CN111786069A - 谐振器和滤波器 - Google Patents

Abstract

本公开的示例实施例提供了一种谐振器(100)和滤波器(500)。该谐振器(100)包括电容金属片(110)、电感金属片(120)和安装金属片(130)。电容金属片(110)用于与容纳谐振器(100)的金属腔体(200)的顶面(202)一起产生谐振器(100)的电容。电感金属片(120)用于产生谐振器(100)的电感，其连接到电容金属片(110)并且延伸到金属腔体(200)的底面(204)。安装金属片(130)连接到电感金属片(120)并且用于将谐振器(100)安装在金属腔体(200)内。本公开的示例实施例可以实现高性能、小尺寸、低成本的谐振器和滤波器。

Description

谐振器和滤波器

技术领域

本公开的示例实施例一般地涉及通信和电子电路领域，并且更特别地涉及一种谐振器和滤波器。

背景技术

随着第5代移动通信技术(5G)和大规模多输入多输出(MIMO)系统的发展，无线通信系统中的射频(RF)单元的尺寸越来越受到限制。RF滤波器是使用在无线通信系统中的关键组件之一，其通常实施在通信设备的RF前端中。通常，滤波器的性能对于无线通信系统是非常关键的。

在5G和大规模MIMO系统中，对于滤波器的需求量显著地变大。例如，在64输入64输出(64T64R)的MIMO系统中，可能需要在一个单元中设置总共64个滤波器。同理，在256输入256输出的MIMO系统中，这样的滤波器的数目将高达256个。因此，在先进的无线通信系统中，RF前端对于滤波器的需求量相对于传统无线通信系统(诸如，4G、3G、2G等)将成倍地增长。

发明内容

本公开的示例实施例涉及一种谐振器和一种滤波器。

在本公开的第一方面，提供了一种谐振器。该谐振器包括：电容金属片，用于与容纳谐振器的金属腔体的顶面一起产生谐振器的电容。该谐振器还包括：电感金属片，用于产生谐振器的电感，电感金属片连接到电容金属片并且延伸到金属腔体的底面。该谐振器进一步包括：安装金属片，连接到电感金属片并且用于将谐振器安装在金属腔体内。

在本公开的第二方面，提供了一种滤波器。该滤波器包括：金属腔体和谐振器阵列。谐振器阵列设置在金属腔体中。谐振器阵列包括至少两个根据第一方面的谐振器。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的示例实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其他特征通过以下的描述将变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的示例实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得容易理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干示例实施例，其中：

图1示出了根据本公开的示例实施例的谐振器的示意图。

图2A示出了根据本公开的示例实施例的谐振器与金属腔体的组合透视图。

图2B示出了根据本公开的示例实施例的谐振器与金属腔体的组合的电磁场分布的示意图。

图3A示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片前部具有金属弯折部的谐振器的透视图。

图3B示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片前部具有金属弯折部的谐振器的侧视图。

图3C示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片两侧具有金属弯折部的谐振器的透视图。

图3D示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片两侧具有金属弯折部的谐振器的侧视图。

图4A示出了根据本公开的示例实施例的在参考平面内调整电感金属片与金属腔体的底面之间的角度的示意图，该参考平面垂直于电容金属片和电感金属片。

图4B示出了根据本公开的示例实施例的按照图4A中的调整下谐振器的谐振频率随着角度变化的仿真曲线图。

图5A示出了根据本公开的示例实施例的滤波器的示意图。

图5B示出了根据本公开的示例实施例的谐振器阵列的示意图。

图6A示出了根据本公开的示例实施例的谐振器设置在共同安装金属片两侧的谐振器阵列的示意图。

图6B示出了根据本公开的示例实施例的共同安装金属片围绕谐振器设置的谐振器阵列的示意图。

图7示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器之间的电耦合和磁耦合的示意图。

图8A示出了根据本公开的示例实施例的调整两个谐振器的电容金属片之间的距离的示意图。

图8B示出了根据本公开的示例实施例的按照图8A中的调整下耦合带宽随着距离变化的仿真曲线图。

图9A示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器在电容金属片的接近端设置金属弯折部的示意图。

图9B示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器在电容金属片之间形成叉指结构的示意图。

图10A示出了根据本公开的示例实施例的调整两个谐振器的电感金属片之间的距离的示意图。

图10B示出了根据本公开的示例实施例的按照图10A中的调整下耦合带宽随着距离变化的仿真曲线图。

图11A示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器的电感金属片通过互连金属片互连的示意图。

图11B示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器的电感金属片通过另一互连金属片互连的示意图。

