CN113571853A - 一种滤波器及通信设备 - Google Patents

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CN113571853A CN202010351782.9A CN202010351782A CN113571853A CN 113571853 A CN113571853 A CN 113571853A CN 202010351782 A CN202010351782 A CN 202010351782A CN 113571853 A CN113571853 A CN 113571853A
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张宝真
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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，具有相互垂直设置的第一方向和第二方向；发射滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十一个发射滤波腔组成，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第四发射滤波腔之间感性交叉耦合，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间分别容性交叉耦合；其中所述发射滤波支路的带宽范围为860‑894MHz。通过这种方式，能够提高滤波器的阻带抑制性能。

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
腔体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；腔体滤波器是由射频连接器、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，现有的腔体滤波器的阻带抑制性能较差。
发明内容
本申请提供一种滤波器及通信设备，以提高滤波器的阻带抑制性能。
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，所述滤波器包括壳体，具有相互垂直设置的第一方向和第二方向；发射滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十一个发射滤波腔组成，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第四发射滤波腔之间感性交叉耦合，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间分别容性交叉耦合；其中所述发射滤波支路的带宽范围为860-894MHz。
可选地，所述发射滤波支路的十一个发射滤波腔划分成沿所述第一方向依次排列的四列；所述发射滤波支路的第三发射滤波腔、第四发射滤波腔、第十发射滤波腔和第十一发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；所述发射滤波支路的第二发射滤波腔、第五发射滤波腔和第九发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；所述发射滤波支路的第一发射滤波腔、第六发射滤波腔和第八发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；所述发射滤波支路的第七发射滤波腔为一列，且所述发射滤波支路的第七发射滤波腔与第八发射滤波腔、第九发射滤波腔以及第十发射滤波腔呈直线排布。十一个发射滤波腔划分成沿第一方向依次排列成的四列，十一个发射滤波腔规则排布，缩小发射滤波支路的体积，进而缩小滤波器的体积。
可选地，所述发射滤波支路的十一个发射滤波腔依次窗口耦合，所述发射滤波支路的第一发射滤波腔与第二发射滤波腔之间、第二发射滤波腔与第三发射滤波腔之间、第四发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第五发射滤波腔与第六发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第七发射滤波腔之间、第七发射滤波腔与第八发射滤波腔之间以及第八发射滤波腔与第九发射滤波腔之间分别设置有第一金属耦合筋。通过发射滤波支路耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器的成本，并且通过第一金属耦合筋提高发射滤波支路耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度。
可选地，每个所述发射滤波腔设置有第一安装柱、第一谐振杆和第一调谐杆；所述第一谐振杆，包括第一U形侧壁及由所述第一U形侧壁形成的第一中空内腔；所述第一调谐杆，所述第一调谐杆的一端置于所述第一中空内腔内。其中，所述第一U形侧壁的两端向背离所述第一中空内腔的方向弯折延伸，以在所述第一U形侧壁的两端形成第一盘状结构，所述第一盘状结构与所述第一U形侧壁的底部平行设置；所述第一U形侧壁固定在所述第一安装柱上。第一谐振杆通过第一安装柱可以固定在壳体上，并且通过调节第一调谐杆在第一中空内腔内的深度可以调节第一谐振腔的谐振频率。
