CN210443647U - 一种电容耦合结构及应用该结构的介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电容耦合结构及应用该结构的介质滤波器。电容耦合结构设置在至少两介质谐振器上，设两个介质谐振器为一个单元；在一个单元上的两个介质谐振器本体上均开设有调试孔，所述调试孔为盲孔；还形成有以下结构，在相邻两个介质谐振器连接位置的本体的上表面和下表面分别开设有至少一个负耦合孔，所述负耦合孔为盲孔，各负耦合孔的深度均不大于所述调试孔的深度。本实用新型通过对调试孔和负耦合孔的合理设置，使得本实用新型的电容耦合结构的耦合系数可调范围更大，技术应用范围可以更广，同时便于后期调试，具有很好的市场应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电容耦合结构及应用该结构的介质滤波器，涉及到通信设备技术领域。
背景技术
随着移动通信技术的日益发展，介质滤波器因其小型化、轻量化、低损耗等优点逐渐引起人们的关注。介质滤波器是通过在一体成型的高介电常数介质陶瓷结构表面金属化来实现的，无需金属腔体，其体积和重量较上述两种滤波器都小得多。此外，由于介质陶瓷材料Q值高，温度漂移特性好，介质滤波器在损耗、工作频率稳定性等滤波性能方面也保持着优势。因此，介质滤波器成为未来移动通信系统的主流选择。介质滤波器的主要有多个实心介质谐振器构成，并通过谐振器之前的耦合实现滤波性能。频率选择性是滤波器的重要参数之一。要提高介质滤波器的频率选择性，可以增加介质谐振器的个数。但是，这种方法将导致介质滤波器尺寸和损耗的增大。在滤波通带附近的某些频点引入传输零点，可以在不增大电路尺寸的前提下有效提高滤波器的频率选择性。为了形成传输零点，需要控制各个谐振器之间的耦合极性，即某些谐振器之间的耦合为电感耦合，其他谐振器之间的耦合为电容耦合。在介质滤波器中，电感耦合可以很容易地通过耦合窗实现。然而，电容耦合则不易实现。为了实现电容耦合，目前的介质滤波器采用了如图1和图2所示的结构，即在两个介质谐振器之间实现至少一个表面金属化的单盲孔电容耦合结构件。然而，通常为了实现大小合适的耦合，此单盲孔的深度要求大于用于调试介质谐振器谐振频率的调试盲孔的深度。由于其深度过大，将会导致后期调试不便。因此，针对介质滤波器提出一种便于后期调试的电容耦合结构十分必要。
实用新型内容
本实用新型针对上述缺陷，目的在于提供一种结构合理，有效形成电容耦合以及便于后期调试的电容耦合结构以及滤波器。
为此本实用新型采用的技术方案是：一种电容耦合结构，设置在至少两介质谐振器上，设两个介质谐振器为一个单元；
在一个单元上的两个介质谐振器本体上开设有调试孔，所述调试孔为盲孔；
还形成有以下结构，在相邻两个介质谐振器连接位置的本体的上表面和下表面分别开设有至少一个负耦合孔，所述负耦合孔为盲孔，各负耦合孔的深度均不大于所述调试孔的深度。
进一步的，相邻两介质谐振器本体上设置有两个所述负耦合孔，对应的设置在两个介质谐振器连接位置的本体的上表面和下表面，为上负耦合孔和下负耦合孔。
进一步的，所述上负耦合孔和下负耦合孔正对设置，且上负耦合孔和下负耦合孔形状一致、深度不一致。
进一步的，所述调试孔表面的部分未被导电层覆盖。
进一步的，所述负耦合孔表面的部分未被导电层覆盖。
所述电容耦合结构的应用，该电容耦合结构应用在滤波器上。
一种应用所述电容耦合结构的介质滤波器，所述滤波器包括由固态介电材料制成的本体，覆盖在所述本体表面的导电层，并按照上述方式形成滤波器的电容耦合结构。
进一步，所述固态介电材料可为陶瓷。
本实用新型的优点是：本实用新型通过对调试孔和负耦合孔的合理设置，使得本实用新型的电容耦合结构的耦合系数可调范围更大，技术应用范围可以更广，同时便于后期调试，具有很好的市场应用前景。
附图说明
图1 现有技术中单盲孔电容耦合结构的三维示意图。
图2现有技术中单盲孔电容耦合结构的剖面示意图。
图3本实用新型提供的双盲孔电容耦合结构第一种实现方式的三维示意图。
