CN113675560A - 一种滤波器及通信设备 - Google Patents

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，具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向；第一滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的九个滤波腔组成。其中，第一滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间、第一滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间、第一滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、第一滤波支路的第五滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成第一滤波支路的四个容性交叉耦合零点。通过此种方式，使得第一滤波支路形成有四个容性交叉耦合零点，其物料一致性好，且能够通过容性交叉耦合零点实现零点抑制，以提高滤波器的带外抑制性能。

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

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上限频率和下限频率。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，现有的滤波器的排布结构不够紧凑使得滤波器的体积较大，并且传输零点的设置并不合理，使得滤波支路的带外抑制等特性较差，很难做到与通道外信号的高度隔离。

发明内容

本申请提供一种滤波器及通信设备，以解决上述技术问题。

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，具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向；第一滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的九个滤波腔组成。其中，第一滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间、第一滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间、第一滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、第一滤波支路的第五滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成第一滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

进一步，第一滤波支路九个滤波腔划分为沿第一方向排列的五列；第一滤波支路的第一滤波腔、第二滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；第一滤波支路的第四滤波腔、第三滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；第一滤波支路的第五滤波腔、第六滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；第一滤波支路的第八滤波腔、第七滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；第一滤波支路的第九滤波腔为一列。

进一步，第一滤波支路的第一滤波腔分别与第一滤波支路的第二滤波腔、第三滤波腔、第四滤波腔相邻设置；第一滤波支路的第五滤波腔分别与第一滤波支路的第三滤波腔、第四滤波腔、第六滤波腔、第七滤波腔、第八滤波腔相邻设置。

进一步，容性交叉耦合控制元件为飞杆，飞杆的两端分别悬空于滤波腔的腔体内。

进一步，飞杆包括支撑卡座和耦合探针，支撑卡座设置于壳体的底壁上。

进一步，第一滤波支路的第一滤波腔与第二滤波腔之间、第一滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、第一滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、第一滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间、第一滤波支路的第五滤波腔与第六滤波腔之间、第一滤波支路的第六滤波腔与第七滤波腔之间、第一滤波支路的第七滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有窗口，窗口处设置有加强片。

进一步，该滤波器还包括：第二滤波支路、第三滤波支路、第四滤波支路，第五滤波支路、第六滤波支路、第七滤波支路、第八滤波支路；第二滤波支路、第三滤波支路、第四滤波支路、第五滤波支路、第六滤波支路、第七滤波支路、第八滤波支路的排列结构与第一滤波支路的排列结构相同。第一滤波支路至第四滤波支路沿第二方向依次相邻设置，第五滤波支路与第一滤波支路、第六滤波支路与第二滤波支路、第七滤波支路与第三滤波支路、第八滤波支路与第四滤波支路分别对称设置。

进一步，第一滤波支路、第二滤波支路、第三滤波支路、第四滤波支路、第五滤波支路、第六滤波支路、第七滤波支路、第八滤波支路均包含第一抽头与第二抽头，第一抽头沿第二方向依次间隔设置，第二抽头沿第二方向依次间隔设置。

进一步，滤波腔内设置有谐振杆；谐振杆包括L型侧壁、底壁和由L型侧壁与底壁形成的中空内腔，其中，L型侧壁的一端与底壁连接，L型侧壁的另一端沿远离中空内腔的方向延伸；调谐杆，调谐杆的一端置于中空内腔内。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种通信设备，该通信设备包括天线和射频单元，天线与射频单元连接，射频单元包括滤波器，滤波器上述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

本申请至少具备如下有益效果：一方面，通过滤波腔的分列设置、相邻设置使得滤波腔之间排列紧凑，进而能够减小滤波器的体积；另一方面，通过形成有四个容性交叉耦合零点，其物料一致性好，且能够通过零点实现零点抑制进而提高滤波器的带外抑制性能。

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是本申请提供的滤波器的第一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的滤波器的第一滤波支路的拓扑结构示意图；

图3是本申请提供的滤波器的飞杆的结构示意图；

图4是本申请提供的滤波器的第二实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的滤波器的滤波腔的结构示意图；

图6是本申请提供的滤波器的谐振杆的剖视图；

图7是本申请提供的滤波器的第一滤波支路的仿真示意图；

图8为本申请是本申请通信系设备的一实施例的示意图。

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，为本申请提供的滤波器10的第一实施例的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的滤波器10包括：壳体110，具有第一方向d1和与第一方向d1垂直的第二方向d2；第一滤波支路101，设置在壳体110上，由依次耦合的九个滤波腔组成。

