CN110797613A - 一种十阶六陷波的介质波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种十阶六陷波的介质波导滤波器，包括陶瓷介质体，陶瓷介质体外侧通过金属化处理形成金属屏蔽层；在陶瓷介质体的一侧表面设置有五组谐振孔；每组谐振孔包括两个对称设置的谐振盲孔；每两组谐振孔之间设置有一个贯穿陶瓷介质体的通槽，即根据十个谐振盲孔和四个通槽，构成十阶六陷波结构；以通槽分隔出若干谐振腔；在介质体上设置有多个大小可调的耦合盲孔，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口。本发明通过设置10个谐振盲孔和4个通槽，从而提出了一种十阶六陷波的介质波导滤波器；该滤波器能够在减小滤波器插损的情况下实现基站滤波器的高矩形度性能要求。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种介质滤波器，尤其涉及一种十阶六陷波的介质波导滤波器。
背景技术
滤波器是微波通信系统中不可或缺的电子元件，其性能决定了通信系统的质量。随着5G通信技术的到来，5G基站天线端口数从传统8端口增加到64端口、128端口，大幅度提升了滤波器的需求量。因此，小体积、轻量化、高性能滤波器应运而生且势在必行。而介质波导滤波器综合了腔体滤波器和传统介质滤波器的优良性能，故成为5G通信设备中最佳选择。
传统的波导滤波器为空气填充的金属腔结构，其金属材料边缘起到了电磁屏蔽和结构支撑的作用。但较大体积和重量已经不能满足5G基站小形化的要求。而介质波导滤波器采用高介电常数陶瓷材料填充、压制成形，起到电磁波传导和结构支撑作用。同时，由陶瓷粉体材料制作而成的谐振器，其优点是体积小、便于实现电路集成、温度稳定性高，以及在使用上不受频率限制。
现有技术一般采用10阶4陷波、9阶4陷波等多阶介质滤波器结构；例如中国专利CN106910969A给出了一种五阶、八阶介质波导滤波器；但是该方案主要针对述现有多阶介质波导滤波器的耦合桥存在长度/耦合量受限于铣削刀具尺寸的问题，以及多阶滤波器体积较大的问题；但并没有解决矩形度不高、滤波器高损耗等问题，也不能提高滤波器的带外抑制。
发明内容
基于现有技术存在的问题，本发明为了解决在减小滤波器插损的情况下实现基站滤波器的高矩形度性能要求的技术问题，基于十阶六陷波结构，提出了一种新型的十阶六陷波的介质波导滤波器。
一种十阶六陷波的介质波导滤波器，包括陶瓷介质体，陶瓷介质体外侧通过金属化处理形成金属屏蔽层；在陶瓷介质体的一侧表面设置有五组谐振孔；每组谐振孔包括两个对称设置的谐振盲孔；每两组谐振孔之间设置有一个贯穿陶瓷介质体的通槽，即根据十个谐振盲孔和四个通槽，构成十阶六陷波结构；以通槽分隔出若干谐振腔；在介质体上设置有多个大小可调的耦合盲孔，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口。
优选的，针对现有的2.515～2.675GHz频段介质波导滤波器矩形度要求极高，因此本发明采用10阶6陷波的拓扑结构。
进一步的，耦合盲孔设置在陶瓷介质体的另一侧表面上位于谐振腔内，用于调节谐振腔的频率以及所在谐振腔与相邻谐振腔的耦合量。
进一步的，所述耦合盲孔为圆形盲孔、矩形盲孔或椭圆形盲孔。
进一步的，所述通槽的形状还包括呈弧形、长条形、T形、L形或十字形中任意一种或多种。
其中，弧形通槽包括勺子形、半圆环形或扇形通槽。
进一步的，还包括在陶瓷介质体的另一侧表面设置对称的输入输出盲孔。
本发明的有益效果：
本发明针对现有的2.515～2.675GHz频段介质波导滤波器矩形度要求极高的问题，提出了10阶6陷波结构，通过设置10个谐振盲孔和4个通槽，从而提出了一种十阶六陷波的介质波导滤波器；该滤波器能够在减小滤波器插损的情况下实现基站滤波器的高矩形度性能要求；另外，本发明的陶瓷介质体为一体成型结构，与传统拼接的介质波导滤波器相比体积更小、可靠性与一致性也更好。此外，盲孔构成的谐振腔较单个块状谐振腔而言产生的二次谐波更远。
附图说明
图1为本发明采用的10阶6陷波的拓扑结构图；
图2为实施例一采用的一种介质波导滤波器的结构图；
图3为实施例二采用的一种介质波导滤波器的结构图；
图4为实施例二对应的性能仿真对比图；
图中，1、陶瓷介质体，2、谐振盲孔，3、耦合盲孔，4、十字形通槽，5、长条形通槽，6、T形通槽，7、弧形通槽，9、L形通槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合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。
如图1所示，本实施例给出一种10阶6陷波的拓扑结构构造，通过增加从输入到输出的信号传输路径，并控制路径之间的相位差；图1中10个数字可以代表10个谐振盲孔，谐振盲孔通过4个通槽隔离，形成10阶6陷波构造；
实施例一