可选地，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间均设置有飞杆；所述飞杆呈片状设置，所述飞杆包括第一耦合部、第二耦合部及连接部，所述连接部的两端分别与所述第一耦合部和所述第二耦合部连接。通过飞杆可以实现容性交叉耦合，呈片状设置的飞杆可使其结构简单，便以加工和制造。
可选地，所述滤波器还包括接收滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十个接收滤波腔组成，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔与第四接收滤波腔之间、第二接收滤波腔与第五接收滤波腔之间以及第六接收滤波腔与第八接收滤波腔之间分别感性交叉耦合；其中所述接收滤波支路的带宽范围为814-849MHz。接收滤波支路形成三个感性交叉耦合零点，以提高接收滤波支路和发射滤波支路之间的隔离度。
可选地，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔相对于第一接收滤波腔向所述壳体在所述第二方向上的中分线靠拢，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔至第十接收滤波腔划分成沿所述第二方向依次排列的三列；所述接收滤波支路的第五接收滤波腔、第六接收滤波腔和第七接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；所述接收滤波支路的第二接收滤波腔、第四接收滤波腔和第八接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；所述接收滤波支路的第三接收滤波腔、第九接收滤波腔和第十接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列。接收滤波支路的第二接收滤波腔至第十接收滤波腔划分成沿所述第二方向依次排列的三列，十个接收滤波腔规则排布，缩小接收滤波支路的体积，进而缩小滤波器的体积。
可选地，所述接收滤波支路的十个接收滤波腔依次窗口耦合，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔与第四接收滤波腔之间、第四接收滤波腔与第五接收滤波腔之间、第七接收滤波腔与第八接收滤波腔之间、第八接收滤波腔与第九接收滤波腔之间以及第九接收滤波腔与第十接收滤波腔之间分别设置第二金属耦合筋。通过接收滤波支路耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器成本，并且通过第二金属耦合筋可以提高接收滤波支路耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度。
每个所述接收滤波腔设置有第二安装柱、第二谐振杆和第二调谐杆；所述第二谐振杆，包括第二U形侧壁及由所述第二U形侧壁形成的第二中空内腔；所述第二调谐杆，所述第二调谐杆的一端置于所述第二中空内腔内；其中，所述第二U形侧壁的两端向背离所述第二中空内腔的方向弯折延伸，以在所述第二U形侧壁的两端形成第二盘状结构，所述第二盘状结构与所述第二U形侧壁的底部平行设置；所述第二U形侧壁固定在所述第二安装柱上。第二U形侧壁两端的盘状结构能够加大第二谐振杆的信号耦合量。第二谐振杆通过第二安装柱可以固定在壳体上，并且通过调节第二调谐杆在第二中空内腔内的深度可以调节第二谐振腔的谐振频率。
可选地，所述滤波器还包括：第一端口，与所述接收滤波支路的第一接收滤波腔和所述的发射滤波支路的第一发射滤波腔连接；第二端口，与所述的发射滤波支路的第十一发射滤波腔连接；第三端口，与所述的接收滤波支路的第十接收滤波腔连接。发射滤波支路和接收滤波支路通过共用第一端口，可以节约成本，缩小滤波器的体积。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种通信设备。所述通信设备包括天线和与所述天线连接的射频单元，所述射频单元包括上述滤波器，用于对射频信号进行滤波。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例滤波器包括：壳体，具有相互垂直设置的第一方向和第二方向；发射滤波支路，由依次耦合的十一个发射滤波腔组成，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第四发射滤波腔之间感性交叉耦合，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间分别容性交叉耦合；其中所述发射滤波支路的带宽范围为860-894MHz。本申请实施例的发射滤波支路的第二发射滤波腔与第四发射滤波腔之间感性交叉耦合，能够很好的控制发射滤波支路带宽的高端抑制，可以获得较好的带宽高端抑制，且能够实现三个容性耦合零点，能够很好的控制滤波器带宽的低端抑制，以获得较好的带宽低端抑制，因此，能够提高滤波器的阻带抑制性能；此外，发射滤波支路的带宽范围为860-894MHz，能够精确地控制发射滤波支路的带宽。
