CN209766609U - 介质波导滤波器的对称零点结构及其滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于射频和微波滤波器技术领域，提供了一种介质波导滤波器的对称零点结构，设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块，所述陶瓷模块包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的所述介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔，且所述第一通孔靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。还提出一种包括所述对称零点结构的滤波器。借此，本实用新型使该结构形式下由于寄生耦合影响而大幅减弱的高端零点增强，与低端零点组合形成对称零点；调节灵活、使用范围广且结构简单易于加工制作。

Description

介质波导滤波器的对称零点结构及其滤波器

技术领域

本实用新型涉及射频和微波滤波器技术领域，尤其涉及一种介质波导滤波器的对称零点结构及其滤波器。

背景技术

随着5G通信时代的到来，陶瓷介质波导滤波器以其紧凑的尺寸，低插损和较高的功率容量在基站设备中得到越来越广泛的应用。根据目前的5G频段要求，陶瓷介质波导滤波器往往需要在工作通带的低端和高端频段设置至少一对对称的传输零点来改善近端抑制的性能。通常采用在平衡四极子的拓扑形式来实现，即在第一和第四谐振器间设置容性的交叉耦合的形式来实现对称的传输零点。目前较常用实现对称零点的具体结构样式主要有以下几种：

1.通过在陶瓷介质模块外设置金属连杆、探针或陶瓷介质块表面镀银层上蚀刻微带的方式实现第一和第四谐振器间的容性交叉耦合，其缺点是加工和制程上难度较大，并且由于这类负耦合一般不易做到很强，难以实现距离工作通带很近的对称零点。

2.将多个介质模块在竖直或水平方向组合而成，并通过在相互接触面上设置不同形式的耦合开窗来实现第一和第四谐振器间的容性交叉耦合，其缺点是需要将各介质模块焊接在一起，并带来额外的装配公差影响生产一致性，竖直方向的组合还会增加整个滤波器的高度。

3.一个整体陶瓷介质块中集成多个谐振器，在第一和第四谐振器间耦合开窗部分设置一个或多个盲孔，使这两个谐振器间剩余介质部分的耦合开窗截面电长度超过工作频段的半波长，从而实现容性的交叉耦合。这种结构的优点是加工和制程简单，精度相对较高。缺点是该结构存在寄生耦合，会导致通带高端的零点较预期弱，零点位置距离工作通带较远，影响通带高端的抑制性能。

综上可知，现有的带阻滤波器在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种介质波导滤波器的对称零点结构及其滤波器，结构简单、安装方便，能够有效缩小带阻滤波器的体积。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种介质波导滤波器的对称零点结构，设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块，所述陶瓷模块包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的所述介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔，且所述第一通孔靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述平衡四极子包括有依次呈顺时针分布的第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器以及第四谐振器，所述第一通孔设于所述平衡四极子之内并靠近于所述第一谐振器和所述第四谐振器之间的耦合开窗位置。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述第一谐振器和所述第四谐振器的耦合开窗位置还设有一耦合盲孔。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的耦合开窗位置设有一第二通孔，所述第二通孔靠近于所述平衡四极子的外侧；和/或

所述第二谐振器和所述第三谐振器之间的耦合开窗位置设有一第三通孔，所述第三通孔靠近于所述平衡四极子的外侧；和/或

所述第三谐振器和所述第四谐振器之间的耦合开窗位置设有一第四通孔，所述第四通孔靠近于所述平衡四极子的外侧。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述第一谐振器与第m个所述介质波导谐振器相邻，并在靠近于所述陶瓷模块的介质外侧通过耦合开窗连接，其中m>4。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述介质波导谐振器的中央顶部上设置有一用于调整谐振频率的调谐盲孔。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述导电镀层为高导电率金属层。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述高导电率金属层设为银金属层或铜金属层。

根据所述的介质波导滤波器的对称零点结构，所述陶瓷模块呈长方体状；和/或

所述陶瓷模块呈一体成型结构。

还提出一种包括上述任一项所述介质波导滤波器的对称零点结构的滤波器。

本实用新型所述的介质波导滤波器的对称零点结构设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块，所述陶瓷模块包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的所述介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔，且所述第一通孔靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。还提出一种包括所述对称零点结构的滤波器。借此，本实用新型具有结构简单，易于加工制作，无需多介质模块组合焊接，批量生产一致性高的优点；并且通过微调各通孔和耦合盲孔的大小和位置，可在一定范围内实现对高低端两零点位置平衡度的灵活调节，适用范围广。

