CN110707399A - 一种介质谐振器可变耦合结构和介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

一种介质谐振器可变耦合结构和介质波导滤波器，多个介质谐振器1、耦合孔2、谐振盲孔3，所述多个介质谐振器1依次连接；所述耦合孔2位于每两个相邻介质谐振器1的连接处，并沿着两个相邻介质谐振器1的中心连线的垂面平移设置；所述谐振盲孔3位于所述介质谐振器1的表面；所述介质谐振器1表面、谐振盲孔3和耦合孔2的内表面均覆有金属层。本发明中，耦合量和介质谐振器的频率相对独立，结构更加稳定可靠；可以灵活调整谐振器之间的耦合量；耦合孔加工量少，精度高；第一介质单体和第二介质单体中的耦合孔的相对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向的纵切面呈镜像对称，使介质波导滤波器加工简单，装配方便。

Description

一种介质谐振器可变耦合结构和介质波导滤波器

技术领域

本发明总体涉及通信设备组件，具体涉及一种介质谐振器可变耦合结构 及带有介质谐振器可变耦合结构的介质波导滤波器。

背景技术

随着移动通信技术的发展，小型化、集成化成为通信设备的发展趋势。 滤波器通是一种滤波选频装置，广泛应用于无线基站，射频终端，射频或微 波收发组件等设备中。介质波导滤波器以介质谐振器为基础，通过谐振器之 间的耦合实现滤波性能，其相比传统的金属腔体滤波器具有体积小、插损低、 成本低、易集成化等优势。目前介质谐振器之间的耦合调节方式有多种，例 如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。又例如，通过贯穿谐振器的隔离通槽实现耦合，通过调整隔离槽的 长度，改变介质谐振器之间的耦合量。

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。而调整隔离槽的长度对隔离槽的长度尺寸要求极高。上 述现有的技术方案都存在不利于灵活调整耦合量的问题，此外，在批量生产 时，如果隔离槽通过机械加工完成，则耗时耗力，生产效率低；如果通过开 模成型，则精度无法达到要求，而且针对不同隔离槽长度尺寸，需要不同的 模具，成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种介质谐振器可变耦合结构，包括 多个介质谐振器1、耦合孔2、谐振盲孔3，所述多个介质谐振器1依次连接； 所述耦合孔2位于每两个相邻介质谐振器1的连接处，并沿着两个相邻介质 谐振器1的中心连线的垂面横向平移设置；所述谐振盲孔3位于所述介质谐 振器1的表面；所述介质谐振器1表面、谐振盲孔3和耦合孔2的内表面均 覆有金属层。

根据本发明的一个实施方式，所述介质谐振器1采用陶瓷材质。

根据本发明的一个实施方式，所述谐振盲孔3设置在所述介质谐振器1 上表面或下表面。

根据本发明的一个实施方式，所述金属层为银。

根据本发明的一个实施方式，所述耦合孔2采用以下任一种或几种形状： 圆形、矩形、或椭圆形。

根据本发明的另一个方面，提供了一种介质波导滤波器，所述介质波导 滤波器包含第一介质单体10和第二介质单体20，所述第一介质单体10和所 述第二介质单体20各由一个介质谐振器1构成或者各由多个介质谐振器1构 成，当所述第一介质单体10和所述第二介质单体20由多个介质谐振器1构 成时，所述多个介质谐振器1按照权利要求1所述的介质谐振器1可变耦合 结构进行设置；所述第一介质单体10与所述第二介质单体20表面设有相对 应的未覆金属层的耦合窗口5；所述第一介质单体10与所述第二介质单体20 上设有耦合窗口5的两个面贴合在一起，使所述第一介质单体10与所述第二 介质单体20形成堆叠的结构，所述第一介质单体10与所述第二介质单体20 中的谐振盲孔3两两相对应；所述第一介质单体10和第二介质单体20上分 别设有馈电孔4，分别对应于各自的一个谐振盲孔3并相互对应，用于射频 信号输入输出。

