CN113054337A - 一种滤波器及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种滤波器。该滤波器包括壳体、公共腔、发射滤波支路及接收滤波支路；其中，壳体具有第一方向和第二方向，公共腔设置于壳体上；发射滤波支路，与公共腔耦合，由沿主发射耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点；接收滤波支路，与公共腔耦合，由沿主接收耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点。通过这种方式，能够缩小滤波器的体积及提高滤波器的带外抑制等性能。

Description

一种滤波器及通信系统

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系统。

背景技术

在移动通信系统中，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。且如果发射信道和接收信道同时存在，则还应考虑信道的通带间保持高隔离度。

本申请的发明人在长期的研发工作中发现，为缩小滤波器的体积，通常将两组或者两组以上不同频率的滤波支路组成为滤波器，但由于滤波支路存在排列不规则的情况，以及没有没公共腔的设置，造成了现有滤波器的体积较大。且发送频带与接收频带的带外抑制等性能较差，很难做到接收信号与发射信号间的高度隔离。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种滤波器及通信系统，以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种滤波器。该滤波器包括：壳体、公共腔、发射滤波支路及接收滤波支路；其中，壳体具有第一方向和第二方向，公共腔设置于壳体上；发射滤波支路与公共腔耦合，由沿主发射耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点；接收滤波支路与公共腔耦合，由沿主接收耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点。

其中，接收滤波支路的六个接收滤波腔中的第一滤波腔与公共腔耦合，接收滤波支路的第一滤波腔至所第四滤波腔划分成沿第一方向排列的两列。

其中，接收滤波支路的第一滤波腔、第四滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；接收滤波支路的第二滤波腔、第三滤波腔为一列且沿第二方向依次排列。

其中，接收滤波支路的第四滤波腔至第六滤波腔呈三角形设置，接收滤波支路的第四滤波腔的中心在第一方向上的投影位于接收滤波支路的第五滤波腔的中心和接收滤波支路的第六滤波腔的中心在第一方向上的投影之间；接收滤波支路的第六滤波腔的中心在第二方向上的投影位于接收滤波支路的第四滤波腔的中心和接收滤波支路的第五滤波腔的中心在第二方向上的投影之间；接收滤波支路的第四滤波腔分别与接收滤波支路的第三滤波腔和第六滤波腔相邻设置。

其中，接收滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间容性交叉耦合，接收滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间感性交叉耦合，以形成两个接收耦合零点。

其中，发射滤波支路的六个滤波腔中的第一滤波腔与公共腔耦合；其中，公共腔和发射滤波支路的六个滤波腔划分成沿第二方向排列的四列。

其中，公共腔和发射滤波支路的第一滤波腔为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第三滤波腔、发射滤波支路的第二滤波腔为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第四滤波腔、第五滤波腔为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第六滤波腔为一列，且发射滤波支路的第六滤波腔分别与发射滤波支路的第四滤波腔和发射滤波支路的第五滤波腔相邻设置。

其中，发射滤波支路的第三滤波腔分别与公共腔、发射滤波支路的第一滤波腔和发射滤波支路的第四滤波腔相邻设置；发射滤波支路的第五滤波腔分别与发射滤波支路的第二滤波腔和发射滤波支路的第六滤波腔相邻设置。

其中，发射滤波支路的第一滤波腔与发射滤波支路的第三滤波腔之间、发射滤波支路的第四滤波腔与发射滤波支路的第六滤波腔之间分别感性交叉耦合，以形成两个交叉耦合零点。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种通信设备，其包括滤波器和通信基站，通信基站通过滤波器收发射频信号，该滤波器为上述的滤波器。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例通过公共腔连接发射滤波支路及接收滤波支路，以较少的谐振腔数实现了滤波器对应的收发射频信号的工作带宽，并且发射滤波支路与接收滤波支路相邻设置，能够有效的缩小滤波器的体积；并发射滤波支路与接收滤波支路均形成有两个交叉耦合零点，提高了滤波器的带外抑制等性能，满足接收信号与发射信号间的高度隔离。

