CN203013886U - 腔体器件及其椭圆函数型低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种椭圆函数型低通滤波器，包括相盖装的纵长型腔体与盖板，该腔体沿其纵长方向两端设有两个用于外部信号连接的端口，该腔体内设有用于在两个端口之间传导信号的传输杆，所述传输杆上方沿其纵长方向间隔设有若干谐振单元，其中，所述谐振单元包括以导线绕折而成的电感元件和印制有调谐盘的介质板，所述介质板横跨所述纵长型腔体的顶部的横向设置，所述电感元件一端与所述介质板的调谐盘接触连接，另一端与所述传输杆接触连接。此外涉及一种腔体器件，其采用如前所述的椭圆函数型低通滤波器。本实用新型具有插入损耗小、带外抑制度高、抑制频段宽，互调抑制好等优点。

Description

腔体器件及其椭圆函数型低通滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种信号分合路技术，尤其涉及一种腔体器件及其椭圆函数型低通滤波器。

背景技术

现有技术中，如中国实用新型专利公开号为CN101335905A的GSM/DCS/WCDMA三频合路器所述的三频合路器，用于完成高频信号GSM、DCS和WCDMA三个相异频段信号的合路处理，每个信号通路通过带通滤波器实现，其中该合路器的DCS和WCDMA带通滤波器靠近合路端口处公用一个谐振柱，而所述GSM带通滤波器由一金属导带与其所在的通路端口电性连接，以此实现三个频段的合路输出。此实用新型提供的合路器虽然可以很好地实现超宽频带间的合路，但仅可应用在使用高频信号的移动通讯领域，应用范围受限。

随着三网融合的发展以及LTE频段的启用，相比传统频段，新的频段正向着更低频和更高频两个方向发展。随着新的制式或系统的引入，市场对合路器等的用于信号分合路的腔体器件的要求越来越高，希望能实现更宽频段信号的分合路，以在无线通讯领域广泛应用。

对于低频信号而言，其通带很宽，两个通带之间的过渡带又较窄，其带外抑制要求高。如公开号为CN102412433A的中国实用新型专利申请“通信腔体器件及其椭圆函数型低通滤波通路”，公开了一种椭圆函数型低通滤波通路，该低通滤波通路是在传统的糖葫芦形低通滤波器的基础上，将其低阻抗部分以一个等效电感电容串联的谐振子替代，该谐振子的等效电感由印制在介质板上的微带线或固定调谐盘的柱状杆实现，等效电容由一一对应的固定调谐盘与活动调谐盘之间的缝隙耦合实现。该低通滤波通路在过渡带相对带宽只有6.6%的0-1600MHz与1710-2700MHz两个实测的频段环境中，插入损耗被控制在1.0dB以下，带外抑制度能达到40dB以上。然而，在实际应用中，需要一种电气性能更佳的低通滤波器，上述低通滤波器仍未达到要求。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是，提供一种通带更宽、带外抑制度更高、插入损耗更低和调谐更灵活的椭圆函数型低通滤波器。

本实用新型的第二目的是，提供一种应用所述椭圆函数型低通滤波器实现超宽频多通道的通信用腔体器件。

为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种椭圆函数型低通滤波器，包括相盖装的纵长型腔体与盖板，该腔体沿纵长方向两端设有两个用于外部信号连接的端口，该腔体内设有用于在两个端口之间传导信号的传输杆，所述传输杆上方沿其纵长方向间隔设有若干谐振单元，其中，所述谐振单元包括以导线绕折而成的电感元件和印制有调谐盘的介质板，所述介质板横跨所述纵长型腔体的顶部的横向设置，所述电感元件一端与所述介质板的调谐盘接触连接，另一端与所述传输杆接触连接。

进一步地，所述盖板设有调谐螺杆，该调谐螺杆穿过所述盖板进入所述纵长型腔体设置。具体地，至少有一个所述的调谐螺杆伸入腔体内的端部与所述介质板的调谐盘正对，用于调节该介质板所在的谐振单元的耦合量。更优地，至少有一个所述的调谐螺杆伸入腔体内的位置处于两个谐振单元之间，用于调节与该调谐螺杆相邻的两个谐振单元之间的耦合量。

