CN113506962B - 陷波可调谐振结构及小型片式介质滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陷波可调谐振结构，包括第一谐振单元和第二谐振单元；两个谐振单元分别包括谐振金属指条、延伸金属指条和耦合金属指条，谐振金属指条和耦合金属指条均与延伸金属指条连接，且位于延伸金属指条的同一侧，谐振金属指条的一端接地。本发明中，采用四分之一波长混合电磁耦合谐振结构，可以使微带或带状滤波器尺寸更小；通过混合电磁耦合谐振结构既可以实现电耦合，又可以实现磁耦合，还能在带外产生陷波，提升滤波器的阻带抑制，且可通过调节谐振结构中两个耦合金属指条齐平部分的长度、两个耦合金属指条之间的间距对第一谐振单元和第二谐振单元之间的电耦合进行调节，能够方便地调节陷波的位置以提升阻带抑制，达到更好的滤波效果。

Description

陷波可调谐振结构及小型片式介质滤波器

技术领域

本发明属于介质滤波器技术领域，涉及一种陷波可调谐振结构及小型片式介质滤波器。

背景技术

随着通信技术的革新，对微波通信系统的滤波器性能提出了更加苛刻的要求，例如：小尺寸、低插损、高选择性、远寄生通带等等。介质滤波器由于具有低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点，广泛应用于微波通信领域中。

阻带抑制是介质滤波器的一个重要参数，在现有技术中，一般通过增加滤波器阶数来提高介质滤波器的阻带抑制，然而，随着阶数的提高滤波器的插损会相应升高，并且会使介质滤波器的体积变大，不利于介质滤波器的小型化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过在带外产生陷波以提升阻带抑制，且陷波可调谐振结构及小型片式介质滤波器。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种陷波可调谐振结构，包括第一谐振单元和第二谐振单元；所述第一谐振单元包括一第一延伸金属指条、连接于所述第一延伸金属指条远离所述第二谐振单元的一端的第一谐振金属指条以及连接于所述第一延伸金属指条临近所述第二谐振单元的一端的第一耦合金属指条，所述第一谐振金属指条及第一耦合金属指条均位于所述第一延伸金属指条的同一侧；所述第二谐振单元包括一第二延伸金属指条、连接于所述第二延伸金属指条远离所述第一谐振单元的一端的第二谐振金属指条以及连接于所述第二延伸金属指条临近所述第一谐振单元的一端的第二耦合金属指条，所述第二谐振金属指条及第二耦合金属指条均位于所述第二延伸金属指条的同一侧。

进一步的，所述第一谐振金属指条远离所述第一延伸金属指条和第二谐振金属指条远离第二延伸金属指条的一端接地，且所述第一谐振金属指条和第二谐振金属指条的接地端通过第一连接金属指条连接。

进一步的，所述第一耦合金属指条的非连接端和第二耦合金属指条的非连接端齐平。

进一步的，还包括第三耦合金属指条，所述第一谐振单元和第二谐振单元均设置在第三耦合金属指条的同一侧。

一种小型片式介质滤波器，包括介质板，所述介质板上设有至少一个陷波可调谐振结构。

进一步的，所述介质板的顶面沿长度方向依次设有输入金属指条、第一谐振结构、第二谐振结构、第三谐振结构和输出金属指条，所述第二谐振结构采用陷波可调谐振结构，且所述第二谐振结构的第一谐振单元和第二谐振单元对称设置；所述第一谐振结构还与输入金属指条连接，所述第三谐振结构还与输出金属指条连接。

进一步的，所述第一谐振结构包括第二谐振器和第三谐振器，所述第一谐振器和第二谐振器的一端接地，且所述第一谐振器和第二谐振器的接地端通过第二连接金属指条连接；所述第二谐振器的高度大于第三谐振器的高度，所述第二谐振器与输入金属指条连接；所述第三谐振结构包括第四谐振器和第五谐振器，所述第四谐振器和第五谐振器的一端接地，且所述第四谐振器和第五谐振器的接地端通过第三连接金属指条连接；所述第五谐振器的高度大于第四谐振器的高度，所述第五谐振器与输出金属指条连接。

