CN113036349A - 一种滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种滤波器及通信设备，该滤波器包括：壳体，具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向；第一滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的八个滤波腔组成，第一滤波支路的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点；第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔呈弓字形设置。通过上述方式，本申请的第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔规则分布，紧凑设计，减少第一滤波支路在第二方向上的长度，进而缩小滤波器的体积。

Description

一种滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种滤波器及通信设备。

背景技术

在移动通信设备中，所需的信号经过调制形成调制信号，并搭载在高频的载波信号上，通过发射天线发射至空中，通过接收天线接收空中的信号，接收天线接收到的信号中，不光包括所需的信号，而且还包括其它频率的谐波、噪声信号。对接收天线接收到的信号需要用滤波器滤除不需要的谐波、噪声信号。因此，设计的滤波器必须精确地控制其带宽。

本申请的发明人在长期的研发工作中发现，现有技术中滤波器的多个滤波腔分散设置，即多个滤波腔不规则设计，占用滤波器的空间，导致滤波器的体积大。

发明内容

本申请提供一种滤波器及通信设备，以解决现有技术中滤波器体积大的技术问题。

本申请实施例提供了一种滤波器，滤波器包括：

壳体，具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向；

第一滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的八个滤波腔组成，第一滤波支路的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点；

第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔呈弓字形设置。

本申请实施例还提供了一种通信设备，该通信设备包括天线和与天线连接的射频单元，射频单元包括上述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

区别于现有技术的情况，本申请的第一滤波支路的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点实现零点抑制，第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔呈弓字形设置，即第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔规则分布，紧凑设计，减少第一滤波支路在第二方向上的长度，进而缩小滤波器的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。

图1是本申请提供的滤波器第一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的第一滤波支路的拓扑结构示意图；

图3是本申请提供的滤波器的仿真结果示意图；

图4是本申请提供的滤波器第二实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的第二滤波支路的拓扑结构示意图；

图6是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1是本申请提供的滤波器第一实施例的结构示意图。本实施例的滤波器包括壳体11和第一滤波支路12，壳体11具有第一方向L1和与第一方向L1垂直的第二方向L2，第一方向L1可以为壳体11的长度方向，第二方向L2可以为壳体11的宽度方向。

第一滤波支路12设置在壳体11上，由依次耦合的八个滤波腔组成，第一滤波支路12的八个滤波腔为第一滤波腔A1、第二滤波腔A2、第三滤波腔A3、第四滤波腔A4、第五滤波腔A5、第六滤波腔A6、第七滤波腔A7和第八滤波腔A8；第一滤波支路12的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点，第一滤波支路12设置三个交叉耦合零点实现零点抑制，以使第一滤波支路12达到设计要求，便于调试。如图1所示，第一滤波支路12的第一滤波腔A1至第七滤波腔A7呈弓字形设置，即第一滤波支路12的第一滤波腔A1至第七滤波腔A7规则分布，紧凑设计，减少第一滤波支路12在第二方向L2上的长度，进而缩小滤波器的体积。

具体地，第一滤波支路12的第二滤波腔A2相对于第一滤波腔A1向壳体11在第一方向L1上的中分线L靠拢设置，第一滤波支路12的第二滤波腔A2中心和第一滤波腔A1中心的连线与中分线L的第一夹角a1为锐角，例如第一夹角a1可以为1°-10°，可选地，第一夹角a1可以为1°、5°或10°等。第一滤波支路12的第二滤波腔A2至第七滤波腔A7划分成沿第一方向L1依次排列的两列；即第一滤波支路12的第二滤波腔A2至第七滤波腔A7规则地划分成两列，方便设计，缩小滤波器的体积。

