CN116207470A - 一种谐振器、介质滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种谐振器、介质滤波器及通信设备，谐振器包括：介质本体和电极；谐振器包括介质本体和电极，其中，介质本体开设有通孔，通孔贯穿介质本体的顶面和底面，顶面与底面之间为介质本体的侧面，介质本体的底面及侧面覆盖有金属层，电极设置在介质本体的第一侧面上，电极与第一侧面上的金属层之间绝缘，在顶面上，设有第一金属区，其中，该第一金属区与顶面上的通孔连接；在顶面上，还设有第二金属区，该第二金属区包括至少一段金属条，第二金属区的第一端连接电极，第二金属区的第二端连接第一金属区，第二金属区与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。该谐振器既包括感性耦合又包括容性耦合，调节两者的组合关系来调节谐振频率，调节灵活。

Description

一种谐振器、介质滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种谐振器、介质滤波器及通信设备。

背景技术

无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)中，数据的接收和发射均需要通过天线，而为了接收和发射的数据质量较高，天线连接有滤波器，滤波器用来对接收和发射的数据进行滤波。

目前无线通信的频段划分越来越高频和宽带化，例如目前的WIFI的频段划分包括2.4G、5G和6E，其中2.4G的频段为2.412GHz-2.484GHz，5G的频段为4.915GHz-5.865GHz，6E的频段为5.925GHz-7.125GHz。相对于WIFI5G的频段，WIFI6E的频段更高，带宽更宽为1.2GHz。带宽越宽，则对于滤波器的要求越高。并且无线通信的基站越来越小型化，要求滤波器也越来越小型化。由于介质滤波器相比其他类型的滤波器可以实现小型化，因此，介质滤波器在无线通信中应用较为广泛。

所谓介质滤波器(Dielectric Filter)是利用介质谐振器的滤波器，介质谐振器(Dielectric Resonator)是由于电磁波在介质内部进行反复地全反射所形成的。介质谐振器中的谐振腔是一种能储存电磁能的元件，电场能和磁场能根据一定的时间转换，称为振荡过程，振荡的频率称为谐振频率。介质滤波器一般包括多个谐振器，多个谐振器级联在一起，称首谐振器为首腔，尾谐振器为尾腔，其中首腔和尾腔作为介质滤波器与外部连接端口，因此首腔和尾腔上均设有输入输出耦合结构。在相同回波损耗情况下，介质滤波器的带宽由输入输出耦合强度决定，耦合越强，带宽越大。因此，介质滤波器的输入输出耦合结构直接影响带宽。对于带通滤波器，其带宽为通带的上边频减去下边频。

但是，目前介质滤波器中，谐振器的输入输出耦合结构所对应的带宽相对较窄，无法满足现在带宽较宽的要求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提供一种谐振器、介质滤波器及通信设备，具有较高的带宽，能够满足带宽较宽的要求。

本申请提供的谐振器包括介质本体和电极，介质本体开设有通孔，通孔贯穿介质本体的顶面和底面，顶面与底面之间为介质本体的侧面，介质本体的底面及侧面覆盖有金属层，电极设置在介质本体的第一侧面上，电极与第一侧面上的金属层之间绝缘，在顶面上，设有第一金属区，其中，该第一金属区与顶面上的通孔连接；在顶面上，还设有第二金属区，该第二金属区包括至少一段金属条，第二金属区的第一端连接电极，第二金属区的第二端连接第一金属区，第二金属区与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

由于本申请提供的谐振器既包括容性耦合，又包括感性耦合；总耦合强度为感性耦合强度与容性耦合强度的差。如果感性耦合强度大于容性耦合强度，则总耦合极性呈现感性。如果容性耦合强度大于感性耦合强度，则总耦合极性呈现容性。感性耦合和容性耦合均会对谐振器的谐振频率产生影响，因此，可以通过调节感性耦合和容性耦合之间的组合关系来调节谐振器的谐振频率，在总耦合强度一定的情况下，容性耦合和感性耦合存在很多种组合方式，调节灵活。这样可以保证在有限体积的谐振器中实现需要的谐振频率，从而使包括谐振器的滤波器满足应用场景对于通带及带宽的需求。例如可以使得容性耦合的耦合缝隙长度减小，宽度增大，进而利用实际加工，提升对公差的容忍度等。

本申请不限定第二金属区的具体实现形式，第二金属区包括的金属条的数量可以为一段也可以为多段，下面举例介绍几种具体的实现方式。

第一种，第二金属区仅包括一段金属条，一段金属条的第一端连接电极，一段金属条的第二端连接第一金属区，第二金属区与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

第二种，第二金属区至少包括以下两段金属条：第一段金属条和第二段金属条；两段金属条的连接方式相似，即第一段金属条的第一端连接电极，第一段金属条的第二端连接第一金属区，第一段金属条与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙；第二段金属条的第一端连接电极，第二段金属条的第二端连接第一金属区，第二段金属条与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。当谐振器的第二金属区包括多段金属条时，可以通过分别调节各个金属条的长度和宽度来实现不同的容性耦合强度和感性耦合强度，从而使调节更加灵活多样。