附图说明

图1为现有技术中常规的8阶介质波导滤波器的结构俯视图；

图2为现有技术中常规的8阶介质波导滤波器的立体剖视图；

图3为现有技术常规的8阶介质波导滤波器的频率响应曲线图；

图4为本实用新型第一实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构的结构俯视图；

图5为本实用新型第一实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构的立体剖视图；

图6为本实用新型第一实施例所述介质波导滤波器的频率响应曲线图；

图7为本实用新型第二实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构的结构俯视图；

图8为本实用新型第二实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构的立体剖视图；

图9为本实用新型第二实施例所述介质波导滤波器的频率响应曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1～图2，为现目前一种常规的8阶介质波导滤波器1的结构示意图，共包含八个介质谐振器。每个谐振器中央顶部设置有调谐盲孔，用于调整各谐振器的谐振频率。其中第一谐振器11，第二谐振器12，第三谐振器13和第四谐振器14组成了产生对称零点的平衡四极子拓扑结构。四个谐振器中间区域由一个贯穿的T型槽或十字型槽分割15，并形成相邻两两连通的耦合开窗。第一和第四谐振器间的耦合开窗位置连通，并设有耦合盲孔16，使这两个谐振器间剩余介质部分的耦合开窗截面电长度超过工作频段的半波长，从而实现容性的交叉耦合。图3为该介质波导滤波器的频率响应曲线，可见由于耦合盲孔15引入的寄生耦合影响，工作通带高端零点较低端零点偏弱较多，影响高端的带外抑制性能。

图4～图5示出本实用新型第一实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构，设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块3，所述陶瓷模块3包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔301，且第一通孔301靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。谐振器间设有介质耦合开窗连通，陶瓷介质通过开窗部分相连或相互暴露，实现谐振器间的相互能量耦合，通过调节开窗的尺寸可以得到不同的耦合量；所述耦合开窗是指谐振器间的陶瓷连接段。本实施例的m等于8，n等于1；即在一个陶瓷模块3上包括有八个介质波导谐振器以及由其中的四个介质波导谐振器组成的平衡四极子，并且所述介质波导谐振器的中央顶部上设置有一用于调整谐振频率的调谐盲孔，即每个谐振器中央顶部设置有调谐盲孔，用于调整各谐振器的谐振频率。

区别与现有常规的滤波器的是，本实施例在所述平衡四极子的中间区域靠近第一和第四耦合开窗位置设置一个第一通孔301，通过该第一通孔301用于物理上分割四个谐振器，并防止由于中间区域连接开窗尺寸过大，电长度靠近或超过半波长形成工作通带附近的谐振，甚至影响其耦合的极性。通过调整该第一通孔301的大小和位置可调节平衡四极子对角两两间谐振器的感性耦合量，从而增强原来由于寄生耦合减弱的高端零点，使之与低端零点对称或达到所需的位置。

所述平衡四极子包括有依次呈顺时针分布的第一谐振器31、第二谐振器32、第三谐振器33以及第四谐振器34，所述第一通孔301设于平衡四极子之内并靠近于第一谐振器31和第四谐振器34之间的耦合开窗位置(即陶瓷连接段)。即所述四个介质波导谐振器呈“田”字排布，第一谐振器31与第二谐振器32、第四谐振器34相邻，与第三谐振器33呈对角排布。在现有整体块四极子结构形式的基础上通过设置一个或多个第一通孔301，在保持主耦合不受影响的同时大幅增强第一谐振器31和第三谐振器33，以及第二谐振器32和第四谐振器34间的耦合量，从而使该结构形式下由于寄生耦合影响而大幅减弱的高端零点增强，与低端零点组合形成对称零点。

所述第一谐振器31和第四谐振器34的耦合开窗位置还设有一耦合盲孔302。通过该耦合盲孔302使这两个谐振器间剩余介质部分的耦合开窗截面电长度超过工作频段的半波长，从而实现容性的交叉耦合。调整该耦合盲孔302的直径或深度可调节第一谐振器31和第四谐振器34间的容性交叉耦合量，增大耦合盲孔302的直径或深度能减弱该容性耦合量，此时高低端的对称零点均减弱，位置将远离工作通带；反之亦然。

优选的是，所述第一谐振器31和第二谐振器32之间的耦合开窗位置设有一第二通孔303，第二通孔303靠近于所述平衡四极子的外侧；进一步的是，所述第二谐振器32和第三谐振器33之间的耦合开窗位置设有一第三通孔304，所述第三通孔304靠近于平衡四极子的外侧；所述第三谐振器33和第四谐振器34之间的耦合开窗位置设有一第四通孔305，第四通孔305靠近于所述平衡四极子的外侧；通过调整各自对应通孔的大小和位置即可调节各段耦合量的大小。在该实施例中通过在设计时对耦合盲孔302和第一通孔301、第二通孔303、第三通过304以及第四通孔305的尺寸和位置的微调，可以实现对称零点位置在一定范围内的灵活调节。参见图6，加入带外抑制要求，示图表示更为直观，左右零点位置对称，通带两端的带外抑制均满足要求。

本实施例所述第一谐振器31与第八个所述介质波导谐振器35相邻，并在靠近于陶瓷模块3的介质外侧通过耦合开窗连接。通过优化开窗尺寸可调整首尾谐振器间的耦合量，并配合上述结构可在工作通带的两端得到两对对称零点。

所述导电镀层为高导电率金属层；所述高导电率金属层可以设为银金属层或铜金属层。所述陶瓷模块3呈长方体状；更好的是，所述陶瓷模块3呈一体成型结构。一个陶瓷模块3可以根据设计需要包含一个或多个介质谐振器，本申请是用单个陶瓷模,3包含多个介质谐振器，避免多个陶瓷模块需要组合装配等工艺难点；本申请是单一的陶瓷模块3包含多个谐振器，各谐振器间通过陶瓷连接段(即耦合开窗)相连并实现电磁耦合。

