CN114792873A - 一种谐振器及选频方法、滤波器、滤波器组合 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐振器及选频方法、滤波器、滤波器组合，涉及无线微波通信领域，包括外导体，上述外导体包括第一外导体和第二外导体，内导体，设置于上述腔体内，上述内导体包括上层内导体和下层内导体，通过上述第一外导体与第二外导体的腔体尺寸比值以及上层内导体和下层内导体的尺寸比值确定该谐振器的频率；上述腔体内设置有用于接地的凸台，上述内导体与凸台连接；调谐杆，上述调谐杆可升降地设置于上述腔体；上述内导体与调谐杆对应设置，上述第一外导体与第二外导体的腔体为非对称结构，上层内导体和下层内导体为非对称结构，拉远了本征模式下的二、三次谐波，抑制了高次谐波的传播，实现远端谐波抑制。

Description

一种谐振器及选频方法、滤波器、滤波器组合

技术领域

本发明涉及无线微波通信领域，具体涉及一种谐振器及选频方法、滤波器、滤波器组合。

背景技术

随着通信技术的不断发展，腔体滤波器作为通信信号频选的主流器件被广泛应用于无线 微波通信领域。伴随着通信质量的日益提高，用户对腔体滤波产品性能和体积要求愈来严格， 在当前市场需求中，小型化，低成本，高谐波抑制腔体滤波产品越来越受到客户的青睐。

众所周知，高次谐波对通信质量的影响是极其不利的。为了避免高次谐波对有用信号造 成不必要的干扰，在滤波器的设计中，提高对高次谐波的抑制度就显得尤为重要。

行业内目前针对高次谐波的抑制传统方式为在腔体滤波器一端增加低通滤波器。这种方 式固然可以增强谐波抑制能力，但对于腔体尺寸受限的产品而言无疑只会增加体积，难以满 足客户要求，基于此寻求一种能够在不增加任何外部滤波措施的情况下可以实现小型化，低 成本，高谐波抑制滤波器就显得尤为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高滤波器对远端谐波的抑制，目的在于提供一种谐振器 及选频方法、滤波器、滤波器组合，通过谐振器自身频率，解决滤波器抑制远端谐波的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面提供一种谐振器，包括

外导体，上述外导体设置有一腔体，上述外导体包括第一外导体和第二外导体；

内导体，设置于上述腔体内，上述内导体包括上层内导体和下层内导体；

上述腔体内设置有用于接地的凸台，上述内导体与凸台连接，保证了内导体充分接地；

调谐杆，上述调谐杆可升降地设置于上述腔体；

所述内导体与调谐杆对应设置。

在设计评估时，确定上述第一外导体的腔体直径和第二外导体的腔体高度的比例，以及 上述上层内导体和下层内导体的直径比例，从而确定该谐振器的谐振频率范围；

通过调节上述调谐杆与凸台的间隙，对该谐振器的谐振频率进行微调；

根据上述第一外导体和第二外导体为不对称结构，上层内导体与下层内导体为不对称结 构，拉远了本征模式下的二、三次谐波，实现了远端谐波抑制。

上述谐振器通过调节尺寸比值确定该谐振器的谐振频率，能缩小腔体尺寸。

上述调谐杆可升降地设置于上述腔体内，可升降地连接方式优选的包括螺纹连接、套接、 滑动装置连接。

进一步的，所述凸台设置于第二外导体底部，所述第一外导体的顶部设置有一通孔，所 述通孔用于装设调谐杆，所述通孔与凸台对应设置。上述凸台设置于第二外导体的底部，不 仅便于生产装配，还保证了腔体充分接地。

进一步的，上述上层内导体与第一外导体内壁之间留有间隙，通过调节调谐杆调整上述 上层内导体顶部与第一外导体内壁之间的距离，从而实现谐振频率的微调，使得选频更加精 准。

进一步的，上述上层内导体面向上述调谐杆的端面设置有凹槽，上述凹槽与上述调谐杆 对应。

将上述调谐杆推入腔体时，上述凹槽作为避让位，使得上层内导体与调谐杆不接触，调 谐杆伸入到腔体的深度相对较大，保证了该谐振器有较大的谐振频率调节范围，从而相对减 小该谐振器的体积。

第二方面提供用于所述谐振器的选频方法，包括以下步骤：

通过所述第一外导体与第二外导体的腔体尺寸比值以及所述上层内导体和下层内导体的 尺寸比值确定该谐振器的谐振频率范围；

调节所述调谐杆伸入腔体的深度对该谐振器的谐振频率进行微调。

上述第一外导体和第二外导体为不对称结构，拉远了本征模式下的二、三次谐波，实现 了远端谐波抑制，通过所述第一外导体与第二外导体的腔体尺寸比值确定该谐振器的谐振频 率范围及Q值，上述比例优选的为1:2左右，此时的Q值较高，插入损耗较小；

