CN113451724A

CN113451724A - 一种腔体滤波器

Info

Publication number: CN113451724A
Application number: CN202010225920.9A
Authority: CN
Inventors: 拉明·阿加法尔; 迈克尔·麦凯
Original assignee: Novotel International Ltd
Current assignee: Novotel International Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-28

Abstract

本发明提供一种腔体滤波器。在该腔体滤波器中，输入端穿过腔体与第一谐振器连接，输出端穿过腔体与第四谐振器连接，以提供电磁激励；多个谐振器中的相邻两个谐振器通过窗口耦合，且第一谐振器与第二谐振器还通过第一耦合线耦合，第四谐振器与第三谐振器还通过第二耦合线耦合，以使得多个谐振器在电磁激励的作用下产生一通带。本发明的腔体滤波器能实现宽通带的同时，具有小型化的优点。

Description

一种腔体滤波器

技术领域

本发明的所公开实施例涉及射频通信技术领域，且更具体而言，涉及一种腔体滤波器。

背景技术

滤波器作为一种典型的频率选择装置，能够有效的抑制无用信号，起着选择信号、衰减噪声、滤除干扰等作用。随着移动通讯的快速发展，小型化已成为微波射频器件未来的发展趋势。

腔体滤波器作为常见的一种滤波器，具有成本低、加工简单的优点。但在传统的腔体滤波器中，要实现宽带时，尺寸往往比较大，从而无法同时实现小型化和宽带的特性。

发明内容

根据本发明的实施例，本发明提出一种腔体滤波器，以解决上述问题。

根据本发明的方面，公开一种实例性的腔体滤波器，包括：腔体、设置于所述腔体内且呈对称设置的多个谐振器以及对称设置的输入端和输出端，其中所述多个谐振器中任意两个谐振器彼此相同；所述腔体内依次设置有多个谐振腔，相邻两个所述谐振腔形成有窗口，其中所述多个谐振腔中任意两个谐振腔彼此相同；每个所述谐振器设置于一个所述谐振腔内；所述多个谐振器至少包括相邻的第一谐振器与第二谐振器以及相邻的第三谐振器与第四谐振器，其中，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过第一耦合线连接，所述第四谐振器与所述第三谐振器通过第二耦合线连接，所述第一谐振器与所述第四谐振器、所述第二谐振器与所述第三谐振器以及所述第一耦合线与所述第二耦合线对称设置；所述输入端穿过所述腔体与所述第一谐振器连接，所述输出端穿过所述腔体与所述第四谐振器连接，以提供电磁激励；所述多个谐振器中的相邻两个谐振器通过所述窗口耦合，且所述第一谐振器与所述第二谐振器还通过所述第一耦合线耦合，所述第四谐振器与所述第三谐振器还通过所述第二耦合线耦合，以使得所述多个谐振器在电磁激励的作用下产生一通带。

本发明的有益效果有：腔体滤波器通过多个谐振器中的相邻两个谐振器通过窗口耦合，且第一谐振器与第二谐振器还通过第一耦合线耦合，第四谐振器与第三谐振器还通过第二耦合线耦合，在不改变整体尺寸的情况下，实现第一谐振器与第二谐振器之间以及第四谐振器与第三谐振器之间的强耦合，从而实现宽通带，且小型化。

附图说明

下面将结合附图及实施方式对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的一种腔体滤波器立体示意图。

图2是图1中的腔体滤波器的俯视示意图。

图3是图1中的腔体滤波器在没有接地面的情况下的仰视示意图.

图4是图2-3中的腔体滤波器沿着A-A的截面示意图。

图5-图7是本发明实施例的腔体滤波器的测量的频率响应曲线图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细描述。

如图1-4所示，为本发明实施例的腔体滤波器100的示意图。该腔体谐振器100包括腔体10、多个谐振器(21、22、23、24)以及对称设置的输入端30和输出端40，其中多个谐振器(21、22、23、24)彼此相同，且设置于腔体10内且呈对称设置。

腔体10内依次设置有多个相同的谐振腔11，相邻两个谐振腔11形成有窗口。具体地，腔体10为金属浇铸成型的中空结构，这样，腔体10的内部具有空间，该空间可以被分隔成多个谐振腔11，用于收容谐振器。腔体10的形状可以为长方体、立方体等。