进一步地，所述电感元件为多层平绕状的高频阻流线圈。

进一步地，所述调谐盘为印制在所述介质板上的微带线。更优地，所述腔体顶部边缘处设有若干供所述介质板横向安装的凹槽。

进一步地，所述传输杆为纵长的高阻抗线，其形成有若干相串接的电感，所述谐振单元连接于其中两个电感之间。

一种腔体器件，用作分路器、双工器、合路器、馈电器中任意之一，其中，其采用如前所述的的椭圆函数型低通滤波器。

进一步地，包括一个低频信号通路，通过所述椭圆函数型低通滤波器和切比雪夫型低通滤波器串联实现。具体地，所述切比雪夫型低通滤波器包括若干串珠式串联的高阻抗线和低阻抗线。

进一步地，所述腔体器件还至少包括通过同轴腔体滤波器实现的第一高频信号通路和第二高频信号通路，经过所述第一高频信号通路和第二高频信号通路的信号通过与设置在合路端口的合路件合路，合路后的信号与所述低频信号通路的信号在该合路件处实现进一步合路，进一步合路后的信号经所述合路端口输出。

进一步地，所述低频信号通路与所述第一高频信号通路和第二高频信号通路物理隔离。

具体地，所述合路件为一导杆。所述导杆一端与所述合路端口电性连接，穿过所述低频信号通路的腔体后，另一端与所述第一高频信号通路的滤波器元件缝隙耦合。所述第二高频信号通路的滤波器元件通过导线与所述导杆电性连接。所述低频信号通路经所述椭圆函数型低通滤波器的高阻抗线与所述该通路腔体内的一段所述导杆电性连接。更优地，所述椭圆函数型低通滤波器与导杆间设有调节所述滤波器自身驻波比或减少该腔体器件内其他装置产生的信号干扰的抗干扰装置。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优势：

1.本实用新型腔体器件所采用的椭圆函数型低通滤波器，采用由微带线印制成调谐盘的介质板，可通过调整微带线在介质板上的形状和面积达到调谐的目的；另外，该介质板固定在所述腔体上方，增加了该固定调谐盘的稳固度，避免意外碰撞或使用过程导致位移，引起该滤波器电气性能的不稳定，并需要频繁调整；

2.本实用新型腔体器件所采用的椭圆函数型低通滤波器，改善了调谐方式，通过设置在不同位置的调谐螺杆，不仅可调节单个谐振单元的耦合量，也可调节两个相邻谐振单元间的耦合量，调谐方式更灵活；

3.本实用新型的腔体器件，使用所述椭圆函数型低通滤波器和切比雪夫型低通滤波器串联，使其低频信号通路通带宽，可实现DC-800MHz的通带；过渡带窄、带外抑制度高，各通带之间的隔离度可以达到90dB以上；

4.本实用新型的腔体器件，使用独特的合路端口设计，插入损耗低，DC-800MHz的插入损耗小于1dB；

5.本实用新型的腔体器件，其端口设计简单，安装方便。

附图说明

图1为本实用新型腔体器件所采用的椭圆函数型低通滤波器的原理电路图。

图2为本实用新型腔体器件所采用的椭圆函数型低通滤波器的局部的立体结构爆炸图，其中盖板被省略。

图3为本实用新型腔体器件的合路原理图。

图4为本实用新型腔体器件所采用的切比雪夫型低通滤波器的立体结构图。

图5为本实用新型腔体器件的合路端口结构，主要示出低频通路与其他通路的合路方式。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