图12A示出了根据本公开的示例实施例的第一谐振器朝向第二谐振器的倾角被调整的示意图。

图12B示出了根据本公开的示例实施例的按照图12A中的调整下耦合带宽随着角度变化的仿真曲线图。

图12C示出了根据本公开的示例实施例的在两个方向上调整谐振器的角度时耦合带宽随着角度变化的仿真曲线图。

图13A示出了根据本公开的示例实施例的滤波器组的示意图。

图13B示出了根据本公开的示例实施例的图13A的滤波器组的性能仿真图。

图13C示出了根据本公开的示例实施例的图13A的滤波器组的另一性能仿真图。

图14A示出了根据本公开的示例实施例的具有九个谐振器形成的谐振器阵列的滤波器的示意图。

图14B示出了根据本公开的示例实施例的图14A的滤波器的性能仿真图。

贯穿所有附图，相同或相似的参考标号被用来表示相同或相似的组件。

具体实施方式

下面将参考附图中所示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些具体的示例实施例仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

腔体滤波器广泛地实施在无线通信系统的通信设备(例如，基站)中。传统的腔体滤波器主要包括铸造的金属外壳、用于打开和封闭金属外壳的盖部、若干谐振器、以及数量为谐振器数目两倍的调谐螺钉等组件。整个腔体滤波器的成本主要包括物料成本和生产成本(调谐成本)。然而，在上文提及的5G和MIMO场景中，传统腔体滤波器的成本将随着滤波器的数量增长而显著地增大。

此外，归因于复杂的结构和调谐方法，传统的腔体滤波器的尺寸较大。例如，在传统的腔体滤波器中，调谐螺钉可能是自锁定螺钉或螺母锁定螺钉，导致金属外壳的(或盖部)的厚度需要大于某个值(例如，6毫米)，以确保实现足够的调谐范围。

另一方面，陶瓷滤波器由于其较小的尺寸和可接受的插入损耗而普遍地被使用。但是，在具体的实现中，陶瓷滤波器在远端处的衰减性能由于接近的高次模而较差。因此，配合陶瓷滤波器来设置低通滤波器是必要的，但是这使得总的插入损耗大幅增加，因为低通滤波器的插入损耗大约与陶瓷滤波器相同或是其一半。此外，设置低通滤波器也增加了成本。

进一步地，如上文指出的，在传统的腔体滤波器中，使用调谐螺钉来对滤波器进行调谐。例如，在陶瓷滤波器中，通常在滤波器的表面钻孔用于调谐滤波器。为了对此进行改进，一些传统的技术通过使谐振器上方的盖部形变来调谐滤波器的工作频率，但是谐振器之间的耦合无法通过这种方法被调谐。

在其他传统技术中，通过使设置在谐振器头部上的金属拨片形变，来调谐谐振器的谐振频率和谐振器之间的耦合。但是，这需要实现较大的形变才能确保足够的调谐范围，并且在长期的应用场景中，这种形变可能会逐渐地自行恢复。此外，如果设置了这些金属拨片，则谐振器的Q值和功率处理能力均会大幅下降。

还有一些传统技术将这样的金属拨片设计在滤波器的盖部上，同样通过使金属拨片形变来调谐谐振器的谐振频率和谐振器之间的耦合。但是，该方案需要为金属拨片设置大的缝隙，这将造成电磁泄露而导致电磁兼容性(EMC)性能风险。

鉴于传统方案中存在的上述问题以及其他潜在的问题，本公开的示例实施例提供了一种新颖的谐振器和由其组成的滤波器。在一些示例实施例中，谐振器可以由金属片形成，这使得谐振器在结构上更为紧凑，从而减小了由其形成的滤波器的尺寸。此外，金属片形成的谐振器的调谐不需要使用调谐螺钉，因此可以减小滤波器的金属腔体的厚度，这进一步减小了滤波器的尺寸。

另一方面，使用金属片来形成谐振器以及由此省去的调谐螺钉可以降低滤波器的物料成本，并且多个谐振器的阵列可以由单个金属片形成，这使得滤波器的组装更加简便。此外，经过仿真和测试，本公开的示例实施例的滤波器在插入损耗和衰减等性能方面不低于或者甚至优于传统的空腔滤波器。下文将参考附图来详细描述本公开的若干示例实施例。

