CN1545164A

CN1545164A - 低损耗高选择性大功率多腔滤波器

Info

Publication number: CN1545164A
Application number: CNA2003101063226A
Authority: CN
Inventors: 庄昆杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-11-10

Abstract

低损耗高选择性大功率多腔滤波器，具有谐振腔主体、盖板、内导体、谐振频率调节螺钉、输入输出接口装置，主体为平行一体的双矩形腔，盖板位于双矩形腔两端，主体中具有偶数个谐振腔，其两边谐振腔为梳形对称的分布式耦合腔，中间部位两个谐振腔为集中式耦合的同轴谐振腔。采用分布式耦合与集中式耦合有机结合的方式，兼顾了低损耗和高选择性的要求，结构简单，体积小，可通过挤压工艺一次成型，工艺简化，耗材少，产品一致性好，生产效率高，成本低，可以根据滤波器性能和体积大小的不同要求设计出相应的模具，实现多品种的规模化生产。用途广泛，为无线通信工程提供了一种理想的核心滤波器件。

Description

低损耗高选择性大功率多腔滤波器

所属技术领域

本发明涉及一种无线通信领域中应用的微波滤波器，特别是一种能通过大功率的低损耗高选择性多腔滤波器。

背景技术

在现代各类无线通信设备中，例如GSM/CDMA/PCS/DCS移动通信大功率无线基站、数字集群大功率无线基站等都需要一种能通过大功率、并且具有高选择性能、而损耗又要尽可能小的滤波器技术，以及基于此项技术设计出的各种关键部件，如置于基站中的收发双工器，置于基站天线底下的塔顶放大器，以及置于基站输出口用于大功率放大的合路分路器等等。但是，就目前的技术水平而言，对于一个能够通过大功率的滤波器，要想同时获得低的损耗性能和高的选择性能，还存在着诸多技术难点。因为低损耗和高选择性是一对比较难以克服的矛盾。现有TEM膜多腔滤波器具有两种常用的结构形式：分布式耦合的多腔滤波器和集中式耦合可调的多腔滤波器。前者一般在传统铸造加工而成的主体内梳齿状插入多个内导体，以内导体为中心形成多个矩形谐振腔，从腔体另一侧旋入与内导体相对的谐振频率调节螺钉，滤波器两端具有端板，输入输出连接器分别与滤波器两端腔体相接。这种滤波器的设计与制造已较成熟，插入损耗也较小，存在的问题是相邻谐振腔之间的耦合为固定设计，通带宽度不可调，不利于多品种系列产品的设计和制造，而且当通带宽度要求缩窄时，分布式耦合区随之加长，增大滤波器的体积。后者多为在整体金属块内旋切加工出多个圆柱腔(或矩形腔)，也具有内导体和谐振频率调节螺钉，相邻谐振腔之间具有连通孔，通过外插螺杆于连通孔处，调节谐振腔之间的耦合量。这种滤波器的主要优点是，产品制成后，可以将通带宽度以及带内波纹、输入驻波比等性能充分调节至达到满意结果。存在的问题是螺杆装置比较笨拙，插入损耗也较大，而且当谐振腔要求较多的情况下，加工难度增大，技术调试工作相当繁琐、复杂、费时。自上世纪九十年代以来，在地面移动通信系统和数字集群通信系统中普遍采用一种集中式耦合可调的多腔滤波器(摩托罗拉公司、爱立信公司、韩国KMW公司都采用这种滤波器产品)，在整体金属块的主体内加工出蜂窝式排列的多个矩形或圆柱形同轴腔，腔内安装圆柱形内导体，必须从与主体分离的上盖板上旋入与内导体对应的谐振频率调节螺钉，增加了安装调试的难度。这种结构的滤波器主要依赖扩大同轴腔的横截面、提高机械加工的精密度以及对表面进行镀覆(例如表面镀银)等措施来降低其损耗，提高其选择性的途径主要在于腔间的合理排列，以及增加隔腔耦合结构实现隔腔耦合。其缺点主要是材料消耗大，加工工艺复杂，要求高，难度大，生产效率低，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构新颖且能够通过大功率的低损耗高选择性多腔滤波器。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种低损耗高选择性大功率多腔滤波器的制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种低损耗高选择性大功率多腔滤波器，具有谐振腔主体、盖板、内导体、谐振频率调节螺钉、输入输出接口装置，其特征是主体为平行一体的双矩形腔，盖板位于双矩形腔两端，主体中具有偶数个谐振腔，其两边谐振腔为梳形对称的分布式耦合腔，中间部位两个谐振腔为集中式耦合的同轴谐振腔。

