CN113922017A - 一种介质滤波器及通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种介质滤波器及通信设备，该介质滤波器至少包括壳体、滤波支路、第一抽头和第二抽头，滤波支路设置在壳体上，滤波支路包括依次耦合的四个介质谐振器，第一抽头与四个介质谐振器中的第一介质谐振器耦合，第二抽头与四个介质谐振器中的第四介质谐振器耦合。其中，四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第三介质谐振器之间、四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第四介质谐振器之间分别形成一个交叉耦合零点，四个介质谐振器中的第四介质谐振器与第一抽头之间形成一个交叉耦合零点。通过此种方式，介质谐振器与介质谐振器之间以及抽头与介质谐振器之间形成有交叉耦合零点，能够提高介质滤波器的带外抑制性能。

Description

一种介质滤波器及通信设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种介质滤波器及通信设备。
背景技术
滤波器是一种能够对发送和接收信号进行滤波，进而剔除不需要的频段信号，以保证发送和接收信号的准确度一种通讯设备，是现代移动通讯系统前端的关键射频器件。
其中，介质滤波器具有小型化、低损耗和温度特性好等优点，在移动通信和微波通信等系统中得到广泛应用。但目前的介质滤波器的带外抑制性能较差，通带内信号的传输受到通带外信号的干扰较大。
发明内容
本申请提供一种介质滤波器及通信设备，以解决介质滤波器的带外抑制性能较差的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种介质滤波器，该介质滤波器至少包括壳体、滤波支路、第一抽头和第二抽头。其中，滤波支路设置在壳体上，滤波支路包括依次耦合的四个介质谐振器，第一抽头与四个介质谐振器中的第一介质谐振器耦合，第二抽头与四个介质谐振器中的第四介质谐振器耦合。其中，四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第三介质谐振器之间、四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第四介质谐振器之间分别形成一个交叉耦合零点，四个介质谐振器中的第四介质谐振器与第一抽头之间形成一个交叉耦合零点。
进一步，四个介质谐振器中的第一介质谐振器、第二介质谐振器、第三介质谐振器以及第四介质谐振器呈矩形排列。
进一步，介质谐振器包括设置于壳体内的底台、支架、TE模介质，底台设置于介质谐振器的底壁，支架设置于底台上，TE模介质设置于支架上；支架具有底壁以及设置于底壁外周的环形侧壁，TE模介质设置于环形侧壁上，TE模介质呈圆柱状，且TE模介质沿其轴设置有一通孔。
进一步，介质谐振器还包括调节组件，调节组件用于调节介质谐振器的谐振频率，调节组件包括调节螺杆以及介质调谐盘，介质调谐盘设置于调节螺杆的一端，调节螺杆的另一端设置于介质谐振器的上盖，介质调谐盘与TE模介质间隔设置。
进一步，介质调谐盘的轴与TE模介质的轴重合，介质调谐盘的外径等于TE模介质的外径。
进一步，四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第三介质谐振器之间设置有交叉耦合元件，以使第一介质谐振器与第三介质谐振器之间形成交叉耦合零点。
进一步，滤波器还包括卡座，第一介质谐振器与第三介质谐振器之间设置有窗口，卡座设置于窗口处，交叉耦合元件设置于卡座；交叉耦合元件包括连接部、第一耦合片以及第二耦合片，连接部设置于卡座，连接部一端连接第一耦合片，另一端连接第二耦合片，第一耦合片与第二耦合片位于TE模介质的下方，且TE模介质在垂直于介质谐振器底壁方向上的部分投影与耦合片在垂直于介质谐振器底壁方向上的部分投影重合。
进一步，连接部包括第一金属杆、第二金属杆以及第三金属杆，第二金属杆垂直设置于第一金属杆的一端，第三金属杆垂直设置于第一金属杆的另一端，第一金属杆设置于卡座内，连接部还包括第一连接杆以及第二连接杆，第一连接杆垂直设置于第二金属杆的一端，第一连接杆用于连接第二金属杆与第一耦合片的第一侧，第二连接杆垂直设置于第三金属杆的一端，第二连接杆用于连接第三金属杆与第二耦合片的第一侧；第一耦合片与第二耦合片的第二侧呈弧形，第一耦合片与第二耦合片的第二侧靠近支架的环形侧壁设置。
进一步，第一抽头和第二抽头均为呈弧形状的抽头片，第一抽头靠近第一介质谐振器的TE模介质外壁设置，以实现第一抽头与四个介质谐振器中的第一介质谐振器的耦合，第二抽头靠近第四介质谐振器的TE模介质外壁设置，以实现第二抽头与四个介质谐振器中的第四介质谐振器的耦合。
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，射频单元包括介质滤波器，介质滤波器为上述任一项的介质滤波器，用于对射频信号进行滤波。
