CN111033885B - 腔体滤波器及通信射频器件 - Google Patents

腔体滤波器及通信射频器件 Download PDF

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Abstract

一种腔体滤波器(40)及通信射频器件，该腔体滤波器(40)包括信号输入端(401)、信号输出端(402)、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器(403‑406)，信号输入端(401)与谐振器中的首个谐振器(403)耦接，信号输出端(402)与谐振器中的末个谐振器(406)耦接，通过在首个谐振器(403)和末个谐振器(406)的间隔处设置耦合窗口(407)，从而在该腔体滤波器(40)的通带内增加两个传输零点，进而能够明显降低插损波动。

Description

腔体滤波器及通信射频器件
技术领域
本申请涉及滤波器领域，尤其涉及一种腔体滤波器及通信射频器件。
背景技术
腔体滤波器在通带范围内存在插损波动，插损波动是指滤波器在通带频率范围内插损最大值与最小值的差值。
在带通滤波器中，通带范围呈现中心频率附近插损小、边频插损大的特点，通带范围指带通滤波器允许通过的电磁波的频率范围。一般，通带边频的插入损耗受带外传输零点的影响较大，带外抑制越强，边频的插损越大，造成通带插损波动变大。随着通信技术的发展，对带外抑制的要求更为严格，腔体滤波器一般都需要加入带外传输零点来保证带外抑制满足要求，这会导致通带内的插损波动变大，但现有技术没有对插损波动大的问题进行有效处理。
故，有必要提出一种腔体滤波器及通信射频器件，以解决上述技术问题。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种腔体滤波器及通信射频器件，该腔体滤波器能够有效控制通带插损波动，使插损波动明显降低。
为了解决上述技术问题，本申请的第一个技术方案是提供一种腔体滤波器，该腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；其中，首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置有耦合窗口，通过耦合窗口在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点。
为了解决上述技术问题，本申请的第二个技术方案是提供一种通信射频器件，通信射频器件包括腔体滤波器，腔体滤波器用于设于通信射频器件的信号收发电路部分，对信号进行选择；其中，腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置有耦合窗口，通过耦合窗口在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请的腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；通过在首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置耦合窗口，从而在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点，进而能够有效控制该腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低。
附图说明
图1是现有技术中腔体滤波器一实施方式的结构示意图；
图2是图1中腔体滤波器一实施方式的等效电路示意图；
图3是图1中腔体滤波器一实施方式的插损波动示意图；
图4是本申请提供的腔体滤波器一实施方式的结构示意图；
图5是图4中腔体滤波器一实施方式的等效电路示意图；
图6是图4中腔体滤波器一实施方式的插损波动示意图。
具体实施方式
本申请提供一种腔体滤波器及通信射频器件，为使本申请的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本申请进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
为了有效控制腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低，本申请提供的腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器，信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接，通过在首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置耦合窗口，从而在该腔体滤波器的通带内增加两个传输零点，进而能够明显降低插损波动。
请参阅图1～图3，图1是现有技术中腔体滤波器一实施方式的结构示意图。如图1所示，腔体滤波器10包括信号输入端101、信号输出端102及四个依次相连间隔设置的第一谐振器103、第二谐振器104、第三谐振器105、第四谐振器106，其中第一谐振器103与第二谐振器104通过耦合窗口连接，第二谐振器104与第三谐振器105通过耦合窗口连接，第三谐振器105与第四谐振器106通过耦合窗口连接。为了完成信号的传输，该腔体滤波器10还包括第一抽头113和第二抽头114，其中，信号输入端101通过第一抽头113与第一谐振器103耦接，信号输出端102通过第二抽头114与第四谐振器106耦接。
