CN111463529A - 一种容性耦合装置及滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容性耦合装置及滤波器。它包括相互连接的第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔和横向盲孔，所述纵向盲孔与横向盲孔相互垂直布置，所述纵向盲孔垂直于所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的顶面布置，所述横向盲孔垂直于所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的侧面布置。本发明容性耦合装置在两个介质谐振器之间设置两个相互垂直的盲孔形成负耦合孔，实现两个介质谐振器之间的负耦合，结构简单，该结构用于滤波器中，由于两个孔形成的面积更大，可以在滤波器的通带低端形成传输零点，增加了滤波器的矩形系数，从而提高滤波器性能，降低滤波器的体积。

Description

一种容性耦合装置及滤波器

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种容性耦合装置及滤波器。

背景技术

在通信领域，随着技术的发展，对于系统内滤波器的性能要求越来越高。随着要求的提高，基站端大功率微波滤波器呈现出指标高，体积小，低成本的特征。在实现这些高性能滤波器的时候，受限于腔体尺寸，滤波器需要使用新的材料或技术实现。

受限于介质滤波器的材料特性，一般在设计滤波器时需要加入传输零点。而介质滤波器，在实现容性交叉耦合时，相较于金属滤波器更加困难。现有设计中，专利号201310688407.3公开了三种可行的方案，其一为零腔设计实现容性交叉耦合的方案；其二为采用两个腔进行180度相位翻转实现容性交叉耦合的方案；其三为在介质耦合窗口上打孔(孔内不设置电磁屏蔽层)，螺杆深入孔中距离孔底约2mm 以内，然后采用盖板或螺杆套方式固定，从而实现容性交叉耦合的方案。容性耦合装置对于方案一和方案二，每实现一个容性交叉耦合，就需要在水平方向多占用一个腔的空间；对于方案三，为了使极性翻转，需要增加螺杆套或盖板，也需要在垂直方向增加高度空间，从而不利于空间比较严苛的介质滤波器设计，为此需要对现有技术进行改进。现有设计中，专利号201811036762.1公开了一种可行的方案，一种容性耦合装置，包括多个实心的介质单体，所述相邻的介质单体之间拼接连接，至少一个相邻介质单体的拼接面上设置有容性耦合结构，所述容性耦合结构包括第一盲孔和表面未金属化的第一空气耦合窗口，所述相邻介质单体的拼接面的一侧沿竖向对应位置处设有相匹配的半凹槽，两个相匹配的半凹槽拼接后形成所述第一盲孔，所述第一盲孔的深度大于等于所述空气耦合窗口深度的1/2且小于第一空气耦合窗口深度，所述第一盲孔的内壁和底部上设置有金属屏蔽层，所述第一空气耦合窗口设置于第一盲孔的两侧及底部。多个介质单体需拼接连接，生产难度大，需进一步优化改进设计。

也有是在两个谐振器之间设置一个通孔或者盲孔形式的负耦合孔实现两个谐振器之间的负耦合，这种形式的负耦合引起的二次谐波距离滤波器通带较近，带外抑制有一定影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、耦合强度高的容性耦合装置及滤波器。

本发明采用的技术方案是：一种容性耦合装置，至少包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调谐孔，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔和横向盲孔，所述纵向盲孔与横向盲孔相互垂直布置，所述纵向盲孔垂直于所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的顶面布置，所述横向盲孔垂直于所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的侧面布置。

进一步地，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器的表面设有隔断层，所述隔断层围绕所述纵向盲孔或横向盲孔布置。