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是本申请滤波器第一实施例的结构示意图；
图2是图1实施例滤波器的拓扑结构示意图；
图3是图1实施例发射滤波腔的第一调谐杆、第一谐振杆及第一安装柱组合结构的结构示意图；
图4是图1实施例滤波器中飞杆和支撑卡座组合结构的结构示意图；
图5是图1实施例滤波器的等效电路结构示意图；
图6是图1实施例滤波器的仿真结构示意图；
图7是本申请滤波器第二实施例的结构示意图；
图8是图7实施例滤波器的拓扑结构示意图；
图9是图7实施例滤波器的等效电路结构示意图；
图10是图7实施例滤波器的仿真结构示意图；
图11是第三实施例滤波器的等效电路结构示意图；
图12是本申请通信设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请首先提出一种滤波器，请参阅图1和图2，图1是本申请滤波器第一实施例的结构示意图，图2是图1实施例滤波器的拓扑结构示意图。本实施例滤波器10包括壳体11和发射滤波支路12。其中，壳体11具有相互垂直设置的第一方向x和第二方向y；发射滤波支路12,设置在壳体11上，由依次耦合的十一个发射滤波腔组成。
具体地，发射滤波支路12的十一个发射滤波腔包括第一发射滤波腔A1、第二发射滤波腔A2、第三发射滤波腔A3、第四发射滤波腔A4、第五发射滤波腔A5、第六发射滤波腔A6、第七发射滤波腔A7、第八发射滤波腔A8、第九发射滤波腔A9、第十发射滤波腔A10、第十一发射滤波腔A11；第二发射滤波腔A2与第四发射滤波腔A4之间感性交叉耦合，第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间、第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间、第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间分别容性交叉耦合；其中发射滤波支路12的带宽范围为860-894MHz。
可见，发射滤波支路12的第二发射滤波腔A2与第四发射滤波腔A4之间感性交叉耦合，能够很好的控制发射滤波支路12带宽的高端抑制；第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间、第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间、第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间分别容性交叉耦合，形成三个容性耦合零点，能够很好的控制滤波器10带宽的低端抑制，获得较好的带宽低端抑制，因此，能够提高滤波器10的阻带抑制性能；此外，发射滤波支路12的带宽范围为860-894MHz，能够精确地控制发射滤波支路12的带宽。
可选地，如图1所示，发射滤波支路12的十一个发射滤波腔划分成沿第一方向x依次排列的四列。具体地，发射滤波支路12的第三发射滤波腔A3、第四发射滤波腔A4、第十发射滤波腔A10和第十一发射滤波腔A11为一列且沿第二方向y依次排列；发射滤波支路12的第二发射滤波腔A2、第五发射滤波腔A5和第九发射滤波腔A9为一列且沿第二方向y依次排列；发射滤波支路12的第一发射滤波腔A1、第六发射滤波腔A6和第八发射滤波腔A8为一列且沿第二方向y依次排列；发射滤波支路12的第七发射滤波腔A7为一列，且发射滤波支路12的第七发射滤波腔A7与第八发射滤波腔A8、第九发射滤波腔A9以及第十发射滤波腔A10呈直线排布。
可见，十一个发射滤波腔划分成沿第一方向x依次排列成的四列，十一个发射滤波腔排腔规则，从而缩小发射滤波支路12的体积，进而缩小滤波器10的体积。
可选地，如图1所示，发射滤波支路12的十一个发射滤波腔依次窗口耦合，即第一发射滤波腔A1与第二发射滤波腔A2之间窗口耦合，第二发射滤波腔A2与第三发射滤波腔A3之间窗口耦合，第三发射滤波腔A3与第四发射滤波腔A4之间窗口耦合，第四发射滤波腔A4与第五发射滤波腔A5之间窗口耦合，第五发射滤波腔A5与第六发射滤波腔A6之间窗口耦合，第六发射滤波腔A6与第七发射滤波腔A7之间窗口耦合，第七发射滤波腔A7与第八发射滤波腔A8之间窗口耦合，第八发射滤波腔A8与第九发射滤波腔A9之间窗口耦合，第九发射滤波腔A9与第十发射滤波腔A10之间窗口耦合，第十发射滤波腔A10与第十一发射滤波腔A11之间窗口耦合。另外，发射滤波支路12的第一发射滤波腔A1与第二发射滤波腔A2之间、第二发射滤波腔A2与第三发射滤波腔A3之间、第四发射滤波腔A4与第五发射滤波腔A5之间、第五发射滤波腔A5与第六发射滤波腔A6之间、第六发射滤波腔A6与第七发射滤波腔A7之间、第七发射滤波腔A7与第八发射滤波腔A8之间以及第八发射滤波腔A8与第九发射滤波腔A9之间分别设置有第一金属耦合筋80。
由此可知，发射滤波支路12耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器10的成本，并且通过第一金属耦合筋80提高发射滤波支路12耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度。
