CN113871824A - 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块 - Google Patents

基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块 Download PDF

Info

Publication number
CN113871824A
CN113871824A CN202111145182.8A CN202111145182A CN113871824A CN 113871824 A CN113871824 A CN 113871824A CN 202111145182 A CN202111145182 A CN 202111145182A CN 113871824 A CN113871824 A CN 113871824A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectangular
dielectric
filter module
resonance
blocks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111145182.8A
Other languages
English (en)
Inventor
吴永乐
董庆翔
王卫民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202111145182.8A priority Critical patent/CN113871824A/zh
Publication of CN113871824A publication Critical patent/CN113871824A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/2002—Dielectric waveguide filters

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，利用矩形介质谐振器的多模性质，设计了一个多频的介质滤波器模块，由两个对称设置的矩形谐振介质块以及一块连接两矩形块的连接介质组成，整体呈哑铃状。整体外表面镀银，形成镀银层，并在矩形块顶面设计探针耦合孔，该开孔穿过镀银层后深入矩形块内部，用于馈电，馈电方式为探针耦合；同时在镀银层上刻蚀有与探针耦合孔同轴的隔离圆环结构。本发明结构简单，易于设计加工，具有较小的尺寸。由于介质材料的本身特性，该滤波器模块具有较小的插损。