其中，壳体110可以包括底壁，侧壁以及上壁，以形成一个封闭的空间。在本实施例中，仅仅是示例性的对壳体110进行了展示，实际并不以此为限制。

请进一步参阅图1，第一滤波支路101的第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间、第一滤波支路101的第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间、第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间、第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第八滤波腔A8之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成第一滤波支路101的四个容性交叉耦合零点。

请参阅图2，为第一滤波支路101的拓扑结构示意图。

如图2所示，第一滤波支路101的第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间、第一滤波支路101的第一滤波腔A1与第四滤波腔A4之间、第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间、第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第八滤波腔A8之间分别设置有容性交叉耦合元件分别等效于电容C1、C2、C3、C4。

其中，耦合零点也称为传输零点，能够实现零点抑制，便于调试指标。传输零点能够使得滤波器10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，能更好的实现与多个通带间或外界的高度隔离。所以，通过第一滤波支路101所形成的耦合零点便于调试指标，且能够对第一滤波支路101外的信号起到抑制作用。尤其当第一滤波支路101与其他滤波支路紧邻设置时，这种抑制作用更为显著，即能够提供滤波器的带外抑制性能，实现不同支路间信号的高度隔离。

具体的，第一滤波支路101九个滤波腔划分为沿第一方向d1排列的五列；第一滤波支路101的第一滤波腔A1、第二滤波腔A2为一列且沿第二方向d2依次排列；第一滤波支路101的第四滤波腔A4、第三滤波腔A3为一列且沿第二方向d2依次排列；第一滤波支路101的第五滤波腔A5、第六滤波腔A6为一列且沿第二方向d2依次排列；第一滤波支路101的第八滤波腔A8、第七滤波腔A7为一列且沿第二方向d2依次排列；第一滤波支路101的第九滤波腔A9为一列。

通过将第一滤波支路101的九个滤波腔划分为沿第一方向d1排列的五列，使得排列结构相对规则，相对于现有技术中的不规则排布，这种排布方式便于设计以及制造，并能够通过这种规则的排列方式减小滤波器10的体积。

更具体的，第一滤波支路101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呈Z型排列，第一滤波支路101的第五滤波腔A5、第六滤波腔A6、第七滤波腔A7、第八滤波腔A8也呈Z型排列。且两个Z型结构交错相邻排列，即第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第一滤波支路101的第三滤波腔A3、第四滤波腔A4相邻排列。通过两个Z型结构的交错排列方式，一方面减小了滤波器10在第一方向d1上的长度，即使滤波腔沿第一方向d1分列排布也不会使得滤波腔器在第一方向d1上的长度过长，使得设计合理化。另一方面，通过这种排布方式为为最优的容性耦合零点位置的设置提供了结构基础。

更具体的，第一滤波支路101的第一滤波腔A1分别与第一滤波支路101的第二滤波腔A2、第三滤波腔A3、第四滤波腔A4相邻设置；第一滤波支路101的第五滤波腔A5分别与第一滤波支路101的第三滤波腔A3、第四滤波腔A4、第六滤波腔A6、第七滤波腔A7、第八滤波腔A8相邻设置。

进一步，通过相邻设置使得滤波腔之间的间隙进一步的减小，使得滤波器10的结构更为紧凑，进而进一步减小滤波器10的体积。

通过上述结构的具体限定可知，通过将第一滤波支路101的第一滤波腔A1至第八滤波腔A8划分为两个交错、相邻排列的Z型结构，一方面设计合理并减小了滤波器10的体积。另一方面，通过在该特定的排列结构中的特定位置设置四个容性交叉耦合零点，能够达到最佳的隔离作用。具体而言，特定的排列结构减小了滤波器10在第一方向d1上的长度，并且在位于第一方向d1的近两端处分别设置有两个容性交叉耦合零点，兼顾了滤波腔设计的整体结构，进而能够达到最好的零点抑制作用。

进一步，容性交叉耦合控制元件为飞杆，飞杆的两端分别悬空于滤波腔的腔体内。

请参阅图3，为本申请提供的滤波器10的飞杆的结构示意图。

具体的，飞杆30包括支撑卡座31和耦合探针32，支撑卡座31设置于壳体110的底壁上。

更具体的，当两个滤波腔之间设置有飞杆30时，滤波腔之间开设有窗口，并在窗口处设置飞杆30。即，飞杆30的支撑卡座设置于窗口处的底壁，飞杆30的耦合探针32通过开设的窗口悬空于腔体内，即飞杆的两端分别悬空于滤波腔的腔体内。