本申请至少具备如下有益效果：本申请提供的介质滤波器的介质谐振器与介质谐振器之间以及抽头与介质谐振器之间形成有交叉耦合零点，因此能够提高介质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是本申请的介质滤波器的结构示意图；
图2是本申请的介质滤波器的滤波支路的电路图；
图3是本申请的介质谐振器的一剖视图；
图4是本申请的介质谐振器的结构拆分示意图；
图5是本申请的介质滤波器的一俯视图；
图6是沿图5中的剖切线C-C的剖视图；
图7是本申请的介质滤波器的交叉耦合元件的一俯视图；
图8是本申请的介质滤波器的交叉耦合元件的一剖视图；
图9是本申请的介质滤波器的仿真示意图；
图10是本申请的通信设备的结构示意图。
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，图1是本申请的介质滤波器10的结构示意图。
如图1所示，介质滤波器10包括壳体101，壳体101具有底壁、侧壁以及上盖(未示出)以形成一个封闭的滤波空间。壳体101上设置有滤波支路、第一抽头102以及第二抽头103。其中，滤波支路包括依次耦合的四个介质谐振器，四个介质谐振器中的第一介质谐振器104与第一抽头102耦合，以从第一抽头102接收射频信号进行滤波，四个介质谐振器中的第四介质谐振器107与第二抽头103耦合，以向第二抽头103输出滤波后的射频信号。
请参阅图2，图2是本申请的介质滤波器10的滤波支路的电路图。
其中，四个介质谐振器中的第一介质谐振器104与第三介质谐振器106之间形成一个交叉耦合零点，等效于图2中的电阻R1。四个介质谐振器中的第一介质谐振器104与第四介质谐振器107之间形成一个交叉耦合零点，等效于图2中电阻R2。四个介质谐振器中的第四介质谐振器107与第一抽头102之间形成一个交叉耦合零点，等效于图2中电阻R3。
其中，交叉耦合零点能够实现零点抑制，一方面便于滤波器的指标调试。另一方面，交叉耦合零点能够使得滤波器的传输函数等于零，即在交叉耦合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，对滤波器的通带外的信号起到抑制作用，能更好的实现与通带与外界的高度隔离。因此，本实施例的介质滤波器10能够通过滤波支路的交叉耦合零点提高其带外抑制性能。
请进一步参阅图1，具体的，四个介质谐振器中的第一介质谐振器104、第二介质谐振器105、第三介质谐振器106以及第四介质谐振器107呈矩形排列。
更具体的，四个介质谐振器的尺寸相等，四个介质谐振器呈矩形排列即四个介质谐振器的中心连线为矩形。其中，该矩形为正方形。
更具体的，四个介质谐振器中的第一介质谐振器104与第二介质谐振器105相邻设置，四个介质谐振器中的第二介质谐振器105与第三介质谐振器106相邻设置，四个介质谐振器中的第三介质谐振器106与第四介质谐振器107相邻设置，四个介质谐振器中的第四介质谐振器107与第一介质谐振器104相邻设置。其中，相邻设置的两个介质谐振器之间共用一壳体壁，并在壳体壁开设有窗口，相邻的两个介质谐振器之间通过窗口实现耦合。
例如，第一介质谐振器104与第四介质谐振器107之间共用一壳体壁108，且壳体壁108上开设有窗口109，第一介质谐振器104与第四介质谐振器107通过窗口109实现耦合。具体的，第一介质谐振器104与第四介质谐振器107之间通过窗口109耦合形成一个交叉耦合零点，能够提高介质滤波器10的带外抑制性能。
请参阅图3以及图4，图3是本申请介质谐振器的一剖面图，图4是本申请介质谐振器的结构拆分示意图。
如图3，介质谐振器包括设置于壳体101内的底台110、支架、TE模介质112，底台110设置于介质谐振器的底壁，支架设置于底台110上，TE模介质112设置于支架上。具体的，支架具有底壁1111以及设置于底壁1111外周的环形侧壁1112，底壁1111开设有一通孔，底台110开设有一螺纹孔，螺钉115穿过该通孔设置于该螺纹孔中，以将支架固定于底台110。TE模介质112设置于环形侧壁1112上，TE模介质112可以是焊接于环形侧壁1112上。进一步，TE模介质112呈圆柱状，且TE模介质112沿其轴设置有一通孔1121，通过通孔1121可以调节介质谐振器的高次模，以降低高次模对信号传输的影响。
进一步，介质谐振器还包括调节组件，调节组件用于调节介质谐振器的谐振频率，调节组件包括调节螺杆113以及介质调谐盘114，介质调谐盘114设置于调节螺杆113的一端，调节螺杆113的另一端设置于介质谐振器的上盖，介质调谐盘114与TE模介质112间隔设置。
具体的，介质调谐盘114可以是焊接于调节螺杆113的一端，也可以是介质调谐盘114设置螺纹孔，调节螺杆113旋合于螺纹孔内。介质谐振器的上盖可以设置有螺纹孔，调节螺杆113的另一端穿过该螺纹孔，通过旋动调节螺杆113即可调节介质调谐盘114与TE模介质112之间的间隔距离，进而调节介质谐振器的谐振频率。