请进一步参阅图3，图3是图1中发射滤波腔的第一调谐杆、第一谐振杆及第一安装柱组合结构的结构示意图。如图1和图3所示，每个发射滤波腔设置有第一安装柱40、第一谐振杆20和第一调谐杆30。其中，第一谐振杆20包括第一U形侧壁210及由第一U形侧壁210形成的第一中空内腔220；第一调谐杆30的一端置于第一中空内腔220内，可以通过调节第一调谐杆30在第一中空内腔220内的深度来调节第一谐振腔的谐振频率。其中，第一U形侧壁210的两端向背离第一中空内腔220的方向弯折延伸，以在第一U形侧壁210的两端形成第一盘状结构230，第一盘状结构230与第一U形侧壁210的底部平行设置。第一U形侧壁210固定在第一安装柱40上，可选地，如图3所示，第一U形侧壁210固定在第一安装柱40上，第一谐振杆20通过第一安装柱40固定在壳体11上。其中，本实施例的第一谐振杆20、第一中空内腔220及第一调谐杆30同轴设置。
进一步地，还可以在第一U形侧壁210的底部上设置安装孔(图未标)，第一安装柱40的一端固定在壳体11上，第一安装柱40的另一端安装在安装孔内，以将第一谐振杆20固定在第一安装柱40上；该安装孔可以是通孔，该安装孔可以是螺纹孔，第一安装柱40为螺柱。在其它实施例中，该安装孔还可以是盲孔。
可选地，本实施例的发射滤波腔可以为金属滤波腔，第一谐振杆20可以为金属谐振杆。
其中，本实施例的第一谐振杆20材质可以是易切1215MS。当然，在其它实施例中，第一谐振杆20还可以是M8号或者M4号螺杆等，采用铜或银材质等材质。
发射滤波支路12的十一个发射滤波腔的尺寸相同，便于生产，节约成本。十一个发射滤波腔的半径可以小于21mm，例如，20mm、19mm、18mm等。
由此可知，第一谐振杆20通过第一安装柱40可以固定在壳体11上，并且通过调节第一调谐杆30在第一中空内腔220内的深度可以调节第一谐振腔的谐振频率。
进一步地，滤波器10还包括盖板(图未示)，盖设在十一个发射滤波腔上，且第一调谐杆30的另一端穿设在盖板上，其中，第一调谐杆30可以是金属螺杆。
如图2所示，第二发射滤波腔A2与第四发射滤波腔A4之间感性交叉耦合，形成一个感性耦合零点L0。第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点C1，第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点C2，第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点C3，以形成发射滤波支路12的四个交叉耦合零点。其中，交叉耦合零点也称为传输零点，传输零点是传输函数等于零，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。
可选地，第一实施例在第二发射滤波腔A2和第四发射滤波腔A4之间设置窗口，通过该窗口可以实现第二发射滤波腔A2和第四发射滤波腔A4之间的感性交叉耦合。
可选地，为调节感性交叉耦合的耦合强度，可以在该窗口设置调节杆。在其它实施例中，为提高感性交叉耦合的耦合强度，可以在该窗口设置金属耦合筋。
可选地，请参阅图4，图4是图1实施例滤波器中飞杆和支撑卡座组合结构的结构示意图。发射滤波支路12的第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间、第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间、第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间均设置有飞杆60，以使得第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间、第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间、第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间分别容性交叉耦合；飞杆60呈片状设置，结构简单，便于加工及制造。
具体地，飞杆60包括第一耦合部610、第二耦合部620及连接部630，连接部630的两端分别与第一耦合部620和第二耦合部620连接，且第一耦合部610和第二耦合部620位于连接部630的同一侧。第一耦合部610、连接部630及第二耦合部620依次连接，形成U形飞杆60；第一耦合部610与第二发射滤波腔A2中的第一谐振杆20耦合设置，以第一耦合部610与谐振杆20之间形成耦合电容，第二耦合部620与第五发射滤波腔A5中的谐振杆20耦合设置，以第二耦合部620与谐振杆20之间形成耦合电容。
同理，第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间、第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间均设置有飞杆，其飞杆的结构以及连接方与第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间设置的飞杆60相类似，在此不再赘述。
如图1及图4所示，滤波器10还包括：支撑卡座70可以设置在壳体11上，支撑卡座70设有通孔(图未标)，其中，连接部630贯穿该通孔，以将飞杆60固定在支撑卡座70上。
