CN113725575A - 一种通信设备及滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信设备及其滤波器，滤波器包括壳体；滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间感性交叉耦合，形成滤波支路的一个感性交叉耦合零点；滤波支路的第四滤波腔与第六滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第九滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间分别容性交叉耦合，形成滤波支路的三个容性交叉耦合零点；其中，滤波支路的带宽范围为2515MHz‑2675MHz。本申请滤波器能够实现2515MHz‑2675MHz带宽的滤波；同时滤波器形成一个感性耦合零点和三个容性交叉耦合零点，能够实现对滤波器带宽的强抑制效果，提高滤波器的阻带抑制性能。

Description

一种通信设备及滤波器

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滤波器。

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

本申请提供一种通信设备及其滤波器，以提高滤波器的阻带抑制性能。

为解决上述技术问题，本申请提供一种滤波器，该滤波器包括：壳体；滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间感性交叉耦合，形成滤波支路的一个感性交叉耦合零点；滤波支路的第四滤波腔与第六滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第九滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间分别容性交叉耦合，形成滤波支路的三个容性交叉耦合零点；其中，滤波支路的带宽范围为2515MHz-2675MHz。

其中，滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间容性交叉耦合，形成滤波支路的两个容性交叉耦合零点。

其中，壳体具有相互垂直的第一方向以及第二方向，滤波支路的十一个滤波腔划分为沿第一方向排列的四列；滤波支路的第二滤波腔、第六滤波腔以及第十滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；滤波支路的第一滤波腔、第四滤波腔、第七滤波腔以及第十一滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；滤波支路的第三滤波腔、第五滤波腔以及第九滤波腔为一列且沿第二方向依次排列；滤波支路的第八滤波腔为一列。

其中，滤波支路的第三滤波腔的中心在第二方向上的投影与滤波支路的第二滤波腔的中心在第二方向上的投影重合；滤波支路的第五滤波腔的中心在第二方向上的投影与滤波支路的第六滤波腔的中心在第二方向上的投影重合；滤波支路的第八滤波腔的中心在第二方向上的投影与滤波支路的第七滤波腔的中心在第二方向上的投影重合；滤波支路的第九滤波腔的中心在第二方向上的投影与滤波支路的第十滤波腔的中心在第二方向上的投影重合。

其中，滤波支路的第四滤波腔与第六滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第九滤波腔、滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间均设有飞杆。

其中，滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间、滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间以及滤波支路的第八滤波腔与第九滤波腔之间均设有金属耦合筋。

其中，十一个滤波腔沿主耦合路径依次相邻设置，且任意一组相邻设置的滤波腔之间通过窗口耦合。

其中，滤波腔内设置有：谐振杆，包括U形侧壁及由U形侧壁形成的中空内腔；调谐杆，调谐杆的一端置于中空内腔内。

其中，壳体上设置有安装座，U形侧壁固定在安装座上。

为解决上述技术问题，本申请提供一种通信设备，该通信设备包括天线以及与天线连接的射频单元；射频单元包括如上述的滤波器,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，本申请滤波器能够实现2515MHz-2675MHz带宽的滤波；同时滤波器形成一个感性耦合零点和三个容性交叉耦合零点，能够实现对滤波器带宽的强抑制效果，提高滤波器的阻带抑制性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是是本申请滤波器一实施例的结构示意图；

图2是本申请滤波器的拓扑结构示意图；

图3是图1中滤波腔、调谐杆及谐振杆组合结构的结构示意图；

图4是本申请滤波器的等效电路结构示意图；

图5是本申请滤波器的仿真结构示意图；

图6是本申请通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的通信设备及滤波器做进一步详细描述。可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。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他步骤或单元。

请参阅图1至图5，图1是本申请滤波器一实施例的结构示意图；图2是本申请滤波器的拓扑结构示意图；图3是图1中滤波腔、调谐杆及谐振杆组合结构的结构示意图；图4是本申请滤波器的等效电路结构示意图；图5是本申请滤波器的仿真结构示意图。