本发明的制造工艺包括如下步骤：

1、根据滤波器设计参数制造相应的主体模具(具有平行一体的双矩形腔或者多矩形腔)，

2、通过大型挤压机加热挤压出主体型材，

3、根据滤波器所需长度尺寸切割型材，制得主体，

4、根据集中耦合参数要求设计中间部位两个谐振腔的结构尺寸并进行加工，即在腔间隔板上加工出相应的缺口，

5、装配内导体、谐振频率调节螺钉和输入输出接口装置，

6、装配两端盖板，至此，本发明滤波器产品制造完毕。

本发明的有益效果如下：

1、多腔滤波器耦合方式采用分布式耦合与集中式耦合有机结合的方式，取长补短，克服各自方式的不足，两边的腔间耦合是完全对称的，各腔间采用低损耗的分布式耦合方式，而中间部位两个腔的耦合是单个独立的，采用集中式耦合可以实现腔结构在中间部位拐弯，减小滤波器的长度，加之偶数腔结构分成前后相邻的两位拐弯，减小滤波器的长度，加之偶数腔结构分成前后相邻的两个相同部分，中间只隔开一层薄板，具有多种腔间耦合途径，便于进行隔腔耦合，从而可在很大程度上提高滤波器的选择性能，因此，本发明滤波器的结构兼顾了低损耗和高选择性的要求。

2、滤波器性能优越，可靠性高，用途广泛，可以设计出系列多腔滤波器，以其为基础可以设计出移动通信、微波中继通信、数字集群通信及无线接入基站的收发双工器、改进移动通信基站性能的塔顶放大器和基站功率放大合路分路器，以及数字集群收发双工器与频率分集预选滤波器的组合器等等，为无线通信工程提供了一种理想的核心滤波器件。

3、滤波器结构简单、紧凑、巧妙，体积小，调试工作量减小，加工工艺大大简化，其主体可通过成熟的铝型材挤压工艺一次成型，同一类型的滤波器只需要开一种模具，模具数量少，彻底改变传统集中式耦合滤波器的加工工艺，且产品重复一致性好，不需表面镀覆，耗材少，生产效率高，生产成本可降低80％，易于实现多品种的规模化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1一个八腔滤波器的整体外形示意图。

图2为实施例1八腔滤波器的内部结构示意图。

图3为实施例1在无隔腔耦合情况下的测试特性图。

图4为实施例1在具有三、六腔隔腔耦合情况下的测试特性图。

图5为实施例1在具有二、七腔隔腔耦合情况下的测试特性图。

图6为本发明实施例2由一个八腔滤波器与一个六腔滤波器组成收发双工器的结构示意图。

图7为本发明实施例3由一个本发明六腔滤波器与两个普通分布式耦合的四腔滤波器双工连接组成塔顶放大器或基站功率放大器合路分路器的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明进行详细描述。但本发明不局限于所给出的实施例。

如图1和图2所示，例1为一个八腔滤波器，具有谐振腔主体1、盖板2、内导体3、谐振频率调节螺钉4、输入输出接口装置5，主体1为平Q1-8，其两边谐振腔Q1-3和Q6-8为梳形对称的分布式耦合腔，中间部位两个谐振腔Q4、Q5为集中式耦合的同轴谐振腔，图中6示意Q4、Q5腔间隔板的缺口，41为腔间补偿调节螺钉，7为滤波器安装定位边。在如图所示实施例中，进一步的特征是具有隔腔耦合装置8，位于三、六两腔之间或者二、七两腔之间，使本发明滤波器具有更优良的选择性能。例1中结构参数为：滤波器长*宽*高＝242*129*78mm，矩形腔壁厚5mm，盖板厚3mm。物理参数为：中心频率fo 800MHz-1000MHz可调，通带宽度ΔF3db 10MHz-50MHz可调，选择性ΔF40 db/ΔF3db 1.12，插入损耗L小于等于0.35db，输入驻波小于等于1.2db。

例1的制造工艺如前所述，但在装配两端盖板前增加一个步骤：根据选择性要求安装隔腔耦合装置。

如图3、图4和图5所示，三种测试波形说明在无隔腔耦合情况下本发明滤波器就已具备相当好的选择性能，而安装隔腔耦合装置后，其选择性能进一步提高，二、七两腔之间的隔腔耦合效果好于三、六两腔之间的隔腔耦合效果。

同样道理，本发明还可以是六腔、十腔、十二腔等偶数多腔滤波器，在此就不一一举例了。

可以由两个及其以上的等长等高的本发明多腔滤波器平行一体组成所需滤波器件，也可以由一个本发明滤波器与一个及其以上的等长等高的普通多腔滤波器平行一体地组成所需滤波器件，其制造工艺步骤与前述基本相同，但此时主体模具应为平行一体的多矩形腔，通过大型挤压机加热挤压出多矩形腔平行一体的主体型材。