本实施例的飞杆60可采用金属探针实现，支撑卡座70由PTFE或者工程塑料实现。
第一实施例滤波器10的等效电路如图5所示，输入端口处的阻抗Z1约为50欧姆，输出端口处的阻抗Z2约为50欧姆；为保证电磁信号在发射滤波支路12的十一个发射滤波腔之间传输，需要在输入端口与第一发射滤波腔A1之间、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十一发射滤波腔A11与输出端口之间分别设置阻抗调节器ZV1，以实现阻抗匹配。
本实施例的滤波器10的发射滤波支路12的带宽范围为：860MHz-894MHz。具体地，第一端口与第一发射滤波腔A1之间的耦合带宽范围为32Mhz-39Mhz；第一发射滤波腔A1与第二发射滤波腔A2之间的耦合带宽范围为25Mhz-32Mhz；第二发射滤波腔A2与第三发射滤波腔A3之间的耦合带宽范围为15Mhz-21Mhz；第二发射滤波腔A2与第四发射滤波腔A4之间的耦合带宽范围为5.7Mhz-11Mhz；第二发射滤波腔A2与第五发射滤波腔A5之间的耦合带宽范围为(-6.3)Mhz-(-1.9)Mhz；第三发射滤波腔A3与第四发射滤波腔A4之间的耦合带宽范围为17Mhz-23Mhz；第四发射滤波腔A4与第五发射滤波腔A5之间的耦合带宽范围为15Mhz-20Mhz；第五发射滤波腔A5与第六发射滤波腔A6之间的耦合带宽范围为15Mhz-21Mhz；第六发射滤波腔A6与第七发射滤波腔A7之间的耦合带宽范围为14Mhz-20Mhz；第六发射滤波腔A6与第八发射滤波腔A8之间的耦合带宽范围为(-9)Mhz-(-4.3)Mhz；第七发射滤波腔A7与第八发射滤波腔A8之间的耦合带宽范围为14Mhz-20Mhz；第八发射滤波腔A8与第九发射滤波腔A9之间的耦合带宽范围为16Mhz-22Mhz；第九发射滤波腔A9与第十发射滤波腔A10之间的耦合带宽范围为3.6Mhz-8.2Mhz；第九发射滤波腔A9与第十一发射滤波腔A11之间的耦合带宽范围为(-29)Mhz-(-22)Mhz；第十发射滤波腔A10与第十一发射滤波腔A11之间的耦合带宽范围为10Mhz-16Mhz；第十一发射滤波腔A11与第二端口之间的耦合带宽范围为32Mhz-39Mhz，能够满足设计要求。
因此，滤波器10的第一发射滤波腔A1至第十一发射滤波腔A11的谐振频率依次位于以下范围内：876.3Mhz-878Mhz、876.3Mhz-878Mhz、884.4Mhz-886Mhz、874.2Mhz-876Mhz、876.4Mhz-878Mhz、876.5Mhz-879Mhz、869.8Mhz-872Mhz、877Mhz-879Mhz、877.6Mhz-880Mhz、859.2Mhz-861Mhz、876.3Mhz-878Mhz。可见，各个谐振腔的谐振频率位于设计的带宽范围内，从而提高了制造、调试的便利性；也即采用相类似的规格参数进行制造即可，实际过程中只需要简单的调试即可达到所需要的参数范围。
第一实施例滤波器10的仿真结果如图6所示，从图6中可知，本实施例发射滤波支路12的带宽范围为860～894MHz；如频带曲线S1所示，共有两个低端耦合零点a、b和一个高端耦合零点c；发射滤波支路12有四个交叉耦合零点，但是因为零点的射频参数一样，会导致某些仿真点一样，因此仿真中显示三个交叉耦合零点。发射滤波支路12在频率为849MHz(m1)的抑制为-105.831dB，频点858.5MHz(m2)的抑制为-24.73dB，频点899.7MHz(m3)的抑制为-40.79dB。因此能够满足发射滤波支路12的带外抑制的设计需求。
第一实施例滤波器10是一种应用于5G移动通信系统的11阶微波滤波器，其工作频段为860～894MHz，强抗干扰能力，整体体积小，重量轻的特点。
本申请实施例滤波器10损耗小，能够确保通信模块低能耗；滤波器10由11阶谐振腔组合设计，并且导入耦合零点结构，具备强抗干扰能力，能够确保通信系统不受杂散信号干扰；滤波器10设计方案简洁，成本低廉，具有良好的结构与电性能稳定性。
请参阅图7和图8，图7是本申请滤波器第二实施例的结构示意图，图8是图7实施例滤波器的拓扑结构示意图。滤波器10包括设置在壳体11上的接收滤波支路13，由依次耦合的十个接收滤波腔组成。
具体地，接收滤波支路13的十个接收滤波腔包括第一接收滤波腔B1、第二接收滤波腔B2、第三接收滤波腔B3、第四接收滤波腔B4、第五接收滤波腔B5、第六接收滤波腔B6、第七接收滤波腔B7、第八接收滤波腔B8、第九接收滤波腔B9、第十接收滤波腔B10。
接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间、第二接收滤波腔B2与第五接收滤波腔B5之间以及第六接收滤波腔B6与第八接收滤波腔B8之间分别感性交叉耦合；其中，接收滤波支路13的带宽范围为814MHz-849MHz。
具体地，如图8所示，第二实施例在接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间感性交叉耦合，以形成感性交叉耦合零点L1，第二接收滤波腔B2与第五接收滤波腔B5之间感性交叉耦合，以形成感性交叉耦合零点L2，以及第六接收滤波腔B6与第八接收滤波腔B8之间感性交叉耦合，以形成感性交叉耦合零点L3。第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间、第二接收滤波腔B2与第五接收滤波腔B5之间以及第六接收滤波腔B6与第八接收滤波腔B8之间分别设置窗口，通过该窗口可以实现感性交叉耦合，形成三个感性交叉耦合零点。