第三种，第二金属区至少包括以下两段金属条：第一段金属条和第二段金属条；两段金属条的连接方式有所区别，即第一段金属条的第一端连接电极，第一段金属条的第二端连接第一金属区，第一段金属条与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙；第二段金属条的第一端连接电极，第二段金属条的第二端与第一金属区绝缘，第二段金属条与第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。当谐振器的第二金属区包括多段金属条时，不同段的金属条的连接方式有所区别，从而可以更加灵活地调节各个金属条的长度和宽度来实现不同的容性耦合强度和感性耦合强度。

本申请提供的谐振器的第二金属区可以包括多段金属条，也可以包括一段金属条，下面以第二金属区为一个整体进行介绍，即第二金属区可以包括多个端，不同的端可以连接不同的位置，不具体限定第二金属区的具体形状，第二金属区还包括至少一个第三端，至少一个第三端与第一金属区存在耦合缝隙，即第三端不连接第一金属区，而是与第一金属区存在绝缘缝隙，从而形成容性耦合。

另一种可能的实现方式，第二金属区还包括至少一个第四端，至少一个第四端电连接第一金属区，即第四端与第一金属区不绝缘，而是存在电连接，从而形成感性耦合。

本申请不具体限定金属条的形状，例如可以为一字型，也可以为交指形，也可以为带弯折的其他形状等。一般为了便于调节耦合强度，可以设置至少一段金属条弯折预设次数后与第一金属区电连接；预设次数大于等于1。

本申请不限定金属条的长度和宽度，例如可以均匀设置，也可以不均匀设置，可以等宽也可以不等宽，为了工艺上便于加工制造，可以设置至少一段金属条在延伸方向上等宽。

本申请提供的谐振器既包括感性耦合又包括容性耦合，绝缘缝隙用于产生容性耦合，第二金属区的第二端连接第一金属区用于产生感性耦合，容性耦合大于感性耦合，谐振器呈现容性耦合；容性耦合小于感性耦合，谐振器呈现感性耦合。

介绍耦合缝隙的长度和宽度对于感性耦合强度和容性耦合强度的影响，由于两种类型的耦合均存在，谐振器呈现的总耦合极性为感性或容性；当谐振器呈现的总耦合极性不同时，耦合缝隙对于耦合强度的影响也有所不同。

第一种-谐振器的输入输出耦合呈容性耦合：

输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的长度成正比，即耦合缝隙的长度越长，总耦合强度越大；输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的宽度成反比，即耦合缝隙的宽度越窄，总耦合强度越大；总耦合强度为容性耦合强度。

第二种-谐振器的输入输出耦合呈感性耦合：

输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的长度成反比，即耦合缝隙的长度越长，总耦合强度越小；输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的宽度成正比，即耦合缝隙的宽度越窄，总耦合强度越小；总耦合强度为感性耦合强度。

基于以上实施例提供的一种谐振器，本申请还提供一种介质滤波器，包括两个以上介绍的谐振器：第一谐振器和第二谐振器，还包括至少一个第三谐振器，第三谐振器不具有第二金属区；第一谐振器的输入输出耦合结构，用于输入信号；第三谐振器，用于将输入信号传输给第二谐振器；第二谐振器的输入输出耦合结构，用于输出信号。

由于本申请提供的滤波器包括的第一谐振器和第二谐振器中的输入输出耦合结构均包括感性耦合和容性耦合，因此，滤波器的选频范围可以灵活调节，便于获得较宽带宽对应的频带，例如带通滤波器的带宽为上边频减去下边频，而容性耦合和感性耦合的差可以获得很多的上边频和下边频，因此，可以获得更多的带宽，这样可以满足带宽要求较宽的场景，例如满足6E的带宽1.2GHz的通信要求。

本申请还提供一种通信设备，包括：天线和以上介绍的介质滤波器；介质滤波器，用于将接收的信号进行带通滤波后传输给天线，以使天线将滤波后的信号进行无线发射；介质滤波器，还用于将天线无线接收的信号进行带通滤波。

随着无线通信技术的不断发展，带宽要求越来越宽，但是无线通信中使用的各个设备的体积要求越来越小型化，因此，介质滤波器的体积实现小型化十分必要，在各种信号处理的环节均需要使用滤波器。本申请实施例提供的通信设备中的介质滤波器可以实现较宽带宽的同时保证体积小型化，而且便于实际加工。另外，本申请实施例不限定天线与介质滤波器是否集成在一起，可以集成在一起，也可以分别为独立的器件。

本申请至少具有以下优点：

该谐振器包括介质本体和电极；介质本体的顶面上设有第一金属区和第二金属区，第二金属区包括至少一段金属条，第二金属区的第一端电连接电极；第二金属区的第二端电连接第一金属区形成感性耦合，第二金属区与第一金属区之间存在绝缘缝隙形成容性耦合。第二金属区与第一金属区之间既形成容性耦合，又形成感性耦合；总耦合强度为感性耦合强度与容性耦合强度的差。如果感性耦合强度大于容性耦合强度，则总耦合极性呈现感性。如果容性耦合强度大于感性耦合强度，则总耦合极性呈现容性。感性耦合和容性耦合均会对谐振器的谐振频率产生影响，因此，可以通过调节感性耦合和容性耦合之间的组合关系来调节谐振器的谐振频率，在总耦合强度一定的情况下，容性耦合和感性耦合存在很多种组合方式，调节灵活。这样可以保证在有限体积的谐振器中实现需要的谐振频率，从而使包括谐振器的滤波器满足应用场景对于通带及带宽的需求。例如可以使得容性耦合的耦合缝隙长度减小，宽度增大，进而利用实际加工，提升对公差的容忍度等。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种介质滤波器的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种介质滤波器的应用场景示意图；