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是本申请滤波器一实施例的结构示意图；

图2是图1实施例滤波器中接收滤波支路及公共腔的拓扑结构示意图；

图3是图1实施例滤波器中发射滤波支路及公共腔的拓扑结构示意图；

图4是图1实施例滤波器的仿真结果示意图；

图5是本申请的通信系统一实施例的示意图。

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，为本申请滤波器10一实施例的结构示意图。本实施例滤波器10包括壳体110、公共腔A、发射滤波支路120及接收滤波支路130。

其中，壳体110具有第一方向D1和第二方向D2，第一方向D1和第二方向D2垂直。该壳体110可以为滤波器10的滤波腔(图未示)的底壁，滤波器10的滤波腔还可以包括设置在壳体110上的侧壁和设置在侧壁上的盖体，公共腔A设置于壳体110上。

发射滤波支路120，与公共腔A耦合，由沿主发射耦合路径依次耦合的六个发射滤波腔组成，六个发射滤波腔进一步形成两个发射耦合零点。接收滤波支路130，与公共腔A耦合，由沿主接收耦合路径依次耦合的六个接收滤波腔组成，六个接收滤波腔进一步形成两个接收耦合零点。

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。

具体的，六个接收滤波腔中的接收滤波支路的第一滤波腔R1与公共腔A耦合，接收滤波支路的第一滤波腔R1至接收滤波支路的第四滤波腔R4划分成沿第一方向排列的两列。

接收滤波支路的第一滤波腔R1、接收滤波支路的第四滤波腔R4为一列且沿第二方向依次排列；接收滤波支路的第二滤波腔R2、接收滤波支路的第三滤波腔R3为一列且沿第二方向依次排列。其中，依次排列可以是依次相邻排列也可以是依次等距间隔排列。通过上述规则的分列排列方式可以便于设计、制造以及减小滤波器的体积。

接收滤波支路的第四滤波腔R4至接收滤波支路的第六滤波腔R6呈三角形设置，接收滤波支路的第四滤波腔R4的中心在第一方向上的投影位于接收滤波支路的第五滤波腔R5的中心和接收滤波支路的第六滤波腔R6的中心在第一方向上的投影之间；接收滤波支路的第六滤波腔R6的中心在第二方向上的投影位于接收滤波支路的第四滤波腔R4的中心和接收滤波支路的第五滤波腔R5的中心在第二方向上的投影之间；接收滤波支路的第四滤波腔R4分别与接收滤波支路的第三滤波腔R3和接收滤波支路的第六滤波腔R6相邻设置。其中，接收滤波支路的第四滤波腔R4也分别与接收滤波支路的第三滤波腔R3和接收滤波支路的第六滤波腔R6等距间隔设置。接收滤波支路的第三滤波腔R3和接收滤波支路的第六滤波腔R6之间所形成的区域可用于设置抽头或者固定柱，以在不影响参数性能的情况下进一步减少滤波器10的体积。

其中，接收滤波支路的第一滤波腔R1的尺寸至接收滤波支路的第六滤波腔R6的尺寸、可以相同，便于布局和调试，提高滤波器10的一致性。

请参阅图2，接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第三滤波腔R3之间容性交叉耦合，接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第四滤波腔R4之间感性交叉耦合，分别形成两个交叉耦合零点。由此能够实现零点抑制，实现发射滤波支路120与接收滤波支路130之间的感度隔离效果，便于调试指标。

具体的，接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第三滤波腔R3之间形成容性耦合零点，等效于图2所示的电容C1，接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第四滤波腔R4之间形成感性耦合零点，等效于图2所示的电容L1。一般而言，实现容性耦合零点的方式为容性交叉耦合元件，一般的容性交叉耦合元件可以为飞杆。也即接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第三滤波腔R3之间设置有飞杆。

可选的，滤波器10进一步包括与公共腔A耦合的公共端口(图未示)以及与接收滤波支路的第六滤波腔R6耦合的接收支路端口(图未示)，其中，第一端口和第二端口均可以为滤波器10的抽头。