可见，接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间、第二接收滤波腔B2与第五接收滤波腔B5之间以及第六接收滤波腔B6与第八接收滤波腔B8之间分别感性交叉耦合，形成三个感性交叉耦合零点，能够很好的控制接收滤波支路13带宽的高端抑制，因此，能够提高滤波器10的阻带抑制性能；此外，接收滤波支路13的带宽范围为814MHz-849MHz，能够精确地控制接收滤波支路13的带宽。
可选地，接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2相对于第一接收滤波腔B1向壳体11在第二方向y上的中分线靠拢，接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2至第十接收滤波腔B10划分成沿第二方向y依次排列的三列；接收滤波支路13的第五接收滤波腔B5、第六接收滤波腔B6和第七接收滤波腔B7为一列且沿第一方向x依次排列；接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2、第四接收滤波腔B4和第八接收滤波腔B8为一列且沿第一方向x依次排列；接收滤波支路13的第三接收滤波腔B3、第九接收滤波腔B9和第十接收滤波腔B10为一列且沿第一方向x依次排列。
接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2至第十接收滤波腔B10划分成沿第二方向y依次排列的三列，十个接收滤波腔规则排布，缩小接收滤波支路13的体积，进而缩小滤波器10的体积。
可选地，接收滤波支路13的十个接收滤波腔依次窗口耦合，即第一接收滤波腔B1与第二接收滤波腔B2之间窗口耦合，第二接收滤波腔B2与第三接收滤波腔B3之间窗口耦合，第三接收滤波腔B3与第四接收滤波腔B4之间窗口耦合，第四接收滤波腔B4与第五接收滤波腔B5之间窗口耦合，第五接收滤波腔B5与第六接收滤波腔B6之间窗口耦合，第六接收滤波腔B6与第七接收滤波腔B7之间窗口耦合，第七接收滤波腔B7与第八接收滤波腔B8之间窗口耦合，第八接收滤波腔B8与第九接收滤波腔B9之间窗口耦合，第九接收滤波腔B9与第十接收滤波腔B10之间窗口耦合。另外，接收滤波支路13的第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间、第四接收滤波腔B4与第五接收滤波腔B5之间、第七接收滤波腔B7与第八接收滤波腔B8之间、第八接收滤波腔B8与第九接收滤波腔B9之间以及第九接收滤波腔B9与第十接收滤波腔B10之间分别设置第二金属耦合筋81。
通过接收滤波支路13耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器10的成本，并且通过第二金属耦合筋81可以提高接收滤波支路13耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度。
每个接收滤波腔设置有第二安装柱、第二谐振杆和第二调谐杆；第二谐振杆，包括第二U形侧壁及由第二U形侧壁形成的第二中空内腔；所述第二调谐杆，第二调谐杆的一端置于第二中空内腔内；其中，第二U形侧壁的两端向背离第二中空内腔的方向弯折延伸，以在第二U形侧壁的两端形成第二盘状结构，第二盘状结构与第二U形侧壁的底部平行设置；第二U形侧壁固定在第二安装柱上。
接收滤波支路13的第二调谐杆、第二谐振杆及第二安装柱组合结构的结构示意图与发射滤波支路12的第一调谐杆30、第一谐振杆20及第一安装柱40组合结构的结构示意图相类似，如图3所示，在此不再赘述。
因此，第二谐振杆通过第二安装柱固定在壳体11上，并且通过调节第二调谐杆在第二中空内腔内的深度可以调节第二谐振腔的谐振频率。
接收滤波支路13的十个接收滤波腔的尺寸相同，便于生产，节约成本。十个接收滤波腔的半径可以小于21mm，例如，20mm、19mm、18mm等。
接收滤波支路13的飞杆和支撑卡座组合结构的结构示意图与发射滤波支路12的飞杆和支撑卡座70组合结构的结构示意图相类似，如图4所示，在此不再赘述。
第二实施例滤波器10的等效电路如图9所示，输入端口处的阻抗Z3约为50欧姆，输出端口处的阻抗Z4约为50欧姆；为保证电磁信号在接收滤波支路13的十个接收滤波腔之间传输，需要在输入端口与第一接收滤波腔B1之间、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十接收滤波腔B10与输出端口之间分别设置阻抗调节器ZV2，以实现阻抗匹配。
