CN111628259A - 一种容性耦合结构及滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信设备组件的技术领域，具体为一种容性耦合结构及滤波器，一种容性耦合结构，包括与多个相邻且不连接的谐振器相连的中间部，中间部包括用于连接谐振器的连接块，以及用于隔离谐振器的隔离腔，与同一中间部连接的两谐振器的电场方向不同。一种滤波器，包括多个谐振器，多个谐振器之间至少使用一个上述容性耦合结构，所述容性耦合结构使得其连接的谐振器间产生容性负耦合。采用本方案的容性耦合结构及滤波器能够解决现有技术中采用深加载的频率调试盲孔实现容性负耦合导致谐振极点产生的技术问题，通过容性耦合结构实现容性负耦合，消除低频率的谐振极点，避免带外抑制幅度过高。

Description

一种容性耦合结构及滤波器

技术领域

本发明涉及通信设备组件的技术领域，具体为一种容性耦合结构及滤波器。

背景技术

随着无线基站通信技术的不断发展，对于滤波器的综合性能及体积提出新的要求，而介质波导滤波器在综合性能以及体积方面体现出其充分的优势。随着多频系统的发展，对滤波器的频率选择特性和带外抑制特性的要求也越来越高，而引入容性耦合是提高滤波器的频率选择特性和带外抑制特性的方法之一。

目前在介质波导滤波器中实现容性负耦合的方式通常是设置深盲孔负耦合结构，通过深盲孔负耦合结构加载耦合频率，从而实现容性负耦合。例如，现有的一种介质波导滤波器，其介质本体包括两个谐振器，其介质本体在两谐振器的中间位置开设有一个容性负耦合孔，且容性负耦合孔的深度至少大于介质本体厚度的二分一。通过对两个谐振器的电场进行压缩，改变其传输路径，且离谐振器底面非常近，从而形成电容效应负耦合。但是上述介质波导滤波器的本质为设置一个深加载的频率调试盲孔，其在介质波导滤波器通带低端位置必然产生谐振极点，在介质波导滤波器零点位置确定的前提下，该谐振极点的位置一般不能随意调整，导致带外抑制幅度过高，难以满足无线通信系统的高抑制要求。

发明内容

本发明意在提供一种容性耦合结构及滤波器，以解决现有技术中采用深加载的频率调试盲孔实现容性负耦合导致谐振极点产生的技术问题。

本发明提供基础方案之一是：一种容性耦合结构，包括与多个相邻且不连接的谐振器相连的中间部，中间部包括用于连接谐振器的连接块，以及用于隔离谐振器的隔离腔，与同一中间部连接的两谐振器的电场方向不同。

基础方案的有益效果是：中间部的设置，实现两谐振器的连接和耦合，构建传输路径。隔离部的设置，把两谐振器的强电磁场分隔开，只保留电磁场弱的部分相互连接；由于中间电磁场强，边沿电磁场弱，这样的一体化结构使得谐振器间的耦合会非常弱，大大降低耦合带宽。两个谐振器通过中间部相连接，与同一中间部连接的两谐振器的电场方向不同，由于电场方向的不同，通过不同谐振模式之间的转换，形成容性交叉耦合，从而改变滤波器传输路径的极性。本方案通过容性耦合结构实现容性负耦合，无需设置深加载的频率调试盲孔，从而避免了因采用深加载的频率调试盲孔实现容性负耦合导致通带低端位置产生谐振极点的问题。

进一步，所述连接块包括与谐振器连接的耦合窗口，以及与隔离腔连接的隔离侧，所述隔离侧覆有导电屏蔽层。有益效果：导电屏蔽层的设置，能够屏蔽外界电磁能量的干扰，通过耦合窗口实现谐振器和中间块的耦合，从而消除谐振器之间的串扰，并实现对远端谐波的抑制能力进行改善。

进一步，所述连接块为微波介质材料制成的部件。有益效果：微波介质材料的体积小、微波损耗低、频率温度系数小、介电常数高。

进一步，所述导电屏蔽层为金属导电屏蔽层。有益效果：与常规导电屏蔽层相比，金属导电屏蔽层的电磁屏蔽效果更好。

本发明提供基础方案之二是：一种滤波器，包括多个谐振器，多个谐振器之间至少使用一个上述容性耦合结构。

基础方案的有益效果是：使用了上述容性耦合结构，实现了容性负耦合，无需设置深加载的频率调试盲孔，从而消除了因采用深加载的频率调试盲孔实现容性负耦合产生的低频率谐振极点。同时结构简单，容性耦合结构的设置便于安装和调试。