进一步，支架、TE模介质112、介质调谐盘114同轴设置，即它们的轴重合，且介质调谐盘114的外径等于TE模介质的外径。
请参阅图5以及图6，图5是本申请介质滤波器10的一俯视图，图6是沿图5中的剖切线C-C的剖视图。
如图5以及图6所示，四个介质谐振器中的第一介质谐振器104与第三介质谐振器106之间设置有交叉耦合元件116，以使第一介质谐振器104与第三介质谐振器106之间形成交叉耦合零点。
请参阅图7，图7是本申请的介质滤波器10的交叉耦合元件116的一俯视图，图8是本申请的介质滤波器10的交叉耦合元件116的一剖视图。
进一步，介质滤波器10还包括卡座117，第一介质谐振器104与第三介质谐振器106之间设置有窗口，卡座117设置于窗口处，交叉耦合元件116设置于卡座117。
如图7所示，交叉耦合元件116包括连接部、第一耦合片119以及第二耦合片120，连接部一端连接第一耦合片119，另一端连接第二耦合片120。其中，连接部设置于卡座117以实现交叉耦合元件116的固定。
更具体的，连接部包括第一金属杆1181、第二金属杆1182以及第三金属杆1183，第二金属杆1182垂直设置于第一金属杆1181的一端，第三金属杆1183垂直设置于第一金属杆1181的另一端，第一金属杆1181设置于卡座内。连接部还包括第一连接杆1184以及第二连接杆1185，第一连接杆1184垂直设置于第二金属杆1182的一端，第一连接杆1184用于连接第二金属杆1182与第一耦合片119的第一侧，第二连接杆1185垂直设置于第三金属杆1183的一端，第二连接杆1185用于连接第三金属杆1183与第二耦合片120的第一侧。
请结合图6、图7以及图8，具体的，第一耦合片119与第二耦合片120位于TE模介质112的下方，且TE模介质112在垂直于介质谐振器10底壁方向上的部分投影与耦合片在垂直于介质谐振器10底壁方向上的部分投影重合。即，第一耦合片119位于第一介质谐振器104的TE模介质112的下方，且第一介质谐振器104的TE模介质112在垂直于第一介质谐振器104底壁方向上的部分投影与耦合片119在垂直于介质谐振器底壁方向上的部分投影重合。第二耦合片120位于第三介质谐振器106的TE模介质112的下方，且第三介质谐振器106的TE模介质112在垂直于第三介质谐振器106底壁方向上的部分投影与耦合片120在垂直于介质谐振器底壁方向上的部分投影重合。
更具体的，第一耦合片119与第二耦合片120的第二侧呈弧形，且第一耦合片119与第二耦合片120的第二侧靠近支架的环形侧壁1112设置。
具体的，可以通过改变耦合片与TE模介质112之间的间距以及与TE模介质112在垂直于底壁方向上的投影的重合面积，来改变耦合片与介质谐振器之间的耦合强度。
进一步，请结合图1以及图6，第一抽头102和第二抽头103均为呈弧形状的抽头片，第一抽头102靠近第一介质谐振器104的TE模介质112外壁设置，以实现第一抽头102与四个介质谐振器中的第一介质谐振器104之间的耦合。第二抽头103靠近第四介质谐振器107的TE模介质112外壁设置，以实现第二抽头103与四个介质谐振器中的第四介质谐振器107之间的耦合。
进一步，请参阅图9，图9是本申请介质滤波器10的仿真示意图。
如图9，曲线90是本申请的介质滤波器10的仿真曲线，曲线90上有多个表示介质滤波器10特性的频点。
其中，频点m2的频率为869MHz，为介质滤波器10的工作下限频率，频点m1的频率为884MHz，为介质滤波器10的工作上限频率，即介质滤波器10的工作频段范围是：869MHz-884MHz。其中，在频点m2处的损耗是0.147dB，在频点m2处的损耗是0.066dB，由此可知介质滤波器10在其工作频段范围内的损耗非常小。
其中，在频点m3处形成交叉耦合零点，此交叉耦合零点是第一抽头102与第四介质谐振器107之间产生的交叉耦合零点，且在频点m3处的抑制大于65dB。在频点m4处形成交叉耦合零点，此交叉耦合零点是第一介质谐振器104与第三介质谐振器106之间产生的交叉耦合零点，且在频点m4处的抑制大于40dB。在频点m5处形成交叉耦合零点，此交叉耦合零点是第一介质谐振器104与第四介质谐振器107之间产生的交叉耦合零点，且在频点m5处的抑制大于50dB。
因此，本申请的介质滤波器10工作在869MHz-884MHz的频率范围内，且形成有交叉三个零点，在交叉耦合零点处能够实现良好的抑制效果，能够提高介质滤波器10的带外抑制性能。
请参阅图10，图10是本申请通信设备的结构示意图。
本申请实施例进一步提出一种通信设备，如图10所示，本实施例的通信设备包括天线a和与天线a连接的射频单元b，射频单元b包括如上述实施例所揭示的介质滤波器10，介质滤波器10用于对射频信号进行滤波。
在一些其他实施方式中，射频单元b还可以和天线a一体设置，以形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。