根据本发明的一个实施方式，所述第一介质单体10与所述第二介质单体 20的耦合窗口5大小相同或其中一个耦合窗口5稍大于另外一个耦合窗口5， 使得一个耦合窗口5完全覆盖另外一个耦合窗口5。

根据本发明的一个实施方式，所述第一介质单体10和第二介质单体20 中的耦合孔2的相对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向的纵切面呈镜 像对称。

根据本发明的一个实施方式，所述第一介质单体10与所述第二介质单体20的耦合窗口5均为多个，所述耦合窗口5位于介质谐振器1表面中心或者 边缘。

根据本发明的一个实施方式，所述耦合窗口5设置为圆形、圆环形、方 形或回字形中的任一种或几种的组合。

本发明中，将耦合孔设置于相邻介质谐振器的连接处，谐振盲孔和耦合 孔分离的设置，使得耦合量和介质谐振器的频率相对独立，结构更加稳定可 靠；耦合孔沿沿着两个相邻介质谐振器的中心连线的垂面横向平移设置，可 以灵活调整谐振器之间的耦合量；耦合孔加工量少，精度高；第一介质单体 和第二介质单体中的耦合孔的相对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向 的纵切面呈镜像对称，使加工简单，装配方便。

附图说明

图1是一种介质谐振器可变耦合结构示意图；

图2是不同位置的耦合孔示意图；

图3是一种介质波导滤波器的示意图；

图4是耦合孔呈镜像对称的介质波导滤波器的示意图；

图5是耦合孔呈镜像对称的介质波导滤波器的性能参数图；以及

图6是耦合孔位置重合的介质波导滤波器的性能参数图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发 明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于 被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的 其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一种介质谐振器可变耦合结构。

如图1所示，一种介质谐振器可变耦合结构，包括多个介质谐振器1、 耦合孔2、谐振盲孔3，所述多个介质谐振器1依次连接；所述耦合孔2位于 每两个相邻介质谐振器1的连接处，并沿着两个相邻介质谐振器1的中心连 线的垂面横向平移设置；所述谐振盲孔3位于所述介质谐振器1的表面；所 述介质谐振器1表面、谐振盲孔3和耦合孔2的内表面均覆有金属层。

图1中以两个介质谐振器A和B为例，在介质谐振器A和B的中心位 置分别设置有谐振盲孔3，所述谐振盲孔3用于调节所在介质谐振器1的频 率。所述耦合孔2设置为通孔，贯穿整个介质谐振器1的上下表面，并位于 连个相邻介质谐振器A和B的连接处，用于调整介质谐振器A和B之间的 耦合量。如图1中，所述耦合孔2位于介质谐振器A和B的连接处，而且位 于介质谐振器A和B宽度方向上的中间位置，此时，介质谐振器1之间的耦 合量最弱。

所述沿两个相邻介质谐振器1的中心连线的垂面平移设置，是指所述耦 合孔2可以设置在多个位置，例如图1中，以两个介质谐振器1的中心连线 为长度方向，以介质谐振器1横向为宽度方向，图示中所述耦合孔2位于相 邻介质谐振器1之间，并且沿着介质谐振器1的宽度方向上平移，即可得到 耦合孔2可以设置的多个位置。