每个谐振器(21、22、23或24)分别设置于一个谐振腔11内。多个谐振器(21、22、23、24)彼此相同，即任意两个谐振器彼此相同，或者任一个谐振器与其他谐振器相同，从而，表明多个谐振器(21、22、23、24)的谐振频率相同，也就是说，任意两个谐振器的谐振频率是相同的。在本实施例中，谐振器(21、22、23、24)的形状为圆柱体，谐振器(21、22、23、24)的形状还可以为其他形状，例如长方体，本发明并不作限定。每个谐振器(21、22、23或24)分别设置于一个谐振腔11内，进一步地，每个谐振器(21、22、23或24)设置于谐振腔11的中心位置。由于任意相邻的两个谐振腔11相同，则任意相邻的两个谐振器之间的距离相同。需要说明的是，任一谐振器与其他谐振器相同，可以是这两个谐振器的尺寸、制作材料、形状等相同，从而这两个谐振器的谐振频率相同即可。另外，两个谐振腔11相同，表明这两个谐振腔11空间上相同。

其中，多个谐振器至少包括相邻的第一谐振器21与第二谐振器22以及相邻的第三谐振器23与第四谐振器24，其中，第一谐振器21与第二谐振器22通过第一耦合线51连接，第四谐振器24与第三谐振器23通过第二耦合线52连接，第一谐振器21与第四谐振器24、第二谐振器22与第三谐振器23以及第一耦合线51与第二耦合线52对称设置。

输入端30穿过腔体10与第一谐振器21连接，输出端40穿过腔体10与第四谐振器24连接，以提供电磁激励。在本实施例中，输入端30和输出端40的形状均为圆柱体，输入端30和输出端40的形状还可以为其他形状，例如长方体，本发明并不作限定。

多个谐振器中的相邻两个谐振器通过窗口耦合，且第一谐振器21与第二谐振器22还通过第一耦合线51耦合，第四谐振器24与第三谐振器23还通过第二耦合线52耦合，以使得多个谐振器在电磁激励的作用下产生一通带。

可以看出，本实施例的腔体滤波器100为多阶滤波器。若该多阶滤波器为切比雪夫(Chebyshev)滤波器，根据切比雪夫滤波器的计算理论，实现宽通带，则第一谐振器21与第二谐振器22和第三谐振器23与第四谐振器24之间的耦合系数最大，即第一谐振器21与第二谐振器22之间以及第三谐振器23与第四谐振器24之间需要实现强耦合。

本实施例的腔体滤波器100中，通过多个谐振器中的相邻两个谐振器通过窗口耦合，且第一谐振器21与第二谐振器22还通过第一耦合线51耦合，第四谐振器24与第三谐振器23还通过第二耦合线52耦合，在不改变整体尺寸的情况下，实现第一谐振器21与第二谐振器22之间以及第四谐振器24与第三谐振器23之间的强耦合，从而实现宽通带，且小型化。

具体地，在一些实施例中，如图4所示，腔体10包括相对设置的第一端壁12与第二端壁13以及依次且对称设置的多个内腔壁(141、142、143、144、145)，其中，第二端壁13作为接地面，多个内腔壁(141、142、143、144、145)将腔体10内的空间分隔成多个谐振腔11。

每个内腔壁(141、142、143、144或145)的一端与第一端壁12连接、另一端与第二端壁13形成窗口。本实施例中，内腔壁(141、142、143、144或145)与第一端壁12一体成型。

如图4所示，每个谐振器(例如，21、22、23或24)与腔体10的第二端壁13接触，即每个谐振器(例如，21、22、23或24)设置于第二端壁13上。具体地，每个谐振器(例如，21、22、23或24)包括相对的第一端和第二端(图中未标号)，其中，每个谐振器(例如，21、22、23或24)的第一端与第二端壁13接触，每个谐振器(例如，21、22、23或24)的第二端距离第一端壁12预设距离。

进一步地，在一些实施例中，如图3-4所示，对称设置的第一耦合线51和第二耦合线52分别穿过相应的窗口且平行于腔体10的第二端壁13。

对称设置的第一耦合线51和第二耦合线52距离腔体10的第二端壁13的距离越小，第一谐振器21与第二谐振器22通过第一耦合线51耦合以及第三谐振器23与第四谐振器24通过第二耦合线52耦合的耦合强度越大。也就是说，第一耦合线51和第二耦合线52距离接地面越近，第一谐振器21与第二谐振器22通过第一耦合线51耦合以及第三谐振器23与第四谐振器24通过第二耦合线52耦合的耦合强度越大。

