CN111313133B - 一种双层滤波器和谐波改善方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种双层滤波器和谐波改善方法，所述双层滤波器包括上层介质块和下层介质块，所述上层介质块和所述下层介质块均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块和所述下层介质块的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块和所述下层介质块的谐振腔形成耦合通道，在保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变的条件下，通过至少一个所述层间耦合连接结构上开设有空腔区域，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波，使谐波满足要求，且易于加工。

Description

一种双层滤波器和谐波改善方法

技术领域

本发明实施例涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种双层滤波器和谐波改善方法。

背景技术

在移动通信的基站系统中，通常通过发射天线发射特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，并通过接收天线接收通信信号。由接收天线接收的信号中不仅包含上述特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，而且还包括许多上述特定频率范围外的杂波或干扰信号。要从接收天线接收的信号中获取发射天线发射的特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，通常需要将该接收天线接收的信号通过滤波器进行滤波，将该承载通信数据的通信信号特定频率外的杂波或干扰信号滤除。

随着通讯事业的迅猛发展以及无线电频谱资源的日益紧张，对滤波器的性能指标提出了更高的要求，插入损耗要求更低，体积要求更小，性能要求更高。近年来应用介质基片的滤波器，它具有高介电常数、高Q、低温偏的特性应用于无源滤波器当中。如何满足更高的频率选择性和带外近端抑制特性是当前滤波器一个挑战。

发明内容

本发明实施例提供一种双层滤波器和谐波改善方法，用以解决现有技术中高频介质滤波器在到达毫米波频段后由于波长变短很多，通带近端谐波抑制差的问题，从而减小通信系统中杂波或干扰信号。

第一方面，本发明实施例提一种双层滤波器，包括上层介质块和下层介质块，所述上层介质块和所述下层介质块均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块和所述下层介质块的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块和所述下层介质块的谐振腔形成耦合通道；至少一个所述层间耦合连接结构上开设有空腔区域。

作为优选的，谐振腔之间有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构上至少开设有一个空腔区域。

作为优选的，所述空腔区域位于所述层间耦合连接结构中面积最大的外露面上。

作为优选的，所述空腔区域的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，空腔区域的截面积小于或等于对应截面处的层间耦合连接结构的截面积。

作为优选的，所述空腔区域为盲孔或通孔。

第二方面，本发明实施例提供一种双层滤波器谐波改善方法，所述介质滤波器包括上层介质块和下层介质块，所述上层介质块和所述下层介质块均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块和所述下层介质块的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块和所述下层介质块的谐振腔形成耦合通道，包括：

在至少一个所述层间耦合连接结构上开设空腔区域。

作为优选的，减小所述层间耦合连接结构的有效长度前，还包括：

若所述层间耦合连接结构为多个，则选择其中有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构，并开设空腔区域。

作为优选的，所述空腔区域位于所述层间耦合连接结构中面积最大的外露面上。

作为优选的，所述空腔区域的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，空腔区域的截面积小于或等于对应截面处的层间耦合连接结构的截面积。

作为优选的，所述空腔区域为盲孔或通孔。

本发明实施例提供的一种双层滤波器和谐波改善方法，在保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变的条件下，通过减小所述层间耦合连接结构的有效长度，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波，使谐波满足要求，且易于加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为现有技术中双层滤波器结构主面视图；

图1(b)为现有技术中双层滤波器结构主面剖视图；

图1(c)为现有技术中双层滤波器结构侧面示意图图；

图1(d)为现有技术中双层滤波器结构侧面剖视图；

图2为现有技术中双层滤波器对应的S参数波形图；

图3(a)为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构主面视图；

图3(b)为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构主面剖视图；

图3(c)为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构侧面示意图图；

图3(d)为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构侧面剖视图；

图4为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构对应的盲孔调试过程中的S参数波形图；

图5为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构对应的最终调试完成的S参数波形图；

图6(a)为根据本发明实施例的第二种双层滤波器改善结构主面视图；

图6(b)为根据本发明实施例的第二种双层滤波器改善结构主面剖视图；

图6(c)为根据本发明实施例的第二种双层滤波器改善结构侧面示意图图；

图6(d)为根据本发明实施例的第二种双层滤波器改善结构侧面剖视图；

图7(a)为根据本发明实施例的第三种双层滤波器改善结构主面视图；

图7(b)为根据本发明实施例的第三种双层滤波器改善结构主面剖视图；

图7(c)为根据本发明实施例的第三种双层滤波器改善结构侧面示意图图；

图7(d)为根据本发明实施例的第三种双层滤波器改善结构侧面剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供一种双层滤波器谐波改善方法，如图1(a)至图1(d)中所示，为双层介质滤波器，所述双层滤波器包括上层介质块1和下层介质块2，所述上层介质块1和所述下层介质块2均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块1和所述下层介质块2的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块1和所述下层介质块2的谐振腔形成耦合通道，包括：