本实施例的滤波器10的接收滤波支路13的带宽范围为：814MHz-849MHz。具体地，第一端口与第一接收滤波腔B1之间的耦合带宽范围为33Mhz-41Mhz；第一接收滤波腔B1与第二接收滤波腔B2之间的耦合带宽范围为27Mhz-34Mhz；第二接收滤波腔B2与第三接收滤波腔B3之间的耦合带宽范围为6.9Mhz-12Mhz；第二接收滤波腔B2与第四接收滤波腔B4之间的耦合带宽范围为15Mhz-21Mhz；第二接收滤波腔B2与第五接收滤波腔B5之间的耦合带宽范围为3.9Mhz-8.6Mhz；第三接收滤波腔B3与第四接收滤波腔B4之间的耦合带宽范围为3.2Mhz-7.7Mhz；第四接收滤波腔B4与第五接收滤波腔B5之间的耦合带宽范围为15Mhz-21Mhz；第五接收滤波腔B5与第六接收滤波腔B6之间的耦合带宽范围为16Mhz-22Mhz；第六接收滤波腔B6与第七接收滤波腔B7之间的耦合带宽范围为13Mhz-18Mhz；第六接收滤波腔B6与第八接收滤波腔B8之间的耦合带宽范围为8.3Mhz-13Mhz；第七接收滤波腔B7与第八接收滤波腔B8之间的耦合带宽范围为13Mhz-19Mhz；第八接收滤波腔B8与第九接收滤波腔B9之间的耦合带宽范围为18Mhz-24Mhz；第九接收滤波腔B9与第十接收滤波腔B10之间的耦合带宽范围为27Mhz-34Mhz；第十接收滤波腔B10与第二端口之间的耦合带宽范围为33Mhz-41Mhz，能够满足设计要求。
因此，滤波器10的第一接收滤波腔B1至第十接收滤波腔B10的谐振频率依次位于以下范围内：829.3Mhz-831Mhz、829.2Mhz-831Mhz、847Mhz-849Mhz、834.2Mhz-836Mhz、828.8Mhz-831Mhz、840.2Mhz-842Mhz、829.2Mhz-831Mhz、829.2Mhz-831Mhz、829.2Mhz-831Mhz、829.2Mhz-831Mhz。可见，各个谐振腔的谐振频率位于设计的带宽范围内，从而提高了制造、调试的便利性；也即采用相类似的规格参数进行制造即可，实际过程中只需要简单的调试即可达到所需要的参数范围。
第二实施例滤波器10的仿真结果如图10所示，从图10中可知，本实施例滤波器10的接收滤波支路13的带宽约为814～849MHz；如频带曲线S2所示，共有一个高端耦合零点d和一个低端耦合零点e，接收滤波支路13有三个交叉耦合零点，但是因为零点的射频参数一样，会导致某些仿真点一样，因此仿真中显示两个交叉耦合零点。频点804.0MHz(m1)的抑制为-32.156dB，频点851.0MHz(m2)的抑制为-45.482dB，且频点859.0MHz(m3)的抑制为-70.749dB，频点869.0MHz(m4)的抑制为-74.855dB,使得接收滤波支路13能够满足带外抑制的设计需求。
第二实施例的接收滤波支路的工作频段为814～849MHz，强抗干扰能力，整体体积小，重量轻的特点。
请参阅图11，图11是第三实施例滤波器的等效电路结构示意图。第三实施例滤波器10包括第一实施例的发射滤波支路12、第二实施例的接收滤波支路13、第一端口、第二端口和第三端口。
如图6和图10所示，发射滤波支路12的频点849.0MHz(m1)的抑制为-105.831dB位于接收滤波支路13的814～849MHz带宽范围内，即在发射滤波支路12的交叉耦合零点满足滤波器对的带外抑制的设计需求，抗干扰能力强，因此可以提高发射滤波支路12和接收滤波支路13的隔离度。
可选地，第一端口分别与接收滤波支路13的第一接收滤波腔B1和发射滤波支路12的第一发射滤波腔A1连接；第二端口与发射滤波支路12的第十一发射滤波腔A11连接；第三端口与接收滤波支路13的第十接收滤波腔B10连接。发射滤波支路12和接收滤波支路13通过共用第一端口，可以节约成本，缩小滤波器的体积。
本申请进一步提出一种通信设备，如图12所示，图12是本申请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92和与天线92连接的射频单元91，射频单元91包括如上述实施例所示的滤波器10，滤波器10用于对射频信号进行滤波。
在其他实施例中，射频单元91还可以和天线92一体设置，以形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。
本申请的一些实施方式称为滤波器，也可以称为合路器，即双频合路器。可以理解，在其他一些实施方式中也可以被称为双工器。
以上所述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，具有相互垂直设置的第一方向和第二方向；
发射滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十一个发射滤波腔组成，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第四发射滤波腔之间感性交叉耦合，所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间分别容性交叉耦合；其中所述发射滤波支路的带宽范围为860-894MHz。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述发射滤波支路的十一个发射滤波腔划分成沿所述第一方向依次排列的四列；
所述发射滤波支路的第三发射滤波腔、第四发射滤波腔、第十发射滤波腔和第十一发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；
所述发射滤波支路的第二发射滤波腔、第五发射滤波腔和第九发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；