请参阅图2，图2是图1中腔体滤波器一实施方式的等效电路示意图。如图2所示，第一谐振器201与第二谐振器202通过耦合窗口206连接，第二谐振器202与第三谐振器203通过耦合窗口207连接，第三谐振器203与第四谐振器204通过耦合窗口208连接，且信号输入端210通过第一抽头209与第一谐振器201连接，信号输出端212通过第二抽头211与第四谐振器204连接。待处理的信号通过信号输入端210进入带通滤波器后，经第一抽头209传输给第一谐振器201，第一谐振器201通过耦合窗口206将信号传输给第二谐振器202，第二谐振器202通过耦合窗口207将信号传输给第三谐振器203，第三谐振器203通过耦合窗口208将信号传输给第四谐振器204，第四谐振器204经第二抽头211将信号传输到信号输出端212。
请参阅图3，图3是图1中腔体滤波器一实施方式的插损波动示意图。如图3所示，横坐标代表频率，其单位是吉赫兹；纵坐标代表插损，其单位是分贝。图中的点m3代表频率为1.99吉赫兹时的插损为-1.4438分贝；图中的点m4代表频率为2.01吉赫兹时的插损为-1.5145分贝；图中的点m5代表频率为2.002吉赫兹时的插损为-0.987分贝。其中，点m5对应的-0.987分贝为插损最大值，点m4对应的-1.5145分贝为插损最小值，则通带插损波动为：A＝-0.987-(-1.5145)＝0.5275分贝。腔体滤波器的两个通带边频分别为1.99吉赫兹和2.01吉赫兹，中心频率为2吉赫兹。
由上述可知，现有技术中的通带边频的抑制较差，通带插损波动较大。为了降低通带插损波动，本申请在通带内加入两个相对于中心频率左右对称的传输零点，以下，结合图4～图6进行详细说明。
请参阅图4，图4是本申请提供的腔体滤波器一实施方式的结构示意图。以该腔体滤波器包括四个首尾依次相连间隔设置的谐振器为例来说明，如图4所示。
本申请的腔体滤波器40包括信号输入端401、信号输出端402及四个首尾依次相连间隔设置的第一谐振器403、第二谐振器404、第三谐振器405、第四谐振器406，其中，首个谐振器和末个谐振器分别为第一谐振器403和第四谐振器406，且在第一谐振器403和第四谐振器406之间设置耦合窗口407。在上述方式中，通过在第一谐振器403和第四谐振器406之间设置耦合窗口407，从而在该腔体滤波器40的通带内增加两个传输零点，进而能够明显降低通带内的插损波动。
具体地，为了在通带内增加两个传输零点来控制腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低，本申请通过设置耦合窗口407从而在该腔体滤波器40的通带内增加两个相对于谐振器的中心频率左右对称的传输零点。
进一步地，在另一个实施方式中，为了完成信号的传输，该腔体滤波器40还包括第一抽头413和第二抽头414，其中，该信号输入端401通过第一抽头413与四个谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端402通过第二抽头414与四个谐振器中的末个谐振器耦接。
腔体滤波器40为带通滤波器，带通滤波器是指允许特定频率范围的电磁波通过，同时屏蔽其他频率范围电磁波的滤波器。如图4所示，传输到信号输入端401的电磁波一般包括特定频率范围和其他频率范围的电磁波，则在带通滤波器内进行信号的耦合传输后，经信号输出端402输出的电磁波为特定频率范围的电磁波，而其他频率范围的电磁波被滤除掉，也即实现了滤除杂波的效果。具体地，第一谐振器403和第四谐振器406之间设置耦合窗口407，且该耦合窗口407的大小与腔体滤波器40对应传输的信号频率相匹配，耦合窗口的大小影响带通滤波器允许通过的电磁波的特定频率范围，在具体应用场景中，应根据实际所需的通带范围来调整耦合窗口的大小。
进一步地，在另一个实施方式中，腔体滤波器40还包括盖板(图1中未示出)以及至少一个耦合螺杆，本实施例中以具体设置了四个耦合螺杆为例来说明，四个耦合螺杆分别用于调节相连两谐振器之间的耦合强度。其中，第一谐振器403和第四谐振器406之间的耦合窗口407处设置有第一耦合螺杆408用于调节第一谐振器403和第四谐振器406之间的耦合强度，第一谐振器403和第二谐振器404之间的耦合窗口处设置有第二耦合螺杆409用于调节第一谐振器403和第二谐振器404间的耦合强度，第二谐振器404和第三谐振器405之间的耦合窗口处设置有第三耦合螺杆410用于调节第二谐振器404和第三谐振器405间的耦合强度，第三谐振器405和第四谐振器406之间的耦合窗口处设置有第四耦合螺杆411用于调节第三谐振器405和第四谐振器406间的耦合强度，四个耦合螺杆408、409、410、411的一端分别通过螺纹与盖板上对应的四个螺孔连接，另一端分别延伸到对应的四个耦合窗口中，通过调节耦合螺杆延伸到耦合窗口中的深度从而调节两相连谐振器之间的耦合强度。具体地，耦合螺杆延伸到耦合窗口中的深度与相连两谐振器之间的耦合强度成正相关，即调节耦合螺杆延伸到耦合窗口中的深度越深，则相连两谐振器之间的耦合强度越强，调节耦合螺杆延伸到耦合窗口中的深度越浅，则相连两谐振器之间的耦合强度越弱。另外，由于耦合强度对插损波动存在一定的影响，故可通过调节耦合强度来得到符合要求的插损波动。