进一步地，如图4所示，对称设置的第一耦合线51和第二耦合线52相对于相应的内腔壁(141、145)，更靠近腔体10的第二端壁13，此时，进一步实现了第一谐振器21与第二谐振器22之间的强耦合，以及第三谐振器23与第四谐振器24之间的强耦合。

进一步地，如图4所示，第一谐振器21与第二谐振器22之间的内腔壁141和第三谐振器23与第四谐振器24之间的内腔壁145的长度最短，此时，实现了第一谐振器21与第二谐振器22之间以及第三谐振器23与第四谐振器24之间通过窗口耦合的强耦合。

如图1-4所示，腔体滤波器100还包括对称设置且彼此相同的多个调谐导体(61、62、63、64)，每个调谐导体(61、62、63或64)分别与一个谐振器(21、22、23或24)的第二端连接，并穿过第一端壁12。调谐导体(61、62、63或64)用于对相应的谐振器(21、22、23或24)的谐振频率进行调谐，以改变谐振器的谐振频率。

进一步地，在一些实施例中，如图4所示，每个谐振器(21、22、23或24)上设置有插槽(211、221、231或241)，且插槽(211、221、231或241)位于谐振器(21、22、23或24)的第二端。

每个调谐导体(61、62、63或64)包括第一调谐部(611、621、631或641)和第二调谐部(612、622、632或642)，其中第一调谐部(611、621、631或641)插入到相应谐振器的插槽(211、221、231或241)内，第二调谐部(612、622、632或642)穿过第一端壁12。第一调谐部(611、621、631或641)插入到谐振器(21、22、23或24)上的插槽(211、221、231或241)内，实现调谐导体(61、62、63或64)与谐振器(21、22、23或24)的连接，并且第一调谐部(611、621、631或641)用于对谐振器(21、22、23或24)的谐振频率进行调谐，以改变谐振器(21、22、23或24)的谐振频率。

如图3-4所示，多个调谐导体至少包括第一调谐导体61、第二调谐导体62、第三调谐导体63和第四调谐导体64，其中，第一调谐导体61的第一调谐部611插入到第一谐振器21的插槽211内，第二调谐导体62的第一调谐部621插入到第二谐振器22的插槽221内，第三调谐导体63的第一调谐部631插入到第三谐振器23的插槽231内，第四调谐导体64的第一调谐部641插入到第四谐振器24的插槽241内。第一调谐导体61的第一调谐部611和第四调谐导体64的第一调谐部641的长度最长，即第一调谐导体61和第四调谐导体64插入到相应的插槽211和241的部分最深。

进一步地，如图4所示，输入端30相对于第一谐振器21的第二端更靠近第一谐振器21的第一端，输出端40相对于第四谐振器24的第二端更靠近第四谐振器24的第一端。由于输入端30和输出端40对称设置，输入端30距离第一谐振器21的第一端的距离与输出端40距离第四谐振器24的第一端的距离相等。进一步地，输入端30和输出端40

进一步地，在一些实施例中，如图3-4所示，多个谐振器还包括对称且相邻设置的第五谐振器25和第六谐振器26，其中第五谐振器25与第二谐振器22相邻，第六谐振器26与第三谐振器23相邻。本实施例中，该腔体滤波器100为六阶滤波器。若该六阶滤波器为切比雪夫滤波器，根据切比雪夫滤波器的计算理论，第五谐振器25与第六谐振器26之间的耦合系数最小，进而，第五谐振器25与第六谐振器26之间的内腔壁的长度最长。

相应地，多个调谐导体还包括第五调谐导体65和第六调谐导体66，第五调谐导体65与第五谐振器25连接，第六调谐导体66与第六谐振器26连接。

如图4所示，谐振器(25或26)上设置有插槽(251或261)，且插槽(251或261)位于谐振器(25或26)的第二端。

每个调谐导体(65或66)包括第一调谐部(651或661)和第二调谐部(652或662)，其中第一调谐部(651或661)插入到相应谐振器的插槽(251或261)内，第二调谐部(652或662)穿过第一端壁12。第一调谐部(651或661)插入到谐振器(25或26)上的插槽(251或261)内，实现调谐导体(65或66)与谐振器(25或26)的连接，并且第一调谐部(651或661)用于对谐振器(25或26)的谐振频率进行调谐，以改变谐振器(25或26)的谐振频率。