进一步，所述容性耦合结构使得其连接的谐振器间产生容性负耦合。有益效果：通过容性耦合结构消除低频率的谐振极点，避免带外抑制幅度过高，从而满足无线通信系统的高抑制要求。

进一步，还包括输入电极结构和输出电极结构，输入电极结构和输出电极结构分别设于两个谐振器上。有益效果：输入电极结构的设置为输入谐波提供端口，输出电极结构为输出谐波提供端口。

进一步，还包括至少两个用于调节谐振器谐振频率的调试盲孔，调试盲孔分别位于不同的谐振器上。有益效果：通过调节调试盲孔的深度和大小，从而调节该调试盲孔对应的谐振器的谐振频率。

进一步，多个滤波器上均覆有导电屏蔽层。有益效果：导电屏蔽层的设置，能够屏蔽外界电磁能量的干扰。

进一步，所述导电屏蔽层为金属导电屏蔽层。有益效果：与常规导电屏蔽层相比，金属导电屏蔽层的电磁屏蔽效果更好。

附图说明

图1为本发明一种容性耦合结构实施例一的结构示意图；

图2为本发明一种容性耦合结构实施例一的耦合度大小随耦合窗口宽度变化的曲线图；

图3为本发明一种滤波器实施例二的结构示意图；

图4为本发明一种滤波器实施例二的仰视图；

图5为本发明一种滤波器实施例二的采用深加载的频率调试盲孔的结构示意图；

图6为本发明一种滤波器图4中滤波器的频率响应曲线图；

图7为本发明一种滤波器图2中滤波器的频率响应曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

说明书附图中的附图标记包括：第一谐振器101、第二谐振器102、连接块103、第一调试盲孔104。

一种容性耦合结构，如附图1所示，包括与多个相邻且不连接的谐振器相连的中间部，在本实施例中，谐振器的数量为两个，对应的中间部的数量为一个，为便于区分将两个谐振器分别定义为第一谐振器101和第二谐振器102。

中间部包括用于连接谐振器的连接块103，以及用于隔离谐振器的隔离腔，与同一中间部连接的两谐振器的电场方向不同，在本实施例中，第一谐振器101按照水平方向排布，第二谐振器102按照竖直方向排布，即连接块103分别与第一谐振器101的一端、第二谐振器102的一侧相连。连接块103为微波介质材料制成的部件，在本实施例中，中间部为陶瓷材料制成，同样的谐振器也为陶瓷材料制成。

连接块103包括与两谐振器连接的耦合窗口，以及与隔离腔连接的隔离侧，隔离侧覆有导电屏蔽层，导电屏蔽层为金属导电屏蔽层，在本实施例中，导电屏蔽层的材料为银。耦合窗口的形状可以为长方形、正方形、圆形等，在本实施例中，耦合窗口的形状为正方形，同样的，耦合窗口所在的连接块103的侧面的形状可以为长方形、正方形、圆形，在本实施例中，耦合窗口所在的连接块103的侧面的形状为正方形，即耦合窗口所在的连接块103的整个侧面为耦合窗口。

第一谐振器101上沿电场方向开设有第一调试盲孔104，通过调节第一调试盲孔104的深度、大小或形状，对第一谐振器101的谐振频率进行调节。通过两个谐振器通过容性耦合结构相连接，由于两谐振器的电场方向不同，通过不同谐振模式之间的转换，形成容性交叉耦合，从而改变滤波器传输路径的极性，消除了低频率的谐振极点，避免带外抑制幅度过高。

使用时，可根据不同带宽需求的滤波器调节连接块103耦合窗口的宽度和高度，从而调节容性耦合结构的耦合度，以适用不同需求。例如在本实施例中，连接块103的厚度为1.5mm，在耦合窗口高度固定的情况下，耦合度的大小随耦合窗口的宽度变化，变化曲线如图2所示。

实施例二

一种滤波器，如附图3、图4所示，包括多个谐振器，多个谐振器之间至少使用一个实施例一所述的容性耦合结构206。在本实施例中，谐振器的数量为五个，其中四个谐振器按照水平方向排布，剩余一个谐振器按照竖直方向排布。为便于区分，将按照竖直方向排布的谐振器定义为第一谐振器201，按照水平方向排布的谐振器分别定义为第二至第五谐振器。在本实施例中，使用的容性耦合结构206的数量为两个，分别设置在第一谐振器201的两侧，用于与第三谐振器203、第四谐振器204连接。两容性耦合结构206分别使得第一谐振器201和第三谐振器203间产生容性负耦合，第一谐振器201和第四谐振器204间产生容性负耦合。