进一步的，所述第一谐振结构和第三谐振结构均采用陷波可调谐振结构；所述第一谐振结构的第一谐振金属指条的高度大于其第二谐振金属指条的高度，所述第一谐振结构的第一谐振金属指条与输入金属指条连接；所述第三谐振结构的第一谐振金属指条的高度小于其第二谐振金属指条的高度，且所述第三谐振结构中第二谐振金属指条与第一谐振金属指条的高度差等于第一谐振结构中第一谐振金属指条与第二谐振金属指条的高度差，所述第三谐振结构的第二谐振金属指条与输出金属指条连接。

进一步的，所述介质板的顶面沿长度方向依次设有输入金属指条、第一谐振器、第一谐振结构、第二谐振结构、第三谐振结构、第六谐振器和输出金属指条，所述第二谐振结构采用陷波可调谐振结构，且所述第二谐振结构的第一谐振单元和第二谐振单元对称设置；所述第一谐振器和第六谐振器的一端接地；所述第一谐振器还与输入金属指条连接，所述第六谐振器还与输出金属指条连接。

进一步的，所述第一谐振结构包括第二谐振器和第三谐振器，所述第二谐振器和第三谐振器的一端接地，且所述第二谐振器和第三谐振器的接地端通过第二连接金属指条连接；所述第二谐振器的高度与第三谐振器的高度相等；所述第三谐振结构包括第四谐振器和第五谐振器，所述第四谐振器和第五谐振器的一端接地，且所述第四谐振器和第五谐振器的接地端通过第三连接金属指条连接；所述第四谐振器的高度与第五谐振器的高度相等。

本发明中，采用四分之一波长混合电磁耦合谐振结构，可以使微带或带状滤波器尺寸更小，在此基础上，采用介电常数高的介质，可以进一步缩小尺寸。通过混合电磁耦合谐振结构既可以实现电耦合，又可以实现磁耦合，还能在带外产生陷波，提升滤波器的阻带抑制，且可通过调节谐振结构中两个耦合金属指条齐平部分的长度、两个耦合金属指条之间的间距和第三耦合金属指条的长度对第一谐振单元和第二谐振单元之间的电耦合进行调节，通过调节第一连接金属指条的宽度对第一谐振单元和第二谐振单元之间的磁耦合进行调节，从而能够方便地调节陷波的位置以提升阻带抑制，达到更好的滤波效果。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明陷波可调谐振结构的一个优选实施例的结构示意图。

图2为本发明小型片式介质滤波器的一个优选实施例的剖面示意图。

图3为当磁耦合大于电偶合时，陷波位于介质滤波器上边带的效果图。

图4为当电耦合大于磁偶合时，陷波位于介质滤波器下边带的效果图。

图5为本发明小型片式介质滤波器的另一优选实施例的剖面示意图。

图6为本发明小型片式介质滤波器的又一优选实施例的剖面示意图。

图中：1.第一谐振金属指条，2.第一延伸金属指条，3.第一耦合金属指条，4.第二谐振金属指条，5.第二延伸金属指条，6.第二耦合金属指条，7.第三耦合金属指条，8.第一连接金属指条，9.介质板，11.第一谐振器，12.输入金属指条，13.第一地线，14.第二地线，15.输出金属指条，16.第六谐振器，100.第一谐振结构，101.第二谐振器，102.第三谐振器，103.第二连接金属指条，200.第二谐振结构，300.第三谐振结构，301.第四谐振器，302.第五谐振器，303.第三连接金属指条。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明陷波可调谐振结构的一个优选实施例包括第一谐振单元、第二谐振单元、第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8；所述第一谐振单元包括第一谐振金属指条1、第一延伸金属指条2和第一耦合金属指条3，所述第一谐振金属指条1和第一耦合金属指条3位于第一延伸金属指条2的同一侧；所述第一延伸金属指条2临近第二谐振单元的一端与第一耦合金属指条3的第一端连接，另一端与第一谐振金属指条1的第一端连接，所述第一谐振金属指条1的第二端接地。