更进一步地，本实施例中的四个谐振器403、404、405、406均为金属谐振器，四个耦合螺杆408、409、410、411均为金属耦合螺杆，且四个金属谐振器403、404、405、406内部分别设置有金属调频螺杆412，金属调频螺杆412的一端通过螺纹与盖板上的螺孔连接，另一端延伸到金属谐振器内，通过调节金属调频螺杆412延伸到金属谐振器内的深度从而调节金属谐振器的频率。
本实施例中的谐振器为金属谐振器，在其他实施例中，谐振器也可以为其他类型的谐振器，比如介质谐振器。
本实施例中设置四个谐振器403、404、405、406是一具体实施方式，在其他实施例中也可以设置五个、六个或更多数量的谐振器，谐振器的具体数量在此不做限定。
同时，为了便于固定盖板，并达到更好的密封效果，在本实施方式中，腔体滤波器40还包括腔体壁，腔体壁上对应设置有螺孔(图中未示出)，以固定盖板。
区别于现有技术，本申请的腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；通过在首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置耦合窗口，从而在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点，进而能够有效控制该腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低。
为了清楚说明上述任一实施方式的腔体滤波器的工作原理，以腔体滤波器包括四个首尾依次相连间隔的金属谐振器，且首尾相邻的两个金属谐振器之间设置有耦合窗口为例进行解释说明。请参阅图5，图5是图4中腔体滤波器一实施方式的等效电路示意图。
具体地，以腔体滤波器为带通滤波器为例进行说明，其中，四个金属谐振器501、502、503、504通过相连两谐振器之间分别设置的四个耦合窗口505、506、507、508连通形成带通滤波器，第一金属谐振器501通过第一抽头509和信号输入端510连接，第四金属谐振器504通过第二抽头511和信号输出端512连接。
本实施方式中，四个金属谐振器501、502、503、504以及信号输入端510、信号输出端512均接地，以防止漏电。
待处理的信号通过信号输入端510进入带通滤波器后，经第一抽头509传输给第一金属谐振器501，第一金属谐振器501通过第一耦合窗口505将信号传输给第四金属谐振器504，第四金属谐振器504经第二抽头511将信号传输到信号输出端512，与此同时，第一金属谐振器501通过第二耦合窗口506将信号传输给第二金属谐振器502，第二金属谐振器502通过第三耦合窗口507将信号传输给第三金属谐振器503，第三金属谐振器503通过第四耦合窗口508将信号传输给第四金属谐振器504，第四金属谐振器504经第二抽头511将信号传输到信号输出端512。传输给信号输入端510的电磁波一般包括特定频率范围和其他频率范围的电磁波，在带通滤波器内进行信号的耦合传输后，经信号输出端512输出的信号只包含特定频率范围的电磁波，而其他范围的电磁波被滤除掉，也即实现了滤除杂波的效果。在上述方式中，通过在第一金属谐振器501和第四金属谐振器504之间增加了第一耦合窗口505，从而在滤波器的通带内增加了两个相对于谐振器的中心频率对称的零点，进而能降低插损波动。
本实施方式中，通过四个金属谐振器501、502、503、504及四个耦合窗口505、506、507、508形成谐振回路，对待处理信号中的不同频率的信号进行选择以滤除杂波，再将经过处理后的信号经第二抽头511输出给信号输出端512。
请参阅图6，图6是图4中腔体滤波器一实施方式的插损波动示意图。如图6所示，横坐标代表频率，其单位是吉赫兹；纵坐标代表插损，其单位是分贝。图中的点m1代表频率为1.99吉赫兹时的插损为-1.4862分贝；图中的点m3代表频率为2.01吉赫兹时的插损为-1.4997分贝；图中的点m2代表频率为1.992吉赫兹时的插损为-1.284分贝。其中，点m2对应的-1.284分贝为插损最大值，点m3对应的-1.4997分贝为插损最小值，则通带插损波动为：A＝-1.284-(-1.4997)＝0.2157分贝。腔体滤波器的两个通带边频分别为1.99吉赫兹和2.01吉赫兹，中心频率为2吉赫兹。
由上述可知，采用本申请中增加了耦合窗口407的腔体滤波器，可使得通带范围内的插损波动得到降低，现有技术中在未增加耦合窗口407时的插损波动大小为0.5275分贝，而本申请中增加耦合窗口407后降到了0.2157分贝，说明本申请能够明显降低插损波动。
区别于现有技术，本申请的腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；通过在首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置耦合窗口，从而在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点，进而能够有效控制该腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低。