传统的低通滤波器，包括一个负载串联的电阻以及与负载并联的一个电容，其中，电容有电抗作用，一方面阻止高频信号通过，另一方面使低频信号通过负载，另外，电容在较高频率下电抗作用减弱，因此电容还起到短路作用。参考图1，本实用新型椭圆函数型低通滤波器，是在传统低通滤波器的基础上，将其低阻抗部分以一个等效电感电容串联的谐振单元替代，从而在通带外形成若干传输零点，提高了低通滤波器的中心频率近端带外抑制性能。

根据前述原理，本实用新型椭圆函数型低通滤波器的具体结构如图2所示，该低通滤波器包括有屏蔽外界信号干扰的金属腔体16及与所述腔体16盖合的盖板（未图示），所述金属腔体16为纵长方形，沿其纵长方向两端设有用于与外部信号连接的端口（未图示），所述腔体16的内部空间包括作为传输杆的高阻抗线11、作为电感元件的高频阻流线圈12及印有微带线并形成调谐盘的介质板13，穿过所述盖板设有调谐螺杆14和15。其中，所述高阻抗线11等效于图1中的串联电感，该高阻抗线11沿腔体的纵长方向横贯所述腔体16的空腔部分，靠近所述腔体16底壁（未标示），但不与所述腔体16的底壁或侧壁16接触；所述高阻抗线11的两端可引出信号的输入或输出端口，甚至并联和/或串联其他通信器件。所述高频阻流线圈12等效于图1中并联电路里的电感，公知技术中，高频阻流线圈通常用于阻止高频交流电流通过，以达到过滤高频信号的目的，如图2所示，本实用新型中使用的高频阻流线圈12以分层平绕形式实现其电感功能；所述高频阻流线圈12架设在所述高阻抗线11上方，其两端与所述高阻抗线11和介质板13电性连接。

上述的高频阻流线圈12与介质板13是成对出现的，它们共同构成一个谐振单元，在高阻抗线11的纵长方向上，间隔地设置若干个这样的谐振单元。

所述印有微带线的介质板13和所述设有调谐螺杆14和15的盖板组成等效于图1中并联电路里的电容，继续参考图2，所述介质板13为纵长型PCB板，面对所述盖板的一面印有微带线，该介质板13横向安装在所述腔体16上方并固定在该腔体16的侧壁上，同时位于所述电感元件12上方，该介质板13开设一通孔132，供所述高频阻流线圈12从所述介质板13背向盖板的一面穿过，连接到该介质板13面向盖板一面的微带线，以此构成调谐盘。所述腔体16的侧壁设有若干供所述介质板13安装的带螺孔162的凹槽161，该凹槽161的深度大于所述介质板13的厚度，所述介质板13亦在其纵长方向上延伸出供自身安装在所述凹槽161的耳廓（未标示），所述耳廓的形状与所述凹槽161形状匹配，并设有与所述凹槽上的螺孔162对应的螺孔131，由此介质板13可以与该凹槽161相螺锁固定。

所述调谐螺杆14和15包括设置在盖板外的螺帽14a和15a，还有经所述螺帽14a和15a固定并穿过所述盖板伸入腔体内部空间的螺杆14b和15b，通过拧紧或放松所述螺杆14b和15b调节该螺杆底面端部与所述介质板13上的调谐盘之间的距离，实现电容耦合量的调整。如图2所示，设置在所述介质板13的正上方的调谐螺杆14，直接用于调整该调谐螺杆14所在的谐振单元的耦合量；设置在所述介质板13的正上方以外的地方的调谐螺杆15，其伸入至腔体内部空间时，其位置刚好对应于两个谐振单元之间，可以用于实现两个相邻的所述谐振单元间的耦合量的调节。传统的调谐螺杆仅与固定的调谐盘一一对应，如前述的调谐螺杆14，只能调整单个谐振单元的耦合量，调谐方式不够灵活，本实用新型腔体器件所采用的椭圆函数型低通滤波器增加了调谐螺杆15，可对谐振单元间的耦合程度作适当的调整，如此设计，增加了调谐方式，扩展了调谐范围，使调谐更灵活。

