CN116526094A - 一种带通滤波器、双工器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及波导型器件技术领域，特别涉及一种带通滤波器、双工器和电子设备。带通滤波器中第一谐振器设于基板的正面，第二谐振器设于基板的背面；第一谐振器包括两个第一条状件，第一条状件的两个端部向另一个第一条状件的方向弯折；第二谐振器包括第二条状件和第三条状件，两个第二条状件并行间隔设置，四个第三条状件位于两个第二条状件之间；两个第三条状件并行间隔设置且端部均与一个第二条状件的中部连接，另两个第三条状件并行间隔设置且端部均与另一个第二条状件的中部连接，且两个第三条状件和另两个第三条状件之间具有间隙。带通滤波器具有多个灵活可调的传输零点，以提高滤波性能，以及具有尺寸较小的特点。

Description

一种带通滤波器、双工器和电子设备

技术领域

本发明涉及波导型器件技术领域，特别涉及一种带通滤波器、双工器和电子设备。

背景技术

谐振器是指产生谐振频率的电子元件。滤波器的基本构成单元为谐振器，滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。双工器是一种频分器，由两个不同频率的滤波器并联或者串联组成，其作用是将两个不同频率的信号组合到同一个公共端口输出，或者把同一个输入端的宽频段信号分成两个窄频段信号输出。滤波器和双工器是许多射频通信、雷达和测量系统中的重要组件。滤波器和双工器因其稳健性、低损耗、高功率容量和高质量因数而广泛应用于微波和毫米波系统。现有技术中的滤波器和双工器均具有体积大的问题，不适于使用在高集成度的复杂系统中。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种带通滤波器、双工器和电子设备，以解决或部分解决现有的滤波器和双工器具有体积大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种带通滤波器，包括第一谐振器、第二谐振器和基板，所述第一谐振器设于所述基板的正面，所述第二谐振器设于所述基板的背面；所述第一谐振器包括两个第一条状件，所述第一条状件的两个端部向另一个所述第一条状件的方向弯折；所述第二谐振器包括第二条状件和第三条状件，两个所述第二条状件并行间隔设置，四个所述第三条状件位于两个所述第二条状件之间；两个所述第三条状件并行间隔设置且端部均与一个所述第二条状件的中部连接，另两个所述第三条状件并行间隔设置且端部均与另一个所述第二条状件的中部连接，且两个所述第三条状件和另两个所述第三条状件之间具有间隙。

可选的，所述第二条状件的长度大于所述第三条状件的长度。

可选的，所述第二条状件和所述第三条状件垂直。

可选的，所述第一条状件为金属带线；和/或，所述第二条状件为金属带线；和/或，所述第三条状件为金属带线。

可选的，所述第一谐振器和所述第二谐振器在基板厚度方向的间距范围是0.1mm－0.2mm。

第二方面，本发明实施例还提供一种双工器，包括壳体和上述的带通滤波器，两个所述带通滤波器设于所述壳体内；两个所述带通滤波器具有两个工作频率。

可选的，所述双工器包括T型结，两个所述带通滤波器设于所述T型结中。

可选的，所述T型结为H面T型结。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述的双工器。

本发明公开了一种带通滤波器，第一谐振器的结构和第二谐振器的结构，具有结构简单的优点。通过调整第一谐振器和第二谐振器的结构尺寸，带通滤波器具有多个灵活可调的传输零点，以提高滤波性能；还可以通过第一谐振器和第二谐振器生成的传输零点的位置来灵活地设计带宽。在相同工作频率的情况下，本申请实施例的带通滤波器具有尺寸较小的特点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述的第一谐振器的结构示意图；

图2为本发明所述的第二谐振器的结构示意图；

图3为本发明所述的双工器的结构示意图；

图4为本发明所述的双工器的E面膜片的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的带通滤波器的仿真效果示意图；

图6为本发明实施例所述的双工器的仿真效果示意图。

附图标记说明：

10－基板；11－第一谐振器；111－第一条状件；12－第二谐振器；121－第二条状件；122－第三条状件；2－双工器；21－第一带通滤波器；22－第二带通滤波器；P1－公共端口；P2－第一输出端口；P3－第二输出端口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解的是，还可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本申请实施例提供一种带通滤波器，带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。该带通滤波器包括第一谐振器11、第二谐振器12和基板10，第一谐振器11设于基板10的正面，第二谐振器12设于基板10的背面。