保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，在至少一个所述层间耦合连接结构上开设空腔区域，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图1(a)至图1(d)中所示，包括上层介质块1和下层介质块2，其中上层介质块1和下层介质块2均被分隔成3个谐振腔，上层介质块1的三个谐振腔中每相邻的两个谐振腔之间相互耦合，如图1中的第一谐振腔11、第二谐振腔12和第三谐振腔13，下层介质块2的三个谐振腔中每相邻的两个谐振腔之间相互耦合，如图1中的第四谐振腔23、第五谐振腔22和第六谐振腔21；其中，第一谐振腔11和第六谐振腔21之间通过第一层间耦合连接结构5耦合连接，第二谐振腔12和第五谐振腔22之间通过第二层间耦合连接结构4耦合连接，第三谐振腔13和第四谐振腔23之间通过第三层间耦合连接结构3耦合连接；此种结构高频介质滤波器在到达毫米波频段后由于波长变短很多，谐波抑制差，如图2中的谐波标记点“4”，因此，本实施例中，通过实物验证发现，保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，减小所述层间耦合连接结构的有效长度时(如减小第二层间耦合连接结构4的有效长度，打盲孔)，能够有效抑制此种谐波情况，打盲孔后的波形图如图4和图5中所示，图4为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构对应的盲孔调试过程中的S参数波形图；图5为根据本发明实施例的第一种双层滤波器改善结构对应的最终调试完成的S参数波形图，可以看出谐波得到了有效的抑制。

在本实施例中，上述有效长度是指层间耦合连接结构中，沿平行于上层介质块/下层介质块方向上的完整介质长度，减小有效长度可以理解为，通过在垂直于上层介质块/下层介质块方向的层间耦合连接结构上挖一个或多个空腔区域(如挖孔/槽)，以使延滤波器耦合通道方向上的介质长度不完整，减小所述层间耦合连接结构的有效长度。

在上述实施例的基础上，该空腔区域(如孔/槽)的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，该孔的直径小于孔端口所在面的最小宽度，该空腔区域的截面积小于或等于对应截面处的层间耦合连接结构截面积。且层间耦合连接结构两端连接上层介质块和下层介质块。

所述空腔区域的平行于所述上层介质块和所述下层介质块，且所述空腔区域垂直于耦合通道方向。

在上述各实施例的基础上，减小所述层间耦合连接结构的有效长度前，还包括：

若所述层间耦合连接结构为一个，则减小所述层间耦合连接结构的有效长度；

若所述层间耦合连接结构为多个，则选择其中有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构，减小所述层间耦合连接结构的有效长度。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，由于双层介质滤波器间可能存在多个层间耦合连接结构，而在实际运用过程中，只需要选取一个结构进行改进即可，本实施例中，若包括多个层间耦合结构，则选择其中有效长度最长或实现交叉耦合的层间耦合连接结构进行改进，如图1中的结构，则选择第二层间耦合连接结构4。

在本实施例中，由于层间耦合连接结构为六面体，其中两个相对的面分别连接上层介质块和下层介质块，还包括两对相对的外露面，所述空腔区域位于所述层间耦合连接结构中面积最大的外露面上。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，延所述上层介质块向所述下层介质块方向投影，所述空腔区域的深度方向垂直于上层介质块中各谐振腔的耦合通道方向，或垂直于下层介质块中各谐振腔的耦合通道方向。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，上层介质块、下层介质块与层间耦合连接结构采用一体化连接，即本实施例中的双层滤波器为一体成型。

在上述各实施例的基础上，在所述层间耦合连接结构的耦合长度方向上钻孔，所述孔为盲孔或通孔。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图3(a)至图3(d)，和图4中所示，图3中，其基本结构与图1(a)至图1(d)中相同，图中第二层间耦合连接结构4实现了负耦合作用，且其有效长度最长，因此，本实施例中选择第二层间耦合连接结构4进行改进，保证第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变的情况下，通过在第二层间耦合连接结构4上开设空腔区域6，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波，打盲孔后的波形图如图4和图5中所示，图4为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的盲孔调试过程中的S参数波形图；图5为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的最终调试完成的S参数波形图，可以看出谐波得到了有效的抑制。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图6中所示，保证第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变的情况下，通过在第二层间耦合连接结构4上开设空腔区域6，如通孔，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波。

在本实施例中，空腔区域6(盲孔或通孔)可以为一个或多个其内部，金属化或不金属化都可。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，盲孔或通孔垂直于上层介质块和下层介质块。