公共腔A、接收滤波支路的第一滤波腔R1至接收滤波支路的第六滤波腔R6的谐振频率依次位于以下范围内:1771Mhz-1773Mhz、2085Mhz-2087Mhz、1940Mhz-1942Mhz、2038Mhz-2040Mhz、2065Mhz-2067Mhz、2061Mhz-2063Mhz、2059Mhz-2061Mhz。

公共端口与公共腔A之间的耦合带宽、公共腔A与接收滤波支路的第一滤波腔R1之间的耦合带宽、接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第二滤波腔R2的耦合带宽、接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第三滤波腔R3的耦合带宽、接收滤波支路的第一滤波腔R1与接收滤波支路的第四滤波腔R4的耦合带宽、接收滤波支路的第二滤波腔R2与接收滤波支路的第三滤波腔R3的耦合带宽、接收滤波支路的第三滤波腔R3与接收滤波支路的第四滤波腔R4的耦合带宽、接收滤波支路的第四滤波腔R4与接收滤波支路的第五滤波腔R5的耦合带宽、接收滤波支路的第五滤波腔R5与接收滤波支路的第六滤波腔R6的耦合带宽、接收滤波支路的第六滤波腔R6与接收支路端口之间的耦合带宽分别在以下范围内:1705Mhz-1897Mhz、538Mhz-602Mhz、90Mhz-104Mhz、-124Mhz--133Mhz、36Mhz-44Mhz、56Mhz-66Mhz、125Mhz-143Mhz、133Mhz-152Mhz、183Mhz-207Mhz、219Mhz-247Mhz。因此能够使得接收滤波支路的带宽位于1919～2201MHz内，满足设计要求。

其中，发射滤波支路的六个滤波腔中的第一滤波腔T1与公共腔A耦合；其中，公共腔A和发射滤波支路的六个滤波腔划分成沿第二方向排列的四列。

公共腔A和发射滤波支路的第一滤波腔T1为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第三滤波腔T3、第二个第一发射滤波腔T2为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第四滤波腔T4和发射滤波支路的第五滤波腔T5为一列且沿第一方向依次排列；发射滤波支路的第六滤波腔T6为一列，且发射滤波支路的第六滤波腔T6分别与发射滤波支路的第四滤波腔T4和发射滤波支路的第五滤波腔T5相邻设置。

其中，依次排列可以是依次相邻排列也可以是依次等距间隔排列。其中，发射滤波支路的第六滤波腔T6也可以分别与发射滤波支路的第四滤波腔T4和发射滤波支路的第五滤波腔T5等距间隔设置。

发射滤波支路的第三滤波腔T3分别与公共腔A、发射滤波支路的第一滤波腔T1和发射滤波支路的第四滤波腔T4相邻设置；发射滤波支路的第五滤波腔T5分别与发射滤波支路的第二滤波腔T2和发射滤波支路的第六滤波腔T6相邻设置。

其中，发射滤波支路的第一滤波腔T1的尺寸至发射滤波支路的第六滤波腔T6的尺寸可以相同，以便于布局和设置，提高滤波器的一致性。

通过此种规则的分列排列方式使得发射滤波腔均匀排列，能够通过一个模具进行制造，降低成本且稳定性高，并且能够缩小滤波器整体的体积。并且，由于发射滤波支路与接收滤波支路相邻设置，能够便于滤波器滤波腔的排布、设计并进一步减小滤波器的体积。

请参阅图3，发射滤波支路的第一滤波腔T1与发射滤波支路的第三滤波腔T3之间、发射滤波支路的第四滤波腔T4与发射滤波支路的第六滤波腔T6之间分别感性交叉耦合，以形成两个感性交叉耦合零点。由此能够实现零点抑制，便于调试指标。并且，发射滤波支路120中的耦合零点均为感性交叉耦合零点，在形成发射滤波支路120时能够减少物料的种类、便于制造、降低了产品的复杂度，节约了成本。