参照图1，其示出了第一谐振器11的结构示意图，第一谐振器11包括两个第一条状件111，第一条状件111的两个端部向另一个第一条状件111的方向弯折。

参照图2，其示出了第二谐振器12的结构示意图，第二谐振器12包括第二条状件121和第三条状件122，两个第二条状件121并行间隔设置，四个第三条状件122位于两个第二条状件121之间；两个第三条状件122并行间隔设置且端部均与一个第二条状件121的中部连接，另两个第三条状件122并行间隔设置且端部均与另一个第二条状件121的中部连接，且两个第三条状件122和另两个第三条状件122之间具有间隙。也即图2中，左侧两个第三条状件122和右侧两个第三条状件122之间具有间隙。

本申请实施例的带通滤波器，第一谐振器11的结构和第二谐振器12的结构，具有结构简单的优点。通过调整第一谐振器11和第二谐振器12的结构尺寸，带通滤波器具有多个灵活可调的传输零点，以提高滤波性能；还可以通过第一谐振器11和第二谐振器12生成的传输零点的位置来灵活地设计带宽。在相同工作频率的情况下，本申请实施例的带通滤波器具有尺寸较小的特点。

可选的，参照图1所示，第一条状件111的两个端部向另一个第一条状件111的方向弯折，该弯折角度为90度。

可选的，参照图2所示，第二条状件121的长度大于第三条状件122的长度。

可选的，参照图2所示，第二条状件121和第三条状件122垂直。

可以理解是的，第一条状件111、第二条状件121、第三条状件122可以根据使用需求选择材料，例如，第一条状件111为金属带线。例如，第二条状件121为金属带线。又例如，第三条状件122为金属带线。

可选的，第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距范围是0.1mm－0.2mm。参照图3所述，第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距是指在箭头方向上的间距。

在实际应用中，可以根据使用需求选择第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距。例如，第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.1mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.11mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.13mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.15mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.17mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.185mm；第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向的间距为0.2mm。

本申请实施例的带通滤波器，在基板10的正面设有第一谐振器11，该第一谐振器11为金属带线谐振器，第一谐振器11包括两个金属带线，金属带线的两个端部向另一个金属带线的方向弯折。在基板10的背面设有第二谐振器12，该第二谐振器12也为金属带线谐振器，第二谐振器12包括两个金属带线，以及位于两个金属带线之间的枝节。第一谐振器11和第二谐振器12在基板10厚度方向设定的间距。带通滤波器的上述结构使得带通滤波器在阻带范围内产生多个传输零点，以提高滤波性能。

本申请实施例的带通滤波器，通过调整第一谐振器11和第二谐振器12的结构尺寸，具有多个灵活可调的传输零点，还可以通过第一谐振器11和第二谐振器12生成的传输零点的位置来灵活地设计带宽。第一谐振器11和第二谐振器12的结构简单，尺寸较小，大大减小了滤波器的尺寸。

本申请实施例的带通滤波器，通过调整第一谐振器11和第二谐振器12的结构尺寸后，可以调整带通滤波器的传输零点和工作频率。该带通滤波器的一个仿真模型与结果参照图5所示。

该带通滤波器中，两个较低频率的传输零点为72.38GHz和81GHz。双枝节加载第二谐振器12产生的传输零点为94.28GHz和108.38GHz。四个传输零点显着提高了带外抑制和滤波器选择性。

进一步参照图5所示，带通滤波器在82GHz至87GHz范围内实现了3dB的测量带宽，中心频率为84.5GHz。在通带内，测得的最小插入损耗(IL)为1.dB。带内回波损耗(RL)优于17dB。

带通滤波器的仿真结果显示，本申请实施例带通滤波器具有更好通带特性和更紧凑尺寸。

其中，通带是指信号能通过的频带称为通带。

带内回波损耗又称为反射损耗。是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。回波损耗是传输线端口的入射波功率与反射波功率之比。