Description

基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块
技术领域
本发明属于射频传输领域及介质陶瓷领域，涉及一种无源射频滤波器模块，适用于射频系统，具体涉及一种基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块。
背景技术
近几十年来，射频系统一直处于高速发展的状态，低插损、小型化、多频化等成为射频器件发展的主要趋势。滤波器作为射频系统中不可或缺的一部分，也得到了研究者们的广泛关注，尤其是介质滤波器。近几年，各种新型高性能的介质滤波器层出不穷，凭借插损低、尺寸小、重量轻、稳定性高、成本低、功率容量大等优点，这些新型的介质滤波器渐渐地取代了传统滤波器在通信基站中的地位。
按照实现工艺来区分，射频滤波器目前可以大致分为PCB(印制电路板)滤波器、金属腔体滤波器、声波滤波器、IPD(集成无源元件)滤波器、高温超导滤波器、介质滤波器。下面分别介绍：
1)PCB(印制电路板)滤波器发展十分成熟，易于设计，便于大批量生产，但是其体积较大、插损较大，功率容量较小，不太适用于通信基站。
2)金属腔体滤波器一直以来是基站滤波器的首选，但是随着5G时代的到来，由于MIMO技术的应用迫使基站滤波器渐渐地朝着小型化、轻量化等方向发展，传统的金属腔体滤波器很难满足需求，为了能继续适应5G基站的发展，一种新型的焊接小型化金属腔体滤波器应运而生。
3)声波滤波器是近几十年来兴起并应用于通信基站以及手机终端的，其尺寸小、稳定性高，但是工作频率低、带宽窄、设计难度较大，且目前主要应用于4G频段。
4)IPD(集成无源元件)滤波器最主要的特点就是尺寸小、集成度高，主要应用于手机终端，也是近年来滤波器发展的热点。
5)高温超导滤波器同样是一种比较重要的基站滤波器，主要优点就是插损小，带外抑制好，抗干扰能力强、辐射低，但是其技术门槛以及成本都比较高。
6)介质滤波器问世很早，但是最近才重新引起学者们的兴趣，这还要得益于对5G技术的大力支持与推广。介质滤波器的尺寸小、重量轻、成本低、功率容量大等优点完全契合5G新基站对滤波器的要求，可以预测5G时代，介质滤波器很可能取代金属腔体滤波器成为主流基站滤波器。
发明内容
由于传统的基站滤波器已经无法满足5G基站的小型化、轻量化甚至多频化的工作需求，因此为了适应5G基站的发展，本发明提出了基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，利用矩形介质谐振器的多模特性，凭借简单的结构组合实现了多频滤波功能，同时具有尺寸小、插损低的特点，更能适应射频器件的发展趋势。
本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其主体具有左右对称布置的等尺寸立方体结构的矩形谐振介质块；两个矩形谐振介质块相对侧面之间通过一块连接介质连接形成一体。
上述由矩形谐振介质块与连接介质构成的整体结构外表面镀银，形成镀银层，用于提供导体边界条件，将电磁波束缚在介质材料内部，形成介质谐振器。且位于两个矩形谐振介质块顶面中心位置设计有探针耦合孔，该探针耦合孔穿过镀银层后竖直深入矩形谐振介质块内部，用于探针耦合。
同时上述镀银层上还刻蚀有与探针耦合孔同轴的隔离圆环结构，用于输入输出信号隔离。
本发明的优点在于：
1)本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，使用了介质材料，同其他技术相比更容易实现低插损。
2)本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，结构简单，易于加工设计，同时具有尺寸小、重量轻的优点。
3)本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，巧妙利用介质谐振器的多个谐振模式，利用同一个介质滤波器模块实现了多频工作，更能适应5G基站多频带工作的需求，有利于减少5G基站中滤波器使用数量，降低基站体积、重量以及成本。
附图说明
图1为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块结构示意图；
图2为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块结构俯视示意图；
图3为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块俯视尺寸参数设计示意图；
图4为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块左右方向剖视尺寸参数设计图；
图5为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块在1.75-3.25GHz频段的仿真结果；
图6为本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块在1.75-3.25GHz频段的测试结果。
图中：
1-滤波器模块主体 2-隔离圆环结构 101-矩形谐振介质块
102-连接介质 103-探针耦合孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，采用矩形介质谐振块作为基本单元，利用矩形介质谐振块的多模性质凭借简单的结构实现了双频滤波功能，具体结构包括滤波器模块主体1与隔离圆环结构2，如图1、图2所示。
其中，滤波器模块主体1具有两个左右对称布置的等尺寸立方体结构的矩形谐振介质块101以及两个矩形谐振介质块101相对侧面之间设计的一块起连接作用的连接介质102。连接介质102左右两侧与两个矩形谐振介质块101相对侧面中部相接；
滤波器模块主体1整体外表面镀银，形成镀银层，厚度约为8μm，用于提供导体边界条件，将电磁波束缚在介质材料内部，形成介质谐振器。镀银后的滤波器模块主体1上，位于两个矩形谐振介质块101顶面设计有的探针耦合孔103，该探针耦合孔103穿过镀银层后竖直深入矩形谐振介质块101内部，用于探针耦合。在两个探针耦合孔103的外围同轴设计一个隔离圆环结构2；隔离圆环结构2在镀银层表面激光蚀刻形成，深度与镀银层厚度相等，用于输入输出信号隔离。隔离圆环结构2内圈与探针耦合孔外圈间具有很小的间隙，约为0.15mm。
本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，工作频率主要是由两个相同矩形谐振介质块101的材料以及尺寸决定的，两个矩形谐振介质块101间的耦合度与两者之间的连接介质102大小以及厚度直接相关。探针耦合度由探针耦合孔103的深度以及孔径决定。
由此，本发明中设计滤波器模块主体1采用的相对介电常数为91.5的陶瓷材料。如图3、图4所示，两个矩形谐振介质块为边长9.5mm的正方体结构，垂直于水平面的各条边均经过倒角处理，倒角半径为1mm；两个矩形谐振介质块相对侧面间距1.2mm，即为连接介质102左右方向厚度。连接介质102上下方向高度设计为9.5mm，使连接介质102顶面与底面分别与两个矩形谐振介质块101顶面和底面齐平；连接介质102前后方向长度设计为3.58mm；且连接介质102左右两侧于两个矩形谐振介质块101相接位置也经过倒角处理，倒角半径设计为0.5mm。顶部探针耦合孔103中心位于矩形谐振介质块101的纵向轴线上，内径设计为1.5mm，深度设计为2.5mm；隔离圆环结构2外径2.92mm，内径1.8mm。
通过上述结构及参数可看出本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块尺寸很小(整体尺寸为20.2mm×9.5mm×9.5mm)，且由于本发明介质滤波器模块结构简单，并且是整体结构设计，因此易于加工。
本发明基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块仿真结果，如图5所示，从图中可以看出在两个工作频带内(第一个频带为2.19-2.21GHz，第二个频带为2.73-2.75GHz)回波损耗都在-26.5dB以下，过渡带衰减较快，带外抑制较好都达到26.5dB以上，同时第一个频带最小插入损耗为0.158dB，第二个频带最小插入损耗为0.282dB。图6为本发明介质滤波器模块测试结果示例，从中可以看出在两个工作频带内(第一个频带为2.24-2.29GHz，第二个频带为2.79-2.83GHz)回波损耗都在-15dB以下，过渡带衰减较快，带外抑制较好都达到26.5dB以上，同时第一个频带最小插入损耗为0.422dB，第二个频带最小插入损耗为0.605dB。从结果上来看，测试与仿真基本一致，微小的差距是由于加工误差、介质材料介电常数偏差以及SMA损耗导致的。仿真以及测试结果很好地印证了本发明的可行性。从中可以看出，本发明介质滤波器模块具有双频工作的能力，滤波性能较好，插损较低等特点。