本实施例滤波器10包括：壳体11以及滤波支路12。滤波支路12设置在壳体11上，由依次耦合的十一个滤波腔121组成，依次为第一滤波腔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、第八滤波腔A8、第九滤波腔A9、第十滤波腔A10、第十一滤波腔A11。其中，滤波支路12的第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间感性交叉耦合，形成滤波支路12的一个感性交叉耦合零点；滤波支路12的第四滤波腔A4与第六滤波腔A6、滤波支路12的第七滤波腔A7与第九滤波腔A9、滤波支路12的第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间分别容性交叉耦合，形成滤波支路12的三个容性交叉耦合零点。其中，滤波支路12的带宽范围为2515MHz-2675MHz。

区别于现有技术，本实施例滤波器10能够实现2515MHz-2675MHz带宽的滤波；本实施例滤波器10的滤波支路12形成一个感性耦合零点和三个容性交叉耦合零点，能够实现对滤波器10带宽的强抑制效果，因此，能够提高滤波器10的阻带抑制性能。

如图1所示，壳体11具有相互垂直的第一方向Ⅰ和第二方向Ⅱ，滤波支路12的十一个滤波腔121划分为沿第一方向Ⅰ排列的四列。

滤波支路12的第二滤波腔A2、第六滤波腔A6以及第十滤波腔A10为一列且沿第二方向Ⅱ依次排列；滤波支路12的第一滤波腔A1、第四滤波腔A4、第七滤波腔A7以及第十一滤波腔A11为一列且沿第二方向Ⅱ依次排列；滤波支路12的第三滤波腔A3、第五滤波腔A5以及第九滤波腔A9为一列且沿第二方向Ⅱ依次排列；滤波支路12的第八滤波腔A8为一列。

其中，滤波支路12的第二滤波腔A2相对于滤波支路12的第一滤波腔A1向壳体10在第二方向Ⅱ上的中分线远离，第一滤波腔A1中心和第二滤波腔A2中心的连线与中分线之间的夹角为锐角；滤波支路12的第四滤波腔A4相对于滤波支路12的第三滤波腔A3向壳体10在第二方向Ⅱ上的中分线靠拢，第四滤波腔A4中心和第三滤波腔A3中心的连线与中分线之间的夹角为锐角；滤波支路12的第九滤波腔A9相对于滤波支路12的第八滤波腔A8向壳体10在第二方向Ⅱ上的中分线靠拢，第九滤波腔A9中心和第八滤波腔A8中心的连线与中分线之间的夹角为锐角。

其中，滤波支路12的第三滤波腔A3的中心在第二方向Ⅱ上的投影与滤波支路12的第二滤波腔A2的中心在第二方向Ⅱ上的投影重合；滤波支路12的第五滤波腔A5的中心在第二方向Ⅱ上的投影与滤波支路12的第六滤波腔A6的中心在第二方向Ⅱ上的投影重合；滤波支路12的第八滤波腔A8的中心在第二方向Ⅱ上的投影与滤波支路12的第七滤波腔A7的中心在第二方向Ⅱ上的投影重合；滤波支路12的第九滤波腔A9的中心在第二方向Ⅱ上的投影与滤波支路12的第十滤波腔A10的中心在第二方向Ⅱ上的投影重合。

可选地，滤波支路12的十一个滤波腔121的尺寸以及形状相同。

由图1可知，滤波支路12的十一个滤波腔121划分为沿第一方向Ⅰ规则排列的四列，并且第三滤波腔A3与第二滤波腔A2、第五滤波腔A5与第六滤波腔A6、第八滤波腔A8与第七滤波腔A7以及第九滤波腔A9与第十滤波腔A10的投影重合，能够使得滤波器10的排腔规则紧凑，便于加工及缩小其体积。