进一步地，所述纵向盲孔和所述横向盲孔的内壁设有导电层。

进一步地，所述纵向盲孔与所述横向盲孔之间相互连通形成“T”字型或“十”字型结构。

进一步地，所述纵向盲孔与所述横向盲孔之间相互连通形成十字型结构。

进一步地，所述纵向盲孔与所述横向盲孔之间不连通。

进一步地，所述横向盲孔设置一个或多个，设置多个纵向盲孔时，多个纵向盲孔同轴布置或并排布置。

进一步地，所述纵向盲孔设置一个或多个，设置多个横向盲孔时，多个横向盲孔同轴布置或并排布置。

更进一步地，所述横向盲孔和纵向盲孔中至少一个孔的深度大于调谐孔的深度。

一种滤波器，所述滤波器至少包含一个如上述的任意一项容性耦合装置。

本发明容性耦合装置在两个介质谐振器之间设置两个相互垂直的盲孔形成负耦合孔，实现两个介质谐振器之间的负耦合，结构简单，该结构用于滤波器中，由于两个孔形成的面积更大，可以在滤波器的通带低端形成传输零点，增加了滤波器的矩形系数，从而提高滤波器性能，降低滤波器的体积；同时通过调节两个盲孔内导电层面积及隔断层的宽度，可以使得负耦合的耦合量范围更宽，使二次谐波位置会往更远处推移，并降低二次谐波的幅度。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体示意图。

图2为本发明实施例1的平面示意图。

图3为图2中A-A剖面图。

图4为图2中B-B剖面图。

图5为本发明实施例2的立体示意图。

图6为本发明实施例2的平面示意图。

图7为图6中C-C剖面图。

图8为图6中D-D剖面图。

图9为本发明实施例3的立体示意图。

图10为本发明实施例3的平面示意图。

图11为图10中E-E剖面图。

图12为图10中F-F剖面图。

图13为本发明实施例4的立体示意图。

图14为本发明实施例4的平面示意图。

图15为图14中G-G剖面图。

图16为图14中H-H剖面图。

图17为本发明实施例5的立体示意图。

图18为本发明实施例5的平面示意图。

图19为图18中I-I剖面图。

图20为图18中J-J剖面图。

图21为本发明实施例6的立体示意图。

图22为本发明实施例6的平面示意图。

图23为图22中K-K剖面图。

图24为图22中L-L剖面图。

图25为本发明实施例7的立体示意图。

图26为本发明实施例7的平面示意图。

图27为图26中M-M剖面图。

图28为图26中N-N剖面图。

图29为本发明实施例8的立体示意图。

图30为本发明实施例8的平面示意图。

图31为图30中P-P剖面图。

图32为图30中Q-Q剖面图。

图中：1-第一介质谐振器；2-第二介质谐振器；3-调谐孔；4-纵向盲孔；5-横向盲孔；6-隔断层；7-顶面；8-底面；9-侧面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

本发明提供一种容性耦合装置，至少包括相互连接的第一介质谐振器1和第二介质谐振器2，该第一介质谐振器1和第二介质谐振器2 为固态介电材料制成，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面均设有调谐孔3，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有负耦合孔，该负耦合孔用于实现第一介质谐振器和第二介质谐振器之间电容耦合，所述负耦合孔包括纵向盲孔4和横向盲孔5，纵向盲孔4和所述横向盲孔5的内壁设有导电层。所述纵向盲孔4与横向盲孔5相互垂直布置，所述纵向盲孔4垂直于所述第一介质谐振器 1和第二介质谐振器2的顶面布置，所述横向盲孔5垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的侧面布置，纵向盲孔4和横向盲孔5在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的相交的界面上存在相互干涉。其中，通常负耦合孔位于两个调谐孔中间的本体表面。负耦合孔和其周边的本体形成一个类似于谐振器的结构，负耦合孔类似于该谐振器的调谐孔。该负耦合孔的深度较其两侧的调谐孔的深度大，通常为其两侧的调谐孔的深度的两倍或多于两倍，可以使该谐振器的谐振频率相对于其两侧的谐振器的谐振频率低，通常为其两侧的谐振器的谐振频率的一半或少于一半，从而可以使介质谐振器和介质谐振器之间形成电容耦合。负耦合孔的深度与介质滤波器的传输零点的频率相关。具体的，负耦合孔的深度可以根据实际需要，比如传输零点的频率，进行设计，在此不予限定。所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器依据所述介质滤波器的传输零点的频率确定。

所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的表面均设有导电层。其中，导电层可以为金属化层，具体可以通过对本体表面进行电镀金属来形成。金属可以为银，也可以为其他满足实际需要的金属。在制造时，通过一体化成形来获得带有调试孔和负耦合孔的本体，再对本体、调试孔和负耦合孔进行表面金属化，比如表面电镀，来获得上述介质谐振器。这样，该介质谐振器所包括的介质谐振器的本体是连续的。采用一体化成形的方式来获得介质谐振器，可以使得其加工工艺更简单。