如图1所示，第一滤波支路12的第二滤波腔A2、第五滤波腔A5和第六滤波腔A6为一列且沿第二方向L2依次排列；第一滤波支路12的第三滤波腔A3、第四滤波腔A4和第七滤波腔A7为一列且沿第二方向L2依次排列；第一滤波支路12的第二滤波腔A2至第七滤波腔A7合理利用滤波器的空间，便于设计和生产，提高滤波器的一致性。第一滤波支路12的第八滤波腔A8中心和第七滤波腔A7中心的连线与第七滤波腔A7中心和第六滤波腔A6中心的连线之间的第二夹角a2为钝角，可选地，第二夹角a2可以为110°-130°，比如110°、120°或130°等。本实施例的第二夹角a2为120°，以使第一滤波支路12的第八滤波腔A8、第七滤波腔A7和第六滤波腔A6形成一容置空间，用于设置滤波器的支撑柱或者抽头等。

具体地，第一滤波支路12的第七滤波腔A7分别与第八滤波腔A8、第六滤波腔A6、第五滤波腔A5和第四滤波腔A4相邻设置；第一滤波支路12的第一滤波腔A1与第二滤波腔A2相邻设置；第一滤波支路12的第二滤波腔A2与第三滤波腔A3相邻设置；能够缩小两个滤波腔之间的距离，以使两个滤波腔紧凑设置，进一步缩小滤波器的体积。

如图1和2所示，图2是本申请提供的第一滤波支路的拓扑结构示意图。第一滤波支路12的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间以及第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间分别容性交叉耦合，第一滤波支路12的第二滤波腔A2与第五滤波腔A5之间感性交叉耦合，以形成第一滤波支路12的三个交叉耦合零点。通常容性交叉耦合元件可以为飞杆，也即第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间设置有飞杆；通常感性交叉耦合元件可以为金属耦合筋，也即第二滤波腔A2与第五滤波腔A5之间设置有金属耦合筋。因此，第一滤波支路12通过设置一感性交叉耦合零点和两个容性交叉耦合零点实现零点抑制，以使第一滤波支路12达到设计要求，便于调试。

交叉耦合零点也称为传输零点。传输零点是滤波器传输函数等于零，即在传输零点对应的频点上电磁能量不能通过网络，因而起到完全隔离作用，对通带外的信号起到抑制作用，能更好的实现多个通带间的高度隔离。

本实施例的壳体11进一步设置第一端口(图未示)和第二端口(图未示)，第一滤波支路12的第一滤波腔A1与第一端口连接，第一滤波支路12的第八滤波腔A8与第二端口连接，第一端口和第二端口均可为滤波腔的抽头。本实施例的第一端口可以为输入端口，第二端口可以为输出端口。

在第一滤波支路12中，第一端口与第一滤波腔A1之间的耦合带宽范围为：9-15MHz；第一滤波腔A1与第二滤波腔A2之间的耦合带宽范围为：7-12MHz；第二滤波腔A2与第三滤波腔A3之间的耦合带宽范围为：2-7MHz；第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间的耦合带宽范围为：(-7)-(-2)MHz；第二滤波腔A2与第五滤波腔A5之间的耦合带宽范围为：(-1)-3MHz；第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间的耦合带宽范围为：1-6MHz；第四滤波腔A4与第五滤波腔A5之间的耦合带宽范围为：3-9MHz；第五滤波腔A5与第六滤波腔A6之间的耦合带宽范围为：3-9MHz；第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间的耦合带宽范围为：(-4)-1MHz；第六滤波腔A6与第七滤波腔A7之间的耦合带宽范围为：4-9MHz；第七滤波腔A7与第八滤波腔A8之间的耦合带宽范围为：7-12MHz；第八滤波腔A8与第二端口之间的耦合带宽范围为：9-15MHz。

第一滤波支路12的第一滤波腔A1至第八滤波腔A8的谐振频率依次位于以下范围内：724-726MHz、724-726MHz、719-721MHz、723-725MHz、724-726MHz、722-724MHz、724-726MHz以及724-726MHz。因此，本实施例的第一滤波支路12通过设置一感性交叉耦合零点和两个容性交叉耦合零点，以使第一滤波支路12的带宽位于718～731MHz的范围内，能够精确地控制第一滤波支路12的带宽，满足滤波器的设计要求。