所述发射滤波支路的第一发射滤波腔、第六发射滤波腔和第八发射滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；
所述发射滤波支路的第七发射滤波腔为一列，且所述发射滤波支路的第七发射滤波腔与第八发射滤波腔、第九发射滤波腔以及第十发射滤波腔呈直线排布。
3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述发射滤波支路的十一个发射滤波腔依次窗口耦合，所述发射滤波支路的第一发射滤波腔与第二发射滤波腔之间、第二发射滤波腔与第三发射滤波腔之间、第四发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第五发射滤波腔与第六发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第七发射滤波腔之间、第七发射滤波腔与第八发射滤波腔之间以及第八发射滤波腔与第九发射滤波腔之间分别设置有第一金属耦合筋。
4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，每个所述发射滤波腔设置有第一安装柱、第一谐振杆和第一调谐杆；
所述第一谐振杆，包括第一U形侧壁及由所述第一U形侧壁形成的第一中空内腔；
所述第一调谐杆，所述第一调谐杆的一端置于所述第一中空内腔内；
其中，所述第一U形侧壁的两端向背离所述第一中空内腔的方向弯折延伸，以在所述第一U形侧壁的两端形成第一盘状结构，所述第一盘状结构与所述第一U形侧壁的底部平行设置；所述第一U形侧壁固定在所述第一安装柱上。
5.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，
所述发射滤波支路的第二发射滤波腔与第五发射滤波腔之间、第六发射滤波腔与第八发射滤波腔之间、第九发射滤波腔与第十一发射滤波腔之间均设置有飞杆；
所述飞杆呈片状设置，所述飞杆包括第一耦合部、第二耦合部及连接部，所述连接部的两端分别与所述第一耦合部和所述第二耦合部连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：
接收滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十个接收滤波腔组成，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔与第四接收滤波腔之间、第二接收滤波腔与第五接收滤波腔之间以及第六接收滤波腔与第八接收滤波腔之间分别感性交叉耦合；其中所述接收滤波支路的带宽范围为814-849MHz。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔相对于第一接收滤波腔向所述壳体在所述第二方向上的中分线靠拢，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔至第十接收滤波腔划分成沿所述第二方向依次排列的三列；
所述接收滤波支路的第五接收滤波腔、第六接收滤波腔和第七接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；
所述接收滤波支路的第二接收滤波腔、第四接收滤波腔和第八接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列；
所述接收滤波支路的第三接收滤波腔、第九接收滤波腔和第十接收滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排列。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述接收滤波支路的十个接收滤波腔依次窗口耦合，所述接收滤波支路的第二接收滤波腔与第四接收滤波腔之间、第四接收滤波腔与第五接收滤波腔之间、第七接收滤波腔与第八接收滤波腔之间、第八接收滤波腔与第九接收滤波腔之间以及第九接收滤波腔与第十接收滤波腔之间分别设置第二金属耦合筋；
每个所述接收滤波腔设置有第二安装柱、第二谐振杆和第二调谐杆；所述第二谐振杆，包括第二U形侧壁及由所述第二U形侧壁形成的第二中空内腔；
所述第二调谐杆，所述第二调谐杆的一端置于所述第二中空内腔内；
其中，所述第二U形侧壁的两端向背离所述第二中空内腔的方向弯折延伸，以在所述第二U形侧壁的两端形成第二盘状结构，所述第二盘状结构与所述第二U形侧壁的底部平行设置；所述第二U形侧壁固定在所述第二安装柱上。
9.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述滤波器还包括：
第一端口，与所述接收滤波支路的第一接收滤波腔和所述的发射滤波支路的第一发射滤波腔连接；
第二端口，与所述发射滤波支路的第十一发射滤波腔连接；
第三端口，与所述接收滤波支路的第十接收滤波腔连接。
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，所述射频单元包括如权利要求1-9任意一项所述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。
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