图3为各种通信对应的带宽示意图；

图4A为谐振器仅包括容性耦合时的等效电路图；

图4B为与图4A对应的容性耦合的谐振器的示意图；

图4C为谐振器仅包括感性耦合的等效电路图；

图4D为与图4C对应的谐振器包括感性耦合的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种谐振器的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种具体的谐振器的示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种谐振器的示意图；

图8为本申请实施例提供的与图6和图7对应的等效电路图；

图9为本申请实施例提供的图8对应的俯视图；

图10为本申请实施例再一种谐振器的俯视图；

图11为本申请实施例提供的与图6至图9对应的等效电路图；

图12为本申请实施例提供的一种四阶滤波器的示意图；

图13为本申请实施例提供的一种通信设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

以下说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面先结合附图介绍该技术方案的应用场景。

本申请实施例涉及一种谐振器，为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的谐振器的应用场景，以谐振器在介质滤波器中的应用为例进行介绍。本申请不限定介质滤波器包括的谐振器的数目，可以根据具体需要来设置，介质滤波器的阶数越多，则包括的谐振器的数目越多，例如介质滤波器可以包括四个谐振器，对应四阶介质滤波器，也可以包括六个谐振器，对应六阶介质滤波器。另外，谐振器也可以应用在其他器件中，只要具有谐振功能的器件均可，例如振荡器，在振荡器中可以仅包括一个谐振器，即起到晶振的作用，作为单谐振器。本申请实施例提供的谐振器可以用于信号处理中的选频网络，即选择预设频率段的信号通过或不通过。本申请不限定介质滤波器的具体类型，例如可以为带通滤波器，带阻滤波器、高通滤波器或低通滤波器等。其中，谐振器也可以应用在双工器中，双工器可以看作滤波器的一种特殊形式。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种介质滤波器的示意图。

图1中以介质滤波器包括四个级联的谐振器为例进行说明。

介质滤波器包括第一谐振器S，第二谐振器W和两个第三谐振器A和B。其中，第一谐振器S作为首谐振器，即首腔，第四谐振器W作为尾谐振器，即尾腔。

本申请以谐振器的介质本体为长方体或正方体为例进行介绍，也可以为其他类型。谐振器的顶面为开路面，底面为短路面，短路面用于连接电路板的地。

第一谐振器S和第二谐振器W分别作为信号的输入端和输出端。例如，信号从第一谐振器S进入，第一谐振器S传输给第三谐振器A，第三谐振器A将信号传输给第三谐振器B，第三谐振器B将信号传输给第二谐振器W，第二谐振器W将信号传输出去。其中，相邻的两个谐振器之间通过电磁场进行信号传输。

由于第一谐振器S需要从介质滤波器的外部接收信号，因此，第一谐振器S的顶面包括输入输出耦合结构，用于输入信号；另外，由于第二谐振器W需要将信号传输到介质滤波器之外，因此，第二谐振器W的顶面也包括输入输出耦合结构，用于输出信号。

输入输出耦合结构设计的不同，则谐振器的输入输出耦合呈现的性能不同，谐振器可以呈现为感性耦合，也可以呈现为容性耦合。

下面以介质滤波器在WLAN的应用为例进行介绍，为了方便介绍，以下将介质滤波器简称为滤波器。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种介质滤波器的应用场景示意图。

滤波器FIL与天线ANT双向连接，即滤波器FIL既可以向天线ANT发送信号，又可以从天线ANT接收信号。滤波器FIL实现对信号的滤波。

在相同的回波损耗条件下，滤波器可实现的带宽由输入输出耦合强度直接决定，输入输出耦合强度参见公式(1)。输入输出耦合强度由外部Q值Qe来表征，Qe越小，耦合越强，带宽越大。

Qe＝f0/(BW*ms1*ms1) (1)

其中，f0为中心频率，BW为带宽，BW为滤波器的通带上边频减去通带下边频；ms1为归一化耦合系数。

目前通信频段的划分如图3，WIFI2.4G相对带宽为2.95％，5G相对带宽为17.6％，6E相对带宽为18.4％。6E的带宽为1.2GHz，使用传统的容性耦合的滤波器，难以满足在小型化的同时、以及达到要求的带宽。

如果仅利用容性耦合来实现6E的带宽，则需要拉长形成容性耦合的耦合缝隙，耦合缝隙越长则耦合强度越大，但是拉长耦合缝隙会导致实际体积变大；另外耦合缝隙越窄耦合强度越大，但是耦合缝隙越窄，对于公差的容忍度越差，在实际加工时，导致加工困难，无法保证输入输出耦合强度。

参见图4A，该图为谐振器仅包括容性耦合时的等效电路图。

本实施例以谐振器为LC并联谐振为例，即第一电感L1和第一电容C1并联，应该理解，L1和C1分别为谐振器本身的结构等效出的电感和电容。谐振器的输入输出耦合结构等效出的容性耦合为第二电容C2，即L1和C1并联之后与C2串联。