如图1和图3所示，滤波支路12的十一个滤波腔121内均设置有谐振杆13和调谐杆14。其中，谐振杆13包括U形侧壁131及由U形侧壁131形成的中空内腔132，调谐杆14的一端置于中空内腔132内。本实施例滤波器10可以通过调节调谐杆14在中空内腔132内的深度来调节滤波腔121的谐振频率。

可选地，谐振杆13、中空内腔132及调谐杆14同轴设置。可选地，滤波支路12的十一个滤波腔121可以为金属滤波腔，谐振杆13可以为金属谐振杆。其中，金属材料可为铁。本实施例使用铁质材料制成的谐振杆13，能够有效降低生产成本。

可选地，本实施例的谐振杆13材质可以是易切1215MS、M8号或者M4号螺杆等。

如图3所示，壳体11上还设有安装座15，U形侧壁131固定在安装座15上，并且通过安装座15固定在壳体11上。

进一步地，还可以在U形侧壁131的底部上设置安装孔(图未标)，安装座15的一端固定在壳体11上，安装座15的另一端安装在安装孔内，以将谐振杆13固定在安装座15上。可选地，安装孔可以是通孔、盲孔或螺纹孔等，安装座15可以为螺柱，安装座15与安装孔配套设置。

进一步地，滤波器10还包括盖板(图未示)，盖设在滤波支路12的十一个滤波腔121上，且调谐杆14的另一端穿设在盖板上。可选地，调谐杆14可以是金属螺杆，盖板上设置螺孔，使调谐杆14穿设于盖板上。

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。

如图1与图2所示，本实施例滤波支路12的第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间设置有第一窗口(图未标)，通过第一窗口实现感性交叉耦合，相当于第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间设置有电感L。并且第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间设置有金属耦合筋16，通过金属耦合筋16进一步加强第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间的感性交叉耦合。其中，第一滤波腔A1与第三滤波腔A3之间采用感性交叉耦合，使得滤波支路12在通带的高端产生一个传输零点，即一个感性交叉耦合零点。

本实施例滤波支路12的第四滤波腔A4与第六滤波腔A6、第七滤波腔A7与第九滤波腔A9以及第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间分别设有飞杆17，通过飞杆17实现容性交叉耦合，相当于第四滤波腔A4与第六滤波腔A6、第七滤波腔A7与第九滤波腔A9以及第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间分别设置有第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3。其中，第四滤波腔A4与第六滤波腔A6之间采用容性交叉耦合，使得滤波支路12在通带的低端产生一个传输零点，即一个容性交叉耦合零点；第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间采用容性交叉耦合，使得滤波支路12在通带的高端以及低端分别产生一个传输零点，即两个容性交叉耦合零点；第七滤波腔A7与第九滤波腔A9之间采用容性交叉耦合，用于辅助调节第七滤波腔A7与第十滤波腔A10产生的两个容性交叉耦合零点的强弱。

本实施例滤波支路12的十一个滤波腔121沿主耦合路径依次相邻排布，且任意一组相邻设置的滤波腔121之间均设有第二窗口(图未标)，主耦合路径上相邻的两个滤波腔121之间通过第二窗口进行电磁能量传递。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、第八滤波腔A8与第九滤波腔A9之间、第九滤波腔A9与第十滤波腔A10之间、第十滤波腔A10与第十一滤波腔A11之间分别设置第二窗口。

其中，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之间以及第八滤波腔A8与第九滤波腔A9之间的第二窗口进一步设置有金属耦合筋16，用于提高主耦合路径上相邻的两个滤波腔121之间的耦合强度。

进一步地，本实施例滤波器10还包括：输入端口(图未示)和输出端口(图未示)，输入端口与滤波器10的第一滤波腔A1连接，输出端口与滤波器10的第十一滤波腔A11连接。

