CN113922025A - 通信设备及其波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信设备及其波导滤波器。该波导滤波器包括：壳体；滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的五个滤波腔组成，所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波之间容性交叉耦合，形成所述滤波支路的一个容性交叉耦合零点，所述滤波支路的工作频带为：11200MHz‑11480MHz。通过上述方式，可实现零点抑制，使波导滤波器具有阻带强抑制功能，且可减小波导滤波器的体积。

Description

通信设备及其波导滤波器

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其波导滤波器。

背景技术

微波波导滤波器是微波通讯系统的关键设备，被广泛应用于微波基站及各类通信终端。微波波导滤波器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。且波导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。

现有技术中的波导滤波器，体积庞大，抗干扰能力较弱，不能满足5G小型化要求。

发明内容

为了解决现有技术的滤波器存在的上述问题，本申请提供一种通信设备及其波导滤波器。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种波导滤波器，该波导滤波器包括：壳体；滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的五个滤波腔组成，滤波支路的第二滤波腔与第四滤波之间容性交叉耦合，形成滤波支路的一个容性交叉耦合零点，滤波支路的工作频带为：11200MHz-11480MHz。

其中，滤波支路的第一滤波腔至第五滤波腔划分为沿第一方向排列的两列，滤波支路的第三滤波腔为一列且沿第二方向排列；滤波支路的第一滤波腔、第二滤波腔、第四滤波腔和第五滤波腔为一列且沿第二方向依次排列，其中，第二方向与第一方向垂直。

其中，波导滤波器还包括金属螺杆，滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间设置有第一窗口，金属螺杆的一端置于第一窗口内，以实现容性交叉耦合。

其中，滤波支路依次耦合的两个滤波腔之间设置有第二窗口，以实现窗口耦合。

其中，滤波腔为TM模波导空腔。

其中，波导滤波器还包括调节螺杆，调节螺杆的一端插置于滤波腔内，用于调节滤波腔的谐振频率。

其中，波导滤波器还包括盖板，盖板盖设于滤波腔上，调节螺杆的另一端固定于盖板上。

其中，调节螺杆位于滤波腔的中心线上。

其中，滤波器还包括输入端口和输出端口，其中，输入端口连接滤波支路的第一滤波腔，输出端口连接滤波支路的第五滤波腔。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种通信设备，该通信设备包括天线和与天线连接的射频单元，射频单元包括上述实施例的波导滤波器，用于对射频信号进行滤波。

区别于现有技术的情况，本申请中，滤波支路由依次耦合的五个滤波腔组成，且滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间容性交叉耦合，在实现滤波支路宽带范围为11200-11480MHz的同时，使波导滤波器在通带两端各产生一个传输零点，能够实现零点抑制，提高滤波支路的抑制效果，便于调试指标。另外，波导滤波器的设计方案简洁，利于波导滤波器的小型化。

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是本申请提供的波导滤波器一实施例的结构示意图；

图2是图1中波导滤波器的另一视角的整体结构示意图；

图3是图1中波导滤波器的拓扑结构示意图；

图4是图1中波导滤波器的等效电路结构示意图；

图5是图1中波导滤波器的仿真结果示意图；

图6是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图。

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和图2，图1是本申请提供的波导滤波器一实施例的结构示意图，图2是图1中波导滤波器的另一视角的结构示意图。本实施例的滤波器包括壳体11和滤波支路12。

如图1所示，滤波支路12设置在壳体11上，由依次耦合的五个滤波腔组成，滤波支路12的五个滤波腔为滤波支路12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和第五滤波腔A5。

滤波腔是一种选频和抑制信号的通信设备，滤波腔主要起频率控制的作用，凡涉及频率的发射和接收的通信设备都需要滤波腔。滤波腔的类型可以是直插式或贴片式等。

如图1和图3所示，图3是图1中滤波支路12的拓扑结构示意图，滤波支路12的五个滤波腔A1-A5形成滤波支路12的一个容性交叉耦合零点。具体地，滤波支路12的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间容性交叉耦合，形成一个容性交叉耦合零点，使通带两端各产生1个传输零点，实现阻带强抑制功能，使通信系统不受杂散信号干扰。