如图2所示，本实施例的十阶六陷波的介质波导滤波器，包括陶瓷介质体1，陶瓷介质体外侧通过金属化处理形成金属屏蔽层；在陶瓷介质体的一侧表面设置有5组谐振孔，以图中竖直方向的两个谐振盲孔2为一组，从左往右依次为第一组、第二组、第三组、第四组以及第五组；每组谐振孔包括两个对称设置的谐振盲孔2；每两组谐振孔之间设置有一个贯穿陶瓷介质体的通槽，即4个通槽，分别为十字形通槽4、长条形通槽5、L形通槽9以及T形通槽6；其中，在L形通槽9的拐点内侧设置有一个耦合盲孔3，其余耦合盲孔3可以根据实际需要分布在通槽附近；以通槽分隔出若干谐振腔；在介质体上还设置有多个大小可调的耦合盲孔3，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口；通过调节通槽的槽臂长度以及耦合盲孔的位置。能够有效提高带外抑制，从而降低对其他通信频段影响。
实施例二
如图3所示，一种基于10阶6陷波的交叉耦合介质波导滤波器，包括陶瓷介质体1，陶瓷介质体1为高介电常数材料制成，陶瓷介质体1外侧通过被银金属化处理形成银屏蔽层。陶瓷介质体1的一侧表面设置有5组谐振孔，每组谐振孔包括两个对称设置的谐振盲孔2。第一组谐振孔与第二组谐振孔之间设置长条形通槽5形成耦合窗口；第二组谐振孔与第三组谐振孔之间也设置为长条形通槽5形成耦合窗口，第三组谐振孔与第四组谐振孔之间设置有十字形通槽，十字形通槽的臂槽大小可调节，从而调节相邻两个谐振孔2间的耦合量；第四组谐振孔与第五组谐振孔之间设置有弧形通槽，其中弧形通槽7与一个圆形耦合盲孔3配合可实现交叉耦合零点，陶瓷介质体1的另一侧表面设置有10个耦合盲孔，大部分的耦合盲孔3都设置两个谐振盲孔2之间；用于调节所在谐振腔的频率以及所在谐振器(谐振腔)与相邻谐振器的耦合量，其中有一个圆形耦合盲孔与弧形通槽7配合可实现交叉耦合零点，提高带外抑制，从而降低对其它通信频段的影响。
进一步的，本实施例中，陶瓷介质体1的另一侧表面还设置有对称的输入输出盲孔。
另外，陶瓷介质体1为高介电常数材料制成；所述陶瓷介质体1用于传递电磁波，其可以但不限于为由陶瓷介质材料制成的矩形实心体或者圆柱形实心体。陶瓷介质材料是一种硬质介质材料，具有很高的介电常数和较低的介质损耗，同时能够提供有效的结构支撑。通过这种介质材料设计出的介质波导滤波器等射频器件具有小型化、高稳定性、低损耗、重量轻和成本低等多种优点，能很好的满足未来滤波器的小型化和高性能的要求。此外，为了方便加工制造，在本实施例中，将所述陶瓷介质体1设计为矩形实心体结构。
参考如图4所示，可以看出，本实施例采用的10阶6陷波的拓扑结构，相较于目前技术设计方案的10阶4陷波、9阶4陷波，其具有更好地矩形度以及更高的带外抑制。
可以理解的是，长条形通槽越靠近哪一侧，则该靠近侧可以不需要耦合盲孔，同理，对于十字形通槽而言，若每个臂槽的长度可以调节，对于每个臂槽所对应的耦合盲孔，也可以相应的取消或者增加。
本发明中可以通过调整各个通槽的槽臂长度以及耦合盲孔位置，从而形成交叉耦合零点，提高带外抑制，从而降低对其他通信频段的影响。
本发明中还可以设置一个弧形通槽，通过该弧形通槽与耦合盲孔进行配合，形成交叉耦合零点，提高带外抑制，从而降低对其他通信频段的影响。
当然，还可以通过上述两个方式所结合的方式来共同形成交叉耦合零点，提高带外抑制，从而降低对其他通信频段的影响。
本发明涉及的十阶六陷波的介质波导滤波器，其陶瓷介质体为一体成型结构，与传统拼接的介质波导滤波器相比体积更小、可靠性与一致性也更好。此外，盲孔构成的谐振器较单个块状谐振器而言产生的二次谐波更远。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种十阶六陷波的介质波导滤波器，包括陶瓷介质体，陶瓷介质体外侧通过金属化处理形成金属屏蔽层；其特征在于：在陶瓷介质体的一侧表面设置有五组谐振孔；每组谐振孔包括两个对称设置的谐振盲孔；每两组谐振孔之间设置有一个贯穿陶瓷介质体的通槽，即根据十个谐振盲孔和四个通槽，构成十阶六陷波结构；以通槽分隔出若干谐振腔；在介质体上设置有多个大小可调的耦合盲孔，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口。
2.根据权利要求1所述的一种十阶六陷波的介质波导滤波器，其特征在于，耦合盲孔设置在陶瓷介质体的另一侧表面上位于谐振腔内，用于调节谐振腔的频率以及所在谐振腔与相邻谐振腔的耦合量。
3.根据权利要求1或2所述的一种十阶六陷波的介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合盲孔为圆形、矩形或椭圆形。
4.根据权利要求1所述的一种十阶六陷波的介质波导滤波器，其特征在于，所述通槽的形状包括呈弧形、长条形、T形、L形或十字形中任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种十阶六陷波的介质波导滤波器，其特征在于，所述通槽的槽臂长度可调。
6.根据权利要求1所述的一种十阶六陷波的介质波导滤波器，其特征在于，包括在陶瓷介质体的另一侧表面设置对称的输入输出盲孔。
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