参见图4B，该图为与图4A对应的容性耦合的谐振器的示意图。

以谐振器为长方体为例，包括六个面，分别为顶面、底面、和四个侧面。

通孔K贯穿顶面和底面，通孔K的内壁被金属层覆盖，除了电极D所在的侧面以外的三个侧面和底面上均覆盖金属层。

面3上设有电极D，电极D与面3的金属层之间设有绝缘缝隙G。电极D用于与外界电连接，进行信号传递。在顶面上设有第一金属区与通孔K电连接，第一金属区与顶面的边界一般设有绝缘缝隙。其中，无论谐振器为正方体还是长方体，电极D位于的侧面与顶面垂直，这样便于加工制造。

该谐振器的容性耦合是指顶面上的金属区域11与第一金属区M之间存在绝缘缝隙N，即绝缘缝隙N形成容性耦合，即图4A中的C2为该容性耦合等效出的电容。

以上的介绍的是仅包括容性耦合的谐振器，下面结合附图介绍仅包括感性耦合的谐振器。

参见图4C，该图为谐振器包括感性耦合的示意图。

本实施例以谐振器为LC并联谐振为例，即第一电感L1和第一电容C1并联，应该理解，L1和C1分别为谐振器本身的结构等效出的电感和电容。从图4C中可以看出，电感L2为感性耦合等效出的电感。

参见图4D，该图为与图4C对应的谐振器仅包括感性耦合的等效电路图。

图4C中与图4B中相同的部分在此不再赘述，下面仅介绍图4C中与图4B中不同的部分，即顶面的第一金属区M与电极D通过金属条X电连接，该电连接形成了感性耦合。

对于仅包括感性耦合的谐振器存在以下缺点：耦合强度与金属条X的线宽和线长有关，线长越窄越长，耦合越弱，线长越宽越短，耦合越强，在顶面面积较小的情况下，降低耦合强度较难实现。另外金属条X一旦加工成型，长度基本不可调，宽度也很难调整，即难于调节耦合强度。

综上所述，无论是纯容性耦合的谐振器还是纯感性耦合的谐振器，均无法满足目前通信对于带宽的要求。

谐振器实施例

基于目前WLAN通信对于带宽要求越来越宽的技术问题，而且实际应用中要求滤波器的体积尽量小，本申请实施例提供一种谐振器，该谐振器的输入输出耦合结构既包括容性耦合，又包括感性耦合。由于容性耦合和感性耦合特性决定了容性耦合和感性耦合的相位相差180度，因此，总体呈现的耦合强度为容性耦合强度和感性耦合强度的差，因此，便于调节谐振器最终的耦合强度，进而实现较宽的带宽。

下面结合附图详细介绍本申请实施例提供的谐振器。

参见图5，该图为本申请提供实施例提供的一种谐振器的示意图。

以谐振器为长方体为例，包括六个面，分别为面1-面6，其中面1为顶面，面2为底面，顶面和底面相对设置，面3-面6为四个侧面。在面1和面2之间贯穿有通孔，通孔的内壁以及面2-面6被金属层覆盖，面3上设有电极，电极与面3的金属层之间设有绝缘缝隙。电极用于与外界电连接，进行信号传递。在面1上设有第一金属区与通孔1电连接，第一金属区与面1的边界一般设有绝缘缝隙。其中，无论谐振器为正方体还是长方体，电极位于的侧面与顶面垂直，这样便于加工制造。

参见图6，该图为本申请实施例提供的一种具体的谐振器的立体示意图。

下面结合图5和图6介绍本实施例提供的谐振器，包括：介质本体(以长方体为例)、通孔K、电极D、输入输出耦合结构X；

介质本体被通孔K贯穿的两个面分别为顶面1和底面2，电极D设置在介质本体的侧面3，通孔K的内壁和介质本体的侧面均覆盖金属层，例如侧面4-侧面6，底面2也被覆盖金属层；电极D与其设置的侧面的金属层之间设有绝缘缝隙G；

顶面1设有连接通孔K的第一金属区M，在顶面1上第一金属区M以外的部分至少设有第二金属区X，即谐振器的输入输出耦合结构；

第二金属区X包括至少一段金属条，第二金属区X的第一端11电连接电极D；第二金属区X的第二端22电连接第一金属区M形成感性耦合，第二金属区X与第一金属区M之间存在绝缘的耦合缝隙形成容性耦合，如图6中的耦合缝隙N1和N2。耦合缝隙是指第二金属区X与第一金属区M的边界之间的缝隙。

本申请实施例不限定金属条的段数，也不限定金属条的具体形状，例如可以为折线，也可以为带有弧度的曲线等，也可以为两种线的组合。另外，也不限定金属条的宽度是否均匀，例如可以为宽度均匀的金属条，也可以为宽度变化的金属条，即金属条有的位置宽度较大，有的位置宽度较小。

具体可以参见图7，该图为本申请实施例提供的图6对应的俯视图。

从图7中可以更清楚地看出输入输出耦合结构的构造，金属条X与第一金属区M之间形成的容性耦合缝隙包括N1和N2，即形成容性耦合，本申请实施例不限定产生容性耦合的耦合缝隙的形状，例如可以为一字型，也可以为交指形，也可以为带弯折的其他形状等。本申请实施例不限定弯折的次数，例如至少一段金属条弯折预设次数后与第一金属区电连接；预设次数大于等于1即可。另外，由于金属条X与第一金属区M之间直接连接，即金属条X的第一端11连接电极，金属条X的第二端22连接第一金属区M，即形成感性耦合。本申请实施例提供的输入输出耦合结构既包括感性耦合又包括容性耦合，总耦合强度为感性耦合强度与容性耦合强度的差。为了方便实际加工制造，图7中以金属条X的宽度均匀为例进行介绍。