图1示出了根据本公开的示例实施例的谐振器100的示意图。如图1所示，谐振器100包括电容金属片110、电感金属片120和安装金属片130，其中电感金属片120连接到电容金属片110，并且安装金属片130连接到电感金属片120。在所示出的示例实施例中，谐振器100可以整体上具有大致字母“Z”的形状，例如具有较大且扁平的电容金属片110以及较为细长的电感金属片120和安装金属片130。因此，在本文中，谐振器100有时也可以称为Z形状的金属片结构。但是，将理解，本公开的示例实施例的谐振器100不限于任何特定的金属片形状。

另外，要指出的是，如图1中示出的，谐振器100可以具有三维形状。例如，谐振器100的电容金属片110、电感金属片120和安装金属片130可以形成在三维结构中，而不是形成在二维表面上。因此，三维形状的谐振器100不同于仅具有两个维度的谐振器，诸如，形成在例如电介质基板表面上的微带谐振器。

在一些示例实施例中，电容金属片110、电感金属片120和安装金属片130可以一体成型，也即形成单个金属片。这样的一体成型的单个金属片可以有利地利用成熟的钣金加工技术来制造。在其他示例实施例中，电容金属片110、电感金属片120和安装金属片130也可以分别独立成型，并且它们可以通过任何适当的连接方式(例如，焊接)连接在一起。下文结合图2来描述谐振器100的各个金属片的功能和作用。

图2A示出了根据本公开的示例实施例的谐振器100与金属腔体200的组合透视图。如图2A所示，谐振器100设置在金属腔体200内，以便例如与其他谐振器(未示出在图2A中)一起结合金属腔体200而形成滤波器，诸如腔体滤波器。应当理解，尽管图2A将金属腔体200示出为具有特定的形状(例如，长方体)，但是在其他示例实施例中，金属腔体200也可以具有任何适于用作滤波器外壳的形状。

图2B示出了根据本公开的示例实施例的谐振器100与金属腔体200的组合的电磁场分布的示意图。如图2B所示，金属腔体200可以具有顶面202和底面204。谐振器100的电容金属片110与金属腔体200的顶面202一起产生谐振器100的电容。例如，图2B中通过电场240示意性地示出了该电容中的电场分布。

如上文提到的，电容金属片110可以是扁平的形状，这有利于与金属腔体200的顶面202一起形成电容。例如，如图1至图2中示出的，电容金属片110可以具有大致矩形的形状。换句话说，电容金属片110的面向金属腔体200的顶面202的表面可以是矩形，该矩形的面积越大，电容金属片110与金属腔体200的顶面202形成的电容越大。在一些示例实施例中，电容金属片110可以大体上平行于金属腔体200的顶面202，这有利于更高效地与顶面202之间形成电容。然而，将理解，电容金属片110可以具有任何适当的形状和方位，只要其实现产生电容的功能和作用。

如图2A和2B所示，谐振器100的电感金属片120延伸到金属腔体200的底面204并且其用于产生谐振器100的电感。例如，图2B中通过磁场220示意性地示出了该电感周围的磁场分布。谐振器100的谐振频率因此可以由电容金属片110产生的电容和电感金属片120产生的电感来确定。如上文提到的，电感金属片120可以具有细长的形状，诸如条带状金属片，也即长且窄的金属片，这有利于形成电感。更一般地，电感金属片120的长度可以大于其宽度。例如，电感金属片120越长，其形成的电感越大。

如图2B中示出的，在一些示例实施例中，电感金属片120与电容金属片110之间可以形成角260。这种布置可以有效地使电感金属片120延长。角260的大小越小，电感金属片120越长。替换地，电感金属片120可以大体上垂直于电容金属片110延伸。换言之，角260在大小上可以近似为90度。这对于实现谐振器100的紧凑结构和低成本是有利的。在一些其他示例实施例中，角260可以是钝角，也即在大小上大于90度。然而，将理解，电感金属片120可以具有任何适当的形状和方位，只要其实现产生电感的功能和作用。

安装金属片130用于将谐振器100安装在金属腔体200内。在一些示例实施例中，安装金属片130可以将谐振器100安装在金属腔体200的底面204上。在其他示例实施例中，安装金属片130可以将谐振器100安装在金属腔体200的任何适当部位。在所示出的示例实施例中，安装金属片130可以具有带状形状，这例如有利于连接多个谐振器以形成谐振器阵列。然而，将理解，在其他示例实施例中，安装金属片130可以具有任何适当的形状，只要其实现安装谐振器100的功能和作用。

