CN111900517A - 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。它至少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连接位置的本体表面上设有第一隔断层，所述第一隔断层为设有开口的环形圈，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间设有连接段，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间通过所述第一隔断层和连接段实现负耦合。本发明在两个介质谐振器之间的表面上设置开口的环形的隔断层，通过该隔断层及两个介质谐振器之间的连接段实现两个介质谐振器之间的负耦合，结构简单，加工更方便；同时也可以在隔断层的内侧或外侧设置负耦合盲孔来配合调节耦合量，设计更合理。

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盲孔实现两个谐振器之间的负耦合，受布置位置的限制，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，至少包括相互连接的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，所述调谐孔为盲孔，所述本体表面覆盖有导电层，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器连接位置的本体表面上设有第一隔断层，所述第一隔断层为设有开口的环形圈，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间设有连接段，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间通过所述第一隔断层和连接段实现负耦合。

进一步地，还包括至少一个负耦合盲孔，所述负耦合盲孔位于设置有第一隔断层的本体表面上。

进一步地，所述负耦合盲孔位于所述环形圈的环形内侧或外侧。

进一步地，所述第一隔断层形状为设有开口的方形、圆形、椭圆形、腰圆形中的任意一种。

进一步地，所述第一隔断层由本体表面未设导电层的一圈介质层组成。

进一步地，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器连接位置两侧的本体表面上均设有第一隔断层。

进一步地，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间非连接的位置形成第二隔断层。

进一步地，所述第二隔断层为设置于第一介质谐振器与第二介质谐振器之间的通槽或通孔。

更进一步地，所述第二隔断层为设置于第一介质谐振器与第二介质谐振器之间衔接面上的屏蔽层。

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。

本发明的有益效果是：

本发明在两个介质谐振器之间的表面上设置开口的环形的隔断层，通过该隔断层及两个介质谐振器之间的连接段实现两个介质谐振器之间的负耦合，结构简单，加工更方便；同时也可以在隔断层内侧或外侧设置负耦合盲孔来配合调节耦合量，设计更合理。该结构用于滤波器中，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；同时通过调节第一隔断层的面积及宽度、耦合孔导电层面积，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为本发明的正面示意图。

图2为图1中A-A剖面图。

图3为本发明的背面示意图。

图4为本发明的立体示意图。

图中：1-第一介质谐振器；2-第二介质谐振器；3-调谐孔；4-第一个断层；5-开口；6-连接段；7-负耦合盲孔；8-第二隔断层；9-本体表面。

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。

如图1-4所示，本发明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，该第一介质谐振器1和第二介质谐振器2包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面9的调谐孔3，所述第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的本体表面设有导电层，调谐孔3为盲孔，调谐孔3内壁设有导电层，调谐孔3分布于第一隔断层的外侧。所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2连接位置的本体表面上设有第一隔断层4，所述第一隔断层4为设有开口5的环形圈，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间设有一体化的连接段6，该第一隔断层4围绕的部分及连接段6形成负耦合区域，所述第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间通过所述第一隔断层4和连接段6实现负耦合。

当第一介质谐振器1与第二介质谐振器2两侧的本体表面均连接时，可以在两侧均设置第一隔断层4。

第一隔断层4设置在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2连接位置的本体表面之间即是指第一隔断层4穿过第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的中轴线10，调整第一隔断层4在两个介质谐振器之间的位置能够调节耦合量的大小。

第一介质谐振器1和第二介质谐振器2的表面的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谐孔和负耦合盲孔的本体，再对本体、调谐孔和负耦合盲孔进行表面金属化，比如表面电镀，来获得上述介质谐振器，表面金属化时避开第一隔断层所在位置从而形成介质谐振器，或者全部电镀金属层后再去除部分金属层形成第一隔断层。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，在第一隔断层4的内侧设置了两个负耦合盲孔7，所述两个负耦合盲孔7内壁设有导电层，两个负耦合盲孔7分别设置在第一介质谐振器1和第二介质谐振器2上，一个负耦合盲孔位于环形圈内侧非开口端，另一负耦合盲孔位于环形圈内侧的开口位置。本实施例中第一隔断层4的内侧和外侧分别指靠近线条曲率中心(或图形中心)的一侧和远离线条曲率中心(或图形中心)的一侧。负耦合盲孔和其周边的本体形成一个类似于谐振器的结构，负耦合盲孔类似于该谐振器的调谐孔。该负耦合盲孔的深度较调谐孔的深度大，通常为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。负耦合盲孔的深度与介质滤波器的传输零点的频率相关。具体的，负耦合盲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。所述负耦合盲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。

上述方案中，第一隔断层4的形状为一端设有开口的腰圆形，第一隔断层4由第一介质谐振器1和第二介质谐振器2表面未设导电层的一圈介质层组成，即第一隔断层4所在位置是介质谐振器表面未覆盖导电层的部分。第一隔断层4形状也可以是设有开口的方形、圆形、椭圆形或不规则形状中的任意一种，开口位置及大小根据实际加工需要、耦合量的大小调整。第一隔断层4所围面积大小及第一隔断层本身的线路宽度与其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，可以通过去除部分导电层形成的面积大小或线路宽度，来调节该第一隔断层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。通过调整第一隔断层位置的面积的大小，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去除导电层形成第一隔断层，在本发明实施例中可以不予限定。

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。

上述方案中，第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间非连接的位置形成第二隔断层8。即在第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间位于连接段6以外的地方作为第二隔断层8，本实施例中第二隔断层8为设置于第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间的通槽。第二隔断层8也可以为设置于第一介质谐振器1与第二介质谐振器2之间衔接面上的屏蔽层(即导电层)。

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任意一个容性耦合装置。

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 (10)

1.一种容性耦合装置，至少包括相互连接的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，所述调谐孔为盲孔，所述本体表面覆盖有导电层，其特征在于：所述第一介质谐振器与第二介质谐振器连接位置的本体表面上设有第一隔断层，所述第一隔断层为设有开口的环形圈，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间设有连接段，所述第一介质谐振器与第二介质谐振器之间通过所述第一隔断层和连接段实现负耦合。

2.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：还包括至少一个负耦合盲孔，所述负耦合盲孔位于设置有第一隔断层的本体表面上。

3.根据权利要求2所述的容性耦合装置，其特征在于：所述负耦合盲孔位于所述环形圈的环形内侧或外侧。

4.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述第一隔断层形状为设有开口的方形、圆形、椭圆形、腰圆形中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的容性耦合装置，其特征在于：所述第一隔断层由本体表面未设导电层的一圈介质层组成。

6.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与第二介质谐振器连接位置两侧的本体表面上均设有第一隔断层。

7.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与第二介质谐振器之间非连接的位置形成第二隔断层。

8.根据权利要求7所述的容性耦合装置，其特征在于：所述第二隔断层为设置于第一介质谐振器与第二介质谐振器之间的通槽或通孔。

9.根据权利要求7所述的容性耦合装置，其特征在于：所述第二隔断层为设置于第一介质谐振器与第二介质谐振器之间衔接面上的屏蔽层。

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

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