其中，交叉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。

区别于现有技术的情况，滤波支路12由依次耦合的五个滤波腔A1-A5组成，波导滤波器的设计方案简洁，利于波导滤波器的小型化；本实施例的波导滤波器能够实现的频带为11200-11480MHz，滤波支路12的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间容性交叉耦合，使波导滤波器在通带两端各产生一个传输零点，能够实现零点抑制，使波导滤波器具有阻带强抑制功能。

可选地，如图1所示，滤波支路12的第一滤波腔A1至第五滤波腔A5可以划分成为沿第一方向L1排列的两列，滤波支路12的第三滤波腔A3为一列且沿第二方向L2排列；滤波支路12的第一滤波腔A1、第二滤波腔A2、第四滤波腔A4和第五滤波腔A5为一列且沿第二方向L2依次排列。本实施例的波导滤波器的滤波腔规则排布，以使波导滤波器的设计方案简单，降低生产成本，且利于减小波导滤波器的体积。其中，第一方向L1与第二方向L2垂直，第一方向L1可以为壳体11的宽度方向，第二方向L2可以为壳体11的长度方向。

具体地，滤波腔A1-A5可以为TM模波导空腔，电磁场集中在封闭导体内传播，能够获得较高的Q值，且损耗小，本实施例的波导滤波器能够降低通信模块的能耗。

如图1所示，波导滤波器还可以包括调节螺杆121，调节螺杆121的一端插置于滤波腔内，用于调节滤波腔的谐振频率。为了提高波导滤波器的性能，且便于调试，调节螺杆121可以位于滤波腔的中心线上。

本实施例的滤波腔A1-A5可以为金属滤波腔。滤波腔及调节螺杆121的材质均可以采用金属材料，该金属材料可以为铁、银、铜、铝、钛或金等。

进一步地，波导滤波器还包括盖板(图未示)，盖板盖设在五个滤波腔A1-A5上，且调节螺杆121的另一端固定在盖板上。

可选地，五个滤波腔A1-A5的尺寸可以相同，以提高波导滤波器的一致性。

进一步地，波导滤波器还包括金属螺杆131，滤波支路12的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间设置有第一窗口13，金属螺杆131的一端置于该第一窗口13内，金属螺杆131的另一端可以固定于盖板上，以实现第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间的容性交叉耦合。本实施例的波导滤波器采用金属螺杆131使本身为感性的交叉耦合反相变为容性交叉耦合，来实现低端零点，从而减少波导滤波器的阶数，减小滤波器的体积。

本实施例通过金属螺杆131来实现容性交叉耦合，因此，实现容性交叉耦合的结构简单，加工方便，能够节约成本。

如图1所示，滤波支路12的五个滤波腔A1-A5沿主耦合路径依次相邻排布，沿该主耦合路径依次排布且相邻(即级联设置)的两个滤波腔之间均设置有第二窗口14，以实现窗口耦合。主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间通过第二窗口14进行电磁能量传递。

如图2所示，波导滤波器还包括输入端口15和输出端口16，滤波支路12的第一滤波腔A1与输入端口15连接，滤波支路12的第五滤波腔A5与输出端口16连接，其中输入端口15和输出端口16可以为滤波器的抽头。输入端口15与第一滤波腔A1连接，将电磁信号输入至第一滤波腔A1；输出端口16与第五滤波腔A5连接，将第五滤波腔A5内的电磁信号输出。其中，输入端口15和输出端口16可以固定于滤波腔的底壁上，也可以固定于盖板上。

本实施例的波导滤波器的等效电路如图4所示，该电路模型中包括有滤波腔A1-A5和阻抗变换器31，输入端口15处的阻抗约为50欧姆，输出端口16处的阻抗约为50欧姆；为保证电磁信号在传输链路的正常传输，需要在输入端口15与第一滤波腔A1之间、主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五滤波腔A5与输出端口16之间均设置阻抗变换器31，使得通过每个滤波腔的阻抗与传输链路的阻抗相匹配，以实现信号传输。