上述上层内导体与下层内导体为不对称结构，进一步拉远了本征模式下的二、三次谐波， 实现了远端谐波抑制。

第三方面提供一种滤波器，包括多个上述谐振器，多个上述谐振器通过窗口耦合结构串 联；上述窗口耦合结构低于上述谐振器第二外导体的高度。

控制上述窗口耦合结构的大小，用于调节该滤波器所需的耦合量；多个上述谐振器通过 窗口耦合结构相互串联，得到该滤波器的选频特性曲线；上述窗口耦合结构的高度低于谐振 器第二外导体的高度，避免破坏上述谐振器的结构，保持了上述谐振器本征模式下的二、三 次谐波，上述窗口耦合结构消除了上述谐振器二、三次谐波之间的耦合，进而提高了该滤波 器对远端谐波的抑制作用；

此种方式避免了传统抑制远端谐波需加低通滤波器的形式，大大缩小了滤波器的体积。

进一步的，经串联的首、尾上述谐振器中，上述上层内导体侧壁垂直延伸，延伸出上述 上层内导体的部分为导体片，上述导体片设置有卡槽，上述卡槽用于连接射频接头。

上述滤波器的输入、输出时延决定了该滤波器的选频通带宽度，上述卡槽用于连接射频 接头，完成馈电。

进一步的，上述卡槽与射频接头焊接，以完成馈电；调整上述卡槽与射频接头的焊点高 度，确定该滤波器的时延，上述卡槽与射频接头的焊点高度决定了不同带宽滤波器的时延， 进一步调整该滤波器的选频通带宽度，保证了该滤波器实现所需选频特性。

进一步的，相邻上述谐振器之间设置有用于增加相邻谐振器耦合量的耦合脊。

当上述窗口耦合结构的耦合量不能满足该滤波器所需的耦合量时,增加上述耦合脊来进 一步增强耦合量，消除了上述谐振器二、三次谐波之间的耦合，进而提高了该滤波器对远端 谐波的抑制作用。

第四方面提供一种滤波器组合，包括多个上述滤波器。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

上述第一外导体与第二外导体的腔体尺寸比值以及上层内导体和下层内导体的尺寸比值 确定该谐振器的谐振频率范围；调谐杆，上述调谐杆可升降地设置于上述腔体，所述内导体 与调谐杆对应设置。

根据上述第一外导体和第二外导体为不对称结构，上层内导体与下层内导体为不对称结 构，拉远了本征模式下的二、三次谐波，实现了远端谐波抑制。

上述内导体与调谐杆之间的距离通过调谐杆调节，对该谐振器的谐振频率进行微调，实 现选频；

上述腔体内设置有用于接地的凸台，上述内导体与凸台连接，保证了腔体与内导体充分 接地。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是 对范围的限定，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 这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为实施例1提供的结构立体分解示意图；

图2为实施例1提供的谐振器单腔内部结构示意图；

图3为实施例2提供的谐振器双腔耦合示意图；

图4为实施例4提供的滤波器结构示意图；

图5为实施例4提供的结构示意图；

图6为实施例5提供的滤波器组合结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

11-第一外导体，12-第二外导体,13-第一腔体，14-第二腔体，21-上层内导体，22-下层 内导体，23-凹槽，24-导体片，25-卡槽，3-凸台，4-调谐杆，5-盖板，6-窗口耦合结构，71- 输入谐振柱，72-输出谐振柱，8-射频接头，9-耦合脊，101-第一滤波器，102-第二滤波器， 103-第三滤波器，104-第四滤波器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明 作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本 发明的限定。

实施例1

如图1至图2所示，本实施例1提供一种单腔谐振器，包括

外导体，上述外导体包括第一外导体11和第二外导体12，上述第一外导体11设置有第 一腔体13，上述第二外导体12设置有第二腔体14，上述第一腔体13和第二腔体14上均设 有开口，上述第一腔体13和第二腔体14连通形成谐振腔，通过上述第一外导体11与第二外 导体12的腔体尺寸比值确定该谐振器的谐振频率范围及Q值；

内导体，设置于上述第一腔体13和第二腔体14内，上述内导体包括上层内导体21和下 层内导体22，通过上述上层内导体21和下层内导体22的尺寸比值确定该谐振器的谐振频率 范围；