以附图2定义上、下、左、右、前、后，第二谐振器202前侧的中部连接有普通耦合结构，普通耦合结构的前侧与第三谐振器203后侧的右端相连。第四谐振器204、第五谐振器205与第二谐振器202、第三谐振器203的连接相同，且对称设置于第二谐振器202、第三谐振器203的右方。第二谐振器202的右侧的后端与第五谐振器205的左侧的后端通过另一普通耦合结构连接，第三谐振器203右侧的中部与容性耦合结构206连接，容性耦合结构206的右侧与第一谐振器201左侧下方的中部连接，对称设置的，第四谐振器204左侧的中部与另一容性耦合结构206连接，该容性耦合结构206的左侧与第一谐振器201右侧下方的中部连接。

具体生产时，只需通过用于陶瓷烧结的模具控制第二至第五谐振器以及普通耦合结构的位置和结构尺寸，一体成型出第二至第五谐振器以及普通耦合结构，再经过尺寸的精修以及表面处理，并在表面附上导电材料层，例如被银层，即表面镀有金属银，并在导电材料层上开出原本设计好的用于与容性耦合结构206耦合的耦合窗口，最后与同样附有导电材料层并开出耦合窗口的容性耦合结构206耦合装配在一起即可。

第二至第五谐振器顶部的中心均开设有用于调节谐振器谐振频率的调试盲孔207，调试盲孔207的轴向为所在谐振器的电场方向，同一谐振器上调试盲孔207的数量为一个。通过调节调试盲孔207的深度、大小或形状，对调试盲孔207所在谐振器的谐振频率进行调节第二谐振器202和第五谐振器205底部的中心分别设置有输入电极结构208和输出电极结构209，输入电极结构208和输出电极结构209均包括一个耦合孔和一个耦合环，耦合环的外壁与耦合孔的内壁连接。

滤波器上均覆有导电屏蔽层，包括滤波器的表面、调试盲孔207的表面、输入电极结构208和输出电极结构209的表面均覆有导电屏蔽层，导电屏蔽层为金属导电屏蔽层，在本实施例中，导电屏蔽层的材料为银。

使用现有技术中采用深加载的频率调试盲孔207实现容性负耦合的滤波器的结构示意图，如图5所示，其频率响应曲线图，如图6所示。图6中的横轴为工作频率，单位为兆赫兹(MHz)，纵轴为介质波导滤波器的相应频率，单位为dB。

使用本实施例中的滤波器的频率响应曲线图，如图7所示。图7中的横轴为工作频率，单位为吉赫兹(GHz)，纵轴为介质波导滤波器的相应频率，单位为dB。

从附图6和附图7可知，现有技术中在通带低端位置(2250MHz)产生谐振极点，导致带外抑制幅度过高，难以满足无线通信系统的高抑制要求。而采用本方案在通带3450-3550MHz的低端位置引入了一个传输零点，其验证了本发明提供的一种容性耦合结构206的可行性，同时在通带低端位置，无寄生容性负耦合谐振极点的产生，从而解决了现有技术中的不足。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种容性耦合结构，其特征在于：包括与多个相邻且不连接的谐振器相连的中间部，中间部包括用于连接谐振器的连接块，以及用于隔离谐振器的隔离腔，与同一中间部连接的两谐振器的电场方向不同。

2.根据权利要求1所述的一种容性耦合结构，其特征在于：所述连接块包括与谐振器连接的耦合窗口，以及与隔离腔连接的隔离侧，所述隔离侧覆有导电屏蔽层。

3.根据权利要求2所述的一种容性耦合结构，其特征在于：所述连接块为微波介质材料制成的部件。

4.根据权利要求2所述的一种容性耦合结构，其特征在于：所述导电屏蔽层为金属导电屏蔽层。

5.一种滤波器，包括多个谐振器，其特征在于：多个谐振器之间至少使用一个如权利要求1-4任一项所述的容性耦合结构。

6.根据权利要求5所述的一种滤波器，其特征在于：所述容性耦合结构使得其连接的谐振器间产生容性负耦合。

7.根据权利要求5所述的一种滤波器，其特征在于：还包括输入电极结构和输出电极结构，输入电极结构和输出电极结构分别设于两个谐振器上。

8.根据权利要求5所述的一种滤波器，其特征在于：还包括至少两个用于调节谐振器谐振频率的调试盲孔，调试盲孔分别位于不同的谐振器上。

9.根据权利要求5所述的一种滤波器，其特征在于：多个滤波器上均覆有导电屏蔽层。

10.根据权利要求9所述的一种滤波器，其特征在于：所述导电屏蔽层为金属导电屏蔽层。

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