图7中是以电极向第一金属区所在的顶面延伸形成金属条为例，该金属条均在同一个延伸方向，例如图7中向右侧延伸后与第一金属区M直接电连接。本申请实施例不限定金属条弯折的次数，可以根据实际需要来选择。

本申请实施例中以通孔K的横截面为圆形为例进行介绍，应该理解，该通孔K的横截面也可以为其他形状，例如，长方形、正方形或者椭圆形等。

从图7中可以看出，金属条X既与第一金属区M有直接连接形成感性耦合，又与第一金属区M之间存在耦合缝隙形成容性耦合，因此，该谐振器的输入输出耦合既受容性耦合强度的影响，又受感性耦合强度的影响，由于容性耦合与感性耦合的极性相反，同时存在时，总耦合强度等于容性耦合强度与感性耦合强度的差值。例如，感性耦合强度为2000MHz，容性耦合强度为500MHz，则总耦合强度为感性耦合1500MHz。反之，如果容性耦合强度为2000MHz，感性耦合强度为500MHz，则总耦合强度为容性耦合1500MHz。因此，调节感性耦合强度和容性耦合强度，总耦合强度为两者的差值，可以灵活得到很多种总耦合强度，进而可以适应不同应用场景对于通带及带宽的需求。在总耦合强度相同的情况下，容性耦合强度和感性耦合强度可以选择多种取值。在总耦合强度不变的情况下，可以通过设计同时减弱容性耦合强度和感性耦合强度，使得容性耦合部分的耦合缝隙长度减小，宽度增大，从而提升实际加工时对于公差的容忍度。

总耦合呈感性耦合时，总耦合强度等于感性耦合强度减去容性耦合强度，则感性耦合强度为总耦合强度与容性耦合强度的和，感性耦合强度大于总耦合强度。感性耦合强度由与第一金属区直接相连的金属条的线长和线宽决定，金属条的线越长越窄，耦合越弱，即耦合强度越小。本实施例提供的谐振器包括感性耦合和容性耦合，相比于仅包括感性耦合的谐振器，本申请的金属条的长度可减小，宽度可增加，因此可以减小占用顶面(开路面)的面积，有利于滤波器实现小型化。同时，金属条的宽度增加也可以提升实际加工时对于公差的容忍度。

容性耦合和感性耦合均对谐振器的谐振频率存在影响，其中，容性耦合使得谐振器的谐振频率降低，感性耦合使得谐振器的谐振频率升高。当两者同时存在时，对谐振器的谐振频率的影响呈现抵消的效果，从而可以减小输入输出耦合结构对谐振频率的偏移量，有利于滤波器的小型化设计与加工调试。例如，如果谐振器仅包括容性耦合，则会使谐振器的谐振频率向低频偏移，耦合强度越强，则谐振频率偏移量越大。如果谐振器仅包括感性耦合，则会使谐振器的谐振频率向高频偏移，耦合强度越强，则谐振频率偏移量越大。

传统中为了调节谐振器的谐振频率的偏移量通过调节其他影响谐振频率的参数来调节，但是其他参数均存在调节范围，不能无限制地调节，否则会致使谐振器的尺寸很大，而且对实际加工的公差造成不良影响。例如，对于仅包括容性耦合的谐振器，谐振器的谐振频率可以通过调节与通孔连接的第一金属区的大小，还可以调节通孔的长度来实现。但是如果谐振器的谐振频率偏移太大，则超出了第一金属区或者通孔长度的可调节范围，在实际的滤波器中，可能致使滤波器包括的多个谐振器的通孔的长度不一致，加工困难，例如模具无法成型，需要覆盖金属的边角无法被覆盖等。而对于仅包括感性耦合的谐振器，金属条与第一金属区直接相连，一旦加工成型，则金属条的长度很难调整，金属条的宽度也受加工工艺的限制。

而本申请提供的技术方案可以利用感性耦合和容性耦合对于谐振频率的偏移抵消的效果，有利于谐振器的加工制造。

此输入输出耦合结构的容性耦合部分绝缘缝隙的长度和宽度可通过打磨金属层调节，调整方法简单方便，在产品设计和调试阶段可做到此耦合结构的强弱可调。另外，本申请实施例提供的技术方案，由于可以灵活调节感性耦合强度和容性耦合强度，因此，对于各个谐振器的制造比较方便，在滤波器中除了包括首腔和尾腔以外，还包括其他中间的谐振器，这样可以在制造时，滤波器中包括的所有谐振器的形状大小均一化，并且通孔的长度也均一化，便于加工生产。

金属条X的材质可以与电极D的材质相同，具体可以由电极D延伸至顶面形成至少一段金属条X。

谐振器的输入输出耦合结构既存在容性耦合又存在感性耦合。其中感性耦合是由金属条X将电极与第一金属区相连产生的，容性耦合是由金属条X与第一金属区的绝缘缝隙产生的。磁耦合的导体部分的宽度和总长度，可以调节感性耦合强度；控制绝缘缝隙的长度和宽度，可以调节容性耦合强度。