具体地，发射滤波支路的第一滤波腔T1与发射滤波支路的第三滤波腔T3之间可以设置有窗口，并且在窗口设置有金属耦合筋，以使发射滤波支路的第一滤波腔T1与发射滤波支路的第三滤波腔T3实现感性交叉耦合，形成感性交叉耦合零点，等效于图3所示的电感L1。发射滤波支路的第四滤波腔T4与发射滤波支路的第六滤波腔T6之间可以设置有窗口，并且在窗口设置有金属耦合筋，发射滤波支路的第四滤波腔T4与发射滤波支路的第六滤波腔T6实现感性交叉耦合，形成感性交叉耦合零点，等效于图3所示的电感L2。

其中，通过金属耦合筋实现感性交叉耦合，金属耦合筋受到外界温度的变化小，避免滤波器10产生温度漂移。且发射滤波支路的耦合零点均为感性耦合零点，在形成发射滤波支路时能够减少物料的种类、便于制造、降低了产品的复杂度。

具体的，滤波器10进一步包括与发射滤波支路的第六滤波腔耦合的发射支路端口(图未示)；发射滤波支路的第一滤波腔T1至发射滤波支路的第六滤波腔T6的谐振频率依次位于以下范围内：1606Mhz-1608Mhz、1793Mhz--1795Mhz、1609Mhz-1611Mhz、1608Mhz-1610Mhz、1776Mhz-1778Mhz、1628-1630Mhz。

公共腔A与发射滤波支路的第一滤波腔T1之间的耦合带宽、发射滤波支路的第一滤波腔T1与发射滤波支路的第二滤波腔T2的耦合带宽、发射滤波支路的第一滤波腔T1与发射滤波支路的第三滤波腔T3的耦合带宽、发射滤波支路的第二滤波腔T2与发射滤波支路的第三滤波腔T3的耦合带宽、发射滤波支路的第三滤波腔T3与发射滤波支路的第四滤波腔T4的耦合带宽、发射滤波支路的第四滤波腔T4与发射滤波支路的第五滤波腔T5的耦合带宽、发射滤波支路的第四滤波腔T4与发射滤波支路的第六滤波腔T6的耦合带宽、发射滤波支路的第五滤波腔T5与发射滤波支路的第六滤波腔T6的耦合带宽、发射滤波支路的第六滤波腔T6与发射支路端口的耦合带宽分别在以下范围内：724Mhz-809Mhz、228Mhz-257Mhz、194Mhz-218Mhz、191Mhz-216Mhz、255Mhz-286Mhz、210Mhz-237Mhz、197Mhz-223Mhz、312Mhz-351Mhz、443Mhz-494Mhz。因此能够使得发射滤波支路的带宽位于1425～1882MHz内，满足设计要求。

如图4所示，本实施例接收滤波支路130的带宽(参见接收频带300)位于1919～2201MHz内，滤波器10在1919～2201MHz的带宽内抑制大于或等于50dB，形成有两个低端耦合零点，以与发射支路形成带宽的高隔离；滤波器10的发射滤波支路120的带宽(参见发射频带200)位于1425～1882MHz内，滤波器10在1425～1882MHz的带宽内抑制大于或等于50dB，形成有两个高端耦合零点，以与接收支路形成带宽的高隔离。

本申请实施例滤波器10包括壳体10、公共腔A、发射滤波支路120及接收滤波支路130；其中，壳体10具有第一方向和第二方向，公共腔A设置于壳体110上；发射滤波支路120与公共腔A耦合，且发射滤波支路120由沿主发射耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点；接收滤波支路130与公共腔A耦合，由沿主接收耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点。通过这种方式，本申请实施例通过公共腔A连接发射滤波支路120及接收滤波支路130，以实现信号的收发，并且发射滤波支路与接受滤波支路相邻排布，能够缩小滤波器的体积；同时，本申请实施例能够通过六个接收滤波腔实现接收滤波支路130的两个接收耦合零点，通过六个发射滤波腔实现发射滤波支路120的两个发射耦合零点能够实现滤波器10的接收信号与发射信号间的高度隔离。因此本实施例能够缩小滤波器10的体积及提高滤波器10的带外抑制等性能。

