CN111384489A - 一种介质滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种介质滤波器及通信设备。该介质滤波器通过至少两个介质块并排设置以形成介质滤波器的方式，减少了仅通过一个介质块形成介质滤波器时，介质块所需的长度，提高了介质滤波器的应用范围，降低甚至消除了介质块在烧结过程中出现弯曲变形的风险，提高良品率，且结构简单，易于成型，适合大批量生产。

Description

一种介质滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种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，5G通信技术的应用越来越广泛，滤波器作为5G通信系统中的重要部件，高度集成化、低成本的滤波器是5G 通信技术必然需求。

现有技术中，一般采用高介电常数的陶瓷材料制备形成长方体结构的介质块，以形成满足上述需求的滤波器，但是这种结构的介质块长度较长，应用范围较窄，且在烧结过程中容易出现弯曲变形的情况。

发明内容

本申请主要是提供一种介质滤波器及通信设备，旨在解决介质块过长导致容易弯曲变形的问题的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种介质滤波器，所述介质滤波器包括至少两个介质块，每个所述介质块包括沿长度方向间隔设置的第一端面和第二端面、沿宽度方向间隔设置的第一侧面和第二侧面以及沿厚度方向间隔设置的第三侧面和第四侧面，所述介质块沿长度方向的尺寸大于沿宽度方向和厚度方向的尺寸；每个所述介质块沿所述长度方向划分成至少两个彼此级联的介质谐振单元；所述至少两个介质块沿所述宽度方向或厚度方向并排设置，所述至少两个介质块的相邻侧面设置有金属屏蔽层，所述至少两个介质块的相邻侧面的金属屏蔽层彼此键合，进而使得所述至少两个介质块相对固定。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，所述通信设备包括上述的介质滤波器。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过至少两个介质块并排设置以形成介质滤波器的方式，减少了仅通过一个介质块形成介质滤波器时，介质块所需的长度，提高了介质滤波器的应用范围，降低甚至消除了介质块在烧结过程中出现弯曲变形的风险，提高良品率，且结构简单，易于成型，适合大批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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，其中：

图1是本申请提供的介质滤波器第一实施例的分解结构示意图；

图2是图1中相邻的两个介质谐振单元的连接示意图；

图3是图1中介质滤波器的装配结构示意图；

图4是本申请提供的介质滤波器第二实施例的结构示意图；

图5是图4中两个介质块的分解结构示意图；

图6是本申请提供的介质滤波器第三实施例的结构示意图；

图7是图6中两个介质块的分解结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请提供的介质滤波器10第一实施例的分解结构示意图，本实施例中的介质滤波器10包括介质块11。

其中，介质块11包括沿长度方向，也即如图1中所示的X向间隔设置的第一端面111及第二端面112、沿宽度方向，也即如图1中所示的Y向上间隔设置的第一侧面113及第二侧面114、沿厚度方向，也即如图1中所述的Z向上间隔设置的第三侧面115及第四侧面116。

可选的，在本实施例中，介质块11呈长方体设置，上述的第一端面111、第二端面112、第一侧面113、第二侧面114、第三侧面115及第四侧面116分别该长方体在如上述方向上设置的六个面，当然，在其他实施例中，介质块11也可以呈其他规则或不规则的形状设置，在此不做限制。

进一步的，介质块11沿长度方向上的尺寸大于宽度方向及厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块11沿宽度方向上的尺寸大于沿厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块11相对于沿长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置，可以理解的，该中轴面是为了便于说明而设置的虚拟面。

可选的，介质块11的材质为陶瓷材料，由于陶瓷材料的介电常数较高，因此，通过高介电常数的陶瓷材料对微波波长的压缩效应，可以大幅度压缩介质谐振单元的有效尺寸，使介质滤波器的整体外形尺寸小型化，同时因陶瓷材料易于模具成型，可以实现较低成本的批量化生产，故小型化、集成化应用具备优势的陶瓷滤波器与5G微基站(SmallCells)、MIMO系统的技术需求高度匹配，当然，在其他实施例中，介质块11的材质也可以为其他介电常数与陶瓷相近的材料。