本发明中，所述耦合孔2设置为通孔，方便介质谐振器1可变耦合结构 进行组装，构成介质波导滤波器。

本发明中谐振盲孔3和耦合孔2分离的设置，使得耦合量和介质谐振器 1的频率相对独立，并且结构更加稳定可靠。

图2示出了不同位置的耦合孔示意图。

如图2所示，所述耦合孔2位于每两个相邻介质谐振器1的连接处，并 沿着两个相邻介质谐振器1的中心连线的垂面横向平移设置。

所述介质谐振器A和B中心连线的垂面在图2中以阴影所示处的面表示， 所述耦合孔2可以沿着垂面横向平移设置，即，沿着介质谐振器A和B宽度 方向，设置在不同的位置。

本发明中，将耦合孔2设置于相邻介质谐振器1的连接处，沿着两个谐 振器中心连线的垂直方向改变其位置，可以调整谐振器之间的耦合量，调试 范围可达通带带宽的10％～120％。当耦合孔2处于中间位置时，介质谐振器1 之间的耦合最弱，可低至通带带宽的10％；耦合孔2越靠近边缘，介质谐振 器1之间的耦合越强，可达到通带的120％。本发明采用将耦合孔设置在两个 相邻介质谐振器的中心连线的垂面横向不同位置，可以灵活的调节耦合量。

本发明的耦合孔在加工时，如采用机械加工完成，只需要利用钻头一次 成型，加工量少，精度高；如采用开模成型，则只需要在模具上不同的位置 安装同样的插针即可，对于不同需求的耦合量，可以共用模具，降低生产成 本。

根据本发明的一个实施方式，所述介质谐振器1采用陶瓷材质。陶瓷材 质性能好，成型加工方便。

根据本发明的一个实施方式，所述谐振盲孔3设置在所述介质谐振器1 上表面或下表面。所述谐振盲孔3的不同位置的设置，使得在利用本发明介 质谐振器1可变耦合结构构建介质波导滤波器时，能提供多种组合方式，更 加灵活。

根据本发明的一个实施方式，所述金属层为银。

根据本发明的一个实施方式，所述耦合孔2采用以下任一种或几种形状： 圆形、矩形、或椭圆形。

所述耦合孔2的不同形状，能够对相邻介质谐振器1之间的耦合进行调 节，在组成介质波导滤波器时，可以根据不同耦合量的需求进行选择。

图3示出了一种介质波导滤波器的示意图。

如图3所示，一种介质波导滤波器，所述介质波导滤波器包含第一介质 单体10和第二介质单体20，所述第一介质单体10和所述第二介质单体20 各由一个介质谐振器1构成或者各由多个介质谐振器1构成，当所述第一介 质单体10和所述第二介质单体20由多个介质谐振器1构成时，所述多个介 质谐振器1按照权利要求1所述的介质谐振器1可变耦合结构进行设置；所 述第一介质单体10与所述第二介质单体20表面设有相对应的未覆金属层的 耦合窗口5；所述第一介质单体10与所述第二介质单体20上设有耦合窗口5 的两个面贴合在一起，使所述第一介质单体10与所述第二介质单体20形成 堆叠的结构，所述第一介质单体10与所述第二介质单体20中的谐振盲孔3 两两相对应；所述第一介质单体10和第二介质单体20上分别设有馈电孔4， 分别对应于各自的一个谐振盲孔3并相互对应，用于射频信号输入输出。

为了清晰展示第一介质单体10和第二介质单体20，图3中上图将第一 介质单体10和第二介质单体20分离一段距离进行说明，下图为组装图。

所述第一介质单体10由单个或多个介质谐振器1相连组成，图3中采用 三个介质谐振器1组成为例进行说明，图中没有对介质谐振器1进行分割， 可以认为一个谐振盲孔3对应一个介质谐振器1。所述第二介质单体20也可 以由一个介质谐振器1构成或者多个介质谐振器1相连而成。所述第一介质 单体10和第二介质单体20的表面以及谐振盲孔3和耦合孔2的内表面均覆 有金属层，如银层。

在所述第一介质单体10中，相邻介质谐振器1连接处设有耦合孔2，介 质谐振器1表面的中心设有谐振盲孔3。谐振盲孔3既可设于介质谐振器1 上表面也可以设于介质谐振器1下表面。通过调整耦合孔2在相邻两个谐振 器中心线垂直方向的位置可以调节谐振器之间的耦合量，调试范围可达通带 带宽的10％～120％。当耦合孔2处于中间位置时，介质谐振器1之间的耦合 量最弱，可低至通带带宽的10％；耦合孔2越靠近连接部边缘，介质谐振器 1之间的耦合越强，可达到通带的120％。