上述方案中，第一介质谐振器1与第二介质谐振器2的表面设有隔断层6，所述隔断层6围绕所述纵向盲孔4或横向盲孔5端面布置。该隔断层为介质谐振器表面未覆盖导电层的部分，负耦合孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器之间的电容耦合的耦合量相关。也就是，可以通过去除负耦合孔内的部分导电层，来调节该负耦合孔和其周边的本体形成的类似于谐振器的结构的谐振频率，进而调节其两侧的谐振器之间的耦合量。通过调整负耦合孔内的导电层被去除的面积的大小，可以改变介质谐振器和介质谐振之间的电容耦合的耦合量的大小。具体的，可以通过打磨的方式调整负耦合孔内的导电层被去除的部分的面积，在本发明实施例中可以不予限定。导电层被去除的部分可以位于负耦合孔内的内底部或内侧部，其可以为一处，也可以为不连续的多处。

上述方案中，纵向盲孔4设置在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2本体的顶面7之间或底面8之间。

上述方案中，根据纵向盲孔4和横向盲孔5的结构形式的不同，其形成的负耦合孔的结构形式可以有多种：如纵向盲孔4与所述横向盲孔5之间相互连通形成T字型结构，或者纵向盲孔4与所述横向盲孔5之间相互连通形成十字型结构。

纵向盲孔4与所述横向盲孔5之间也可以不连通，如横向盲孔5 设置一个或多个，设置多个横向盲孔5时，多个横向盲孔5可以同轴布置或并排布置，如当设置两个纵向盲孔4时，两个纵向盲孔4同轴布置且分布在横向盲孔5的两侧，或者并排布置，并排的方向与纵向盲孔4轴线平行。

纵向盲孔4也可以设置一个或多个，设置多个纵向盲孔4时，多个横向盲孔5可以同轴布置或并排布置，如当设置两个纵向盲孔4时，两个纵向盲孔4同轴布置且分布在横向盲孔5的两侧，或者并排布置，并排的方向与横向盲孔5轴线平行。

介质谐振器中所使用的介电材料优选为陶瓷，陶瓷具有较高的介电常数，硬度及耐高温的性能也都较好，因此成为射频滤波器领域常用的固态介电材料。当然，介电材料也可以选用本领域技术人员所知的其它材料，如玻璃、电绝缘的高分子聚合物等。

本发明还提供一种滤波器，所述滤波器至少包含一个如上述的容性耦合装置。

实施例1

如图1-4所示，本实施例提供一种容性耦合装置，包括相互连接的第一介质谐振器1和第二介质谐振器2，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面均设有调谐孔3，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔4和横向盲孔5，纵向盲孔4和所述横向盲孔5的内壁设有导电层。所述纵向盲孔4与横向盲孔5相互垂直布置，所述纵向盲孔4垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面7布置，所述横向盲孔 5垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的侧面9布置，纵向盲孔4和横向盲孔5在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的相交的界面上存在相互干涉。纵向盲孔4设置在第一介质谐振器 1与第二介质谐振器2的顶面7之间，纵向盲孔4与所述横向盲孔5 之间相互连通形成T字型结构。

实施例2

如图5-8所示，本实施例提供一种容性耦合装置，其与实施例1 中的耦合装置结构基本类似，区别在于本实施例中在第一介质谐振器 1与第二介质谐振器2的表面设有隔断层6，所述隔断层6围绕所述横向盲孔5端面布置。

实施例3

如图9-12所示，本实施例提供一种容性耦合装置，包括相互连接的第一介质谐振器1和第二介质谐振器2，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面均设有调谐孔3，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔4和横向盲孔5，纵向盲孔4和所述横向盲孔5的内壁设有导电层。所述纵向盲孔4与横向盲孔5相互垂直布置，所述纵向盲孔4垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面7布置，所述横向盲孔 5垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的侧面9布置，纵向盲孔4和横向盲孔5在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的相交的界面上存在相互干涉。纵向盲孔设置4在第一介质谐振器 1与第二介质谐振器2的顶面7之间。纵向盲孔4与所述横向盲孔5 之间相互连通形成十字型结构。

实施例4

如图13-16所示，本实施例提供一种容性耦合装置，其与实施例 3中的耦合装置结构基本类似，区别在于本实施例中在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2的表面设有隔断层6，所述隔断层6围绕所述横向盲孔5端面布置。