参考图3，为采用了所述椭圆函数型低通滤波器1A的本实用新型的腔体器件的合路原理图，其包括一个合路端口及多条信号通路，其中，通路1用于通行DC-800MHz低频频段信号，采用了具有前述特征的椭圆函数型低通滤波器1A并将之与一切比雪夫型低通滤波器1B串联实现，其余通行其他频段信号的通路，通过若干个同轴腔体滤波器实现。参考图4，所述切比雪夫型低通滤波器1B包括金属腔体19、盖板（未图示）及若干段纵长状的高阻抗线17和圆盘状低阻抗线18，所述各高阻抗线17顺次端端相对沿同一轴线布置，所述低阻抗线18在与该些高阻抗线17同轴的方向上以串联形式接入两相邻的所述高阻抗线17间，所述高阻抗线17和低阻抗线18相连接形成串珠状结构，构成所述切比雪夫型低通滤波器1B的核心部分，并横贯在其金属腔体19内；更优地，所述金属腔体19延伸出间隔壁191包围所述低阻抗线18，以优化该滤波器的电气性能。所述切比雪夫型低通滤波器1B在过渡带的衰减较快，和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，能很好地实现该低通滤波器的中心频率远端带外抑制性能。

本实施例中，所述椭圆函数型低通滤波器1A和切比雪夫型低通滤波器1B通过共用一个金属腔体及盖板，通过在同一腔体内部进行结构整合实现串联连接。当然，也可以用两个独立的所述低通滤波器串联实现。所述集成在同一腔体器件中进行串联的椭圆函数型低通滤波器1A和切比雪夫型低通滤波器1B，经测试，实现了DC-800MHz频段对851MHz-3GHz频段90dB的抑制，低频频段的带外抑制率大大提高。

请参考图5的本实用新型的腔体器件的合路端口立体结构图，其用于揭示所述椭圆函数型低通滤波器1A与切比雪夫型低通滤波器1B进行合路时，如何与其它通路有效进行合路，该图显示了对应于图3的其他频段的通路2和通路3的部分装置，主要是用于与合路端口4合路的谐振柱21和31，其中，通路3通行851MHz-1GHz频段；还有所述通路1的椭圆函数型低通滤波器1A的部分结构。由于所述通路1通行低频信号，因此相对所述通路1而言，其他频段信号均属于高频信号，因此所述通路2和通路3为高频信号通路。所述合路端口4的内导体(未图示)连接导杆41的一端，而所述导杆41的另一端与所述通路2的谐振柱21缝隙耦合，实现所述通路2与端口4的信号连通，可选择地，所述谐振柱21柱体设有径向通孔（未图示），所述导杆41远离所述合路端口4的一端套入所述通孔，并与所述谐振柱21的本体保持隔离不接触，以此实现彼此的套筒式耦合连接。所述通路3的谐振柱31通过一金属导线32与所述导杆41连接，所述金属导线32分别与所述谐振柱31和导杆41接触连接，该金属导线32优选镀银铜线。

继续参考图5，所述椭圆函数型低通滤波器1A设置在最靠近端口4的区域，并由腔体16的侧壁隔离出独立区域，以减少该腔体器件中其他装置对滤波器1A的干扰，同时，也减少滤波器1A对其他装置的干扰，若所述切比雪夫型低通滤波器1B与滤波器1A共用一个腔体，则是减少低频通路与其他信号通路的互相干扰。所述导杆41自端口4引出，穿过所述腔体16，最后到达所述通路2的谐振子21，其中，暴露在所述腔体16的一段所述导杆41与滤波器1A的高阻抗线11电性连接，为了达到更好的合路效果，所述滤波器1A可选择地连接调节所述滤波器1A自身驻波比或抗干扰的装置1C后，再与所述导杆41连接，具体地，装置1C串联在所述导杆41和高阻抗线11之间。

根据上述端口合路结构，进入所述腔体器件的信号在高频频段进行第一阶段合路后，再与低频频段的信号进行第二阶段合路，最后经端口4输出整合信号。若该腔体器件执行信号分路功能时，通过端口4的信号先由通路1分离出低频信号，再经其他通路根据各自的频率范围分路到其他端口输出。