在上述各实施例的基础上，空腔区域可以为一个或多个，如多个通孔或盲孔，也可以通过空腔将层间耦合连接结构截成一段或多段。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，与上述打通孔的形式相同，通过截去第二层间耦合连接结构中间部分的一段或多段，可以理解为扩大通孔，将第二层间耦合连接结构4分为两段或多段，以在第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变情况下，使第二层间耦合连接结构4的频率远离通带，以推远谐波。

在上述各实施例的基础上，在空腔区域深度和面积等于对应的层间耦合结构式，即将原层间耦合结构去处，将所述上层介质块和所述下层介质块对应区域的金属层剥离，并将所述上层介质块和所述下层介质块层叠，以形成空气介质的层间耦合连接结构，且保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图6(a)至图6(d)中所示，将上层介质块1和下层介质块2中需耦合连接谐振腔对应区域的金属层剥离，图6(b)中还设有调谐盲孔7，如图7(a)至图7(d)中的剥离区域8，以空气介质实现耦合，其中第三谐振腔13和第四谐振腔23之间实现了正耦合，第二谐振腔12和第五谐振腔22之间实现了负耦合。

第二方面，本发明实施例提供一种双层滤波器，如图1(a)至图1(d)中所示，高频的介质滤波器包括上层介质块1和下层介质块2，所述上层介质块1和所述下层介质块2均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块1和所述下层介质块2的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块1和所述下层介质块2的谐振腔形成耦合通道；至少一个所述层间耦合连接结构上开设有空腔区域，且对应层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，以减小所述层间耦合连接结构的有效长度，使层间耦合连接结构的频率远离通带，从而推远谐波。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图1(a)至图1(d)中所示，双层滤波器包括上层介质块1和下层介质块2，其中上层介质块1和下层介质块2均被分隔成3个谐振腔，上层介质块1的三个谐振腔中每相邻的两个谐振腔之间相互耦合，如图1(a)至图1(d)中的第一谐振腔11、第二谐振腔12和第三谐振腔13，下层介质块2的三个谐振腔中每相邻的两个谐振腔之间相互耦合，如图1中的第四谐振腔23、第五谐振腔22和第六谐振腔21；其中，第一谐振腔11和第六谐振腔21之间通过第一层间耦合连接结构5耦合连接，第二谐振腔12和第五谐振腔22之间通过第二层间耦合连接结构4耦合连接，第三谐振腔13和第四谐振腔23之间通过第三层间耦合连接结构3耦合连接；此种结构高频介质滤波器在到达毫米波频段后由于波长变短很多，谐波抑制差，如图2中的谐波标记点“4”，因此，本实施例中，通过实物验证发现，保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，减小所述层间耦合连接结构的有效长度时(如减小第二层间耦合连接结构4的有效长度，打盲孔)，能够有效抑制此种谐波情况，打盲孔后的波形图如图4和图5中所示，图4为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的盲孔调试过程中的S参数波形图；图5为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的最终调试完成的S参数波形图，可以看出谐波得到了有效的抑制。

在本实施例中，上述有效长度是指层间耦合连接结构中，沿平行于上层介质块/下层介质块方向上的完整介质长度，减小有效长度可以理解为，通过在垂直于上层介质块/下层介质块方向的层间耦合连接结构上挖一个或多个空腔区域(如挖孔/槽)，以使延滤波器耦合通道方向上的介质长度不完整，减小所述层间耦合连接结构的有效长度。

所述空腔区域的平行于所述上层介质块和所述下层介质块，且所述空腔区域垂直于耦合通道方向。

在上述实施例的基础上，该空腔区域(如孔/槽)的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，或空腔区域(如孔/槽)的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的间距；该孔的直径小于孔端口所在面的最小宽度，该空腔区域的截面积小于或等于对应截面处的层间耦合连接结构截面积。且层间耦合连接结构两端连接上层介质块和下层介质块。

在上述各实施例的基础上，若所述层间耦合连接结构为多个，则选择其中有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构，并去除所述层间耦合连接结构中部分区域，开设空腔区域，以减小所述层间耦合连接结构的有效长度。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，由于双层介质滤波器间可能存在多个层间耦合连接结构，而在实际运用过程中，只需要选取一个结构进行改进即可，本实施例中，若包括多个层间耦合结构，则选择其中有效长度最长层间耦合连接结构进行改进，或实现负耦合的层间耦合连接结构进行改进，如图1中的结构，则选择第二层间耦合连接结构4。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，上层介质块、下层介质块与层间耦合连接结构采用一体化连接，即本实施例中的双层滤波器为一体成型。