本申请实施例提供一种双工器2，参照图3，其示出了双工器2的透视图的结构示意图，该双工器2包括壳体和上述的带通滤波器，两个带通滤波器设于壳体内；两个带通滤波器具有两个工作频率。由于，带通滤波器具有更好通带特性和更紧凑尺寸，使得双工器2具有尺寸紧凑，插入损耗低的优点。

其中，两个带通滤波器具有两个工作频率，是通过两个第一谐振器11具有两个结构尺寸，和/或，两个第二谐振器12具有两个结构尺寸，以使得两个带通滤波器具有两组不同工作频率。

可选的，双工器2包括T型结，两个带通滤波器设于T型结中。通过上述结构，该双工器2可以通过T型结将一个信号分配到不同路径，信号通过对应的带通滤波器。

可选的，参照图3，双工器2包括公共端口P1、第一输出端口P2和第二输出端口P3，两个带通滤波器分别为第一带通滤波器21和第二带通滤波器22。第一带通滤波器21与公共端口P1和第一输出端口P2连接，第二带通滤波器22与公共端口P1和第二输出端口P3连接。

可以理解是的，T型结可以根据使用需求进行选择，本申请实施例对此不作具体限定，例如，该T型结为H面T型结，双工器的E面膜片正反面参照图4所示。又例如该T型结为E面T型结。

综上，本申请实施例的双工器2，包括两个带通滤波器和一个连接到输入端口的T形接头，参照图3所示，两个不同工作频率的带通滤波器放置在矩形波导的H面T型结中。双工器2为小型化矩形波导双工器2。

本申请实施例的双工器2，通过调整两个带通滤波器的工作频率和零点位置等，可以调整双工器2的工作频率、插入损耗、隔离度等。其中，该双工器2的一个仿真模型与结果参照图6所示。

双工器2的最小插入损耗在低通带和高通带中分别为0.1dB和0.2dB。中心频率为86GHz和94.5GHz，3dB小数带宽分别为6.5％和9.2％。在工作频段内，两个通道之间的隔离度大于23dB。

双工器2的仿真结果显示，本申请实施例的双工器2具有很好的小型化效果。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述的双工器2。

由于上述的双工器2具有小型化的特点，可以减少电子设备的体积。

本申请实施例中，利用仿真软件完成计算机仿真，本申请实施例对仿真软件不作具体限定，该仿真软件例如为HFISS。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置、电子设备、计算机可读存储介质及其包含指令的计算机程序产品的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括第一谐振器(11)、第二谐振器(12)和基板(10)，所述第一谐振器(11)设于所述基板(10)的正面，所述第二谐振器(12)设于所述基板(10)的背面；

所述第一谐振器(11)包括两个第一条状件(111)，所述第一条状件(111)的两个端部向另一个所述第一条状件(111)的方向弯折；

所述第二谐振器(12)包括第二条状件(121)和第三条状件(122)，两个所述第二条状件(121)并行间隔设置，四个所述第三条状件(122)位于两个所述第二条状件(121)之间；两个所述第三条状件(122)并行间隔设置且端部均与一个所述第二条状件(121)的中部连接，另两个所述第三条状件(122)并行间隔设置且端部均与另一个所述第二条状件(121)的中部连接，且两个所述第三条状件(122)和另两个所述第三条状件(122)之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第二条状件(121)的长度大于所述第三条状件(122)的长度。

3.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第二条状件(121)和所述第三条状件(122)垂直。

4.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一条状件为金属带线；和/或，所述第二条状件(121)为金属带线；和/或，所述第三条状件(122)为金属带线。

5.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述第一谐振器(11)和所述第二谐振器(12)在基板(10)厚度方向的间距范围是0.1mm－0.2mm。

6.一种双工器，其特征在于，包括壳体和权利要求1至5任一项所述的带通滤波器，两个所述带通滤波器设于所述壳体内；两个所述带通滤波器具有两个工作频率。

7.根据权利要求6所述的双工器，其特征在于，所述双工器包括T型结，两个所述带通滤波器设于所述T型结中。

8.根据权利要求7所述的双工器，其特征在于，所述T型结为H面T型结。

9.一种电子设备，包括权利要求6至8任一项所述的双工器。