下面以该腔体滤波器100为六阶滤波器为例对本发明实施例的腔体谐振器100进行具体说明。

如图1-4所示，该腔体滤波器100包括腔体10、第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25、第六谐振器26以及输入端30与输出端40。其中，第一谐振器21与第四谐振器24、第二谐振器22与第三谐振器23、第五谐振器25与第六谐振器26、输入端30与输出端40分别关于腔体10的一中心线对称设置，并且，第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25和第六谐振器26彼此相同，即其谐振频率相同。

腔体10包括相对设置的第一端壁12与第二端壁13、第一内腔壁141、第二内腔壁142、第三内腔壁143、第四内腔壁144和第五内腔壁145。第一内腔壁141、第二内腔壁142、第三内腔壁143、第四内腔壁144和第五内腔壁145的一端分别依次与第一端壁12连接，从而将腔体10内的空间分隔成6个相同的谐振腔11，第一内腔壁141、第二内腔壁142、第三内腔壁143、第四内腔壁144和第五内腔壁145的另一端分别与第二端壁13形成一窗口。

第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25和第六谐振器26分别设置于腔体10内的6个谐振腔11内，且分别与腔体10的第二端壁13接触。这样，第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25和第六谐振器26中相邻的两个通过相应的窗口耦合连接。

第一耦合线51穿过相应的窗口连接于第一谐振器21与第二谐振器22，第二耦合线52穿过相应的窗口连接于第四谐振器24与第三谐振器23，第一耦合线51与第二耦合线52对称设置。这样，第一谐振器21与第二谐振器22还通过第一耦合线51耦合，第三谐振器23与第四谐振器24还通过第二耦合线52耦合。第一耦合线51和第二耦合线52相对于相应的内腔壁，更靠近腔体10的第二端壁13，从而结合相应的窗口，实现了第一谐振器21与第二谐振器22之间以及第三谐振器23与第四谐振器24之间的强耦合。

输入端30穿过腔体10与第一谐振器21连接，输出端40穿过腔体10与第四谐振器24连接。

输入端30与输出端40提供电磁激励，在电磁激励下，第一谐振器21与第二谐振器22通过窗口和第一耦合线51耦合、第二谐振器22与第五谐振器25通过窗口耦合、第五谐振器25与第六谐振器26通过窗口耦合、第六谐振器26与第三谐振器23通过窗口耦合、第三谐振器23与第四谐振器24通过窗口和第二耦合线52耦合，进而产生通带。

如图1-4所示，第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25和第六谐振器26分别与一调谐导体连接，具体地，第一谐振器21、第二谐振器22、第三谐振器23、第四谐振器24、第五谐振器25和第六谐振器26分别设置有插槽(211、221、231、241、251、261)，每个插槽(211、221、231、241、251或261)内被插入一调谐导体(61、62、63、64、65、66)，每个调谐导体(61、62、63、64、65、66)插入到插槽(211、221、231、241、251或261)内的部分不同。插入到第一谐振器21的插槽211内的调谐导体的部分与插入到第四谐振器24的插槽241内的调谐导体的部分的长度相同且最长。

其中，腔体10的大小为25mm*150mm，腔体10的第一端壁12与第二端壁13、第一内腔壁141、第二内腔壁142、第三内腔壁143、第四内腔壁144和第五内腔壁145的厚度为3mm。谐振腔11的大小为25mm宽、25mm长。腔体的尺寸厚度可以根据滤波器的实际需要进行调整。该腔体10可以由铝制作，在其他实施例中，腔体也可以由铝合金或其他材料制成。

该腔体滤波器100为6阶切比雪夫滤波器，根据切比雪夫滤波器的计算理论，设计并制作该腔体滤波器100，如图5-7所示，为本发明实施例的腔体滤波器100的测量的频率响应曲线图，其中，图5-6分别为反射响应曲线S11和曲线S22，图7为传输响应曲线S21。该腔体滤波器100的中心频率为415M，通带为411-419MHz，通带带宽为8MHz，插入损耗小于2dB，回波损耗小于15dB，50dB隔离度约为22MHz。