如图3所示，图3是本申请提供的滤波器的仿真结果示意图。本实施例的第一滤波支路12仿真带宽如图3中的频带曲线31，可得到第一滤波支路12仿真的带宽位于718～731MH的范围内，符合滤波器的设计要求，能够精准控制第一滤波支路12的带宽。在频率为715MHz时，第一滤波支路12的抑制大于75dB，例如：图3的m1频率为715.5MHz，第一滤波支路12的抑制为97.102dB；在频率为716MHz时，第一滤波支路12的抑制大于72dB，例如：图3的m2频率为716.5MHz，第一滤波支路12的抑制为84.069dB；在频率为738MHz时，第一滤波支路12的抑制大于40dB，例如：图3的m3频率为737.5MHz，第一滤波支路12的抑制为44.854dB；因此能够提高第一滤波支路12的带外抑制等性能。

如图4所示，图4是本申请提供的滤波器第二实施例的结构示意图。本实施例所揭示的滤波器在第一实施例所揭示的滤波器的基础上进行描述：

滤波器还包括第二滤波支路13，第二滤波支路13与第一滤波支路12沿第一方向L1间隔设置，即第一滤波支路12和第二滤波支路13形成一预留空间，用于根据需要设置其他滤波支路，提高滤波器设计的灵活度。第二滤波支路13由依次耦合的八个滤波腔组成，第二滤波支路13的八个滤波腔为第一滤波腔B1、第二滤波腔B2、第三滤波腔B3、第四滤波腔B4、第五滤波腔B5、第六滤波腔B6、第七滤波腔B7和第八滤波腔B8；第二滤波支路13的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点，第二滤波支路13设置三个交叉耦合零点实现零点抑制，以使第二滤波支路13达到设计要求，便于调试。

如图4所示，第二滤波支路13的第一滤波腔B1至第三滤波腔B3呈等边三角形设置，即第一滤波腔B1中心到第三滤波腔B3中心的距离、第二滤波腔B2中心到第三滤波腔B3中心的距离以及第一滤波腔B1中心到第二滤波腔B2中心的距离均相等；且第二滤波支路13的第一滤波腔B1分别与第二滤波腔B2和第三滤波腔B3相邻设置；以使第一滤波腔B1至第三滤波腔B3紧密设计，减少第一滤波腔B1至第三滤波腔B3占用滤波腔的空间。

可以理解，滤波器的滤波腔由隔离筋围绕构成，不同滤波腔之间也通过隔离筋隔离。滤波腔之间的距离可以理解为滤波腔中心之间的距离。滤波腔中心可以为滤波腔的几何中心或滤波腔中谐振杆的安装位置。

其中，第二滤波支路13的第一滤波腔B1、第三滤波腔B3和第四滤波腔B4呈等腰三角形设置，即第一滤波腔B1中心与第三滤波腔B3的距离等于第四滤波腔B4中心与第三滤波腔B3中心的距离；且第二滤波支路13的第四滤波腔B4中心在第一方向L1上的投影位于第三滤波腔B3中心和第一滤波腔B1中心在第一方向L1上的投影之间，第二滤波支路13的第三滤波腔B3中心在第二方向L2上的投影位于第四滤波腔B4中心和第一滤波腔B1中心在第二方向L2上的投影之间。第二滤波支路13的第五滤波腔B5中心和第四滤波腔B4中心的连线与第四滤波腔B4中心和第三滤波腔B3中心的连线之间的第三夹角a3为锐角；第三夹角a3可以为60°-80°，可选地，第三夹角a3可以为60°、70°或80°等。

第二滤波支路13的第五滤波腔B5和第六滤波腔B6为一列且沿第二方向L2依次排列；第二滤波支路13的第七滤波腔B7和第八滤波腔B8为一列且沿第二方向L2依次排列；因此第二滤波支路13合理利用滤波器的空间，便于设计和生产，提高滤波器的一致性。