如图3中的上图所示，在所述第一介质单体10下表面和第二介质单体 20上表面设有相对应的未覆金属层的耦合窗口5。所述耦合窗口5可以为圆 形、圆环形、方形或者回字形。

如图3中的下图所示，所述第一介质单体10和第二介质单体20上设有 耦合窗口5的两面(第一介质单体10的下表面和第二介质单体20的上表面) 贴合在一起，使两个介质单体形成堆叠的结构，构成介质波导滤波器。

所述第一介质单体10和第二介质单体20上分别设有馈电孔4，分别对 应于各自的一个谐振盲孔3并相互对应，用于射频信号输入输出。例如图3 中所示，第一介质单体10的馈电孔4对应的谐振盲孔3位于下表面，第二介 质单体20的馈电孔4对应的谐振盲孔3位于上表面，且上述两个馈电盲孔相 对应设置。

所述第一介质单体10和第二介质单体20上相对应的耦合窗口5处于同 一位置，两个窗口一模一样，或者其中一个窗口稍大于另外一个窗口，使得 一个窗口被另外一个窗口完全覆盖，优选的，两个耦合窗口5的边距离 0.05～0.25mm为佳，可以取得更好的耦合效果，有利于保证当存在装配误差 时信号通过的实际耦合窗口5面积不变，降低耦合对装配误差的敏感性，有 利于提高良品率。所述耦合窗口5可以位于介质谐振器1表面中心处或者边 缘。

所述第一介质单体10与所述第二介质单体20中的谐振盲孔3两两相对 应，即所述第一介质单体10与所述第二介质单体20中的介质谐振器1相对 应。

本发明中，优选第一介质单体10和第二介质单体20中的耦合孔2的相 对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向的纵切面呈镜像对称。图3中第 一介质单体10和第二介质单体20耦合孔2为耦合通孔，耦合通孔位于介质 谐振器1同一侧相同位置，从而完全重合，使第一介质单体10与第二介质单 体20上下连通，在装配时，可以利用耦合通孔实现准确的装配定位。

图4示出了耦合孔呈镜像对称的介质波导滤波器的示意图。

如图4所示，上图为立体图，下图为俯视图，其中，俯视图为了清晰示 出第一介质单体10和第二介质单体20的相对位置，省略了耦合窗口5。

第一介质单体10和第二介质单体20耦合孔2关于谐振器纵向切面镜像 对称，即，在图4中的下图中，相对应的两个耦合孔2沿着介质单体的俯视 图长度方向上的中心线对称，其中，第一介质单体10的耦合孔2为实线，第 二介质单体20中的耦合孔2为虚线。本发明的这种设置，使得第一介质单体 10和第二介质单体20沿着其连接面对称，则二者可用一个模具生产，然后 进行装配，可减少模具费用。

根据本发明的一个实施方式，所述第一介质单体10与所述第二介质单体 20的耦合窗口5大小相同或其中一个耦合窗口5稍大于另外一个耦合窗口5， 使得一个耦合窗口5完全覆盖另外一个耦合窗口5。所述稍大于是指两个耦 合窗口5的边距离小于等于0.25mm。当第一介质单体10上的耦合窗口5比 第二介质单体20上的对应的耦合窗口5大时，优选两个窗口边之间的距离为 0.1mm。这样有利于保证当存在装配误差时两个介质单体之间信号通过的实 际窗口面积不变，降低了耦合对装配误差的敏感性，有利于提高良品率。

根据本发明的一个实施方式，所述第一介质单体10与所述第二介质单体 20的耦合窗口5均为多个。在本发明中，可以根据需要进行耦合窗口5的数 量、形状和位置的设定，如图3中的上图所示，所述耦合窗口5可以位于介 质谐振器1表面中心或者边缘，所述耦合窗口5设置为圆形、圆环形、方形 或回字形中的任一种或几种的组合。