进一步的，介质块11如图1中虚线所示的，沿长度方向划分成至少两个彼此级联的介质谐振单元，该至少两个介质谐振单元可以是如图 1中所示的至少两个介质谐振单元11a，也可以是至少两个介质谐振单元 11b，在本实施例中，位于介质块11两端的两个介质谐振单元为介质谐振单元11a，位于两个介质谐振单元11a之间的为介质谐振单元11b。

共同参阅图1及图2，图2是图1中相邻的两个介质谐振单元的连接示意图，其中，在相邻的两个介质谐振单元的连接区域设置有镂空槽 101，且在垂直于长度方向将相邻的两个介质谐振单元分别等分成两个部分后，相邻的两个介质谐振单元彼此相邻的部分的几何中心位于镂空槽101内，比如如图2所示的，两个相邻的介质谐振单元分别为介质谐振单元11a和介质谐振单元11b，在垂直于长度方向将介质谐振单元11a 和介质谐振单元11b分别等分成两个部分1111、1112和1113、1114，介质谐振单元11a和介质谐振单元11b相邻的部分1112和1113的几何中心A和B位于镂空槽101内，以提高相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值，进而提高介质滤波器10的带外谐波特性，且多个介质谐振器通过一体成型的方式，不需要拼接、二次烧结，结构及工艺简单，提高结构尺寸的稳定性及一致性，提高产品良率，实现大批量生产。

可以理解的，在本实施中，由于介质谐振单元11b的两端均需要级联其他介质谐振单元，因此，在垂直于长度方向将介质谐振单元11b等分成两个部分1113和1114后，介质谐振单元11b的另一部分1114的几何中心C也位于另一镂空槽101内。

可选的，镂空槽101设置成使得相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值不小于1.5。

可选的，镂空槽101连通第一侧面113和第二侧面114，或者连通第三侧面115和第四侧面116，在本实施例中，镂空槽101连通第三侧面115和第四侧面116。

可选的，镂空槽101外露于空气。

可选的，镂空槽101相对于长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置。

可选的，镂空槽101呈长方体设置，可以理解的，在其他实施例中，镂空槽101也可以呈其他形状。

共同参阅图1及图3，图3是图1中介质滤波器10的装配结构示意图，本实施例中的介质滤波器10还包括输出端子12和输入端子13，输出端子12和输入端子11分别与第一端面111和第二端面112相邻设置，也即输出端子12和输入端子13可以设置于第一侧面113、第二侧面114、第三侧面115及第四侧面116中的任一个。

可选的，该输出端子12和输入端子13采用探针形式，在其他实施例中，也可以采用印刷电路板、微带线等形式。

进一步的，本实施例中的介质滤波器10还包括电磁屏蔽层14，该电磁屏蔽层14覆盖介质块11的外表面，以实现屏蔽功能。

可选的，电磁屏蔽层14包括至少覆盖于镂空槽101上的屏蔽盖板 141，在本实施例中，通过两个屏蔽盖板141在介质块11的第三侧面115 及第四侧面116上覆盖镂空槽101，而介质块11上没有设置屏蔽盖板141 的其他外表面可通过涂覆包括但不限于铜、银、锡或铝等金属以形成金属涂层，该金属涂层与屏蔽盖板141共同形成本实施例中的电磁屏蔽层14。

其中，屏蔽盖板141上设有延伸至镂空槽101内的调谐螺杆15，以通过调谐螺杆15调节介质滤波器10的谐振频率，通过这种设置调谐螺杆15的方式，不需要在介质块11上预留调谐孔，避免在介质块11上设置调谐孔带来的工艺难度。

可选的，调谐螺杆15的数量为至少两个，至少两个调谐螺杆15沿长度方向间隔设置。

参阅图4，图4是本申请提供的介质滤波器20第二实施例的结构示意图，本实施例中的介质滤波器20包括至少两个介质块21，本实施例图示中以两个为例。

参阅图5，图5是图4中两个介质块21的分解结构示意图，其中，每个介质块21包括沿长度方向，也即如图5中所示的X向间隔设置的第一端面211及第二端面212、沿宽度方向，也即如图5中所示的Y向上间隔设置的第一侧面213及第二侧面214、沿厚度方向，也即如图5中所述的Z向上间隔设置的第三侧面215及第四侧面216。