所述第二谐振单元包括第二谐振金属指条4、第二延伸金属指条5和第二耦合金属指条6，所述第二谐振金属指条4和第二耦合金属指条6位于第二延伸金属指条5的同一侧；所述第二延伸金属指条5临近第一谐振单元的一端与第二耦合金属指条6的第一端连接，另一端与第二谐振金属指条4的第一端连接，所述第二谐振金属指条4的第二端接地。

所述第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4的接地端通过第一连接金属指条8连接。所述第一谐振单元和第二谐振单元均设置在第三耦合金属指条7的同一侧。所述第一耦合金属指条3的第二端优选为与第二耦合金属指条6的第二端齐平。

所述第一谐振金属指条1、第一耦合金属指条3、第二谐振金属指条4和第二耦合金属指条6优选为竖直设置，所述第一延伸金属指条2、第二延伸金属指条5、第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8优选为水平设置。

需要说明的是，本实施例的陷波可调谐振结构既可以为微带谐振结构，也可以为带状谐振结构。即，所述第一谐振金属指条1、第一延伸金属指条2、第一耦合金属指条3、第二谐振金属指条4、第二延伸金属指条5、第二耦合金属指条6、第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8既可以采用微带线，也可以采用带状线。

本实施例中，通过将第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4的一端接地，形成四分之一波长谐振结构，能够减少谐振结构的尺寸。第一谐振金属指条1的长度决定第一谐振单元的谐振频率；第二谐振金属指条4的长度决定第二谐振单元的谐振频率。通过设置第一延伸金属指条2、第一耦合金属指条3、第二延伸金属指条5、第二耦合金属指条6和第三耦合金属指条7，能够在第一谐振单元和第二谐振单元之间实现电耦合，并且能够在带外产生陷波，提升阻带抑制。可通过调节第三耦合金属指条7的长度L1、第三耦合金属指条7与第一延伸金属指条2和第二延伸金属指条5之间的间距d、第一耦合金属指条3和第二耦合金属指条6对齐部分的长度L2、第一耦合金属指条3和第二耦合金属指条6之间的间距ds对第一谐振单元和第二谐振单元之间的电耦合进行调节，通过调节第一连接金属指条8的高度h对第一谐振单元和第二谐振单元之间的磁耦合进行调节，从而能够方便地通过调节电耦合和磁耦合来调节陷波的位置以提升阻带抑制，达到更好的滤波效果。具体来说，L1和L2越长电耦合越大；d和ds越小电耦合越大；h越高磁耦合越强。在调节时可将L1的值和h的值调节为“0”，即根据调节的情况可以去掉第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8。

实施例2

如图2所示，本发明小型片式介质滤波器的一个优选实施例包括介质板9，所述介质板9的底面设有接地金属层(图中未示出)，所述介质板9的顶面沿长度方向设有第一地线13和第二地线14，所述第一地线13和第二地线14通过侧面的金属层与接地金属层连接，在所述第一地线13和第二地线14之间依次设有输入金属指条12、第一谐振结构100、第二谐振结构200、第三谐振结构300和输出金属指条15。所述介质板9可以是单层介质板，也可以是叠层介质板，如果介质板9采用单层介质板，则在所述介质板9的表面还设置有金属屏蔽罩；如果介质板9采用叠层介质板，则不需要在所述介质板9的表面设置金属屏蔽罩。