图5示出了耦合孔呈镜像对称的介质波导滤波器的性能参数图。

图6示出了耦合孔位置重合的介质波导滤波器的性能参数图。

在图5和图6中：实线为S21参数，虚线为S11参数。

由图可见两种情况下，S21和S11曲线对称性很好，有利于滤波器抑制 指标的左右平衡，给生产调试留下了足够的余量，可以提高产品生产效率和 合格率。

本发明中，将耦合孔设置于相邻介质谐振器的连接处，谐振盲孔和耦合 孔分离的设置，使得耦合量和介质谐振器的频率相对独立，结构更加稳定可 靠；耦合孔沿沿着两个相邻介质谐振器的中心连线的垂面横向平移设置，可 以灵活调整谐振器之间的耦合量；耦合孔加工量少，精度高；第一介质单体 和第二介质单体中的耦合孔的相对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向 的纵切面呈镜像对称，使加工简单，装配方便。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制， 并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实 施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要 求的限制。

Claims (10)

1.一种介质谐振器可变耦合结构，包括，多个介质谐振器(1)、耦合孔(2)、谐振盲孔(3)，

所述多个介质谐振器(1)依次连接；

所述耦合孔(2)位于每两个相邻介质谐振器(1)的连接处，并沿着两个相邻介质谐振器(1)的中心连线的垂面横向平移设置；

所述谐振盲孔(3)位于所述介质谐振器(1)的表面；

所述介质谐振器(1)表面、谐振盲孔(3)和耦合孔(2)的内表面均覆有金属层。

2.根据权利要求1所述的介质谐振器可变耦合结构，所述介质谐振器(1)采用陶瓷材质。

3.根据权利要求1所述的介质谐振器可变耦合结构，所述谐振盲孔(3)设置在所述介质谐振器(1)上表面或下表面。

4.根据权利要求1所述的介质谐振器可变耦合结构，所述金属层为银。

5.根据权利要求1所述的介质谐振器可变耦合结构，所述耦合孔(2)采用以下任一种或几种形状：圆形、矩形、或椭圆形。

6.一种介质波导滤波器，所述介质波导滤波器包含第一介质单体(10)和第二介质单体(20)，

所述第一介质单体(10)和所述第二介质单体(20)各由一个介质谐振器(1)构成或者各由多个介质谐振器(1)构成，当所述第一介质单体(10)和所述第二介质单体(20)由多个介质谐振器(1)构成时，所述多个介质谐振器(1)按照权利要求1所述的介质谐振器可变耦合结构进行设置；

所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)表面设有相对应的未覆金属层的耦合窗口(5)；

所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)上设有耦合窗口(5)的两个面贴合在一起，使所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)形成堆叠的结构，所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)中的谐振盲孔(3)两两相对应；

所述第一介质单体(10)和第二介质单体(20)上分别设有馈电孔(4)，分别对应于所述第一介质单体(10)和第二介质单体(20)相互对应的一组谐振盲孔(3)，用于射频信号输入输出。

7.根据权利要求6所述的介质波导滤波器，所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)的耦合窗口(5)大小相同或其中一个耦合窗口(5)稍大于另外一个耦合窗口(5)，使得一个耦合窗口(5)完全覆盖另外一个耦合窗口(5)。

8.根据权利要求6所述的介质波导滤波器，所述第一介质单体(10)和第二介质单体(20)中的耦合孔(2)的相对位置为重合或沿两个介质单体的长度方向的纵切面呈镜像对称。

9.根据权利要求6所述的介质波导滤波器，所述第一介质单体(10)与所述第二介质单体(20)的耦合窗口(5)均为多个，所述耦合窗口(5)位于介质谐振器(1)表面中心或者边缘。

10.根据权利要求6所述的介质波导滤波器，所述耦合窗口(5)设置为圆形、圆环形、方形或回字形中的任一种或几种的组合。

Images