CN111384484A - 一种介质滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于5G通信系统的介质滤波器及通信设备，该介质滤波器包括：第一介质块、第二介质块、第三介质块和金属层，所述第三介质块包括根据所述介质滤波器的预设参数得到的多个标准介质块，所述多个标准介质块合并烧结形成所述第三介质块，所述第三介质块连接在所述第一介质块和所述第二介质块之间，以形成所述介质滤波器的介质块，所述金属层覆盖在所述介质块的表面上。本申请能够根据介质滤波器的参数调整第三介质块的尺寸，提高介质滤波器的应用范围。

Description

一种介质滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信设备技术领域，涉及一种应用于5G通信系统的介质滤波器及通信设备。

背景技术

随着通信技术的突飞猛进，特别是即将到来的5G通信时代，对系统架构提出更为苛刻的技术要求，在实现高效、大容量通信的同时，要求系统模块必须做到高度集成化、小型化、轻量化、低成本。如5G Massive MIMO技术在实现系统信道从目前的8或者16信道，进一步扩展为32、64甚至128信道的同时，要求系统整机架构尺寸不能过大，甚至还需实现一定程度的小型化。微波滤波器作为系统的核心部件，其性能参数、尺寸大小、成本优劣均对系统的性能、架构尺寸、成本造成较大的影响。

介质滤波器由多个介质谐振器组成，其具有小型化、高性能的特点，受到越来越多的关注。采用多模滤波器可以大幅度的减小滤波器的体积和重量，随着介质材料的技术日趋成熟，多模介质谐振器的量产已经可以实现。但现有技术中介质滤波器包括多模介质谐振器和单模介质谐振器，单模介质谐振器的尺寸无法根据介质滤波器的参数进行调整，导致现有的介质滤波器应用范围较小。

发明内容

为了解决现有技术的介质滤波器存在的上述问题，本申请提供一种应用于5G通信系统的介质滤波器及通信设备。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种介质滤波器，其至少包括：第一介质块、第二介质块、第三介质块和金属层，所述第三介质块包括根据所述介质滤波器的预设参数得到的多个标准介质块，所述多个标准介质块合并烧结形成所述第三介质块，所述第三介质块连接在所述第一介质块和所述第二介质块之间，以形成所述介质滤波器的介质块，所述金属层覆盖在所述介质块的表面上。

为解决上述技术问题，本发还提供一种通信设备，其包括天线及上述的介质滤波器，所述天线与所述介质滤波器耦接。

与现有技术相比，本申请的介质滤波器包括第一介质块、第二介质块、第三介质块和金属层，所述第三介质块包括根据所述介质滤波器的预设参数得到的多个标准介质块，所述多个标准介质块合并烧结形成所述第三介质块；由于可以根据介质滤波器的预设参数获取对应的多个标准介质块，能够根据介质滤波器的参数调整第三介质块的尺寸，提高介质滤波器的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请第一实施例的介质滤波器的结构示意图；

图2是图1中介质滤波器沿AA的截面示意图；

图3是图1中第三介质块的结构示意图；

图4是图1中耦合结构的截面形状为弓字形的结构示意图；

图5是图1中耦合结构的截面形状为C字形的结构示意图；

图6是本申请第二实施例的介质滤波器的单模介质谐振器的结构示意图；

图7是图6中螺母设置在承载台的结构示意图；

图8是本申请第三实施例的介质滤波器的调谐杆的结构示意图；

图9是本申请第四实施例的介质滤波器的第一调谐孔和第二调谐孔的结构示意图；

图10是图9中第一调谐孔和第二调谐孔另一实施例的结构示意图；

图11是本申请第一实施例的通信设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参见图1-3所示，图1是本申请第一实施例的介质滤波器的结构示意图；图2是图1中介质滤波器沿AA的截面示意图；图3是图1中第三介质块的结构示意图。本申请的介质滤波器10应用于5G通信系统，其至少可以包括：第一介质块11、第二介质块12、第三介质块13、耦合结构14和金属层15。