本实施例中，滤波支路12的第一滤波腔A1至第五滤波腔A5的谐振频率依次位于以下范围内：11334-11336MHz、11335-11337MHz、11282-11284MHz、11335-11337MHz、11335-11337MHz。因此，本实施例的滤波支路12的带宽位于11200-11480MHz的范围内，能够精确地控制滤波支路12的带宽，满足波导滤波器的设计要求。

如图5所示，图5是本申请提供的波导滤波器的仿真结果示意图，滤波支路12的仿真带宽如图5中的频带曲线401所示，从仿真图中可以看出，滤波支路12的带宽位于11200-11480MHz的范围内，符合滤波器的设计要求，能够精准控制滤波支路12的带宽。频点11200MHz的抑制大于或者等于-0.0085dB，频点11480MHz的抑制大于或者等于-0.0098dB，频点11006MHz的抑制大于或者等于-93.9381dB，因此能够提高滤波支路12的带外抑制等性能，使得波导滤波器具有强抗干扰能力。

综上，本申请的波导滤波器采用TM模波导空腔模式，Q值高，损耗小，能够降低通信模块的能耗；本实施例提供的波导滤波器由五阶滤波腔组合设计，滤波支路12的第一滤波腔A1至第五滤波腔A5划分为沿第一方向L1排列的两列，设计方案简洁，波导滤波器具有良好的结构与电性能稳定性；滤波支路12的排腔规则，因此能够减少设计成本，减小滤波器的体积；本申请的波导滤波器采用金属螺杆131使本身为感性的交叉耦合反相变为容性交叉耦合，来实现低端零点，从而减少波导滤波器的阶数，减小波导滤波器的体积，且使波导滤波器具备强抗干扰能力，能够满足目前最新型5G移动通信系统使用。

本申请还提供一种通信设备，如图6所示，图6是本申请提供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62和射频单元61。其中，天线62和射频单元61可以安装于基站上，还可以安装在路灯等物体上；天线62与射频单元(Remote Radio Unit，RRU)61连接。该射频单元61包括上述实施例所揭示的滤波器，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61可以集成到天线62进而形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种波导滤波器，其特征在于，所述波导滤波器包括：

壳体；

滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的五个滤波腔组成，所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波之间容性交叉耦合，形成所述滤波支路的一个容性交叉耦合零点，所述滤波支路的工作频带为：11200MHz-11480MHz。

2.根据权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第一滤波腔至第五滤波腔划分为沿第一方向排列的两列，所述滤波支路的第三滤波腔为一列且沿第二方向排列；

所述滤波支路的第一滤波腔、第二滤波腔、第四滤波腔和第五滤波腔为一列且沿所述第二方向依次排列，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。

3.根据权利要求2所述的波导滤波器，其特征在于，所述波导滤波器还包括金属螺杆，所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间设置有第一窗口，所述金属螺杆的一端置于所述第一窗口内，以实现容性交叉耦合。

4.根据权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述滤波支路依次耦合的两个所述滤波腔之间设置有第二窗口，以实现窗口耦合。

5.根据权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述滤波腔为TM模波导空腔。

6.根据权利要求5所述的波导滤波器，其特征在于，所述波导滤波器还包括调节螺杆，所述调节螺杆的一端插置于所述滤波腔内，用于调节所述滤波腔的谐振频率。

7.根据权利要求6所述的波导滤波器，其特征在于，所述波导滤波器还包括盖板，所述盖板盖设于所述滤波腔上，所述调节螺杆的另一端固定于所述盖板上。

8.根据权利要求6所述的波导滤波器，其特征在于，所述调节螺杆位于所述滤波腔的中心线上。

9.根据权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括输入端口和输出端口，其中，所述输入端口连接所述滤波支路的第一滤波腔，所述输出端口连接所述滤波支路的第五滤波腔。

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，所述射频单元包括权利要求1-9任一项所述的波导滤波器，用于对射频信号进行滤波。

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