孔(图中未示意，下同)，使得所述调谐螺杆7与所述盖板12螺纹连接，且多个所述调谐螺杆7一一对应于多个所述导体2设置，并且所述调谐螺杆7通过所述盖板12悬置于所述导体2上，且保持所述调谐螺杆7与所述导体2始终保持非接触连接。通过调节所述调谐螺杆7与所述导体2之间的相对距离，可实现对高通滤波器100的谐振频率的调节，从而将该高通滤波器100的谐振频率控制在通带频段内。
本发明的高通滤波器100中采用多个导体2相互套接并在所述介质件3的隔绝下形成串联电容，同时在每个导体2与腔体11侧壁之间设置用于支撑导体2的支撑件6，使得所述导体2置于所述腔体11中的结构更为稳定，并且所述支撑件6与导体2和腔体11侧壁均为电性连接，则所述支撑件6可构成所述高通滤波器100的并联电感，从而使该高通滤波器100构成切比雪夫型滤波器，对频段外的信号具有较高的带外抑制效果。
此外，多个所述导体2相互套接，结构简单，一致性好，易于生产加工，适于批量生产。
通过改变所述调谐螺杆7与所述导体2之间的相对距离，可实现对高频率滤波器的谐振频率的调节，方便调试。
同时，本发明还提供了一种通信腔体器件，该通信腔体器件包括上述高通滤波器100。具体地，所述通信腔体器件可为合路器、双工器等，使得具备该高通滤波器100的通信腔体器件具备通带带宽宽、带外抑制效果好、适于调试、便于加工和批量生产的效果，可满足5G向高频段发展的需求。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高通滤波器，包括腔体及与腔体相盖装的盖板；所述腔体内设有空腔，并于空腔的两端分别设有用于输入和输出的连接端口，其特征是：
所述空腔内设有导体组件，所述导体组件包括多个导体，所述多个导体沿所述空腔纵长方向排列并依次容性耦合连接，所述导体组件两端的导体分别对应与输入和输出的连接端口电性连接；
至少部分所述导体朝向所述腔体的侧壁或底壁延伸形成有与所述腔体固定的支撑件；
所述支撑件与所述导体和所述腔体的侧壁或底壁均为电性连接，使得所述支撑件与所述腔体的侧壁或底壁构成高通滤波器的并联电感；
所述盖板上设有与所述导体一一对应设置的调谐螺杆，所述调谐螺杆与所述导体非接触连接。
2.根据权利要求1所述的高通滤波器，其特征是：所述支撑件包括金属支撑棒，所述金属支撑棒靠近所述腔体的一端开设有供穿入腔体侧壁或底壁的螺纹紧固件插入以用于固定所述支撑件与所述腔体的安装孔。
3.根据权利要求1所述的高通滤波器，其特征是：所述导体包括第一导体及第二导体，所述支撑件设于第一导体上，所述第一导体背对所述第二导体的一侧开设有连接孔，所述连接孔与第二导体同轴设置，相邻两个所述导体通过对应设置的第二导体与连接孔的套接实现容性耦合连接。
4.根据权利要求3所述的高通滤波器，其特征是：所述第二导体插入与其相邻导体的连接孔中的长度被设定为与滤波器的截止频率呈负相关。
5.根据权利要求3所述的高通滤波器，其特征是：相邻所述导体之间设有介质件，所述介质件包括插设于所述第二导体与所述连接孔之间的介质套及设于介质套上并用于分隔相邻导体的第一导体的介质片。
6.根据权利要求3所述的高通滤波器，其特征是：所述导体组件两端的导体分别对应输入和输出的连接端口设有用于与对应的连接端口连接的连接件，定义位于所述导体组件两端的连接件分别为第一连接件和第二连接件；
所述导体组件的一端为第一导体，另一端为第二导体，所述第一连接件包括与导体组件端部的第一导体一体成型的连接棒，所述第二连接件由位于所述导体组件端部的第二导体提供，且该第二导体与对应的连接端口连接。
7.根据权利要求3所述的高通滤波器，其特征是：所述导体组件两端的导体分别对应输入和输出的连接端口设有用于与对应的连接端口连接的连接件，定义位于所述导体组件两端的连接件分别为第一连接件和第二连接件；
所述导体组件的一端为第一导体，另一端为第二导体，所述第一连接件包括插入所述导体组件端部第一导体的连接孔中的第一连接棒及连接所述第一连接棒与所述连接端口的第二连接棒，所述第一连接棒与第一导体之间通过介质件隔开；
所述第二连接件包括套接于所述导体组件端部的第二导体上的连接套及用于连接所述连接套与所述连接端口的第三连接棒，所述连接套与所述第二导体为容性耦合连接。
8.根据权利要求1所述的高通滤波器，其特征是：所述导体的数量与滤波器的阶数呈正相关。
9.一种通信腔体器件，其特征是：包括如权利要求1-8任一项所述的高通滤波器。
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