实施例5

如图17-20所示，本实施例提供一种容性耦合装置，包括相互连接的第一介质谐振器1和第二介质谐振器2，所述第一介质谐振器1 和第二介质谐振器2的顶面均设有调谐孔3，所述第一介质谐振器1 和第二介质谐振器2的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔4 和横向盲孔5，纵向盲孔4和所述横向盲孔5的内壁设有导电层。所述纵向盲孔4与横向盲孔5相互垂直布置，所述纵向盲孔4垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面7布置，所述横向盲孔5垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的侧面9布置，纵向盲孔4和横向盲孔5在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的相交的界面上存在相互干涉。纵向盲孔4设置在第一介质谐振器 1与第二介质谐振器2的顶面7之间。纵向盲孔4与所述横向盲孔5 之间不连通，纵向盲孔4和横向盲孔5均设置一个。

实施例6

如图21-24所示，本实施例提供一种容性耦合装置，其与实施例 5中的耦合装置结构基本类似，区别在于本实施例中在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2的表面设有隔断层6，所述隔断层6围绕所述横向盲孔5端面布置。

实施例7

如图25-28所示，本实施例提供一种容性耦合装置，包括相互连接的第一介质谐振器1和第二介质谐振器2，所述第一介质谐振器1 和第二介质谐振器2的顶面均设有调谐孔3，所述第一介质谐振器1 和第二介质谐振器2的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有负耦合孔，所述负耦合孔包括纵向盲孔4 和横向盲孔5，纵向盲孔4和所述横向盲孔5的内壁设有导电层。所述纵向盲孔4与横向盲孔5相互垂直布置，所述纵向盲孔4垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的顶面7布置，所述横向盲孔5垂直于所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的侧面9布置，纵向盲孔4和横向盲孔5在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的相交的界面上存在相互干涉。纵向盲孔4设置在第一介质谐振器 1与第二介质谐振器2的顶面之间，纵向盲孔4与所述横向盲孔5之间不连通，纵向盲孔4设置一个，横向盲孔5设置了两个，两个横向盲孔5同轴布置，两个横向盲孔5分布在纵向盲孔4的两侧。

实施例8

如图29-32所示，本实施例提供一种容性耦合装置，其与实施例7中的耦合装置结构基本类似，区别在于本实施例中在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2的表面设有隔断层6，所述隔断层6围绕所述两个横向盲孔5端面布置。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种容性耦合装置，至少包括第一介质谐振器(1)和第二介质谐振器(2)，每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调谐孔，所述第一介质谐振器(1)和第二介质谐振器(2)的表面均设有导电层，所述第一介质谐振器(1)与第二介质谐振器(2)之间设有负耦合孔，其特征在于：所述负耦合孔包括纵向盲孔(4)和横向盲孔(5)，所述纵向盲孔与横向盲孔(5)相互垂直布置，所述纵向盲孔(4)垂直于所述第一介质谐振器(1)和第二介质谐振器(2)的顶面布置，所述横向盲孔(5)垂直于所述第一介质谐振器(1)和第二介质谐振器(2)的侧面布置。

2.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述第一介质谐振器(1)与第二介质谐振器(2)的表面设有隔断层(6)，所述隔断层(6)围绕所述纵向盲孔(4)或横向盲孔(5)布置。

3.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述纵向盲孔(4)和所述横向盲孔(5)的内壁设有导电层。

4.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述纵向盲孔(4)与所述横向盲孔(5)之间相互连通形成“T”字型或“十”字型结构。

5.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述纵向盲孔(4)与所述横向盲孔(5)之间不连通。

6.根据权利要求5所述的容性耦合装置，其特征在于：所述纵向盲孔(4)设置一个或多个，设置多个纵向盲孔(4)时，多个纵向盲孔(4)同轴布置或并排布置。

7.根据权利要求5所述的容性耦合装置，其特征在于：所述横向盲孔(5)设置一个或多个，设置多个横向盲孔(5)时，多个横向盲孔(5)同轴布置或并排布置。

8.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述横向盲孔和纵向盲孔中至少一个孔的深度大于调谐孔的深度。

9.一种滤波器，其特征在于：所述滤波器至少包含一个如权利要求1-8所述的任意一项容性耦合装置。

Images