上述通过第一外导体11与第二外导体12的腔体尺寸比值以及上层内导体21和下层内导 体22的尺寸比值确定该谐振器的谐振频率范围；上述第一外导体11和第二外导体12为不对 称结构，上层内导体21与下层内导体22为不对称结构，拉远了本征模式下的二、三次谐波， 实现了远端谐波抑制。

上述第一腔体13内设置有用于接地的凸台3，上述内导体与凸台3连接，保证了内导体 充分接地；

调谐杆4，上述调谐杆4可升降地设置于上述第二腔体14；上述内导体与调谐杆4间隔 设置，通过调谐杆4调节上述内导体顶部与调谐杆4之间的间隙，实现对该谐振器的谐振频 率进行微调。

具体的实施例，上述第一外导体11的腔体为圆柱，上述第二外导体12的腔体为矩型， 上述上层内导体21和下层内导体22为不同直径的圆柱。

具体的实施例，还包括盖板5，上述第一外导体11设置于盖板5上，上述盖板5可拆卸 的装设于第二腔体14的开口处，上述盖板5上设置有一通孔，上述调谐杆4可升降地设置于 上述通孔内，上述通孔为螺纹孔，上述调谐杆4为与上述螺纹孔相适配的螺杆或螺钉，上述 调谐杆4穿设上述通孔伸入到谐振腔中，该谐振器的结构简单，组装工艺简单。

具体的实施例，上述第二外导体12与凸台3为一体化结构，上述第一外导体11与盖板 5是一体化结构。

在生产时，将第二外导体12与凸台3通过锻压铸造方式一体成型得到，将第一外导体 11与盖板5通过锻压铸造方式一体成型得到，该谐振器的结构简单，组装工艺简单，适于批 量生产。

具体的实施例，上述凸台3设置于上述第二外导体12，且与上述通孔相对的底部。

上述凸台3设置于第二外导体12的底部，不仅便于生产装配，还保证了腔体充分接地。

具体的实施例，上述上层内导体21与第一外导体11内壁间隔设置，上述上层内导体21 置于或部分置于上述第一外导体11的腔体内。

具体的实施例，上述上层内导体21面向上述调谐杆4的侧面设置有凹槽23，上述凹槽 23与上述调谐杆4相应设置。

将上述调谐杆4推入腔体时，上述凹槽23作为避让位，使得上层内导体21与调谐杆4 不接触，调谐杆4伸入到腔体的深度相对较大，保证了该谐振器有较大的谐振频率调节范围， 从而相对减小该谐振器的体积。

实施例2

如图3所示，本实施例2提供一种双腔耦合谐振器，上述凸台3为两个以上，上述内导 体为两个以上，上述第一外导体11为两个以上，上述调谐杆4为两个以上，上述盖板5上的 通孔为两个以上；上述内导体与上述调谐杆4均和上述凸台3一一相应设置；上述通孔与上 述调谐杆4一一相应设置；上述凸台3并列间隔地布置在上述谐振腔中，相邻两个上述凸台 3通过耦合脊9连接，上述耦合脊9底部与上述第二腔体14底壁相连，上述耦合脊9顶部与上述内导板底部间隔设置。

实施例3

本实施例3提供谐振器的选频方法，包括以下步骤：

在设计评估时，通过所述第一外导体11与第二外导体12的腔体尺寸比值确定该谐振器 的谐振频率范围及Q值，上述比例优选的为1:2左右，此时的Q值较高，插入损耗较小；

通过所述上层内导体21和下层内导体22的尺寸比值来确定该谐振器的谐振频率范围， 上述第一外导体11与第二外导体12的腔体尺寸比值确定后不能在使用中被改变；上述上层 内导体21和下层内导体22的尺寸比值确定后，也不能在使用中被改变，该谐振器的谐振频 率范围被确定；

调节所述调谐杆4伸入腔体的深度对该谐振器的谐振频率进行微调，实现选频。

具体的实施例，将上述第一腔体13的直径和第二腔体14的高度比例设计为1:2，此时 的Q值较高，插入损耗较小；

将上述上层内导体21和下层内导体22的直径比例设计为1:2，上述第一腔体13的直径 和第二腔体14的高度比例和上层内导体21和下层内导体22的直径比例被确定后，使得该谐 振器的谐振频率范围被确定；

通过该谐振器中的上述调谐杆4调节上述调谐杆4与凸台3的间隙，对该谐振器的谐振 频率进行微调，拉远本征模式下的二、三次谐波，进而抑制二、三次谐波的传播，实现远端 谐波抑制。

实施例4

如图4至图5所示，本实施例4提供一种滤波器，包括实施例1中的五个上述谐振器，五个上述谐振器通过窗口耦合结构6相互串联；上述窗口耦合结构6低于上述谐振器第二外导体12的高度。