如图6所示，本发明实施例2给出由一个八腔滤波器与一个六腔滤波器组成的收发双工器。八腔滤波器与六腔滤波器平行一体且等长等高，具有两个输出端5和一个双工连接端51，八腔滤波器的二、七两腔或三、六两腔之间具有隔腔耦合装置8，六腔滤波器的二、五两腔之间具有隔腔耦合装置8，图中其余标号同图2。例2中结构参数为：收发双工器长*宽*高＝209*166*78mm，六腔滤波器的一个矩形腔宽50mm，八腔滤波器的一个矩形腔宽35mm，矩形腔壁厚5mm，盖板厚3mm。物理参数为：六腔滤波器：中心频率fo 800MHz-1000MHz可调，通带宽度ΔF3db 10MHz-50MHz可调，选择性ΔF40db/ΔF3db 1.65，插入损耗L小于等于0.3db，输入驻波小于等于1.2db；八腔滤波器：中心频率fo 800MHz-1000MHz可调，通带宽度ΔF3db 10MHz-50MHz可调，选择性ΔF40db/ΔF3db 1.12，插入损耗L小于等于0.45db，输入驻波小于等于1.2db。

例2的制造工艺同例1，但主体模具为平行一体的四矩形腔，并且在装配两端盖板前增加一个步骤：根据功能用途需要安装合路分路结构的输入输出装置。

如图7所示，本发明实施例3给出由一个本发明六腔滤波器与两个普通分布式耦合的四腔滤波器双工连接组成的塔顶放大器或基站功率放大器合路分路器。六腔滤波器与两个四腔滤波器平行一体且等长等高，具有两个输出端5和两个双工连接端51，六腔滤波器的二、五两腔之间具有隔腔耦合装置8。图中其余标号同图2。例3的结构参数同例2，物理参数为：六腔滤波器中心频率fo 800MHz-1000MHz可调，通带宽度ΔF3db10MHz-50MHz可调，选择性ΔF40db/ΔF3db 1.65，插入损耗L小于等于0.3db，输入驻波小于等于1.2db；四腔滤波器中心频率fo 800MHz-1000MHz可调，通带宽度ΔF3db 10MHz-50MHz可调，选择性ΔF40db/ΔF3db 2.8，插入损耗L小于等于0.25db，输入驻波小于等于1.2db。

例3的制造工艺同例2。

Claims

1、低损耗高选择性大功率多腔滤波器，具有谐振腔主体、盖板、内导体、谐振频率调节螺钉、输入输出接口装置，其特征是主体为平行一体的双矩形腔，盖板位于双矩形腔两端，主体中具有偶数个谐振腔，其两边谐振腔为梳形对称的分布式耦合腔，中间部位两个谐振腔为集中式耦合的同轴谐振腔。

2、根据权利要求1所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是具有隔腔耦合装置。

3、根据权利要求1或2所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是一个八腔滤波器。

4、根据权利要求3所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是所述的八腔滤波器的二、七两腔之间或者三、六两腔之间具有隔腔耦合装置。

5、根据权利要求1或2所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是由所述的两个及其以上的等长等高的多腔滤波器平行一体组成的滤波器件。

6、根据权利要求5所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是由所述的一个八腔滤波器与一个六腔滤波器组成收发双工器滤波器件，具有两个输出端和一个双工连接端。

7、根据权利要求6所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是所述的八腔滤波器的二、七两腔之间或者三、六两腔之间具有隔腔耦合装置，所述的六腔滤波器的二、五两腔之间具有隔腔耦合装置。

8、根据权利要求1或2所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是由一个所述的滤波器与一个及其以上的等长等高的普通多腔滤波器平行一体组成的滤波器件。

9、根据权利要求8所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是由一个所述的六腔滤波器与两个普通分布式耦合的四腔滤波器双工连接组成的塔顶放大器或基站功率放大器合路分路器滤波器件，具有两个输出端和两个双工连接端。

10、根据权利要求9所述的低损耗高选择性大功率多腔滤波器，其特征是所述的六腔滤波器的二、五两腔之间具有隔腔耦合装置。

11、一种低损耗高选择性大功率多腔滤波器的制造工艺，其特征是包括如下步骤：(1)、根据滤波器主体设计参数制造模具，(2)、通过大型挤压机加热挤压出主体型材，(3)、根据滤波器所需长度尺寸切割型材，制得主体，(4)、根据集中耦合参数要求设计中间部位两个谐振腔的结构尺寸并进行加工，即在腔间隔板上加工出相应的缺口，(5)、装配内导体、谐振频率调节螺钉、输入输出接口装置，(6)、装配两端盖板，至此，本发明滤波器产品制造完毕。

12、根据权利要求11的低损耗高选择性大功率多腔滤波器的制造工艺，其特征是在装配盖板前增加一个步骤：根据选择性要求安装隔腔耦合装置。

13、根据权利要求11的低损耗高选择性大功率多腔滤波器的制造工艺，其特征是在装配盖板前增加一个步骤：根据功能用途需要安装合路分路结构的输入输出装置。