输入端口和输出端口均为抽头，输入端口与第一滤波腔A1内的谐振杆13连接，将电磁信号输入至第一滤波腔A1；输出端口与第十一滤波腔A11内的谐振杆13连接，将第十一滤波腔A11的电磁信号输出。

本实施例滤波器10的等效电路如图4所示，输入端口处设置有阻抗Z1，输出端口处设置有阻抗Z2；为保证电磁信号在滤波器10的十一个滤波腔121之间传输，需要在输入端口与第一滤波腔A1之间、主耦合路径上的相邻滤波腔121之间、形成交叉耦合的非级联的滤波腔121之间及第第十一滤波腔A11与输出端口之间分别设置阻抗调节器ZV，以实现阻抗匹配。

本实施例滤波器10的仿真结果如图5所示，从图5中可知，本实施例滤波器10的带宽约为2515MHz-2675MHz；如频带曲线S1所示，共有两个低端耦合零点a、b和两个高端耦合零点c、d。a点处的抑制超过80dB，b点处的抑制超过60dB，c点处的抑制超过60dB，d点处的抑制超过80dB，即滤波器10通带外低端的抑制大于60dB，通带外高端的抑制大于60dB，并且滤波器10的带内损耗小于1dB，使得滤波器10具有强抗干扰能力的性能以及带内损耗小的特性。

因此，本实施例滤波器10是一种应用于5G移动通信系统的11阶滤波器10，其工作频段为2515MHz-2675MHz，具有带内损耗小,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阶滤波腔121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6，图6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20包括天线22和与天线22连接的射频单元21，射频单元21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。在其他实施例子中，射频单元21还可以和天线22一体设置，一形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

可选地，通信设备20为单工器、双工器、分路器、合路器以及塔顶放大器中的一种。

以上仅为本申请的实施例，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；

滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；

所述滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间感性交叉耦合，形成所述滤波支路的一个感性交叉耦合零点；

所述滤波支路的第四滤波腔与第六滤波腔、所述滤波支路的第七滤波腔与第九滤波腔、所述滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间分别容性交叉耦合，形成所述滤波支路的三个容性交叉耦合零点；

其中，所述滤波支路的带宽范围为2515MHz-2675MHz。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间容性交叉耦合，形成所述滤波支路的两个容性交叉耦合零点。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述壳体具有相互垂直的第一方向以及第二方向，所述滤波支路十一个滤波腔划分为沿所述第一方向排列的四列；

所述滤波支路的第二滤波腔、第六滤波腔以及第十滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述滤波支路的第一滤波腔、第四滤波腔、第七滤波腔以及第十一滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述滤波支路的第三滤波腔、第五滤波腔以及第九滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列；

所述滤波支路的第八滤波腔为一列。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波支路的第三滤波腔的中心在所述第二方向上的投影与所述滤波支路的第二滤波腔的中心在所述第二方向上的投影重合；

所述滤波支路的第五滤波腔的中心在所述第二方向上的投影与所述滤波支路的第六滤波腔的中心在所述第二方向上的投影重合；

所述滤波支路的第八滤波腔的中心在所述第二方向上的投影与所述滤波支路的第七滤波腔的中心在所述第二方向上的投影重合；

所述滤波支路的第九滤波腔的中心在所述第二方向上的投影与所述滤波支路的第十滤波腔的中心在所述第二方向上的投影重合。

5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第四滤波腔与第六滤波腔、所述滤波支路的第七滤波腔与第九滤波腔、所述滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间均设有飞杆。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第一滤波腔与第三滤波腔之间、所述滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、所述滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、所述滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间以及所述滤波支路的第八滤波腔与第九滤波腔之间均设有金属耦合筋。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述十一个滤波腔沿主耦合路径依次相邻设置，且任意一组相邻设置的滤波腔之间通过窗口耦合。

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，包括U形侧壁及由所述U形侧壁形成的中空内腔；

调谐杆，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述壳体上设置有安装座，所述U形侧壁固定在所述安装座上。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线以及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。

Images