如图4所示，第二滤波支路13的第七滤波腔B7分别与第八滤波腔B8、第六滤波腔B6、第五滤波腔B5和第四滤波腔B4相邻设置；第二滤波支路13的第四滤波腔B4与第三滤波腔B3相邻设置；能够缩小两个滤波腔之间的距离，以使两个滤波腔紧凑设置，进一步缩小滤波器的体积。

如图4和5所示，图5是本申请提供的第二滤波支路的拓扑结构示意图。第二滤波支路13的第一滤波腔B1与第三滤波腔B3之间以及第五滤波腔B5与第七滤波腔B7之间分别容性交叉耦合，第二滤波支路13的第四滤波腔B4与第七滤波腔B7之间感性交叉耦合，以形成第二滤波支路13的三个交叉耦合零点；因此，第二滤波支路13通过设置一感性交叉耦合零点和两个容性交叉耦合零点实现零点抑制，以使第二滤波支路13达到设计要求，便于调试。

本实施例的壳体11进一步设置第三端口(图未示)和第四端口(图未示)，第二滤波支路13的第一滤波腔B1与第三端口连接，第二滤波支路13的第八滤波腔B8与第四端口连接，第三端口和第四端口均可为滤波腔的抽头。本实施例的第三端口可以为输入端口，第四端口可以为输出端口。

在第二滤波支路13中，第三端口与第一滤波腔B1之间的耦合带宽范围为：9-15MHz；第一滤波腔B1与第二滤波腔B2之间的耦合带宽范围为：6-11MHz；第一滤波腔B1与第三滤波腔B3之间的耦合带宽范围为：(-7)-(-3)MHz；第二滤波腔B2与第三滤波腔B3之间的耦合带宽范围为：3-8MHz；第三滤波腔B3与第四滤波腔B4之间的耦合带宽范围为：4-9MHz；第四滤波腔B4与第五滤波腔B5之间的耦合带宽范围为：3-9MHz；第四滤波腔B4与第七滤波腔B7之间的耦合带宽范围为：(-2)-2MHz；第五滤波腔B5与第六滤波腔B6之间的耦合带宽范围为：2-7MHz；第五滤波腔B5与第七滤波腔B7之间的耦合带宽范围为：(-6)-(-1)MHz；第六滤波腔B6与第七滤波腔B7之间的耦合带宽范围为：3-8MHz；第七滤波腔B7与第八滤波腔B8之间的耦合带宽范围为：7-12MHz；第八滤波腔B8与第四端口之间的耦合带宽范围为：9-15MHz。

第二滤波支路13的第一滤波腔B1至第八滤波腔B8的谐振频率依次位于以下范围内：724-726MHz、720-722MHz、724-726MHz、724-726MHz、723-725MHz、720-722MHz、724-726MHz以及724-726MHz。因此，本实施例的第二滤波支路13通过设置一感性交叉耦合零点和两个容性交叉耦合零点，以使第二滤波支路13的带宽位于718～731MHz的范围内，能够精确地控制第二滤波支路13的带宽，满足滤波器的设计要求。

本实施例的第二滤波支路13仿真带宽如图3中的频带曲线31，可得到第二滤波支路13仿真的带宽位于718～731MH的范围内，符合滤波器的设计要求，能够精准控制第二滤波支路13的带宽。在频率为715MHz时，第二滤波支路13的抑制大于75dB，例如：图3的m1频率为715.5MHz，第二滤波支路13的抑制为97.102dB；在频率为716MHz时，第二滤波支路13的抑制大于72dB，例如：图3的m2频率为716.5MHz，第二滤波支路13的抑制为84.069dB；在频率为738MHz时，第二滤波支路13的抑制大于40dB，例如：图3的m3频率为737.5MHz，第二滤波支路13的抑制为44.854dB；因此能够提高第二滤波支路13的带外抑制等性能。