Claims (6)

1.基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：具有左右对称布置的等尺寸立方体结构的矩形谐振介质块，以及两个矩形谐振介质块相对侧面之间的一块连接两矩形谐振介质块的连接介质；矩形谐振介质块与连接介质构成的整体外表面镀银，形成镀银层；探针耦合孔穿过镀银层后竖直深入矩形谐振介质块内部。同时在镀银层上刻蚀有与探针耦合孔同轴的隔离圆环结构。
2.如权利要求1所述基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：隔离圆环结构内圈与探针耦合孔外圈间具有0.15mm间隙。
3.如权利要求1所述基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：两个矩形谐振介质块为边长9.5mm的正方体结构，垂直于水平面的各条边均经过倒角处理，倒角半径为1mm；两个矩形谐振介质块相对侧面间距1.2mm；整体尺寸为20.2mm×9.5mm×9.5mm；采用的相对介电常数为91.5的陶瓷材料。
4.如权利要求1所述基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：连接介质左右两侧与两个矩形谐振介质块相接，相接位置经过倒角处理，倒角半径设计为0.5mm；连接介质顶面与底面分别与两个矩形谐振介质块顶面和底面齐平；连接介质前后方向长度设计为3.58mm。
5.如权利要求1所述基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：探针耦合孔中心位于矩形谐振介质块的纵向轴线上，内径设计为1.5mm，深度设计为2.5mm。
6.如权利要求1所述基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块，其特征在于：隔离圆环结构外径2.92mm，内径1.8mm。
CN202111145182.8A 2021-09-28 2021-09-28 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块 Pending CN113871824A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111145182.8A CN113871824A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111145182.8A CN113871824A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113871824A true CN113871824A (zh) 2021-12-31