图7～图8示出本实用新型第二实施例所述的介质波导滤波器的对称零点结构，设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块5，所述陶瓷模块5包括有八个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及一个平衡四极子；所述平衡四极子由四个相邻的介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔501，且第一通孔501靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。谐振器间设有介质耦合开窗连通，陶瓷介质通过开窗部分相连或相互暴露，实现谐振器间的相互能量耦合，通过调节开窗的尺寸可以得到不同的耦合量；所述耦合开窗是指谐振器间的陶瓷连接段。所述介质波导谐振器的中央顶部上设置有一用于调整谐振频率的调谐盲孔，即每个谐振器中央顶部设置有调谐盲孔，用于调整各谐振器的谐振频率。

所述平衡四极子包括有依次呈顺时针分布的第一谐振器51、第二谐振器52、第三谐振器53以及第四谐振器54，所述第一通孔501设于平衡四极子之内并靠近于第一谐振器51和第四谐振器54之间的耦合开窗位置(即陶瓷连接段)。即所述四个介质波导谐振器呈“田”字排布，第一谐振器51与第二谐振器52、第四谐振器54相邻，与第三谐振器53呈对角排布。其余谐振器还包括有第五谐振器55、第六谐振器56、第七谐振器57以及第八谐振器58；所述第一谐振器51与第八个所述介质波导谐振器55相邻，并在靠近于陶瓷模块5的介质外侧通过耦合开窗(如图中的连接段59)连接。通过优化开窗尺寸可调整首尾谐振器间的耦合量，并配合上述结构可在工作通带的两端得到两对对称零点。

本实施例在第一实施例的基础上做出了进一步的改进，主要区别在于加宽了第一谐振器51与最末谐振器58间的耦合开窗(连接段59)的宽度，从而增强了第一谐振器51于最末谐振器58间的感性耦合量，首尾两谐振器间的适量感性耦合配合本实用新型提出的由第一谐振器51至第四谐振器54组成的平衡四极子结构，可在工作通带的两端得到两对对称零点，其频率响应曲线如图9所示。加宽的首尾谐振器间耦合开窗也有利于提高整个陶瓷介质块在结构强度和生产良率。

并且，第一实施例或第二实施例也可以与更多的谐振器进行混合和级联，组成任意阶的滤波器。

本实施例还提出一种包括有如图4～图5或者图7～图8所示对称零点结构的滤波器。

综上所述，本实用新型所述的介质波导滤波器的对称零点结构设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块，所述陶瓷模块包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的所述介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔，且所述第一通孔靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。还提出一种包括所述对称零点结构的滤波器。通过优化产生该对称零点的平衡四极子中各谐振器间的耦合结构来调整各谐振器间的相互耦合量，在保持主耦合不受影响的同时大幅增强第一和第三谐振器，以及第二和第四谐振器间的耦合量，从而使该结构形式下由于寄生耦合影响而大幅减弱的高端零点增强，从而与低端零点组合形成对称零点。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，设有一表面具有导电镀层的陶瓷模块，所述陶瓷模块包括有m个耦合开窗连接的介质波导谐振器以及n个平衡四极子，且m≥4，n≥1；所述平衡四极子由四个相邻的所述介质波导谐振器呈矩形对角点分布组成，在所述平衡四极子之内设有至少一第一通孔，且所述第一通孔靠近于所述平衡四极子内的首尾谐振器之间的耦合开窗位置。

2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述平衡四极子包括有依次呈顺时针分布的第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器以及第四谐振器，所述第一通孔设于所述平衡四极子之内并靠近于所述第一谐振器和所述第四谐振器之间的耦合开窗位置。

3.根据权利要求2所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述第一谐振器和所述第四谐振器的耦合开窗位置还设有一耦合盲孔。

4.根据权利要求2所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的耦合开窗位置设有一第二通孔，所述第二通孔靠近于所述平衡四极子的外侧；和/或

所述第二谐振器和所述第三谐振器之间的耦合开窗位置设有一第三通孔，所述第三通孔靠近于所述平衡四极子的外侧；和/或

所述第三谐振器和所述第四谐振器之间的耦合开窗位置设有一第四通孔，所述第四通孔靠近于所述平衡四极子的外侧。

5.根据权利要求2所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述第一谐振器与第m个所述介质波导谐振器相邻，并在靠近于所述陶瓷模块的介质外侧通过耦合开窗连接，其中m>4。

6.根据权利要求1所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述介质波导谐振器的中央顶部上设置有一用于调整谐振频率的调谐盲孔。

7.根据权利要求1所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述导电镀层为高导电率金属层。

8.根据权利要求7所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述高导电率金属层设为银金属层或铜金属层。

9.根据权利要求1所述的介质波导滤波器的对称零点结构，其特征在于，所述陶瓷模块呈长方体状；和/或

所述陶瓷模块呈一体成型结构。

10.一种包括有如权利要求1～9任一项所述介质波导滤波器的对称零点结构的滤波器。