CN113497314A - 通信设备及其滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信设备及其滤波器。该滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；滤波支路，设置在壳体上，包括依次耦合的八个滤波腔，滤波支路的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点；滤波支路的第一滤波腔至第八滤波腔划分为沿第一方向排列的三列。通过上述方式，可实现零点抑制，便于调试指标，且可减小滤波器的体积，利于滤波器的小型化。

Description

通信设备及其滤波器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信设备及其滤波器。

背景技术

微波滤波器是现代移动通讯系统的关键设备，被广泛应用于无线通讯基站及各类通信终端；微波腔体滤波器结构是由射频连接器、腔体、盖板、多个谐振器单元、及频率调谐与耦合强度调节组件构成，多个谐振单元谐振频率分布于通带范围内，对于谐振频率外的信号具备阻隔功能，从而实现对微波传输信号的择取功能；腔体滤波器具有结构可靠、滤波频带宽、寄生通带远离信道、Q值高、电性能稳定、散热性能好等优点。

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，体积较大，且带外抑制等性能较差，抗干扰能力较弱。

发明内容

为了解决现有技术的滤波器存在的上述问题，本申请提供一种通信设备及其滤波器。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种滤波器，该滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；滤波支路，设置在壳体上，包括依次耦合的八个滤波腔，滤波支路的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点；滤波支路的第一滤波腔至第八滤波腔划分为沿第一方向排列的三列。

其中，滤波支路的第三滤波腔和第二滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；滤波支路的第五滤波腔、第四滤波腔和第一滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；滤波支路的第六滤波腔、第七滤波腔和第八滤波腔为一列且沿第二方向依次排列。

其中，滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间、第二滤波腔和第四滤波腔之间、第四滤波腔与第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间分别容性交叉耦合，以实现滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

其中，滤波器还包括耦合探针和支撑卡座，耦合探针固定于支撑卡座上；滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间设置有耦合探针，以实现滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间的容性交叉耦合。

其中，滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间，第四滤波腔和第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间均设置有第一窗口和第一连接件，第一连接件位于第一窗口内，以分别实现滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间、第四滤波腔和第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间容性交叉耦合。

其中，滤波器还包括第一调节螺杆，第一窗口设置有第一调节螺杆，第一调节螺杆用于调节滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间，第四滤波腔和第六滤波腔之间或者第四滤波腔与第七滤波腔之间的耦合强度。

其中，滤波支路的八个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间均设置有第二窗口，以实现窗口耦合，滤波器还包括第二调节螺杆，第二窗口设置有第二调节螺杆，第二调节螺杆用于调节依次耦合的两个滤波腔之间的耦合带宽。

其中，滤波腔内设置有谐振杆和调谐杆，调谐杆设置有一中空内腔，调谐杆的一端置于中空内腔内，用于调节滤波腔的谐振频率。

其中，其特征在于，滤波支路的带宽范围为：3300MHz～3600MHz。

为解决上述问题，本申请实施例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，射频单元包括上述实施例的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

区别于现有技术的情况，本申请中，滤波支路的八个滤波腔划分为沿第一方向排列的三列，滤波腔排腔规则，滤波器的设计方案简洁且能够减小滤波器的体积，利于滤波器的小型化；滤波支路的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点，能够实现零点抑制，具有较强的带外抑制性能，且本申请中仅使用容性交叉耦合零点，耦合一致性好，提高滤波器的电性能稳定性，且可减少物料种类，方便设计，降低成本。

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中滤波器的谐振杆和调谐杆一实施例的结构示意图；

图3是图1中滤波器的拓扑结构示意图；

图4是图1中滤波器的飞杆的结构示意图；

图5是图1中滤波器的等效电路结构示意图；

图6是图1中滤波器的仿真结果示意图；

图7是本申请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一实施例的结构示意图。本实施例的滤波器包括壳体11和滤波支路12，壳体11具有第一方向L1和与所述第一方向L1垂直的第二方向L2，第一方向L1可以为壳体11的宽度方向，第二方向L2可以为壳体11的长度方向。

如图1所示，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，滤波支路12的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点；滤波支路12的八个滤波腔为滤波支路12的第一滤波腔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。即滤波器由八阶滤波腔组成，产生四个传输零点，使得滤波器在通带高端和低端各产生两个传输零点，提高滤波器在高端阻带和低端阻带的抑制性能，具有强抗干扰能力，提高滤波器的带外抑制性能，使通信系统不受杂散信号干扰。本申请的滤波支路12可以为接收滤波支路或者发射滤波支路。