在上述各实施例的基础上，所述层间耦合连接结构在耦合长度方向上设有孔，所述孔为盲孔或通孔，且对应层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，以减小所述层间耦合连接结构的有效长度。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图3(a)至图3(d)中所示，图中，其基本结构与图1中相同，图中第二层间耦合连接结构4实现了负耦合作用，且其有效长度最长，因此，本实施例中选择第二层间耦合连接结构4进行改进，保证第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变的情况下，通过在第二层间耦合连接结构4上开设空腔区域6，如盲孔，使层间耦合连接结构的频率远离通带，从而推远谐波，打盲孔后的波形图如图4和图5中所示，图4为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的盲孔调试过程中的S参数波形图；图5为根据本发明实施例的双层滤波器改善结构对应的最终调试完成的S参数波形图，可以看出谐波得到了有效的抑制。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图6(a)至图6(d)中所示，保证第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变的情况下，通过在第二层间耦合连接结构4上开设空腔区域6，如通孔，使层间耦合连接结构的频率远离通带，以推远谐波。

在本实施例中，空腔区域6(盲孔或通孔)可以为一个或多个其内部，金属化或不金属化都可。

在上述各实施例的基础上，空腔区域可以为一个或多个，如多个通孔或盲孔，也可以通过空腔将层间耦合连接结构截成一段或多段。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，与上述打通孔的形式相同，通过截去第二层间耦合连接结构中间部分的一段或多段，可以理解为扩大通孔，将第二层间耦合连接结构4分为两段或多段，以在第二层间耦合连接结构4的主耦合系数基本不变情况下，减小第二层间耦合连接结构4的有效长度，使层间耦合连接结构的频率远离通带，使第二层间耦合连接结构4的频率远离通带，以推远谐波。

在上述各实施例的基础上，，在空腔区域深度和面积等于对应的层间耦合结构式，即将原层间耦合结构去处，层间耦合连接结构为以空气为介质，所述层间耦合连接结构对应的两个谐振腔对应区域的金属层被剥离，且对应层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变，以减小所述层间耦合连接结构的有效长度，在空腔区域深度和面积等于对应的层间耦合结构式，即将原层间耦合结构去处，

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图7(a)至图7(d)中所示，将上层介质块1和下层介质块2中需耦合连接谐振腔对应区域的金属层剥离，如图7(a)至图7(d)中的剥离区域8，以空气介质实现耦合，其中第三谐振腔13和第四谐振腔23之间实现了正耦合，第二谐振腔12和第五谐振腔22之间实现了负耦合。

综上所示，本发明实施例提供的一种双层滤波器和谐波改善方法，在保证所述层间耦合连接结构的主耦合系数基本不变的条件下，通过减小所述层间耦合连接结构的有效长度，使层间耦合连接结构的频率远离通带，从而推远谐波，使谐波满足要求，且易于加工。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种双层滤波器，包括上层介质块和下层介质块，所述上层介质块和所述下层介质块均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块和所述下层介质块的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块和所述下层介质块的谐振腔形成耦合通道；其特征在于，至少一个所述层间耦合连接结构上开设有空腔区域，所述谐振腔之间有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构上至少开设有一个空腔区域，所述空腔区域的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，空腔区域的截面积小于对应截面处的层间耦合连接结构的截面积，所述空腔区域平行于所述上层介质块和所述下层介质块，且所述空腔区域垂直于耦合通道方向。

2.根据权利要求1所述的双层滤波器，其特征在于，所述空腔区域位于所述层间耦合连接结构中面积最大的外露面上。

3.根据权利要求1所述的双层滤波器，其特征在于，所述空腔区域为盲孔或通孔。

4.一种双层滤波器谐波改善方法，所述双层滤波器包括上层介质块和下层介质块，所述上层介质块和所述下层介质块均包括一个谐振腔或多个耦合连接的谐振腔，所述上层介质块和所述下层介质块的一个或多个谐振腔之间通过层间耦合连接结构连接，以使所述上层介质块和所述下层介质块的谐振腔形成耦合通道，其特征在于，包括：

在至少一个所述层间耦合连接结构上开设空腔区域，

若所述层间耦合连接结构为多个，则选择其中有效长度最长或实现负耦合的层间耦合连接结构，并开设空腔区域，所述空腔区域的深度小于或等于上层介质块和下层介质块之间的层间耦合连接结构长度，空腔区域的截面积小于对应截面处的层间耦合连接结构的截面积，所述空腔区域平行于所述上层介质块和所述下层介质块，且所述空腔区域垂直于耦合通道方向。

5.根据权利要求4所述的双层滤波器谐波改善方法，其特征在于，所述空腔区域位于所述层间耦合连接结构中面积最大的外露面上。

6.根据权利要求4所述的双层滤波器谐波改善方法，其特征在于，所述空腔区域为盲孔或通孔。

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