此外，如图1至图2所示出的，电容金属片110在与电感金属片120的连接处的两侧可以具有缺口112和114。通过设置缺口112和114，有利地增加了电感金属片120的有效长度，从而可以降低谐振器100的谐振频率。另外，缺口112和114还使得电容金属片110或形成谐振器100的单个金属片易于制造，诸如通过冲压技术来制造。然而，将理解，在其他示例实施例中，电容金属片110上也可以不设置缺口112和114，或者在其他适当的位置设置缺口。此外，尽管缺口112和114被示出为具有特定的数目和形状，但是在其他示例实施例中，缺口可以具有任何适当的数目和形状。

从图2B可见且如上文所指出，在金属腔体200内，电场240主要分布在电容金属片110与顶面202之间的间隙中，而磁场220主要围绕电感金属片120分布。因此，通过设计谐振器100的各个金属片的结构(例如，形状)，电磁场的分布可以被引导到所期望的区域。下面结合图3A至图3D来描述一种增大谐振器100的电容的方法。

图3A示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片110前部具有金属弯折部140的谐振器100的透视图。图3B示出了对应的侧视图。如图3A和图3B所示，金属弯折部140从电容金属片110的前侧边缘朝向金属腔体200的底面204延伸。替换地或另外地，金属弯折部140可以被布置为大体上垂直于电容金属片110延伸。通过设置金属弯折部140，可以增大谐振器100的电容。

图3C示出了根据本公开的示例实施例的在电容金属片110两侧具有金属弯折部150和160的谐振器100的透视图。图3D示出了对应的侧视图。如图3C和图3D所示，金属弯折部150和160分别从电容金属片110的两侧边缘朝向金属腔体200的底面204延伸。替换地或另外地，金属弯折部150和160可以被布置为大体上垂直于电容金属片110延伸。通过设置金属弯折部150和160，可以增大谐振器100的电容。

此外，谐振器100的谐振频率可以通过使谐振器100朝向特定的方向进行旋转来调节。图4A示出了根据本公开的示例实施例的在参考平面400内调整电感金属片120与金属腔体200的底面204之间的角度(也称为旋转角)α的示意图，该参考平面400垂直于电容金属片110和电感金属片120。如图4A所示，电感金属片120与金属腔体200的底面204在该示意图所在的平面400内所成的角度α可以用于调节谐振器100的谐振频率。下面参考图4B的仿真曲线图来对此进行详细解释。

图4B示出了根据本公开的示例实施例的按照图4A中的调整下谐振器100的谐振频率随着角度α变化的仿真曲线图。在图4B中，横轴表示旋转角α相对于竖直方向的大小，单位为度，而纵轴表示谐振器100的谐振频率，单位为兆赫兹(MHz)。如图4B中的变化曲线440所示，在谐振器100的工作频率(例如，2600MHz)处，角度α每变化一度，谐振频率大致变化30MHz。通常，在滤波器的调谐中，100MHz的调谐范围可以覆盖设计容差，因此角度α的±2度的变化可以足够用于调谐谐振器100的谐振频率，这意味着谐振器100的调谐是容易实现的。

图5A示出了根据本公开的示例实施例的滤波器500的示意图。如图5A所示，滤波器500包括金属腔体200和谐振器阵列510。谐振器阵列510设置在金属腔体200中，例如通过焊接或螺钉固定在金属腔体200中。谐振器阵列510可以包括至少两个谐振器100和600。在所示出的示例中，谐振器阵列510包括六个谐振器。谐振器阵列510中的谐振器可以具有上文结合图1至图4描述的谐振器结构。

此外，滤波器500还可以包括用于输入信号(例如，RF信号)的输入端口520，以及用于输出信号的输出端口530。滤波器500可以进一步包括盖部210，其适于封闭和打开金属腔体200，以允许将谐振器阵列510安装到金属腔体200中。滤波器500还可以包括设置在金属腔体200的顶面202上的调谐孔206，其用于调谐谐振器阵列510中的谐振器，例如谐振器100。

图5B示出了根据本公开的示例实施例的谐振器阵列510的示意图。如图5B所示，谐振器阵列510整体可以由单个金属片来形成。这使得谐振器阵列510便于制造，并且省去了对个体谐振器的逐个安装。替换地，谐振器阵列510也可以分成几个部分成型，或者每个谐振器单独成型，以增大谐振器阵列510的灵活性。在一些示例实施例中，第一谐振器100和第二谐振器600的第一安装金属片和第二安装金属片可以一体成型为单个安装金属片540。该单个安装金属片540也可以称为多个谐振器的共同安装金属片540，其使得谐振器阵列510中的多个谐振器可以一次性地安装在金属腔体200中。下文结合图6A和图6B来描述共同安装金属片540相对于谐振器的若干示例性布置。