进一步地，如图1所示，滤波支路12的第一滤波腔A1至第八滤波腔A8划分成沿第一方向L1排列的三列。具体地，滤波支路12的第三滤波腔A3和第二滤波腔A2为一列且沿第二方向L2依次排列；滤波支路12的第五滤波腔A5、第四滤波腔A4和第一滤波腔A1为一列且沿第二方向L2依次排列；滤波支路12的第六滤波腔A6、第七滤波腔A7和第八滤波腔A8为一列且沿第二方向L2依次排列。本实施例的滤波器的滤波腔规则排布，以使滤波器的设计方案简单，降低生产成本，且可缩小滤波器的体积。

如图1所示，滤波支路12的八个滤波腔A1-A8内设置有谐振杆13和调谐杆14，如图2所示，图2是本申请滤波器的谐振杆13和调谐杆14一实施例的结构示意图，谐振杆13形成一中空内腔(图中未标示)，调谐杆14的一端置于中空内腔内；可以通过调节调谐杆14在中空内腔内的深度来调节滤波腔的谐振频率。

如图2所示，谐振杆13包括翻盘131及金属杆132，翻盘131的直径大于金属杆132的直径，翻盘131和金属杆132可以一体成型，以使设计更简单。本实施例中谐振杆13使用翻盘结构，能够加大谐振杆13的信号耦合量。其中，本实施例的谐振杆13、中空内腔及调谐杆14同轴设置。

本实施例的滤波腔可以为金属滤波腔，金属滤波腔的尺寸可以根据实际情况进行选择设置。滤波腔、谐振杆13及调谐杆14的材质可以均采用金属材料，该金属材料可以为铁、银、铜、铝、钛或金等。

进一步地，滤波器还包括盖板(图未示)，盖板盖设在八个滤波腔A1-A8上，且调谐杆14的另一端穿设在盖板上，其中，调谐杆14可以是金属螺杆。

可选地，八个滤波腔A1-A8的尺寸也可以相同，以提高滤波器的一致性。

如图1所示，八个滤波腔A1-A8沿主耦合路径依次相邻排布，沿该主耦合路径依次排布且相邻(即级联设置)的两个滤波腔之间设置有第二窗口(图中未标示)，主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间通过该第二窗口进行电磁能量传递。

如图1所示，本实施例的滤波器还包括多个第二调节螺杆15。为调节主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度，可以在上述第二窗口设置该第二调节螺杆15，例如在第一滤波腔A1与第二滤波腔A2之间、第二滤波腔A2与第三滤波腔A3之间、第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间、第四滤波腔A4与第五滤波腔A5之间、第五滤波腔A5与第六滤波腔A6之间、第六滤波腔A6与第七滤波腔A7之间、第七滤波腔A7与第八滤波腔A8之间均设置第二调节螺杆15。

如图1和图3所示，图3是图1中滤波支路12的拓扑结构示意图，滤波支路12的第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间、第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间和第四滤波腔A4与第七滤波腔A7之间分别容性交叉耦合，形成四个容性交叉耦合零点，使通带高低端各产生两个传输零点，实现阻带抑制功能，提高滤波器频带的抑制性能。

其中，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。

具体地，如图1所示，滤波器还包括飞杆17，本实施例中，在第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间设置飞杆17，以实现容性交叉耦合。如图4所示，图4是图1中滤波器的飞杆17一实施例的结构示意图，飞杆17包括：耦合探针171和支撑卡座172，耦合探针171固定在支撑卡座172；其中支撑卡座172可以设置在交叉耦合的两个滤波腔之间的窗口(图未示)处。可选地，耦合探针171为金属探针，支撑卡座172的材料可以为PTFE(Poly tetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)或者工程塑料。第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间的窗口处还可以设置第三调节螺杆(图中未标示)，用于调节第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间的耦合强度。

进一步地，如图1所示，滤波支路12的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间以及第四滤波腔A4与第七滤波腔A7之间还设置有第一窗口(图中未标示)，滤波器还包括第一连接件16，第一窗口处设置有该第一连接件16，用于分别实现第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间以及第四滤波腔A4和第七滤波腔A7之间的容性交叉耦合。具体地，第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间设置有第一连接件16，第一连接件16的一端与第二滤波腔A2连接，第一连接件16的另一端与第四滤波腔A4间隔预设的距离；第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间也设置有第一连接件16，该第一连接件16的一端与第六滤波腔A6连接，第一连接件16的另一端与第四滤波腔A4间隔预设的距离；第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间也设置有第一连接件16，该第一连接件16的一端与第七滤波腔A7连接，第一连接件16的另一端与第四滤波腔A4间隔预设的距离。本实施例中，第一连接件16可以为铜线，在其他实施例中，第一连接件16的材质还可以为铝或金等。