Family

ID=78992145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111145182.8A Pending CN113871824A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113871824A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313005A (zh) * 2022-08-29 2022-11-08 安徽大学 一种基于多模谐振结构的单腔双频4g/5g基站滤波器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149037A (zh) * 2018-10-10 2019-01-04 湖北大学 一种基于tm模式的介质双模带通滤波器及控制方法
CN209434357U (zh) * 2019-03-21 2019-09-24 深圳市国人射频通信有限公司 一种介质波导滤波器
CN110323527A (zh) * 2019-06-24 2019-10-11 西安空间无线电技术研究所 一种te11双模介质全填充谐振结构及滤波器
CN111370816A (zh) * 2019-12-23 2020-07-03 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种陶瓷介质滤波器
CN211295333U (zh) * 2020-01-15 2020-08-18 深圳市大富科技股份有限公司 一种介质滤波器及通信装置
CN111969287A (zh) * 2020-08-27 2020-11-20 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种介质滤波器及多阶介质滤波器
CN212366154U (zh) * 2020-08-27 2021-01-15 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种介质滤波器及多阶介质滤波器
CN212434797U (zh) * 2020-04-01 2021-01-29 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种交叉耦合介质滤波器
CN112928406A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 薛冰 一种具备新型负耦合结构的介质滤波器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149037A (zh) * 2018-10-10 2019-01-04 湖北大学 一种基于tm模式的介质双模带通滤波器及控制方法
CN209434357U (zh) * 2019-03-21 2019-09-24 深圳市国人射频通信有限公司 一种介质波导滤波器
CN110323527A (zh) * 2019-06-24 2019-10-11 西安空间无线电技术研究所 一种te11双模介质全填充谐振结构及滤波器
CN112928406A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 薛冰 一种具备新型负耦合结构的介质滤波器
CN111370816A (zh) * 2019-12-23 2020-07-03 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种陶瓷介质滤波器
CN211295333U (zh) * 2020-01-15 2020-08-18 深圳市大富科技股份有限公司 一种介质滤波器及通信装置
CN212434797U (zh) * 2020-04-01 2021-01-29 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种交叉耦合介质滤波器
CN111969287A (zh) * 2020-08-27 2020-11-20 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种介质滤波器及多阶介质滤波器
CN212366154U (zh) * 2020-08-27 2021-01-15 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种介质滤波器及多阶介质滤波器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313005A (zh) * 2022-08-29 2022-11-08 安徽大学 一种基于多模谐振结构的单腔双频4g/5g基站滤波器
CN115313005B (zh) * 2022-08-29 2023-07-25 安徽大学 一种基于多模谐振结构的单腔双频4g/5g基站滤波器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7042314B2 (en) Dielectric mono-block triple-mode microwave delay filter
US6954122B2 (en) Hybrid triple-mode ceramic/metallic coaxial filter assembly
CN108879044B (zh) 一种具有宽阻带和高选择性的超宽带带通滤波器结构
EP2403053B1 (en) Coupling mechanism for a PCB mounted microwave re-entrant resonant cavity
CN1925211B (zh) 半模基片集成波导滤波器
CN102694220A (zh) 滤波装置
US20030090342A1 (en) Triple-mode mono-block filter assembly
CN108539338B (zh) 一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器
CN113871824A (zh) 基于多模矩形谐振的小型化多频低插损介质滤波器模块
CN111613858A (zh) 一种介质波导滤波器
CN111276781A (zh) 基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器
CN111883886A (zh) 一种介质滤波器
CN111293390A (zh) 一种uir加载的三阶双通带基片集成波导滤波器
CN115064851A (zh) 一种矩形腔和圆形腔多模耦合的基片集成波导双工器
CN111146539A (zh) 一种陶瓷介质波导双工器
CN103337678B (zh) 具有陡峭边带特性的交叉耦合基片集成波导滤波器
CN112688041B (zh) 多通路交叉耦合毫米波滤波器
CN115997320A (zh) 介质滤波器和具有该介质滤波器的au、ru或bs
CN112366432B (zh) 具有共模抑制且结构紧凑的三模hmsiw平衡带通滤波器
CN111697321B (zh) 一种基于半模基片集成波导结构的滤波天线
CN208622911U (zh) 一种新型三模siw谐振腔滤波器
Luo et al. A novel design of 5G band multi-mode dielectric filter with symmetrical zeros
CN217361869U (zh) 一种免调试波导双工器
CN112234329A (zh) 基于空间耦合机制的等腰直角三角形介质陶瓷巴伦滤波器
CN201000914Y (zh) 直接耦合三角形基片集成波导腔体滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211231