CN110828947A

CN110828947A - 一种交叉耦合介质波导滤波器

Info

Publication number: CN110828947A
Application number: CN201911117591.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋廷利; 彭胜春; 靳文婷; 罗文汀; 黄骥
Original assignee: CETC 26 Research Institute
Current assignee: CETC 26 Research Institute
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN110828947B

Abstract

本发明涉及一种交叉耦合介质波导滤波器，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多组谐振孔，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，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，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口；其中至少有一个通槽为弧形通槽，且与一个耦合盲孔配合形成交叉耦合零点；本发明解决了滤波器高矩形度的问题；陶瓷介质体的一体成型结构有利于小型化与一致性；在介质体上的谐振腔内开设弧形通槽，可通过调整弧形通槽的弧度和弧长改变交叉耦合零点的位置，提高带外抑制，从而降低对其它通信频段影响。

Description

一种交叉耦合介质波导滤波器

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种介质滤波器，尤其涉及一种交叉耦合介质波导滤波器。

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。

但由于受其结构影响，介质波导不能像传统金属腔灵活变更交叉零点结构；中国专利CN110277612A提出了一种具有对称交叉耦合零点的介质波导滤波器；该专利通过在介质本体上的介质谐振腔内开设的以介质谐振中心对称的第一盲孔和第二盲孔，可实现交叉耦合零点，提高带外抑制，从而降低对其他通信频段的影响，但是该专利的附图9中可以看出，该方案的矩形度不高，其他效果也需要进一步提升；因此，为了提升基站的选频滤波性能，实现滤波器的低损耗、高矩形度以及提高滤波器的带外抑制是亟需解决的问题。

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，提出了一种交叉耦合介质波导滤波器。

一种交叉耦合介质波导滤波器，包括介质体，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多组谐振孔，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，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，在每两组谐振孔之间形成耦合窗口；其中至少有一个通槽为弧形通槽，且与一个耦合盲孔配合，形成交叉耦合零点。

进一步的，所述谐振孔的组数比通槽的个数至少多一个。

进一步的，谐振孔的组数至少为3组。

优选的，所述通槽的个数可以为4个。

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，与弧形通槽配合的耦合盲孔位于该弧形通槽的弧形内侧。

进一步的，所述弧形通槽为带弧形的通槽，包括圆弧形通槽和勺子形通槽。

进一步的，所述通槽的形状还包括呈长条形、L形、T形或十字形中任意一种或多种。

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。

可选的，本发明采用6阶4陷波、10阶6陷波、10阶4陷波或9阶4陷波拓扑结构；

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，本发明可以采用10阶6陷波的拓扑结构。

本发明的有益效果：

本发明的介质体为一体成形结构，有利于小形化与一致性，通过在介质本体上的介质谐振器内开设弧形通槽，可改变交叉耦合零点的位置，提高带外抑制，从而降低对其它通信频段影响。

附图说明

图1为实施例一采用的一种6阶4陷波的交叉耦合介质波导滤波器的结构图；

图2为实施例二采用的另外一种6阶4陷波的交叉耦合介质波导滤波器的结构图；

图3为实施例三采用的一种10阶6陷波交叉耦合介质波导滤波器的结构图；

图4为实施例三对应的性能仿真对比图；

图5为实施例四采用的另一种10阶6陷波交叉耦合介质波导滤波器的结构图；

图6为实施例五采用的另外一种10阶6陷波交叉耦合介质波导滤波器的结构图；

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，8、勺子形通槽，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。

实施例一

如图1所示，本实施例给出了一种6阶4陷波的交叉耦合介质波导滤波器，即对应为3组谐振孔，具体包括陶瓷介质体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3组谐振孔，以图中竖直方向的两个谐振盲孔为一组，从左往右依次为第一组、第二组以及第三组；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2个通槽，其中有一个通槽为弧形通槽7，另外一个通槽为长条形通槽5；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；弧形通槽7与其内侧的一个耦合盲孔配合，形成交叉耦合零点。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2所示，本实施例给出了另外一种6阶4陷波的交叉耦合介质波导滤波器，即对应为3组谐振孔，具体包括陶瓷介质体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3组谐振孔，以图中竖直方向的两个谐振盲孔为一组，从左往右依次为第一组、第二组以及第三组；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2个通槽，其中有一个通槽为弧形通槽7，另外一个通槽为T形通槽6；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；弧形通槽7与其内侧的一个耦合盲孔配合，形成交叉耦合零点。能够有效提高带外抑制，从而降低对其他通信频段影响。