综上所述，本实用新型腔体器件及其椭圆函数型低通滤波器具有插入损耗小、带外抑制度高、抑制频段宽，互调抑制好等优点。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种椭圆函数型低通滤波器，包括相盖装的纵长型腔体与盖板，该腔体沿纵长方向两端设有两个用于外部信号连接的端口，该腔体内设有用于在两个端口之间传导信号的传输杆，所述传输杆上方沿其纵长方向间隔设有若干谐振单元，其特征在于，所述谐振单元包括以导线绕折而成的电感元件和印制有调谐盘的介质板，所述介质板横跨所述纵长型腔体的顶部的横向设置，所述电感元件一端与所述介质板的调谐盘接触连接，另一端与所述传输杆接触连接。

2.如权利要求1所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述盖板设有调谐螺杆，该调谐螺杆穿过所述盖板进入所述纵长型腔体设置。

3.如权利要求2所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：至少有一个所述的调谐螺杆伸入腔体内的端部与所述介质板的调谐盘正对，用于调节该介质板所在的谐振单元的耦合量。

4.如权利要求2所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：至少有一个所述的调谐螺杆伸入腔体内的位置处于两个谐振单元之间，用于调节与该调谐螺杆相邻的两个谐振单元之间的耦合量。

5.如权利要求1所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述电感元件为多层平绕状的高频阻流线圈。

6.如权利要求1所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述调谐盘为印制在所述介质板上的微带线。

7.如权利要求6所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述腔体顶部边缘处设有若干供所述介质板横向安装的凹槽。

8.如权利要求1-7任意一项所述的椭圆函数型低通滤波器，其特征在于：所述传输杆为纵长的高阻抗线，其形成有若干相串接的电感，所述谐振单元连接于其中两个电感之间。

9.一种腔体器件，用作分路器、双工器、合路器、馈电器中任意之一，其特征在于：其采用如权利要求1-8任意一项所述的的椭圆函数型低通滤波器。

10.如权利要求9所述的腔体器件，其特征在于：包括一个低频信号通路，通过所述椭圆函数型低通滤波器和切比雪夫型低通滤波器串联实现。

11.如权利要求10所述的腔体器件，其特征在于：所述切比雪夫型低通滤波器包括若干串珠式串联的高阻抗线和低阻抗线。

12.如权利要求10所述的腔体器件，其特征在于：还至少包括通过同轴腔体滤波器实现的第一高频信号通路和第二高频信号通路，经过所述第一高频信号通路和第二高频信号通路的信号通过与设置在合路端口的合路件合路，合路后的信号与所述低频信号通路的信号在该合路件处实现进一步合路，进一步合路后的信号经所述合路端口输出。

13.如权利要求12所述的腔体器件，其特征在于：所述低频信号通路与所述第一高频信号通路和第二高频信号通路物理隔离。

14.如权利要求12所述的腔体器件，其特征在于：所述合路件为一导杆。

15.如权利要求14所述的腔体器件，其特征在于：所述导杆一端与所述合路端口电性连接，穿过所述低频信号通路的腔体后，另一端与所述第一高频信号通路的滤波器元件缝隙耦合。

16.如权利要求15所述的腔体器件，其特征在于：所述第二高频信号通路的滤波器元件通过导线与所述导杆电性连接。

17.如权利要求15所述的腔体器件，其特征在于：所述低频信号通路经所述椭圆函数型低通滤波器的高阻抗线与所述该通路腔体内的一段所述导杆电性连接。

18.如权利要求17所述的腔体器件，其特征在于：所述椭圆函数型低通滤波器与导杆间设有调节所述滤波器自身驻波比的装置。

19.如权利要求17所述的腔体器件，其特征在于：所述椭圆函数型低通滤波器与导杆间设有减少该腔体器件内其他装置产生的信号干扰的抗干扰装置。

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