图6A示出了根据本公开的示例实施例的谐振器设置在共同安装金属片615两侧的谐振器阵列610的示意图。如图6A所示，谐振器阵列610由包括谐振器100和600在内的八个谐振器组成。该八个谐振器具有共同安装金属片615，并且这八个谐振器均等地分布在共同安装金属片615的两侧。这种布置方式可以充分利用金属腔体200内的空间，从而减小滤波器500的尺寸。将理解，在其他示例实施例中，谐振器阵列610可以包括任何适当数目的谐振器，这些谐振器也可以按任何方式相对于共同安装金属片615被布置。

图6B示出了根据本公开的示例实施例的共同安装金属片625围绕谐振器设置的谐振器阵列620的示意图。如图6B所示，谐振器阵列620由包括谐振器100和600在内的七个谐振器组成。该七个谐振器具有共同安装金属片625，并且共同安装金属片625围绕这七个谐振器设置。这种布置方式也可以充分利用金属腔体200内的空间，从而减小滤波器500的尺寸。此外，该布置方式中的共同安装金属片625可以不占用金属腔体200内的中部空间。将理解，在其他示例实施例中，谐振器阵列620可以包括任何适当数目的谐振器，这些谐振器也可以按任何方式相对于共同安装金属片625被布置。

图7示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器100和600之间的电耦合710和磁耦合720的示意图。如图7所示，第一谐振器100和第二谐振器600之间的电耦合710主要存在于它们各自的第一电容金属片110和第二电容金属片610之间，而第一谐振器100和第二谐振器600之间的磁耦合720主要存在于它们各自的第一电感金属片120和第二电感金属片620之间。

第一谐振器100和第二谐振器600之间的总耦合(例如，总电磁耦合)可以等于电耦合710与磁耦合720的向量和。在电耦合710在幅度上远大于磁耦合720的情况下，第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合为电耦合。在磁耦合720在幅度上远大于电耦合710的情况下，第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合为磁耦合。在电耦合710在幅度上大致等于磁耦合720的情况下，第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合为零，即两个谐振器之间基本上没有耦合。存在各种方式来增强第一谐振器100和第二谐振器600之间的电磁耦合强度，下文参考图8至图11来详细说明。

在一些示例实施例中，第一谐振器100和第二谐振器600之间的电耦合系数可以被调节。例如，第一谐振器100的电容金属片110和第二谐振器600的电容金属片610之间的距离可以用来调节电耦合系数。图8A示出了根据本公开的示例实施例的调整两个谐振器100和600的电容金属片110和610之间的距离D1的示意图。如图8A所示，第一谐振器100的电容金属片110和第二谐振器600的电容金属片610之间的距离表示为D1，两个谐振器100和600之间的电耦合系数通过调整距离D1而被调节。下文结合图8B的仿真曲线图来对此进一步详细说明。

图8B示出了根据本公开的示例实施例的按照图8A中的调整下耦合带宽随着距离D1变化的仿真曲线图。在图8B中，横轴表示距离D1的大小，单位为毫米(mm)，而纵轴表示第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合带宽(耦合系数×频率)，由于耦合系数是无量纲的，因此耦合带宽的单位为频率单位兆赫兹(MHz)，其可以表示两个谐振器在某个频率处的耦合强弱。如图8B中的变化曲线810所示，随着距离D1增大，第一谐振器100和第二谐振器600之间的电耦合变弱。此外，将注意到，当距离D1为特定值(在该示例实施例中，大约为3.3mm)时，电耦合的强度大致等于磁耦合的强度。该特性可以在滤波器500的设计中加以考虑和利用。

图9A示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器100和600在电容金属片110和610的接近端设置金属弯折部150和660的示意图。如图9A所示，在第一谐振器100和第二谐振器600相邻的两个电容金属片110和610的接近的位置处，第一电容金属片110可以向下延伸而产生金属弯折部150，而第二电容金属片610可以向下延伸而产生金属弯折部660。通过金属弯折部150和660的作用，两个谐振器100和600之间的电耦合被增强，从而可以增大滤波器500的工作带宽。