实施例三

如图3所示，一种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L形通槽9形成耦合窗口；第二组谐振孔与第三组谐振孔之间设置为长条形通槽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，提高带外抑制，从而降低对其它通信频段的影响。

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。

实施例四

如图5所示，本实施例的10阶6陷波的交叉耦合介质波导滤波器，主要对通槽的形状以及耦合盲孔的设置进行了改变；第一组谐振孔与第二组谐振孔之间设置十字形通槽4形成耦合窗口，十字形通槽的臂槽大小可调节相邻两个谐振孔2间的耦合量；第二组谐振孔与第三组谐振孔之间设置长条形通槽5构成耦合窗口；T形通槽6在第三组谐振孔与第四组谐振孔之间形成耦合窗口；弧形通槽7的开设在第四组谐振孔与第五组谐振孔之间形成耦合窗口。陶瓷介质体1的另一侧表面设置有10个耦合盲孔，大部分的耦合盲孔都设置两个谐振盲孔之间；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。

实施例五

如图6所示，本实施例的10阶6陷波的交叉耦合介质波导滤波器，主要增加了一种勺子形的弧形通槽8，具体的，第一组谐振孔与第二组谐振孔之间设置十字形通槽孔4形成耦合窗口，十字形通槽的臂槽大小可调节相邻两个谐振孔2间的耦合量；第二组谐振孔与第三组谐振孔之间设置勺子形通槽8构成耦合窗口；第三组谐振孔与第四组谐振孔之间设置十字形通槽6形成耦合窗口；第四组谐振孔与第五组谐振孔之间开设弧形通槽7形成耦合窗口。陶瓷介质体1的另一侧表面设置设有对称的输入输出盲孔以及有11个耦合盲孔用于调节所在谐振腔的频率以及所在谐振器与相邻谐振器的耦合量，其中勺子形通槽8与圆形耦合盲孔3、弧形通槽7与圆形耦合盲孔3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。

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。

作为一种补充实现方式，在所述介质波导滤波器及内部的介质波导耦合结构中，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。

另外，所述陶瓷介质体外侧通过金属化处理形成金属屏蔽层包括采用金层或银层，由此确保该介质波导滤波器具有良好的电磁屏蔽性能，并且还能使得金属屏蔽层具有抗氧化的特点，能够延长所述交叉耦合介质波导滤波器的使用寿命。

为了方便说明，本发明的上述实施例仅采用三组谐振孔和五组谐振孔进行说明，当然，三组以上的谐振孔也应该在本发明的保护范围内；另外本发明仅需至少有一个弧形通槽与一个耦合盲孔进行配合，形成交叉耦合零点；其余通槽可以采取长条形通槽、T形通槽、L形通槽、弧形通槽、勺子形通槽或十字形通槽中任意一种或多种；另外各个通槽的边缘可以为圆形倒角也可以为直角倒角。

本发明涉及的交叉耦合介质波导滤波器，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

1.一种交叉耦合介质波导滤波器，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多组谐振孔，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，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；其中至少有一个通槽为弧形通槽，且与一个耦合盲孔配合，形成交叉耦合零点。

2.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，所述谐振孔的组数比通槽的个数至少多一个。

3.根据权利要求1或2所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，谐振孔的组数至少为3组。

4.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，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。

5.根据权利要求1或4所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，所述耦合盲孔为圆形、矩形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，与弧形通槽配合的耦合盲孔位于该弧形通槽的弧形内侧。

7.根据权利要求1或6任一所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，所述弧形通槽为带弧形的通槽，包括圆弧形通槽和勺子形通槽。

8.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，通过调整弧形槽的弧度和弧长改变交叉耦合零点的位置。

9.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，其特征在于，所述通槽的形状还包括呈长条形、T形、L形或十字形中任意一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种交叉耦合介质波导滤波器，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。