控制上述窗口耦合结构6的大小，用于调节该滤波器所需的耦合量；多个上述谐振器通 过窗口耦合结构6相互串联，得到选频特性曲线；上述窗口耦合结构6的高度低于谐振器第 二外导体12的高度，避免破坏上述谐振器的结构，保持了上述谐振器本征模式下的二、三次 谐波，上述窗口耦合结构6消除了上述谐振器二、三次谐波之间的耦合，进而提高了该滤波 器对远端谐波的抑制作用。

此种方式避免了传统抑制远端谐波需加低通滤波器的形式，大大缩小了滤波器的体积。

具体的实施例，经串联的首、尾上述谐振器中，上述上层内导体21侧壁垂直延伸，延伸 出上述上层内导体21的部分为导体片24，上述导体片24设置有卡槽25，构成输入谐振柱 71和输出谐振柱72，上述输入谐振柱71和输出谐振柱72的卡槽25用于连接射频接头8，上述卡槽25与射频接头8焊接，以完成馈电；调整上述卡槽25与射频接头8的焊点高度， 确定该滤波器的时延；与上述输入谐振柱71连接的射频接头8用于输入信号，与上述输出谐振柱72连接的射频接头8用于输出信号。

上述滤波器的输入、输出时延决定了该滤波器的选频通带宽度，上述卡槽25用于连接射 频接头8，完成馈电；上述卡槽25与射频接头8的焊点高度决定了不同带宽滤波器的时延， 进一步调整该滤波器的选频通带宽度，保证了该滤波器实现所需选频特性。

具体的实施例，相邻上述谐振器之间设置有用于增加相邻谐振器耦合量的耦合脊9。

当上述窗口耦合结构6的耦合量不能满足该滤波器所需的耦合量时,增加上述耦合脊9来 进一步增强耦合量，消除了上述谐振器二、三次谐波之间的耦合，进而提高了该滤波器对远 端谐波的抑制作用。

具体的实施例，上述卡槽25为半圆型，便于与上述射频接头8焊接。

实施例5

如图6所示，本实施例5提供一种滤波器组合，包括同频段的如实施例3的第一滤波器 101、第二滤波器102、第三滤波器103、第四滤波器104，因每个滤波器均使用尺寸比值来选频，能缩小滤波器的整体尺寸，可实现多个滤波器一体设计，降低生产成本。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护 范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种谐振器，其特征在于，包括

外导体，所述外导体设置有一腔体，所述外导体包括第一外导体(11)和第二外导体(12)；

内导体，设置于所述腔体内，所述内导体包括上层内导体(21)和下层内导体(22)；

所述腔体内设置有用于接地的凸台(3)，所述内导体与凸台(3)连接；

调谐杆(4)，所述调谐杆(4)可升降地设置于所述腔体；

所述内导体与调谐杆对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种谐振器，其特征在于，所述凸台(3)设置于第二外导体(12)底部，所述第一外导体(11)的顶部设置有一通孔，所述通孔用于装设调谐杆，所述通孔与凸台(3)对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种谐振器，其特征在于，所述上层内导体(21)与第一外导体(11)内壁之间留有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种谐振器，其特征在于，所述上层内导体(21)面向所述调谐杆(4)的端面设置有凹槽(23)，所述凹槽(23)与所述调谐杆(4)对应。

5.用于如权利要求1至4中任一项所述谐振器的选频方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述第一外导体(11)与第二外导体(12)的腔体尺寸比值以及所述上层内导体(21)和下层内导体(22)的尺寸比值确定该谐振器的谐振频率范围；

调节所述调谐杆(4)伸入腔体的深度对该谐振器的谐振频率进行微调。

6.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项的多个所述谐振器，多个所述谐振器通过窗口耦合结构(6)串联；所述窗口耦合结构(6)低于所述谐振器第二外导体(12)的高度。

7.根据权利要求6所述的一种滤波器，其特征在于，经串联的首、尾所述谐振器中，所述上层内导体(21)侧壁垂直延伸，延伸出所述上层内导体(21)的部分为导体片(24)，所述导体片(24)设置有卡槽(25)，所述卡槽(25)用于连接射频接头(8)。

8.根据权利要求7所述的一种滤波器，其特征在于，所述卡槽(25)与射频接头(8)焊接；调节所述卡槽(25)与射频接头(8)的焊点高度，控制该滤波器的时延。

9.根据权利要求8所述的一种滤波器，其特征在于，相邻所述谐振器之间设置有用于增加相邻谐振器耦合量的耦合脊(9)。

10.一种滤波器组合，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项的多个所述滤波器。

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