如图3所示，第三介质块13包括根据介质滤波器10的预设参数得到的多个标准介质块131，例如3个标准介质块。由于介质滤波器10的参数与第三介质块13的尺寸有关，因此通过标准介质块131的数量调整第三介质块13的尺寸，以使得介质滤波器10的参数为预设的参数。由于预先设置有标准介质块131，在制造介质滤波器或者其他通信设备时，可以直接提取标准介质块131，提高生成效率。

例如：预先设置标准介质块131；在实验环境下，通过增加或减少标准介质块131的数量，并检测介质滤波器10的实时参数；在介质滤波器10的实时参数等于介质滤波器10的预设参数时，获取标准介质块131的数量，以实现根据介质滤波器10的预设参数得到多个标准介质块131。该介质滤波器10的参数可以包括介质滤波器10的谐振频率、插入损耗、通带带宽或者回波损耗等。

多个标准介质块131可以通过合并烧结形成第三介质块13，第三介质块13连接在第一介质块11和第二介质块12之间，以得到介质滤波器10的介质块16，金属层15覆盖在介质块16的表面上。在其他实施例中，多个标准介质块131可以通过其他方式形成第三介质块13，例如粘胶、焊接等。

金属层15用于将电磁场限制在介质块16内，防止电磁信号泄露，以在第一介质块11、第二介质块12、第三介质块13和耦合结构14内形成驻波振荡信号。其中，该金属层15的材料可以是银、铜、铝、钛、锡或金等金属材料，并且可以采用电镀、喷浆或焊接等方式在介质块16的表面上覆盖金属层15。

进一步，第一介质块11与第三介质块13的接触面设置有耦合结构14，即第一介质块11通过耦合结构14与第三介质块13连接，以使第一介质块11与第三介质块13之间进行耦合。第二介质块12与第三介质块13的接触面设置有耦合结构14，即第二介质块12通过耦合结构14与第三介质块13连接，以使第二介质块12与第三介质块13之间进行耦合。

其中，第一介质块11、第二介质块12、第三介质块13、耦合结构14和标准介质块131可以采用同一介质材料，该介质材料可以为陶瓷。在其他实施例中，该介质材料还可以是其它具有高介电常数和低损耗等性能的材料，如玻璃、石英晶体或者钛酸盐等，且不限定上述介质块的材料是否相同。

如图2所示，第一介质块11和覆盖在第一介质块11的金属层15形成第一多模介质谐振器17，第二介质块12和覆盖在第二介质块12的金属层15形成第二多模介质谐振器18，第三介质块13和覆盖在第三介质块13的金属层15形成单模介质谐振器19，其中第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器19与单模介质谐振器18之间进行耦合。

其中，该第一多模介质谐振器17可以为第一三模介质谐振器，第二多模介质谐振器18可以为第二三模介质谐振器，三模介质谐振器在相互垂直的表面均形成有用于进行谐振模式耦合的切角，以使三模介质谐振器产生三个谐振模式。

在一实施例中，该第一多模介质谐振器17可以为第三三模介质谐振器，第二多模介质谐振器18可以为第一二模介质谐振器。

在一实施例中，该第一多模介质谐振器17可以为第二二模介质谐振器，第二多模介质谐振器18可以为第三二模介质谐振器。

在其他实施例中，第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18还可以是三模以上的介质谐振器。

本实施例通过根据介质滤波器10的预设参数获取对应的多个标准介质块131，能够根据介质滤波器10的参数调整第三介质块131的尺寸，提高介质滤波器10的应用范围。

该单模介质谐振器18可以为方形，以实现第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的正耦合。为了将第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的正耦合切换为负耦合，则耦合结构14的长度大于介质滤波器10工作频率的半波长，以使得第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的耦合极性产生反转。

其中，介质滤波器10的轴线C可以为介质滤波器10的中心轴。如图4所示，耦合结构14沿垂直于介质滤波器10的轴线C的方向的截面形状为弓字形，此时耦合结构14的长度大于介质滤波器10工作频率的半波长，以使第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的正耦合切换为负耦合。