进一步，第一滤波支路101的第一滤波腔A1与第二滤波腔A2之间、第一滤波支路101的第二滤波腔A2与第三滤波腔A3之间、第一滤波支路101的第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间、第一滤波支路101的第四滤波腔A4与第五滤波腔A5之间、第一滤波支路101的第五滤波腔A5与第六滤波腔A6之间、第一滤波支路101的第六滤波腔A6与第七滤波腔A7之间、第一滤波支路101的第七滤波腔A7与第八滤波腔A8之间分别设置有窗口，窗口处设置有加强片。

本实施例至少具备的有益效果是：一方面，通过分列排布、相邻排布、Z型排布等排布结构减小了滤波腔之间的空隙，减小了滤波器的体积并为设置四个容性交叉耦合的最佳排列结构。另一方面，基于该排布结构所设置的零点的位置合理，能够达到良好的零点抑制作用，提供滤波器的带外抑制性能。

请参阅图4，图4为本申请提供的滤波器10的第二实施例的结构示意图。

进一步，该滤波器10还包括：第二滤波支路102、第三滤波支路103、第四滤波支路104，第五滤波支路105、第六滤波支路106、第七滤波支路107、第八滤波支路108。第二滤波支路102、第三滤波支路103、第四滤波支路104、第五滤波支路105、第六滤波支路106、第七滤波支路107、第八滤波支路108的排列结构与第一滤波支路101的排列结构相同。其中，排列结构相同还包括滤波腔之间的耦合方式、窗口及加强片的设置方式均相同。

进一步，第一滤波支路101至第四滤波支路104沿第二方向d2依次相邻设置，第五滤波支路105与第一滤波支路101、第六滤波支路106与第二滤波支路102、第七滤波支路107与第三滤波支路103、第八滤波支路108与第四滤波支路104分别对称设置。更具体的，第一滤波支路101的第二滤波腔A2与第二滤波支路102的第一滤波腔B1沿所述第二方向d2依次相邻设置，第二滤波支路102的第二滤波腔B2与第三波支路103的第一滤波腔C1沿所述第二方向d2依次相邻设置，第三波支路103的第二滤波腔C2与第四波支路104的第一滤波腔D1沿所述第二方向d2依次相邻设置。第五波支路105与第一滤波支路101、第六波支路106与第二滤波支路102、第七波支路107与第三波支路103、第八滤波支路108与第四波支路104分别以壳体110在第一方向d1上的中分线对称设置。

进一步，请参阅图4，第一滤波支路101、第二滤波支路102、第三滤波支路103、第四滤波支路104、第五滤波支路105、第六滤波支路106、第七滤波支路107、第八滤波支路108均包含第一抽头S与第二抽头L(未全部标示)，第一抽头S沿第二方向d2依次间隔设置，第二抽头L沿第二方向d2依次间隔设置。

其中，第一抽头S、第二抽头L分为四列间隔设置，其排列结构规则，便于设计、制造并能够进一步的减小滤波器10的体积。此外，第二抽头L设置于滤波腔之间所存在的空隙，充分的利用了空间，其设计合理并满足了减小滤波器10体积的需求。

进一步，请参阅图5，为本申请提供的滤波器10的滤波腔的结构示意图。

如图5所示，滤波腔602内设置有谐振杆603，谐振杆603的一端与底座604连接，用于对滤波腔602内信号的谐振频率的调节；滤波腔内还包括调谐杆601，调谐杆601的一端置于谐振杆603的中空内腔内。

更具体的，请参阅图6，图6为本申请提供的滤波器10的谐振杆603的剖视图。

如图6所示，谐振杆603通过固定座604固定于滤波器10的壳体110的底壁。滤波腔602的上壁6021设置有调谐杆601，调谐杆601的一端与滤波腔602的上壁6021连接，另一端置于谐振杆603的中空内腔内。

进一步，谐振杆603包括L型侧壁6031、底壁6032和由L型侧壁6031与底壁6032形成的中空内腔(图未标)，其中，L型侧壁6031的一端与底壁6032连接，L型侧壁6031的另一端沿远离中空内腔的方向延伸。其中，谐振杆603的底壁6032开设有一通孔(图未标)，螺钉605穿过该通孔将谐振杆603固定于固定座604上，固定座604设置于壳体110的底壁(图未示)。

其中，上述实施例所描述的“相邻设置”指的是两个滤波腔之间具有一公共壁或之间设置有窗口，例如，第一滤波支路101的第三滤波腔A3与第一滤波支路101的第五滤波腔A5、第六滤波腔A6之间具有一公共壁804，即第一滤波支路101的第三滤波腔A3与第一滤波支路101的第五滤波腔A5、第六滤波腔A6分别相邻设置。或者，第一滤波支路101的第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间具有一窗口805，即第一滤波支路101的第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间相邻设置。本实施例至少具备的有益技术效果是：在第一实施例的基础上，本实施例提供了多条滤波器支路，能够满足不同情况下的使用需求。并且，多条滤波支路之间通过相邻、对称设置使得滤波器的腔体排布结构紧密，进而减小了滤波器的体积。并通过不同滤波支路所形成的交叉耦合零点实现了多条滤波支路间的高度隔离。