本申请还提供一种通信射频器件，通信射频器件包括腔体滤波器，腔体滤波器用于设于通信射频器件的信号收发电路部分，对信号进行选择；其中，腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置有耦合窗口，通过耦合窗口在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点。
其中，通信射频器件为单工器、双工器、分路器、合路器或塔顶放大器中的任一种。
关于腔体滤波器的结构，上述已进行了详尽描述，在此不再赘述。
区别于现有技术，本申请的腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；信号输入端与谐振器中的首个谐振器耦接，信号输出端与谐振器中的末个谐振器耦接；通过在首个谐振器和末个谐振器的间隔处设置耦合窗口，从而在腔体滤波器的通带内增加两个传输零点，进而能够有效控制该腔体滤波器的通带插损波动，使插损波动明显降低。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种腔体滤波器，其特征在于，所述腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；所述信号输入端通过第一抽头与所述谐振器中的首个谐振器耦接，所述信号输出端通过第二抽头与所述谐振器中的末个谐振器耦接；
所述腔体滤波器为带通滤波器，所述首个谐振器和所述末个谐振器的间隔处设置有耦合窗口，通过所述耦合窗口在所述腔体滤波器的通带内增加两个相对于所述谐振器的中心频率左右对称的传输零点；
所述首个谐振器和第二谐振器、所述第二谐振器和第三谐振器以及所述第三谐振器和第四谐振器之间通过耦合窗口连接；
所述腔体滤波器还包括盖板以及四个耦合螺杆，所述耦合螺杆的一端通过螺纹与所述盖板的螺孔连接，另一端延伸到所述耦合窗口中，通过调节所述耦合螺杆延伸到所述耦合窗口中的深度以调节所述首个谐振器和所述末个谐振器之间、所述首个谐振器和第二谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器以及所述第三谐振器和所述第四谐振器之间的耦合强度；
所述至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器为介质谐振器或金属谐振器，所述耦合螺杆为金属耦合螺杆。
2.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，所述耦合窗口的大小与所述腔体滤波器对应传输的信号频率相匹配。
3.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，所述耦合螺杆延伸到所述耦合窗口中的深度与所述首个谐振器和所述末个谐振器之间的耦合强度呈正相关。
4.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，所述至少四个金属谐振器的内部分别设置有金属调频螺杆，所述金属调频螺杆的一端通过螺纹与所述盖板的螺孔连接，另一端延伸到所述金属谐振器内，通过调节所述金属调频螺杆延伸到所述金属谐振器内的深度以调节所述金属谐振器的频率。
5.一种通信射频器件，其特征在于，所述通信射频器件包括腔体滤波器，所述腔体滤波器用于设于所述通信射频器件的信号收发电路部分，对信号进行选择；
其中，所述腔体滤波器包括信号输入端、信号输出端、至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器；所述信号输入端通过第一抽头与所述谐振器中的首个谐振器耦接，所述信号输出端通过第二抽头与所述谐振器中的末个谐振器耦接；
所述腔体滤波器为带通滤波器，所述首个谐振器和所述末个谐振器的间隔处设置有耦合窗口，通过所述耦合窗口在所述腔体滤波器的通带内增加两个相对于所述谐振器的中心频率左右对称的传输零点；
所述首个谐振器和第二谐振器、所述第二谐振器和第三谐振器以及所述第三谐振器和第四谐振器之间通过耦合窗口连接；
所述腔体滤波器还包括盖板以及四个耦合螺杆，所述耦合螺杆的一端通过螺纹与所述盖板的螺孔连接，另一端延伸到所述耦合窗口中，通过调节所述耦合螺杆延伸到所述耦合窗口中的深度以调节所述首个谐振器和所述末个谐振器之间、所述首个谐振器和第二谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器以及所述第三谐振器和所述第四谐振器之间的耦合强度；
所述至少四个首尾依次相连间隔设置的谐振器为介质谐振器或金属谐振器，所述耦合螺杆为金属耦合螺杆。
6.根据权利要求5所述的通信射频器件，其特征在于，所述耦合窗口的大小与所述腔体滤波器对应传输的信号频率相匹配。
7.根据权利要求5所述的通信射频器件，其特征在于，所述耦合螺杆延伸到所述耦合窗口中的深度与所述首个谐振器和所述末个谐振器之间的耦合强度成正相关。
8.根据权利要求5所述的通信射频器件，其特征在于，所述至少四个金属谐振器的内部分别设置有金属调频螺杆，所述金属调频螺杆的一端通过螺纹与所述盖板的螺孔连接，另一端延伸到所述金属谐振器内，通过调节所述金属调频螺杆延伸到所述金属谐振器内的深度以调节所述金属谐振器的频率。
9.根据权利要求5所述的通信射频器件，其特征在于，所述通信射频器件为单工器、双工器、分路器、合路器或塔顶放大器中的任一种。
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