为了能够更好地控制第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间以及第四滤波腔A4和第七滤波腔A7之间耦合强度，还可在第一窗口处设置第一调节螺杆(图中未示出)。本实施例实现容性交叉耦合的结构简单，加工方便，能够节约成本。

滤波器还包括第一端口(图未标示)和第二端口(图未标示)，滤波支路12的第一滤波腔A1与第一端口连接，滤波支路12的第八滤波腔A8与第二端口连接，其中第一端口和第二端口可以为滤波器的抽头。

第一端口与第一滤波腔A1连接，将电磁信号输入至第一滤波腔A1；第二端口与第八滤波腔A8连接，将第八滤波腔A8内的电磁信号输出。

本实施例滤波器的等效电路如图5所示，该电路模型中包括有滤波腔A1-A8和阻抗变换器51，第一端口处的阻抗约为50欧姆，第二端口处的阻抗约为50欧姆；为保证电磁信号在传输链路的正常传输，需要在第一端口与第一滤波腔A1之间、主耦合路径上的相邻滤波腔之间、形成交叉耦合的非级联的滤波腔之间及第八滤波腔A8与第二端口之间均设置阻抗变化器51，使得通过每个滤波腔的阻抗与传输链路的阻抗相匹配，以实现信号传输。

如图6所示，图6是本申请滤波器的仿真结果示意图，滤波支路12的仿真带宽如图6中的频带曲线61所示，从仿真图中可以看出，滤波支路12的带宽位于3300MHz～3600MHz的范围内，符合滤波器的设计要求，能够精准控制滤波支路12的带宽。频点3100MHz的抑制为-76.296dB，频点3250MHz的抑制为-47.94dB，频点3260MHz的抑制为-31.03dB，频点3640MHz的抑制为-29.067dB，频点3650MHz的抑制为-47.52dB，频点4400MHz的抑制为-96.078dB，使得滤波器的带内损耗小(小于0.9dB)，且具有强抗干扰能力(通带外40MHz大于18dB抑制，12GHz频段抑制大于15dB)的性能。

本实施例滤波器是一种应用于5G移动通信系统的八阶微波滤波器，其工作频段为3300～3600MHz，具有带内损耗小，强抗干扰能力，功率容量大(常温常压承受功率大于160W)的特点。

综上，本实施例提供的滤波器由八阶滤波腔组合设计，滤波器设计方案简洁，排腔规则，因此能够减少设计成本，减小滤波器的体积；滤波支路12的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点，能够实现零点抑制；且本申请的滤波器具备强抗干扰能力，使通信系统不受杂散信号干扰，能够满足目前最新型5G移动通信系统使用。

本申请还提供一种通信设备，如图7所示，图7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)。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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；

滤波支路，设置在所述壳体上，包括依次耦合的八个滤波腔，所述滤波支路的八个滤波腔形成四个容性交叉耦合零点；

所述滤波支路的第一滤波腔至第八滤波腔划分为沿所述第一方向排列的三列。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波支路的第三滤波腔和第二滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述滤波支路的第五滤波腔、第四滤波腔和第一滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述滤波支路的第六滤波腔、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。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间、第二滤波腔和第四滤波腔之间、第四滤波腔与第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间分别容性交叉耦合，以实现所述滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，滤波器还包括耦合探针和支撑卡座，所述耦合探针固定于所述支撑卡座上；

所述滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间设置有所述耦合探针，以实现所述滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间的容性交叉耦合。

5.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间，第四滤波腔和第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间均设置有第一窗口和第一连接件，所述第一连接件位于所述第一窗口内，以分别实现所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间、第四滤波腔和第六滤波腔之间以及第四滤波腔与第七滤波腔之间容性交叉耦合。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括第一调节螺杆，所述第一窗口设置有所述第一调节螺杆，所述第一调节螺杆用于调节所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间，第四滤波腔和第六滤波腔之间或者第四滤波腔与第七滤波腔之间的耦合强度。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的八个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间均设置有第二窗口，以实现窗口耦合，所述滤波器还包括第二调节螺杆，所述第二窗口设置有所述第二调节螺杆，所述第二调节螺杆用于调节所述依次耦合的两个滤波腔之间的耦合带宽。

8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波腔内设置有谐振杆和调谐杆，所述调谐杆设置有一中空内腔，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内，用于调节所述滤波腔的谐振频率。

9.根据权利要求1-8任一项所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波支路的带宽范围为：3300MHz～3600MHz。

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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