本申请实施例中不限定金属条的端数，图6中是以金属条包括两端为例进行的介绍，即金属条的第一端11连接电极D，金属条的第二端22连接第一金属区M。另外，金属条也可以包括三端或者四端，即除了第一端和第二端以外，还可以包括第三端，也还可以包括第四端，也可以同时包括第三端和第四端，下面结合附图进行详细介绍。

图6和图7所示的输入输出耦合结构包括的金属条是朝一个方向进行延伸，即包括一个枝节，下面结合图8和图9介绍另一种输入输出耦合结构，即金属条包括更多枝节，例如包括两个枝节，两个枝节分别朝两个不同的方向延伸。

参见图8，该图为本申请实施例提供的又一种谐振器的示意图。

图8中输入输出耦合结构的金属条的第一端11与电极D连接，金属条的第二端22与第一金属区M连接，金属条的第三端33未与第一金属区M连接，即金属条的第三端33与第一金属区M之间形成的耦合缝隙为容性耦合N1，另外，金属条的一段还与第一金属区M形成另一个耦合缝隙为容性耦合N2。金属条的第二端22向左延伸与第一金属区M直接电连接，金属条的第三端33向右延伸未与第一金属区M连接，即开路。

另外，图8中的金属条可以看作电极D延伸到顶面后包括两个不同方向的枝节，其中一个枝节不连接第一金属区M，与第一金属区M存在耦合缝隙；另一个方向的枝节连接第一金属区M，并且金属条的一段与第一金属区M也存在耦合缝隙，即另一个方向的枝节既形成感性耦合又形成容性耦合。

本实施例中也不具体限定金属条的弯折次数以及具体长度和宽度，如图9所示，该图为本申请实施例提供的图8对应的俯视图。图9中以金属条的宽度在延伸方向等宽为例进行介绍，为了实际生产制造时便于工艺实现。

从图9中可以更清楚地看出，本申请实施例提供的输入输出结构包括的耦合缝隙为N1和N2，N1和N2均形成容性耦合；另外，金属条的第二端22与第一金属区M直接电连接，形成感性耦合。

图8和图9中仅是以金属条包括三端，第一端、第二端和第三端。以上仅是举例说明，另外，如果顶面的区域允许，还可以增加更多的金属条，即更多的枝节，例如，金属条包括四端，除了图8中的第一端、第二端和第三端以外，还包括第四端，第四端直接与第一金属区M连接。下面结合附图进行详细介绍。

参见图10，该图为本申请实施例提供的再一种谐振器的俯视图。

图10中输入输出耦合结构的金属条的第二端22与第一金属区M直接电连接以外，金属条的第四端44也与第一金属区M直接连接，既谐振器的输入输出耦合结构存在两处金属条与第一金属区M的直接连接，这两处直接连接均形成感性耦合。图10中的N1和N2为耦合缝隙，形成容性耦合，即该输入输出耦合结构既包括感性耦合，又包括容性耦合。

另外，金属条还可以包括第一端、第二端、第三端和第四端的情况，除此以外，还可以包括更多数量的枝节，例如包括四个枝节或五个枝节等，在此不再举例具体说明。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的既包括容性耦合又包括感性耦合的谐振器，参见图11，该图为与图6至图9对应的等效电路图。

图11中的L1和C1与图4中的类似，在此不再赘述，为谐振器的结构等效出的电感和电容，两者并联。本申请在谐振器的结构的基础上涉及的输入输出耦合结构等效出电感L2和电容C2，L2和C2也并联，即L2、C2并联后再串联并联后的L1和C2。

例如，谐振器的顶面为开路面，谐振器的底面为短路面，具体可以为四分之一波长的谐振器。另外，该谐振器也可以为其他类型的谐振器，本申请实施例中均不作具体限定。

下面介绍谐振器中输入输出耦合结构的容性耦合强度的调节方式，以及感性耦合强度的调节方式。耦合缝隙的长度和宽度会影响感性耦合强度和容性耦合强度，另外，金属条的长度和宽度也会影响感性耦合强度和容性耦合强度。

首先，介绍耦合缝隙的长度和宽度对于感性耦合强度和容性耦合强度的影响，由于两种类型的耦合均存在，谐振器呈现的总耦合极性为感性或容性；当谐振器呈现的总耦合极性不同时，耦合缝隙对于耦合强度的影响也有所不同。

第一种-谐振器的输入输出耦合呈容性耦合：

输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的长度成正比，即耦合缝隙的长度越长，总耦合强度越大；输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的宽度成反比，即耦合缝隙的宽度越窄，总耦合强度越大；总耦合强度为容性耦合强度。

第二种-谐振器的输入输出耦合呈感性耦合：

输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的长度成反比，即耦合缝隙的长度越长，总耦合强度越小；输入输出耦合结构的耦合强度与耦合缝隙的宽度成正比，即耦合缝隙的宽度越窄，总耦合强度越小；总耦合强度为感性耦合强度。

本申请实施例不限定耦合缝隙的宽度是否一致，例如可以宽度均匀，即缝合缝隙的宽度大小均匀。例如也可以宽度不均匀，第一位置的耦合缝隙的宽度大于第二位置的缝合缝隙的宽度，即耦合缝隙的宽度可以变化。耦合缝隙是指金属条与第一金属区的边界之间的缝隙。