可选的，在本实施例中，每个介质块21呈长方体设置，上述的第一端面211、第二端面212、第一侧面213、第二侧面214、第三侧面215 及第四侧面216分别该长方体在如上述方向上设置的六个面，当然，在其他实施例中，介质块21也可以呈其他规则或不规则的形状设置，在此不做限制。

进一步的，介质块21沿长度方向上的尺寸大于宽度方向及厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块21沿宽度方向上的尺寸大于沿厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块21相对于沿长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置，可以理解的，该中轴面是为了便于说明而设置的虚拟面。

可选的，介质块21的材质为陶瓷材料，由于陶瓷材料的介电常数较高，因此，通过高介电常数的陶瓷材料对微波波长的压缩效应，可以大幅度压缩介质谐振单元的有效尺寸，使介质滤波器的整体外形尺寸小型化，同时因陶瓷材料易于模具成型，可以实现较低成本的批量化生产，故小型化、集成化应用具备优势的陶瓷滤波器与5G微基站(SmallCells)、MIMO系统的技术需求高度匹配，当然，在其他实施例中，介质块21的材质也可以为其他介电常数与陶瓷相近的材料。

进一步的，每个介质块21如图5中虚线所示的，沿长度方向划分成至少两个级联的介质谐振单元，该至少两个介质谐振单元可以是如图 5中所示的至少两个介质谐振单元21a，也可以是至少两个介质谐振单元 21b，在本实施例中，位于介质块21两端的两个介质谐振单元为介质谐振单元21a，位于两个介质谐振单元21a之间的为介质谐振单元21b。

其中，在同一介质块21的相邻的两个介质谐振单元的连接区域设有镂空槽201，且在垂直于长度方向将相邻的两个介质谐振单元分别等分成两个部分后，相邻的两个介质谐振单元彼此相邻的部分的几何中心位于镂空槽201内，以提高相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值，进而提高介质滤波器20的带外谐波特性，本实施例中的介质谐振单元21a及介质谐振单元21b与上述第一实施例中的介质谐振单元11a及介质谐振单元11b，相同，在此不再赘述。

可选的，镂空槽201设置成使得相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值不小于1.5。

可选的，镂空槽201连通第一侧面213和第二侧面214，或者连通第三侧面215和第四侧面216，在本实施例中，镂空槽201连通第三侧面215和第四侧面216。

可选的，镂空槽201外露于空气。

可选的，镂空槽201相对于长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置。

可选的，镂空槽201呈长方体设置，可以理解的，在其他实施例中，镂空槽201也可以呈其他形状设置。

进一步的，至少两个介质块21沿宽度方向或厚度方向并排设置，且至少两个介质块21的相邻侧面设有金属屏蔽层22，在本实施例中，也即如图5中所示的其中一个介质块21的第一侧面213与另一介质块 21的第二侧面212设有金属屏蔽层22。

其中，至少两个介质块21的相邻侧面的金属屏蔽层22彼此键合，以使得至少两个介质块21相对固定。

具体的，在至少两个介质块21的相邻侧面涂覆金属涂层后，可先进行预烘烤，然后使用夹具固定拼接，最后通过高温烧结的方式使得金属涂层键合。

进一步的，至少两个介质块21的金属屏蔽层22上分别设有在相邻侧面金属屏蔽层22彼此键合至少部分重叠的耦合窗口221，以实现至少两个介质块21上的介质谐振单元之间的耦合，在如上述的涂覆金属涂层的过程中，可先在耦合窗口221的位置进行遮蔽，以防止金属涂层渗入耦合窗口221，导致不同介质块21上的介质谐振单元耦合失效。

其中，当至少两个介质块21并排设置后，介质块21上的至少两个级联的介质谐振单元可直接耦合，也可以交叉耦合，比如同一个介质块 21上的至少两个级联的介质谐振单元可直接耦合，不同介质块21上至少两个级联的介质谐振单元可交叉耦合，也可以是不同介质块21上至少两个级联的介质谐振单元直接耦合，同一介质块21上的至少两个级联的介质谐振单元交叉耦合，提高了介质滤波器20的选频特性。