所述第一谐振结构100包括第二谐振器101和第三谐振器102，所述第二谐振器101和第三谐振器102的一端均与第一地线13连接，且所述第二谐振器101和第三谐振器102的接地端通过第二连接金属指条103连接；所述第二谐振器101的高度大于第三谐振器102的高度，以便于输入频率与滤波器相匹配，所述第二谐振器101与输入金属指条12连接。

所述第二谐振结构200采用实施例1中的陷波可调谐振结构，且所述第二谐振结构200的第一谐振单元和第二谐振单元对称设置；所述第二谐振结构200的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4均与第二地线14连接。

所述第三谐振结构300包括第四谐振器301和第五谐振器302，所述第四谐振器301和第五谐振器302的一端均与第一地线13连接，且所述第四谐振器301和第五谐振器302的接地端通过第三连接金属指条303连接；所述第五谐振器302的高度大于第四谐振器301的高度，且第二谐振器101和第三谐振器102的高度差等于第五谐振器302和第四谐振器301的高度差；所述第五谐振器302与输出金属指条15连接。由于所述第二谐振结构200采用了对称结构，且第一谐振结构100和第三谐振结构300对称设置在第二谐振结构200的两侧，因此即可以将输入金属指条12作为输入端，将输出金属指条15作为输出端；也可将输出金属指条15作为输入端，将输入金属指条12作为输出端。

当然，本实施例中也可不设置第一地线13和第二地线14，可在所述第二谐振器101、第三谐振器102、第四谐振器301、第五谐振器302以及第二谐振结构200的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4的接地端分别设置接地通孔，使第二谐振器101、第三谐振器102、第四谐振器301、第五谐振器302以及第二谐振结构200的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4通过接地通孔与接地金属层连接，接地通孔的结构为现有技术，在此不作赘述。

在本实施例中，可通过调节第二谐振结构200的L1、L2、ds和h的值来调节电耦合和磁耦合的强度，进而调整陷波位置。如图3所示，当磁耦合大于电耦合时，陷波位于滤波器上边带。如图4所示，当电耦合大于磁偶合时，陷波位于滤波器下边带。图中，S1曲线为未采用电磁混合耦合结构的仿真曲线；S2曲线为引入电磁混合耦合结构的仿真曲线；S3曲线为滤波器的回波损耗。通过对比，陷波的引入提高了对应滤波器通带边缘的阻带抑制。在本申请文件中，上边带是指高于中心频率的一边阻带抑制，下边带是指低于中心频率的一边阻带抑制。

实施例3

如图5所示，本实施例小型片式介质滤波器与实施例2的区别在于对第一谐振结构100和第三谐振结构300进行了改进，从而去掉了实施例2中第二谐振结构200的第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8(即将第二谐振结构200的L1的值和h的值调节为“0”)。

本实施例中，第一谐振结构100和第三谐振结构300也采用了实施例1中的陷波可调谐振结构，并去掉了第一谐振结构100和第三谐振结构300的第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8(即将第一谐振结构100和第三谐振结构300的L1的值和h的值调节为“0”)。其中，所述第一谐振结构100的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4，以及第三谐振结构300的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4均与第一地线13连接；所述第一谐振结构100的第一谐振金属指条1的高度大于其第二谐振金属指条4的高度，以便于输入频率与滤波器相匹配，所述第一谐振结构100的第一谐振金属指条1与输入金属指条12连接；所述第三谐振结构300的第一谐振金属指条1的高度小于其第二谐振金属指条4的高度，且所述第三谐振结构300中第二谐振金属指条4与第一谐振金属指条1的高度差等于第一谐振结构100中第一谐振金属指条1与第二谐振金属指条4的高度差，所述第三谐振结构300的第二谐振金属指条4与输出金属指条15连接。

本实施例中，使第一谐振结构100、第二谐振结构200和第三谐振结构300均能够调节电耦合和磁耦合，从而能够方便地将第一谐振结构100、第二谐振结构200和第三谐振结构300的L1的值和h的值调节为“0”，即去掉了第一谐振结构100、第二谐振结构200和第三谐振结构300的第三耦合金属指条7和第一连接金属指条8，结构更加简单，且调节电耦合和磁耦合时更加方便灵活。