如图5所示，耦合结构14沿垂直于介质滤波器10的轴线C的方向的截面形状为C字形，此时耦合结构14的长度大于介质滤波器10工作频率的半波长，以使第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的正耦合切换为负耦合。

在其他实施例中，耦合结构14还可以呈其它形状，例如U形，N形等，这里不一一介绍。

本申请进一提供第二实施例的介质滤波器，如图6所示，介质滤波器进一步包括至少一个调谐杆191和至少一个螺母192，单模介质谐振器19对应于调谐杆191设置有至少一个调谐孔193，调谐杆191设置在调谐孔193内，用于调节第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的耦合强度。

其中，调谐孔192沿调谐孔193的轴线B的方向设置有第一孔段1931和第二孔段1932，螺母192设置在第一孔段1931内，能够避免螺母192和调谐杆191突出于单模介质谐振器19的表面，避免增加单模介质谐振器19的厚度。

其中，螺母192可以通过电焊或者粘胶等方式固定设置在第一孔段1931的侧壁上，通过调节调谐杆191，以调节调谐杆191位于第二孔段1932的长度。在调谐杆191位于第二孔段1932的长度越长，第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的耦合强度越小；在调谐杆191位于第二孔段1932的长度越短，第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的耦合强度越大。

进一步，第一孔段1931垂直于轴线B的横截面积大于第二孔段1932垂直于轴线B的横截面积，第一孔段1931和第二孔段1932的连接处形成承载台，螺母192还可以设置在承载台上，如图7所示。

此外，螺母192的横截面的形状可以和第一孔段1931的横截面的形状相同，例如螺母192的横截面的形状为六角形或者圆形。在其他实施例中，螺母192的横截面的形状和第一孔段1931的横截面的形状不相同，例如第一孔段1931的横截面的形状为圆形，螺母192的横截面的形状为六角形。为了避免电磁场从第一孔段1931泄露出去，金属层15可以进一步覆盖第一孔段1931。

本实施例的单模介质谐振器19设置有调谐孔192，调谐杆191设置在调谐孔193内，用于调节第一多模介质谐振器17和第二多模介质谐振器18之间的耦合强度；并且螺母192设置在第一孔段1931内，能够避免螺母192和调谐杆191突出于单模介质谐振器19的表面，避免增加单模介质谐振器19的厚度。

本申请进一提供第三实施例的介质滤波器，如图8所示，调谐杆191包括沿轴线B设置的第一杆段1911和第二杆段1912，第一杆段1912垂直于轴线B的横截面积小于第二杆段1912垂直于轴线B的横截面积。相对于等径的调节螺杆，本实施例将第二杆段1912的横截面积设置大于第一杆段1911的横截面积，进而减小第二杆段1912与第二孔段1932之间的间隙，可以减小电磁场的泄露。

其中，调谐杆191表面的材料可以为金属材料，具体可以为银、铜、铝、钛或金等金属材料，以防止电磁场通过调谐杆191泄露。进一步，调谐杆191的其他区域的材料可以为非金属材料，例如塑料等。与现有的调节螺杆全部由金属材料制成相对比，本申请的调谐杆191能够降低成本。

其中，第二杆段1912垂直于轴线B的横截面积可以等于第二孔段1932垂直于轴线B的横截面积，能够进一步减小第二杆段1912与第二孔段113之间的间隙，可以避免介质谐振器的电磁场的泄露。

第一杆段1911设置有螺纹，第二杆段1912可以采用光滑设计，即第二杆段1912的外表面光滑，以使得第二杆段1912与第二孔段1932紧密配合，能够避免调谐杆191的螺纹对调谐孔193的内壁产生磨损。

此外，第一杆段1911可以部分设置有螺纹，即第一杆段1911靠近螺母192的一端设置螺纹，第一杆段1911靠近第二杆段1912的一端采用光滑设计，进而保证第一杆段1911的螺纹不会伸入第二孔段1932。