本申请还提供一种通信系统，如图5所示，图5是本申请的通信系统一实施例的示意图

本实施例的通信系统30包括终端33、基站天线32和射频单元31。其中，该基站天线32和射频单元31设置于基站上，终端33通过基站与其他终端建立通信。该基站天线32与射频单元(Remote Radio Unit，RRU)31连接，。该射频单元31包括上述实施例所揭示的滤波器10，用于对射频信号进行滤波。终端33可以包括手机、电脑、智能手环等。

在其他的一些实施例中，射频单元31可以集成到天线32进而形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

因此，通信系统中，通过基站天线32发射的射频信号的带宽范围位于1425～1882MHz内，并且在1425～1882MHz的带宽内抑制大于或等于50dB，接收的射频信号的带宽范围位于11919～2201MHz内，并且在1919～2201MHz的带宽内抑制大于或等于50dB，因此能够满足设计要求。

需要说明的是，本申请的一些实施方式称本发明为滤波器，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。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，具有相互垂直的第一方向和第二方向；

公共腔，设置于所述壳体上；

发射滤波支路，与所述公共腔耦合，由沿主发射耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，所述六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点；

接收滤波支路，与所述公共腔耦合，由沿主接收耦合路径依次耦合的六个滤波腔组成，所述六个滤波腔进一步形成两个交叉耦合零点。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述接收滤波支路的六个接收滤波腔中的第一滤波腔与所述公共腔耦合，所述接收滤波支路的第一滤波腔至所第四滤波腔划分成沿所述第一方向排列的两列。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，

所述接收滤波支路的第一滤波腔、第四滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述接收滤波支路的第二滤波腔、第三滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述接收滤波支路的第四滤波腔至第六滤波腔呈三角形设置，所述接收滤波支路的第四滤波腔的中心在所述第一方向上的投影位于所述接收滤波支路的第五滤波腔的中心和所述接收滤波支路的第六滤波腔的中心在所述第一方向上的投影之间；

所述接收滤波支路的第六滤波腔的中心在所述第二方向上的投影位于所述接收滤波支路的第四滤波腔的中心和所述接收滤波支路的第五滤波腔的中心在所述第二方向上的投影之间；

所述接收滤波支路的第四滤波腔分别与所述接收滤波支路的第三滤波腔和第六滤波腔相邻设置。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述接收滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间容性交叉耦合，所述接收滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间感性交叉耦合，以形成两个接收耦合零点。

6.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述发射滤波支路的六个滤波腔中的第一滤波腔与所述公共腔耦合；其中，所述公共腔和所述发射滤波支路的六个滤波腔划分成沿所述第二方向排列的四列。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，

所述公共腔和所述发射滤波支路的第一滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；

所述发射滤波支路的第三滤波腔、所述发射滤波支路的第二滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；

所述发射滤波支路的第四滤波腔、第五滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；

所述发射滤波支路的第六滤波腔为一列，且所述发射滤波支路的第六滤波腔分别与所述发射滤波支路的第四滤波腔和所述发射滤波支路的第五滤波腔相邻设置。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，

所述发射滤波支路的第三滤波腔分别与所述公共腔、所述发射滤波支路的第一滤波腔和所述发射滤波支路的第四滤波腔相邻设置；所述发射滤波支路的第五滤波腔分别与所述发射滤波支路的第二滤波腔和所述发射滤波支路的第六滤波腔相邻设置。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，

所述发射滤波支路的第一滤波腔与所述发射滤波支路的第三滤波腔之间、所述发射滤波支路的第四滤波腔与所述发射滤波支路的第六滤波腔之间分别感性交叉耦合，以形成两个发射耦合零点。

10.一种通信系统，所述通信系统包括终端、基站天线和射频单元，所述基站天线与所述射频单元连接，所述射频单元包括滤波器，所述滤波器为权利要求1-9任一项所述的滤波器。

Images