其次，介绍金属条的长度和宽度对于感性耦合强度和容性耦合强度的影响，由于两种类型的耦合均存在，谐振器呈现的总耦合为感性耦合或容性耦合，当谐振器呈现的总耦合类型不同时，金属条对于耦合强度的影响也有所不同。

其中，至少一段金属条的长度为至少一段金属条的第一端与至少一段金属条的第二端之间的总长度；图8中的至少一段金属条的总长度例如为第一端11与第三端33之间的总长度。另外一段金属条的总长度例如图8中金属条第一端11到第二端22之间的总长度。

第一种-谐振器的输入输出耦合极性呈感性：

输入输出耦合结构的耦合强度与至少一段金属条的宽度成正比，即金属条的宽度越宽，则总耦合强度越大；输入输出耦合结构的耦合强度与至少一段金属条的长度成反比，即金属条的长度越长，则总耦合强度越小。其中，总耦合极性为感性。

第二种-谐振器的输入输出耦合极性呈容性：

输入输出耦合结构的耦合强度与至少一段金属条的宽度成反比，即金属条的宽度越宽，则总耦合强度越小；输入输出耦合结构的耦合强度与至少一段金属条的长度成正比，即金属条的长度越长，则总耦合强度越大。其中，总耦合极性为容性。

本申请实施例也不具体限定金属条的宽度是否均匀，例如金属条的宽度均匀是指金属条的宽度在金属条的延伸方向一致保持相同的宽度；例如金属条的宽度可以不均匀，即金属条的宽度可以变化，有的位置的金属条的宽度比较宽，有的位置的金属条的宽度比较窄。具体可以根据输入输出耦合结构所在的顶面的空间大小以及耦合强度的需要来设计。另外，也可以为了便于实际加工来设计，本申请实施例均不作具体限定。

本申请实施例提供的谐振器，其中的输入输出耦合结构既包括容性耦合，又包括感性耦合；总耦合强度为感性耦合强度与容性耦合强度的差。如果感性耦合强度大于容性耦合强度，则总耦合极性呈现感性。如果容性耦合强度大于感性耦合强度，则总耦合极性呈现容性。感性耦合和容性耦合均会对谐振器的谐振频率产生影响，因此，可以通过调节感性耦合和容性耦合之间的组合关系来调节谐振器的谐振频率，在总耦合强度一定的情况下，容性耦合和感性耦合存在很多种组合方式，调节灵活。这样可以保证在有限体积的谐振器中实现需要的谐振频率，从而使包括谐振器的滤波器满足应用场景对于通带及带宽的需求。例如可以使得容性耦合的耦合缝隙长度减小，宽度增大，进而利用实际加工，提升对公差的容忍度等。

滤波器实施例

基于以上实施例提供的一种谐振器，本申请实施例还提供一种滤波器，该滤波器为介质滤波器，本申请实施例不限定该介质滤波器的具体应用场景，在任何需要对信号进行选频的场景均可以，也不限定滤波器的类型，例如可以为带通滤波器，也可以为低通滤波器，也可以为高通滤波器，也可以为高阻滤波器。另外，本实施例也不限定滤波器的具体阶数，例如，二阶、三阶、四阶甚至五阶和六阶等，可以根据实际需要来选择阶数，一般阶数对应谐振器的数量，例如四阶滤波器对应包括四个谐振器，六阶滤波器对应包括六个谐振器。下面结合附图对本申请实施例提供的滤波器进行详细介绍。

参见图12，该图为本申请实施例提供的一种四阶滤波器的示意图。

本申请实施例提供的滤波器包括两个以上实施例介绍的谐振器：第一谐振器和第二谐振器，还包括至少一个第三谐振器，第三谐振器不具有输入输出耦合结构；第一谐振器的输入输出耦合结构，用于输入信号；第三谐振器，用于将输入信号传输给第二谐振器；第二谐振器的输入输出耦合结构，用于输出信号。

图12中以滤波器包括四个谐振器为例进行介绍，除了包括第一谐振器S和第二谐振器W以外，还包括两个第三谐振器A和B。其中，第一谐振器S级联第三谐振器A，第三谐振器A级联第三谐振器B，第三谐振器B级联第二谐振器W，即第一谐振器S用于从外部接收信号，将接收的信号电磁场耦合给第三谐振器A，第三谐振器A通过电磁场将信号耦合给第三谐振器B，第三谐振器B通过电磁场将信号耦合给第二谐振器W，第二谐振器W将信号发送出去，从而实现对信号的滤波。

图12所示滤波器中的第一个谐振器S，即首腔接收外部的信号，即作为滤波器的输入端，滤波器的最后一个谐振器W，即尾腔用于将滤波器滤波后的信号发送输出。即首腔S和尾腔W均上设有输入输出耦合结构。

图12所示滤波器的首腔和尾腔的输入输出耦合结构以图8中的结构为例进行介绍，应该理解，滤波器的首腔和尾腔的输入输出耦合结构也可以为图6所示的结构，本申请实施例不做具体限定。