图9B示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器100和600在电容金属片110和610之间形成叉指结构900的示意图。如图9B所示，在第一谐振器100和第二谐振器600相邻的两个电容金属片110和610的接近的位置处，第一电容金属片110可以和第二电容金属片610之间形成叉指结构900。通过叉指结构900的电耦合作用，两个谐振器100和600之间的电耦合被增强，从而可以增大滤波器500的工作带宽。

除了电耦合以外，在一些示例实施例中，第一谐振器100和第二谐振器600之间的磁耦合系数也可以被调节。例如，第一谐振器100的电感金属片120和第二谐振器600的电感金属片620之间的距离可以用来调节磁耦合系数。图10A示出了根据本公开的示例实施例的调整两个谐振器100和600的电感金属片120和620之间的距离D2的示意图。如图10A所示，第一谐振器100的电感金属片120和第二谐振器600的电感金属片620之间的距离表示为D2，两个谐振器100和600之间的磁耦合系数通过调整距离D2而被调节。下文结合图10B的仿真曲线图来对此进一步说明。

图10B示出了根据本公开的示例实施例的按照图10A中的调整下耦合带宽随着距离D2变化的仿真曲线图。在图10B中，横轴表示距离D2的大小，单位为毫米(mm)，而纵轴表示第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合带宽(耦合系数×频率)，由于耦合系数是无量纲的，因此耦合带宽的单位为兆赫兹(MHz)，其可以表示两个谐振器在某个频率处的耦合强弱。如图10B中的变化曲线1010所示，随着距离D2增大，第一谐振器100和第二谐振器600之间的磁耦合变弱。

在一些示例实施例中，第一谐振器100和第二谐振器600之间的磁耦合可以被增强，以增大滤波器500的工作带宽。图11A示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器100和600的电感金属片120和620通过互连金属片1100互连的示意图。如图11A所示，在第一谐振器100的第一电感金属片120和第二谐振器600的第二电感金属片620之间设置有互连金属片1100。通过互连金属片1100的互连，第一谐振器100和第二谐振器600之间的磁耦合被增强，从而增大了滤波器500的工作带宽。

图11B示出了根据本公开的示例实施例的两个谐振器100和600的电感金属片120和620通过另一互连金属片1110互连的示意图。在图11B中，第一谐振器100的第一电感金属片120和第二谐振器600的第二电感金属片620以图11A中类似的方式通过互连金属片1110互连。与图11A不同的是，互连金属片1110设置在比互连金属片1100更高的位置。通过这样的方式，除了两个谐振器100和600的磁耦合被增强之外，两个谐振器100和600的整体机械强度也可以被加强。

图12A示出了根据本公开的示例实施例的第一谐振器100朝向第二谐振器600的倾角β被调整的示意图。如图12A所示，第一谐振器100朝向第二谐振器600的倾角(也称为旋转角)β可以用于调节第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合系数，即耦合强弱，包括电耦合系数和磁耦合系数两者。下面结合图12B和图12C的仿真曲线图来进一步对此进行解释。

图12B示出了根据本公开的示例实施例的按照图12A中的调整下耦合带宽随着角度β变化的仿真曲线图。在图12B中，横轴表示旋转角β相对于竖直方向的大小，单位为度，而纵轴表示第一谐振器100的谐振频率，单位为兆赫兹(MHz)。如图12B中的变化曲线1210所示，旋转角β的变化对谐振频率影响很小，例如，大约每变化1度仅使谐振频率变化大约3MHz。换言之，调整旋转角β基本上不影响个体谐振器(在该示例中是第一谐振器100)的谐振频率。另一方面，旋转角β的变化将显著地影响第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合强弱，图12C对此进行了说明。

图12C示出了根据本公开的示例实施例的在两个方向上调整谐振器100的角度(α和β)时耦合带宽随着角度(α和β)变化的仿真曲线图。在图12C中，横轴表示旋转角相对于竖直方向的大小，单位为度，而纵轴表示第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合带宽(耦合系数×频率)，由于耦合系数是无量纲的，因此耦合带宽的单位为兆赫兹(MHz)，其可以表示两个谐振器在某个频率处的耦合强弱。如图12C所示，曲线1220表示第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合带宽随着上文描述的旋转角β的变化。作为对比，曲线1230表示第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合带宽随着上文描述的旋转角α的变化。

从曲线1220可知，随着旋转角β的变化，第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合强弱显著地变化，而如上文提到的，旋转角β的变化基本上不影响个体谐振器的谐振频率。相比之下，如之前所讨论的，旋转角α的变化显著地影响个体谐振器的谐振频率，而从曲线1230可知，旋转角α的变化基本上不影响第一谐振器100和第二谐振器600之间的耦合强弱。例如，在调节耦合强弱方面，旋转角β的调谐速率大约是旋转角α的五倍。