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)

1.一种介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器包括壳体、滤波支路、第一抽头和第二抽头，所述滤波支路设置在所述壳体上，所述滤波支路包括依次耦合的四个介质谐振器，所述第一抽头与所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器耦合，所述第二抽头与所述四个介质谐振器中的第四介质谐振器耦合；
其中，所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第三介质谐振器之间、所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第四介质谐振器之间分别形成一个交叉耦合零点，所述四个介质谐振器中的第四介质谐振器与所述第一抽头之间形成一个交叉耦合零点。
2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，
所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器、第二介质谐振器、第三介质谐振器以及第四介质谐振器呈矩形排列。
3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，
所述介质谐振器包括设置于所述壳体内的底台、支架、TE模介质，所述底台设置于所述介质谐振器的底壁，所述支架设置于所述底台上，所述TE模介质设置于所述支架上；
所述支架具有底壁以及设置于所述底壁外周的环形侧壁，所述TE模介质设置于所述环形侧壁上，所述TE模介质呈圆柱状，且所述TE模介质沿其轴设置有一通孔。
4.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，
所述介质谐振器还包括调节组件，所述调节组件用于调节所述介质谐振器的谐振频率，所述调节组件包括调节螺杆以及介质调谐盘，所述介质调谐盘设置于所述调节螺杆的一端，所述调节螺杆的另一端设置于所述介质谐振器的上盖，所述介质调谐盘与所述TE模介质间隔设置。
5.根据权利要求4所述介质滤波器，其特征在于，
所述介质调谐盘的轴与所述TE模介质的轴重合，所述介质调谐盘的外径等于所述TE模介质的外径。
6.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，
所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器与第三介质谐振器之间设置有交叉耦合元件，以使所述第一介质谐振器与所述第三介质谐振器之间形成交叉耦合零点。
7.根据权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，
所述滤波器还包括卡座，所述第一介质谐振器与所述第三介质谐振器之间设置有窗口，所述卡座设置于所述窗口处，所述交叉耦合元件设置于所述卡座；
所述交叉耦合元件包括连接部、第一耦合片以及第二耦合片，所述连接部设置于所述卡座，所述连接部一端连接所述第一耦合片，另一端连接所述第二耦合片，所述第一耦合片与所述第二耦合片位于所述TE模介质的下方，且所述TE模介质在垂直于所述介质谐振器底壁方向上的部分投影与所述耦合片在垂直于所述介质谐振器底壁方向上的部分投影重合。
8.根据权利要求7所述的介质滤波器，其特征在于，
所述连接部包括第一金属杆、第二金属杆以及第三金属杆，所述第二金属杆垂直设置于所述第一金属杆的一端，所述第三金属杆垂直设置于所述第一金属杆的另一端，所述第一金属杆设置于所述卡座内，所述连接部还包括第一连接杆以及第二连接杆，所述第一连接杆垂直设置于所述第二金属杆的一端，所述第一连接杆用于连接所述第二金属杆与所述第一耦合片的第一侧，所述第二连接杆垂直设置于所述第三金属杆的一端，所述第二连接杆用于连接所述第三金属杆与所述第二耦合片的第一侧；
所述第一耦合片与所述第二耦合片的第二侧呈弧形，所述第一耦合片与所述第二耦合片的第二侧靠近所述支架的环形侧壁设置。
9.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，
所述第一抽头和所述第二抽头均为呈弧形状的抽头片，所述第一抽头靠近所述第一介质谐振器的TE模介质的外壁设置，以实现所述第一抽头与所述四个介质谐振器中的第一介质谐振器的耦合，所述第二抽头靠近所述第四介质谐振器的TE模介质外壁设置，以实现所述第二抽头与所述四个介质谐振器中的第四介质谐振器的耦合。
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，所述射频单元包括介质滤波器，所述介质滤波器为权利要求1-9任一项所述的介质滤波器，用于对射频信号进行滤波。
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