可以看出，在本实施例中，该腔体滤波器100的通带带宽为8MHz，在有限的腔体10尺寸下，实现了宽通带，即实现了宽通带的同时，具有小型化的优点。

所属领域的技术人员易知，可在保持本发明的教示内容的同时对装置及方法作出诸多修改及变动。因此，以上公开内容应被视为仅受随附权利要求书的范围的限制。

Claims

1.一种腔体滤波器，其特征在于，包括：

腔体、设置于所述腔体内且呈对称设置的多个谐振器以及对称设置的输入端和输出端，其中所述多个谐振器中任意两个谐振器彼此相同；

所述腔体内依次设置有多个谐振腔，相邻两个所述谐振腔形成有窗口，其中所述多个谐振腔中任意两个谐振腔彼此相同；

每个所述谐振器设置于一个所述谐振腔内；

所述多个谐振器至少包括相邻的第一谐振器与第二谐振器以及相邻的第三谐振器与第四谐振器，其中，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过第一耦合线连接，所述第四谐振器与所述第三谐振器通过第二耦合线连接，所述第一谐振器与所述第四谐振器、所述第二谐振器与所述第三谐振器以及所述第一耦合线与所述第二耦合线对称设置；

所述输入端穿过所述腔体与所述第一谐振器连接，所述输出端穿过所述腔体与所述第四谐振器连接，以提供电磁激励；

所述多个谐振器中的相邻两个谐振器通过所述窗口耦合，且所述第一谐振器与所述第二谐振器还通过所述第一耦合线耦合，所述第四谐振器与所述第三谐振器还通过所述第二耦合线耦合，以使得所述多个谐振器在电磁激励的作用下产生一通带。

2.如权利要求1中所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述腔体包括相对设置的第一端壁与第二端壁以及依次且对称设置的多个内腔壁，其中，所述第二端壁作为接地面，所述多个内腔壁将所述腔体内的空间分隔成所述多个谐振腔；

每个所述内腔壁的一端与所述第一端壁连接、另一端与所述第二端壁形成所述窗口。

3.如权利要求2中所述的腔体谐振器，其特征在于，

对称设置的所述第一耦合线和所述第二耦合线分别穿过相应的窗口且平行于所述腔体的第二端壁；

对称设置的所述第一耦合线和所述第二耦合线距离所述腔体的第二端壁的距离越小，所述第一谐振器与所述第二谐振器通过所述第一耦合线耦合以及所述第三谐振器与所述第四谐振器通过第二耦合线耦合的耦合强度越大。

4.如权利要求3中所述的腔体谐振器，其特征在于，

对称设置的所述第一耦合线和所述第二耦合线相对于相应的内腔壁，更靠近所述腔体的第二端壁。

5.如权利要求2中所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述第一谐振器与所述第二谐振器之间和所述第三谐振器与所述第四谐振器之间的内腔壁的长度最短。

6.如权利要求1中所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述腔体包括相对设置的第一端壁和第二端壁，其中，所述第二端壁作为接地面；

每个所述谐振器包括相对设置的第一端和第二端，其中所述第一端与所述第二端壁接触；

所述腔体滤波器还包括对称设置且彼此相同的多个调谐导体，每个调谐导体与一个谐振器的第二端连接，并穿过所述第一端壁。

7.如权利要求6中所述的腔体谐振器，其特征在于，

每个所述谐振器上设置有插槽，且所述插入槽位于所述谐振器的第二端；

每个所述调谐导体包括第一调谐部和第二调谐部，其中所述第一调谐部插入到相应插槽内，所述第二调谐部穿过所述第一端壁。

8.如权利要求7中所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述多个调谐导体至少包括第一调谐导体、第二调谐导体、第三调谐导体和第四调谐导体，其中，所述第一调谐导体的第一调谐部插入到所述第一谐振器的插槽内，所述第二调谐导体的第一调谐部插入到所述第二谐振器的插槽内，所述第三调谐导体的第一调谐部插入到所述第三谐振器的插槽内，所述第四调谐导体的第一调谐部插入到所述第四谐振器的插槽内；

所述第一调谐导体的第一调谐部和所述第四调谐导体的第一调谐部的长度最长。

9.如权利要求1中所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述输入端相对于所述第一谐振器的第二端更靠近所述第一谐振器的第一端，所述输出端相对于所述第四谐振器的第二端更靠近所述第四谐振器的第一端。

10.如权利要求1-9中任一项所述的腔体谐振器，其特征在于，

所述多个谐振器还包括对称且相邻设置的第五谐振器和第六谐振器，其中所述第五谐振器与所述第二谐振器相邻，所述第六谐振器与所述第三谐振器相邻，所述第五谐振器与所述第六谐振器之间的内腔壁的长度最长。