本申请的第一滤波支路12和第二滤波支路13均可以为发射滤波支路；在其他实施例中，第一滤波支路12和第二滤波支路13可以为接收滤波支路。

本申请还提供一种通信设备，如图6所示，图6是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图。本实施例的通信设备包括天线62和射频单元61。其中，天线62和射频单元61可以安装于基站上，还可以安装在路灯等物体上；天线62与射频单元(Remote Radio Unit，RRU)61连接。该射频单元61包括上述实施例所揭示的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

在其他的一些实施例中，射频单元61可以集成到天线62进而形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

需要说明的是，本申请的一些实施方式称本申请为滤波器，也可以称为合路器，也即双频合路器，在其他一些实施方式中也可以被称为双工器。

以上仅为本申请的实施方式，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)

1.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：

壳体，具有第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向；

第一滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的八个滤波腔组成，所述第一滤波支路的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点；

所述第一滤波支路的第一滤波腔至第七滤波腔呈弓字形设置。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第二滤波腔相对于第一滤波腔向所述壳体在第一方向上的中分线靠拢设置，所述第一滤波支路的第二滤波腔中心和第一滤波腔中心的连线与所述中分线的第一夹角为锐角；

所述第一滤波支路的第二滤波腔至第七滤波腔划分成沿所述第一方向依次排列的两列。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第二滤波腔、第五滤波腔和第六滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第三滤波腔、第四滤波腔和第七滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第八滤波腔中心和第七滤波腔中心的连线与第七滤波腔中心和第六滤波腔中心的连线之间的第二夹角为钝角。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第七滤波腔分别与第八滤波腔、第六滤波腔、第五滤波腔和第四滤波腔相邻设置；

所述第一滤波支路的第一滤波腔与第二滤波腔相邻设置；

所述第一滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔相邻设置。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间以及第五滤波腔与第七滤波腔之间分别容性交叉耦合，所述第一滤波支路的第二滤波腔与第五滤波腔之间感性交叉耦合，以形成所述第一滤波支路的三个交叉耦合零点。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的带宽范围为：718～731MHz；所述第二夹角为120°。

7.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波器还包括第二滤波支路，与所述第一滤波支路沿所述第一方向间隔设置，所述第二滤波支路由依次耦合的八个滤波腔组成，所述第二滤波支路的八个滤波腔包括三个交叉耦合零点。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，

所述第二滤波支路的第一滤波腔至第三滤波腔呈等边三角形设置，且所述第二滤波支路的第一滤波腔分别与第二滤波腔和第三滤波腔相邻设置；

所述第二滤波支路的第一滤波腔、第三滤波腔和第四滤波腔呈等腰三角形设置，所述第二滤波支路的第四滤波腔中心在所述第一方向上的投影位于第三滤波腔中心和第一滤波腔中心在所述第一方向上的投影之间，所述第二滤波支路的第三滤波腔中心在所述第二方向上的投影位于第四滤波腔中心和第一滤波腔中心在所述第二方向上的投影之间；

所述第二滤波支路的第五滤波腔中心和第四滤波腔中心的连线与第四滤波腔中心和第三滤波腔中心的连线之间的第三夹角为锐角；

所述第二滤波支路的第五滤波腔和第六滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第二滤波支路的第七滤波腔和第八滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第二滤波支路的第七滤波腔分别与第八滤波腔、第六滤波腔、第五滤波腔和第四滤波腔相邻设置；

所述第二滤波支路的第四滤波腔与第三滤波腔相邻设置。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，

所述第二滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间以及第五滤波腔与第七滤波腔之间分别容性交叉耦合，所述第二滤波支路的第四滤波腔与第七滤波腔之间感性交叉耦合，以形成所述第二滤波支路的三个交叉耦合零点；

所述第二滤波支路的带宽范围为：718～731MHz。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线和与所述天线连接的射频单元，所述射频单元包括权利要求1-9任一项所述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

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