换言之，根据本公开的示例实施例的谐振器的谐振频率和谐振器之间的耦合强弱可以彼此独立地被调节，也即这两者是弱相关的。这对于整个滤波器500的调谐是非常有利的，因为单个谐振器的谐振频率和谐振器之间的耦合强度可以通过上述两个旋转角独立调节。例如，这样的调谐可以通过上文描述的调谐孔206来进行。

图13A示出了根据本公开的示例实施例的滤波器组1300的示意图。滤波器1300可以是本公开的实施例在特定场景中的应用，例如针对特定的频率(诸如，3.5GHz)所设计的滤波器组。如图13A所示，滤波器组1300可以包括谐振器阵列1310、金属腔体1320、以及盖部1330。谐振器阵列1310可以是2×2的滤波器矩阵，每个滤波器包括六个谐振器。所有的谐振器可以连接到相同的安装金属片以形成两个滤波器通道。此外，金属腔体1320上可以设置有调谐孔，用于对谐振器阵列1310中的个体谐振器进行调谐。

图13B示出了根据本公开的示例实施例的图13A的滤波器组1300的性能仿真图。具体地，图13B说明了滤波器组1300在其通带内的响应曲线。在图13B中，横轴表示频率，单位为兆赫兹(MHz)，纵轴表示以分贝(dB)为单位的幅度。曲线1340表示滤波器组1300的S21参数，即传输系数。曲线1350表示滤波器组1300的S11参数，即反射系数。如图13B所示，滤波器组1300的插入损耗性能非常良好，在通带的边缘处大约为1dB，而在通带的中间大约为0.5dB。

图13C示出了根据本公开的示例实施例的图13A的滤波器组1300的另一性能仿真图。具体地，图13C说明了滤波器组1300直到14GHz的衰减曲线1360。在图13C中，横轴表示频率，单位为兆赫兹(MHz)，纵轴表示以分贝(dB)为单位的幅度。如图13C所示，滤波器组1300的第一高次模在9.3GHz，大约为25dB的衰减，而最差的点位于11.68GHz，衰减大约为-7dB。从图13B和图13C的性能仿真曲线可知，根据本公开的示例实施例的滤波器组1300实现了优良的滤波器性能。

图14A示出了根据本公开的示例实施例的具有九个谐振器形成的谐振器阵列1410的滤波器1400的示意图。滤波器1400可以是本公开的实施例在特定场景中的应用，例如针对特定的频率(诸如，2.6GHz)所设计的滤波器。如图14A所示，滤波器1400可以包括谐振器阵列1410、金属腔体1420、以及盖部1430。谐振器阵列1410可以由九个根据本公开的示例实施例的谐振器组成。此外，金属腔体1420上可以设置有调谐孔，用于对谐振器阵列1410中的个体谐振器进行调谐。

图14B示出了根据本公开的示例实施例的图14A的滤波器1400的性能仿真图。在图14B中，横轴表示频率，单位为兆赫兹(MHz)，纵轴表示以分贝(dB)为单位的幅度。曲线1440表示滤波器1400的S21参数，即传输系数。曲线1450表示滤波器1400的S11参数，即反射系数。如图14B所示，根据本公开的示例实施例的滤波器1400在2.6GHz的工作频率实现了优良的滤波器性能。

如本文所使用的，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”或“该示例实施例”应当理解为“至少一个示例实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如本文所使用的，术语“确定”涵盖各种各样的动作。例如，“确定”可以包括运算、计算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括解析、选择、选取、建立等。

本文使用的术语“电路”是指以下的一项或多项：(a)仅硬件电路实现方式(诸如仅模拟和/或数字电路的实现方式)；以及(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如果适用)：(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)硬件处理器的任意部分与软件(包括一起工作以使得诸如OLT或其他计算设备等装置执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器)；以及(c)硬件电路和/或处理器，诸如微处理器或者微处理器的一部分，其要求软件(例如固件)用于操作，但是在不需要软件用于操作时可以没有软件。

电路的定义适用于此术语在本申请中(包括任意权利要求中)的所有使用场景。作为另一示例，在此使用的术语“电路”也覆盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)、或者硬件电路或处理器的一部分、或者其随附软件或固件的实现方式。例如，如果适用于特定权利要求元素，术语“电路”还覆盖基带集成电路或处理器集成电路或者OLT或其他计算设备中的类似的集成电路。