进一步的，本实施例中的介质滤波器20还包括分别设置于至少两个介质块21上的输出端子23及输入端子24。

可选的，该输出端子23和输入端子24采用探针形式，在其他实施例中，也可以采用印刷电路板、微带线等形式。

进一步的，本实施例中的介质滤波器20还包括屏蔽盖板25，该屏蔽盖板25至少覆盖于镂空槽201，在本实施例中，每一介质块21均设有两个覆盖于镂空槽201的屏蔽盖板25。

其中，屏蔽盖板25上设有延伸至镂空槽201的调谐螺杆26，以通过调谐螺杆26调节介质滤波器20的谐振频率，通过这种设置调谐螺杆 26的方式，不需要在介质块21上预留调谐孔，避免在介质块21上设置调谐孔带来的工艺难度。

可选的，调谐螺杆26的数量为至少两个，至少两个调谐螺杆26沿长度方向间隔设置。

参阅图6，图6是本申请提供的介质滤波器30第三实施例的结构示意图，本实施例中的介质滤波器30至少两个介质块31，本实施例中以两个介质块31为例。

参阅图7，图7是图6中两个介质块31的分解结构示意图，其中，每个介质块31包括沿长度方向，也即如图7中所示的X向间隔设置的第一端面311及第二端面312、沿宽度方向，也即如图7中所示的Y向上间隔设置的第一侧面313及第二侧面314、沿厚度方向，也即如图7中所述的Z向上间隔设置的第三侧面315及第四侧面316。

可选的，在本实施例中，每个介质块31呈长方体设置，上述的第一端面311、第二端面312、第一侧面313、第二侧面314、第三侧面315 及第四侧面316分别该长方体在如上述方向上设置的六个面，当然，在其他实施例中，介质块31也可以呈其他规则或不规则的形状设置，在此不做限制。

进一步的，介质块31沿长度方向上的尺寸大于宽度方向及厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块31沿宽度方向上的尺寸大于沿厚度方向上的尺寸。

可选的，介质块31相对于沿长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置，可以理解的，该中轴面是为了便于说明而设置的虚拟面。

可选的，介质块31的材质为陶瓷材料，由于陶瓷材料的介电常数较高，因此，通过高介电常数的陶瓷材料对微波波长的压缩效应，可以大幅度压缩介质谐振单元的有效尺寸，使介质滤波器的整体外形尺寸小型化，同时因陶瓷材料易于模具成型，可以实现较低成本的批量化生产，故小型化、集成化应用具备优势的陶瓷滤波器与3G微基站(SmallCells)、MIMO系统的技术需求高度匹配，当然，在其他实施例中，介质块31的材质也可以为其他介电常数与陶瓷相近的材料。

进一步的，每个介质块31如图7中虚线所示的，沿长度方向划分成至少两个级联的介质谐振单元，该至少两个介质谐振单元可以是如图 7中所示的至少两个介质谐振单元31a，也可以是至少两个介质谐振单元 31b，在本实施例中，位于介质块31两端的两个介质谐振单元为介质谐振单元31a，位于两个介质谐振单元31a之间的为介质谐振单元31b。

其中，在同一介质块31的相邻的两个介质谐振单元的连接区域设有镂空槽301，且在垂直于长度方向将相邻的两个介质谐振单元分别等分成两个部分后，相邻的两个介质谐振单元彼此相邻的部分的几何中心位于镂空槽301内，以提高相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值，进而提高介质滤波器30的带外谐波特性，本实施例中的介质谐振单元31a及介质谐振单元31b与上述第一实施例中的介质谐振单元11a及介质谐振单元11b，相同，在此不再赘述。

可选的，镂空槽301设置成使得相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值不小于1.5。

可选的，镂空槽301连通第一侧面313和第二侧面314，或者连通第三侧面315和第四侧面316，在本实施例中，镂空槽301连通第三侧面315和第四侧面316。

可选的，镂空槽301外露于空气。

可选的，镂空槽301相对于长度方向且垂直于宽度方向设置的中轴面呈对称设置。

可选的，镂空槽301呈长方体设置，可以理解的，在其他实施例中，镂空槽301也可以呈其他形状设置。

进一步的，至少两个介质块31沿宽度方向或厚度方向并排且彼此间隔设置，且至少两个介质块31的相邻侧面之间设有介质板32，介质板32分别与两个介质块31一体设置，以实现至少两个介质块31之间的相对固定，降低怕至少两个介质块31拼接时所需夹具的精度，提高了拼接成功率。