其中，请参阅图7，为本申请提供的滤波器10的第一滤波支路101的仿真示意图。

如图7所示，频带701为第一滤波支路101的仿真波形，m1至m9为该波形中的频点。其中，频点m1与频点m2之间的频段为第一滤波支路101的工作频段，具体为2515～2675MHz，因此本申请所提供的滤波器10能够应用于5G通信系统。

进一步结合图中频点m1与频点m2的参数可知，其带内损耗小于1.7dB，因此第一滤波支路101在其工作频段内的带内损耗小。其中，在频率为2482MHz、2500MHz、2699MHz、2775MHz时分别具有一个传输零点，以实现良好的带外抑制性能。当然，由于第二滤波支路102、第三滤波支路103、第四滤波支路104、第五滤波支路105、第六滤波支路106、第七滤波支路107、第八滤波支路108的结构与第一滤波支路101的结构相同，所以第二滤波支路102、第三滤波支路103、第四滤波支路104、第五滤波支路105、第六滤波支路106、第七滤波支路107、第八滤波支路108的仿真示意图亦可参照图8。

本申请还提供一种通信设备30，如图8所示，图8是本申请的通信设备30一实施例的示意图。

如图8所示，本实施例的通信设备90包括天线92和射频单元91，该天线92与射频单元91连接，该射频单元91可以是RRU(Remote Radio Unit)。该射频单元91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。

在其他的一些实施例中，射频单元91可以集成到天线92进而形成有源天线单元AAU(Active Antenna Unit)。

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。

以上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，具有第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向；

第一滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的九个滤波腔组成；

所述第一滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间、所述第一滤波支路的第一滤波腔与第四滤波腔之间、所述第一滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、所述第一滤波支路的第五滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成所述第一滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路九个滤波腔划分为沿所述第一方向排列的五列；

所述第一滤波支路的第一滤波腔、第二滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第四滤波腔、第三滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第五滤波腔、第六滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第八滤波腔、第七滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述第一滤波支路的第九滤波腔为一列。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第一滤波腔分别与所述第一滤波支路的第二滤波腔、第三滤波腔、第四滤波腔相邻设置；

所述第一滤波支路的第五滤波腔分别与所述第一滤波支路的第三滤波腔、第四滤波腔、第六滤波腔、第七滤波腔、第八滤波腔相邻设置。

4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述容性交叉耦合控制元件为飞杆，所述飞杆的两端分别悬空于所述滤波腔的腔体内。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述飞杆包括支撑卡座和耦合探针，所述支撑卡座设置于所述壳体的底壁上。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路的第一滤波腔与第二滤波腔之间、所述第一滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、所述第一滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、所述第一滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间、所述第一滤波支路的第五滤波腔与第六滤波腔之间、所述第一滤波支路的第六滤波腔与第七滤波腔之间、所述第一滤波支路的第七滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有窗口，所述窗口处设置有加强片。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：

第二滤波支路、第三滤波支路、第四滤波支路，第五滤波支路、第六滤波支路、第七滤波支路、第八滤波支路；

所述第二滤波支路、所述第三滤波支路、所述第四滤波支路、所述第五滤波支路、所述第六滤波支路、所述第七滤波支路、所述第八滤波支路的排列结构与所述第一滤波支路的排列结构相同；

所述第一滤波支路至第四滤波支路沿所述第二方向依次相邻设置，所述第五滤波支路与所述第一滤波支路、所述第六滤波支路与所述第二滤波支路、所述第七滤波支路与所述第三滤波支路、所述第八滤波支路与所述第四滤波支路分别对称设置。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波支路、所述第二滤波支路、所述第三滤波支路、所述第四滤波支路、所述第五滤波支路、所述第六滤波支路、所述第七滤波支路、所述第八滤波支路均包含第一抽头与第二抽头，所述第一抽头沿所述第二方向依次间隔设置，所述第二抽头沿所述第二方向依次间隔设置。

9.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；

所述谐振杆包括L型侧壁、底壁和由所述L型侧壁与所述底壁形成的中空内腔，其中，所述L型侧壁的一端与所述底壁连接，所述L型侧壁的另一端沿远离所述中空内腔的方向延伸；

调谐杆，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线和射频单元，所述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，用于对射频信号进行滤波。

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