应当注意，本公开的示例实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

作为示例，本公开的示例实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各示例实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。

用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。

在本公开的上下文中，计算机程序代码或者相关数据可以由任意适当载体承载，以使得设备、装置或者处理器能够执行上文描述的各种处理和操作。载体的示例包括信号、计算机可读介质、等等。信号的示例可以包括电、光、无线电、声音或其它形式的传播信号，诸如载波、红外信号等。

计算机可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行系统、装置或设备的程序的任何有形介质。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。计算机可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

虽然已经参考若干示例实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

Claims (16)

1.一种谐振器(100)，包括：

电容金属片(110)，用于与容纳所述谐振器(100)的金属腔体(200)的顶面(202)一起产生所述谐振器(100)的电容；

电感金属片(120)，用于产生所述谐振器(100)的电感，所述电感金属片(120)连接到所述电容金属片(110)并且延伸到所述金属腔体(200)的底面(204)；以及

安装金属片(130)，连接到所述电感金属片(120)并且用于将所述谐振器(100)安装在所述金属腔体(200)内。

2.根据权利要求1所述的谐振器(100)，其中：

所述电容金属片(110)具有矩形形状；并且

所述电感金属片(120)和所述安装金属片(130)具有带状形状。

3.根据权利要求1所述的谐振器(100)，其中：

所述电容金属片(110)大体上平行于所述金属腔体(200)的顶面(202)；并且

所述电感金属片(120)大体上垂直于所述电容金属片(110)延伸。

4.根据权利要求1所述的谐振器(100)，还包括：

金属弯折部(140、150、160)，从所述电容金属片(110)的边缘朝向所述金属腔体(200)的底面(204)延伸。

5.根据权利要求1所述的谐振器(100)，其中所述电容金属片(110)在与所述电感金属片(120)的连接处的两侧具有缺口(112、114)。

6.根据权利要求1所述的谐振器(100)，其中所述电感金属片(120)与所述金属腔体(200)的底面(204)之间在参考平面(400)内的角度(α)被调整，以调节所述谐振器(100)的谐振频率，所述参考平面(400)垂直于所述电容金属片(110)和所述电感金属片(120)。

7.根据权利要求1所述的谐振器(100)，其中所述电容金属片(110)、所述电感金属片(120)和所述安装金属片(130)一体成型。

8.一种滤波器(500)，包括：

金属腔体(200)；以及

谐振器阵列(510)，设置在所述金属腔体(200)中，

其中所述谐振器阵列(510)包括至少两个根据权利要求1-7中任一项所述的谐振器(100、600)。

9.根据权利要求8所述的滤波器(500)，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)的第一安装金属片和所述第二谐振器(600)的第二安装金属片一体成型为单个安装金属片(540)。

10.根据权利要求9所述的滤波器(500)，其中：

所述至少两个谐振器设置在所述单个安装金属片(615)两侧；或者

所述单个金属片(625)围绕所述至少两个谐振器。

11.根据权利要求8所述的滤波器(500)，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)的第一电容金属片(110)和所述第二谐振器(600)的第二电容金属片(610)之间的距离(D1)被确定，以设置所述第一谐振器(100)和所述第二谐振器(600)之间的电耦合系数。

12.根据权利要求8所述的滤波器(500)，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)的第一电容金属片(110)和所述第二谐振器(600)的第二电容金属片(610)之间形成叉指结构(900)。

13.根据权利要求8所述的滤波器，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)的第一电感金属片(120)和所述第二谐振器(600)的第二电感金属片(620)之间的距离(D2)被确定，以设置所述第一谐振器(100)和所述第二谐振器(600)之间的磁耦合系数。

14.根据权利要求8所述的滤波器(500)，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)的第一电感金属片(120)和所述第二谐振器(600)的第二电感金属片(620)通过互连金属片(1100、1110)互连。

15.根据权利要求8所述的滤波器(500)，其中所述至少两个谐振器包括第一谐振器(100)和第二谐振器(600)，并且所述第一谐振器(100)朝向所述第二谐振器(600)被倾斜一定角度(β)，以调节所述第一谐振器(100)和所述第二谐振器(600)之间的电耦合系数和磁耦合系数。

16.根据权利要求8所述的滤波器(500)，还包括：

调谐孔(206)，设置在所述金属腔体(200)的顶面(202)上，用于调谐所述至少两个谐振器之一(100)。

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