进一步的，介质板32还作为至少两个介质块31上的介质谐振单元之间的相互耦合的耦合窗口，相比于通过涂覆金属再键合的方式，降低甚至消除了烧结过程中，金属渗入耦合窗口的风险。

其中，当至少两个介质块31并排设置后，介质块31上的至少两个级联的介质谐振单元可直接耦合，也可以交叉耦合，以提高介质滤波器 30的选频特性，具体可参阅上述介质滤波器20第二实施例中的相应描述。

进一步的，本实施例中的介质滤波器30还包括分别设置于至少两个介质块31上的输出端子33及输入端子34。

可选的，该输出端子33和输入端子34采用探针形式，在其他实施例中，也可以采用印刷电路板、微带线等形式。

进一步的，本实施例中的介质滤波器30还包括屏蔽盖板35，该屏蔽盖板35至少覆盖于镂空槽301。

其中，屏蔽盖板35上设有延伸至镂空槽301的调谐螺杆36，以通过调谐螺杆36调节介质滤波器30的谐振频率，通过这种设置调谐螺杆 36的方式，不需要在介质块31上预留调谐孔，避免在介质块31上设置调谐孔带来的工艺难度。

可选的，调谐螺杆36的数量为至少两个，至少两个调谐螺杆36沿长度方向间隔设置。

本申请还提供了一种通信设备，该通信设备包括上述任一实施例中的介质滤波器。

区别于现有技术的情况，本申请通过至少两个介质块并排设置以形成介质滤波器的方式，减少了仅通过一个介质块形成介质滤波器时，介质块所需的长度，提高了介质滤波器的应用范围，降低甚至消除了介质块在烧结过程中出现弯曲变形的风险，提高良品率，且结构简单，易于成型，适合大批量生产。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，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 (10)

1.一种介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器包括至少两个介质块，每个所述介质块包括沿长度方向间隔设置的第一端面和第二端面、沿宽度方向间隔设置的第一侧面和第二侧面以及沿厚度方向间隔设置的第三侧面和第四侧面，所述介质块沿长度方向的尺寸大于沿宽度方向和厚度方向的尺寸；

每个所述介质块沿所述长度方向划分成至少两个彼此级联的介质谐振单元；

所述至少两个介质块沿所述宽度方向或厚度方向并排设置，所述至少两个介质块的相邻侧面设置有金属屏蔽层，所述至少两个介质块的相邻侧面的金属屏蔽层彼此键合，进而使得所述至少两个介质块相对固定。

2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述至少两个介质块的金属屏蔽层上分别设置有在所述相邻侧面的金属屏蔽层彼此键合至少部分重叠的耦合窗口，进而实现所述至少两个介质块上的介质谐振单元之间的耦合。

3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在同一介质块的相邻两个介质谐振单元的连接区域设置有镂空槽，其中在垂直于所述长度方向将所述相邻两个介质谐振单元分别等分成两个部分后，所述相邻两个介质谐振单元的彼此相邻的部分的几何中心位于所述镂空槽内。

4.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，所述镂空槽连通所述第一侧面和第二侧面，或者连通所述第三侧面和第四侧面。

5.根据权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，所述介质块沿宽度方向的尺寸大于沿厚度方向的尺寸，所述镂空槽连通所述第三侧面和第四侧面。

6.根据权利要求5所述的介质滤波器，其特征在于，所述介质块及所述镂空槽相对于沿所述长度方向且垂直于所述宽度方向设置的中轴面呈对称式设置，所述镂空槽呈长方体设置。

7.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，所述镂空槽的内部表面外露于空气。

8.根据权利要求7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覆盖于所述镂空槽上的屏蔽盖板，所述屏蔽盖板上设置有延伸至所述镂空槽内的调谐螺杆，所述调谐螺杆为至少两个，并沿所述长度方向间隔设置。

9.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，所述镂空槽设置成使得所述相邻的两个介质谐振单元的二次谐振频率与基模谐振频率的比值不小于1.5。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括如权利要求1～9中任一项所述的介质滤波器。

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