在通信领域，一般利用的介质滤波器为带通滤波器，即仅允许带通范围内频率的信号通过。

例如，介质滤波器的带宽大于等于0.5GHz，例如6E通信，可以选频1.2GHz带宽的信号。

例如，通信领域应用时，介质滤波器一般包括至少三个第三谐振器，即中间的谐振器包括三个，另外还有首尾谐振器，至少包括五个谐振器。

由于本申请实施例提供的滤波器包括的第一谐振器和第二谐振器中的输入输出耦合结构均包括感性耦合和容性耦合，因此，滤波器的选频范围可以灵活调节，便于获得较宽带宽对应的频带，例如带通滤波器的带宽为上边频减去下边频，而容性耦合和感性耦合的差可以获得很多的上边频和下边频，因此，可以获得更多的带宽，这样可以满足带宽要求较宽的场景，例如满足6E的带宽1.2GHz的通信要求。

通信设备实施例

基于以上实施例提供的一种滤波器，本申请实施例还提供一种通信设备，下面结合附图进行详细介绍。

参见图13，该图为本申请实施例提供的一种通信设备的示意图。

本实施例提供的通信设备，包括：天线ANT和以上介绍的介质滤波器FIL；

其中，天线ANT与介质滤波器FIL电连接，两者之间可以实现双向信号传输，天线ANT既可以发射信号，又可以接收信号。介质滤波器FIL也可以实现信号的双向传输。

介质滤波器FIL，用于将接收的信号进行带通滤波后传输给所述天线ANT，以使所述天线ANT将滤波后的信号进行无线发射；

介质滤波器FIL，还用于将天线ANT无线接收的信号进行带通滤波。

随着无线通信技术的不断发展，带宽要求越来越宽，但是无线通信中使用的各个设备的体积要求越来越小型化，因此，介质滤波器的体积实现小型化十分必要，在各种信号处理的环节均需要使用滤波器。本申请实施例提供的通信设备中的介质滤波器可以实现较宽带宽的同时保证体积小型化，而且便于实际加工。另外，本申请实施例不限定天线ANT与介质滤波器FIL是否集成在一起，可以集成在一起，也可以分别为独立的器件。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种谐振器，其特征在于，所述谐振器包括介质本体和电极，其中，所述介质本体开设有通孔，所述通孔贯穿所述介质本体的顶面和底面，所述顶面与所述底面之间为所述介质本体的侧面，所述介质本体的所述底面及所述侧面覆盖有金属层，

所述电极设置在所述介质本体的第一侧面上，所述电极与所述第一侧面上的金属层之间绝缘，

在所述顶面上，设有第一金属区，其中，该第一金属区与所述顶面上的所述通孔连接；

在所述顶面上，还设有第二金属区，该第二金属区包括至少一段金属条，所述第二金属区的第一端连接所述电极，所述第二金属区的第二端连接所述第一金属区，所述第二金属区与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第二金属区包括一段金属条，所述一段金属条的第一端连接所述电极，所述一段金属条的第二端连接所述第一金属区，所述第二金属区与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第二金属区至少包括以下两段金属条：第一段金属条和第二段金属条；

所述第一段金属条的第一端连接所述电极，所述第一段金属条的第二端连接所述第一金属区，所述第一段金属条与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙；

所述第二段金属条的第一端连接所述电极，所述第二段金属条的第二端连接所述第一金属区，所述第二段金属条与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第二金属区至少包括以下两段金属条：第一段金属条和第二段金属条；

所述第一段金属条的第一端连接所述电极，所述第一段金属条的第二端连接所述第一金属区，所述第一段金属条与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙；

所述第二段金属条的第一端连接所述电极，所述第二段金属条的第二端与所述第一金属区绝缘，所述第二段金属条与所述第一金属区之间还形成有绝缘缝隙。

5.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述第二金属区还包括至少一个第三端，所述至少一个第三端与所述第一金属区存在耦合缝隙。

6.根据权利要求1-5任一项所述的谐振器，其特征在于，所述第二金属区还包括至少一个第四端，所述至少一个第四端电连接所述第一金属区。

7.根据权利要求1-6任一项所述的谐振器，其特征在于，所述至少一段金属条弯折预设次数后与所述第一金属区电连接；所述预设次数大于等于1。

8.根据权利要求1-7任一项所述的谐振器，其特征在于，所述至少一段金属条在延伸方向上等宽。

9.根据权利要求1-8任一项所述的谐振器，其特征在于，所述绝缘缝隙用于产生容性耦合，所述第二金属区的第二端连接所述第一金属区用于产生感性耦合，所述容性耦合大于所述感性耦合，所述谐振器呈现容性耦合；所述容性耦合小于所述感性耦合，所述谐振器呈现感性耦合。

10.一种介质滤波器，其特征在于，包括两个权利要求1-9任一项所述的谐振器：第一谐振器和第二谐振器，还包括至少一个第三谐振器，所述第三谐振器不具有所述第二金属区；

所述第一谐振器的所述第二金属区，用于输入信号；

所述第三谐振器，用于将所述输入信号传输给所述第二谐振器；

所述第二谐振器的所述第二金属区，用于输出信号。

11.一种通信设备，其特征在于，包括：天线和权利要求10所述的介质滤波器；

所述介质滤波器，用于将接收的信号进行带通滤波后传输给所述天线，以使所述天线将滤波后的信号进行无线发射；

所述介质滤波器，还用于将所述天线无线接收的信号进行带通滤波。

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