实施例4

如图6所示，本发明小型片式介质滤波器的一个优选实施例包括介质板9，所述介质板9的底面设有接地金属层，所述介质板9的顶面沿长度方向设有第一地线13和第二地线14，所述第一地线13和第二地线14通过侧面的金属层与接地金属层连接，在所述第一地线13和第二地线14之间依次设有输入金属指条12、第一谐振器11、第一谐振结构100、第二谐振结构200、第三谐振结构300、第六谐振器16和输出金属指条15。所述第一谐振器11和第六谐振器16均与第二地线14连接，所述第一谐振器11还与输入金属指条12连接，所述第六谐振器16还与输出金属指条15连接。

所述第一谐振结构100包括第二谐振器101和第三谐振器102，所述第二谐振器101和第三谐振器102的一端均与第一地线13连接，且所述第二谐振器101和第三谐振器102的接地端通过第二连接金属指条103连接；所述第二谐振器101的高度与第三谐振器102的高度相等。

所述第二谐振结构200采用实施例1中的陷波可调谐振结构，且所述第二谐振结构200的第一谐振单元和第二谐振单元对称设置；所述第二谐振结构200的第一谐振金属指条1和第二谐振金属指条4均与第二地线14连接。

所述第三谐振结构300包括第四谐振器301和第五谐振器302，所述第四谐振器301和第五谐振器302的一端均与第一地线13连接，且所述第四谐振器301和第五谐振器302的接地端通过第三连接金属指条303连接；所述第四谐振器301的高度与第五谐振器302的高度相等。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种小型片式介质滤波器，包括介质板，其特征在于，所述介质板的顶面沿长度方向依次设有输入金属指条、第一谐振结构、第二谐振结构、第三谐振结构和输出金属指条，所述第一谐振结构、第二谐振结构和第三谐振结构均采用陷波可调谐振结构；

所述陷波可调谐振结构包括第一谐振单元和第二谐振单元；所述第一谐振单元包括一第一延伸金属指条、连接于所述第一延伸金属指条远离所述第二谐振单元的一端的第一谐振金属指条以及连接于所述第一延伸金属指条临近所述第二谐振单元的一端的第一耦合金属指条，所述第一谐振金属指条及第一耦合金属指条均位于所述第一延伸金属指条的同一侧；所述第二谐振单元包括一第二延伸金属指条、连接于所述第二延伸金属指条远离所述第一谐振单元的一端的第二谐振金属指条以及连接于所述第二延伸金属指条临近所述第一谐振单元的一端的第二耦合金属指条，所述第二谐振金属指条及第二耦合金属指条均位于所述第二延伸金属指条的同一侧；

所述第一谐振金属指条远离所述第一延伸金属指条和第二谐振金属指条远离第二延伸金属指条的一端接地，且所述第一谐振金属指条和第二谐振金属指条的接地端通过第一连接金属指条连接；所述第一耦合金属指条的非连接端和第二耦合金属指条的非连接端齐平；

所述第二谐振结构的第一谐振单元和第二谐振单元对称设置；所述第一谐振结构还与输入金属指条连接，所述第三谐振结构还与输出金属指条连接；

所述第一谐振结构的第一谐振金属指条的高度大于其第二谐振金属指条的高度，所述第一谐振结构的第一谐振金属指条与输入金属指条连接；所述第三谐振结构的第一谐振金属指条的高度小于其第二谐振金属指条的高度，且所述第三谐振结构中第二谐振金属指条与第一谐振金属指条的高度差等于第一谐振结构中第一谐振金属指条与第二谐振金属指条的高度差，所述第三谐振结构的第二谐振金属指条与输出金属指条连接。