本申请进一提供第四实施例的介质滤波器，如图9所示，至少一个调谐孔193包括第一调谐孔1933和第二调谐孔1934，第一调谐孔1933垂直于轴线B的横截面积和第二调谐孔1934垂直于轴线B的横截面积不相等。

其中，第一调谐孔1933和第二调谐孔1934可以设置在单模介质谐振器19的同一表面上。

在其他实施例中，如图10所示，第一调谐孔1933设置在单模介质谐振器19的第一表面，第二调谐孔1934设置在单模介质谐振器19的第二表面，其中单模介质谐振器19的第一表面与单模介质谐振器19的第二表面相对设置。

本申请进一步提供第一实施例的通信设备，如图11所示，该通信设备100包括天线101和介质滤波器102，天线101与介质滤波器102耦接，该介质滤波器102为上述实施例所揭示的介质滤波器，在此不再赘述。该通信设备100可以为用于5G通信的基站或者终端，该终端具体可以为手机、平板电脑、具有5G通信功能的可穿戴设备等。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上对本申请实施例所提供的保护电路和控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器至少包括：第一介质块、第二介质块、第三介质块和金属层，所述第三介质块包括根据所述介质滤波器的预设参数得到的多个标准介质块，所述多个标准介质块合并烧结形成所述第三介质块，所述第三介质块连接在所述第一介质块和所述第二介质块之间，以形成所述介质滤波器的介质块，所述金属层覆盖在所述介质块的表面上。

2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器进一步包括耦合结构，所述第一介质块与所述第三介质块的接触面设置有所述耦合结构，所述第二介质块与所述第三介质块的接触面设置有所述耦合结构。

3.根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一介质块和覆盖在所述第一介质块的金属层形成第一多模介质谐振器，所述第二介质块和覆盖在所述第二介质块的金属层形成第二多模介质谐振器，所述第三介质块和覆盖在所述第三介质块的金属层形成单模介质谐振器，所述第一多模介质谐振器和所述第二多模介质谐振器与所述单模介质谐振器之间进行耦合。

4.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，在所述耦合结构的长度大于所述介质滤波器的半波长时，所述第一多模介质谐振器和所述第二多模介质谐振器之间的耦合极性反转；

所述耦合结构沿垂直于所述介质滤波器的轴线的方向的截面形状为弓字形或C字形。

5.根据权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器进一步包括至少一个调谐杆，所述单模介质谐振器设置有至少一个调谐孔，所述调谐杆设置在所述调谐孔内，用于调节所述第一多模介质谐振器和所述第二多模介质谐振器之间的耦合强度。

6.根据权利要求5所述的介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器进一步包括至少一个螺母，所述调谐孔沿所述调谐孔的轴线的方向设置有第一孔段和第二孔段，所述螺母设置在所述第一孔段内；

所述第一孔段垂直于所述轴线的横截面积大于所述第二孔段垂直于所述轴线的横截面积，所述第一孔段和所述第二孔段的连接处形成承载台，所述螺母设置在所述承载台上。

7.根据权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，所述调谐杆包括沿所述轴线设置的第一杆段和第二杆段，所述第一杆段垂直于所述轴线的横截面积小于所述第二杆段垂直于所述轴线的横截面积；

所述第二杆段垂直于所述轴线的横截面积等于所述第二孔段垂直于所述轴线的横截面积。

8.根据权利要求5所述的介质滤波器，其特征在于，所述至少一个调谐孔包括第一调谐孔和第二调谐孔，所述第一调谐孔垂直于所述轴线的横截面积和所述第二调谐孔垂直于所述轴线的横截面积不相等。

9.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一多模介质谐振器包括第一三模介质谐振器，所述第二多模介质谐振器包括第二三模介质谐振器；

或者，所述第一多模介质谐振器包括第三三模介质谐振器，所述第二多模介质谐振器包括第一二模介质谐振器；

或者，所述第一多模介质谐振器包括第二二模介质谐振器，所述第二多模介质谐振器包括第三二模介质谐振器。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线及如权利要求1-9任意一项所述的介质滤波器，所述天线与所述介质滤波器耦接。

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