图4本实用新型提供的双盲孔电容耦合结构第一种实现方式的剖面示意图。
图5单盲孔电容耦合与本实用新型提供的双盲孔电容耦合第一种实现方式的耦合系数曲线对比图。
图6本实用新型提供的双盲孔电容耦合结构第二种实现方式的结构示意图。
图7电容耦合第二种实现方式的耦合系数曲线图。
图8本实用新型提供的介质滤波器第一设计实例的结构示意图。
图9本实用新型提供的介质滤波器第一设计实例的仿真结果。
图10本实用新型提供的介质滤波器第二设计实例的结构示意图。
图11本实用新型提供的介质滤波器第二设计实例的仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出进一步细化说明，以更好了解本实用新型的技术方案和相关机理：
本实用新型提出了一种双盲孔电容耦合结构，如图3和图4所示的（电容耦合第一种实现方式）。每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调试孔，所述调试孔为盲孔，用于调试其所在的介质谐振器谐振频率。在两个表面金属化的介质谐振器1和2 之间至少引入一对相对的呈盲孔结构形式的负耦合孔，即上盲孔和下盲孔（简称为双盲孔）。其中上盲孔位于两个调试盲孔1和2所在的表面，下盲孔位于与上盲孔所在表面相对的表面。上、下盲孔所处的位置与两个介质谐振器相连接，且均表面金属化。上、下盲孔的深度可以相等，也可以不相等，均小于或等于调试盲孔的深度，便于后期调试。上、下盲孔位置可以正对，也可以错开。
需要说明的是：本实用新型的主要关注点在于：1）负耦合孔为多盲孔结构，考虑到生产成本以及实际使用需求，优先采用双盲孔的结构形式；考虑到加工的便利性和性能的需要，上下盲孔优先采用相同形状（比如说均为圆柱形、方形，此时其轴线在同一直线上）、但深度不一致的结构形式，此时的上盲孔和下盲孔除了深度不一致其余尺寸均可一致也可不一致，比如说为圆柱形时其直径可一样也可不一样，但最终还是根据实际情况形成不同的设计结构；进一步的可根据需要，形成多种标准化的调试孔和负耦合孔的电容耦合结构，以进一步的降低生产成本以及保证产品质量的稳定性和一致性；当然其主要的创新点在于多盲孔的技术特征，其余的均在此基础上做出优化延伸；2）负耦合孔和调试孔之间的深度关系，即各负耦合孔的深度均不大于调试孔的深度；当各调试孔的深度不一致时，各负耦合孔的深度均不大于深度最小调试孔的深度，在这个基础之上，负耦合孔和调试孔之间的深度关系可根据实际情况加以优化，最终可以形成标准，以提高产品的一致性和稳定性。
在上述说明的基础上，为了验证本实用新型结构所取得的技术效果，我们对其进行了仿真及耦合系数的提取，并与单盲孔电容耦合结构的提取结果进行了对比，如图5所示。其中，d对于双盲孔结构为上、下盲孔顶端之间的距离，对于单盲孔结构为单盲孔所在表面的相对表面到单盲孔顶端的距离。耦合系数为负，代表是电容耦合。可以看到，本实用新型提供的双盲孔电容耦合结构的耦合系数可调范围更大，技术应用范围可以更广。此外，随着d的增大，此双盲孔电容耦合结构的耦合绝对值逐渐增大。
上述双盲孔电容耦合结构中所引入的上下盲孔不限制为圆柱体，可以是任意形状，同时其位置也可以是具有偏移。为了验证，我们又对如图6所示的双盲孔电容耦合结构（电容耦合第二种实现方式）进行了耦合系数的提取。提取的结果如图7所示，其中d仍然代表上、下盲孔顶端之间的距离。耦合系数随d变化的总体趋势和图5中类似。但是，可以发现，在d较小的时候（<0.65mm），耦合系数为正值，及电感耦合。这是因为双盲孔的位置偏移到整体结构一侧，而整体结构的另一侧会形成较大的电感耦合。在d<0.65mm时，双盲孔形成的电容耦合很小，电感耦合占据主导地位，体现出来的总的耦合为电感耦合。当d在0.65mm附近时，电感耦合和电容耦合相互抵消，即耦合量为0。当d>0.65mm时，双盲孔形成的电容耦合占据主导地位，体现出的总的耦合为电容耦合，且随着d的增大，此双盲孔电容耦合结构的耦合绝对值也逐渐增大。
介质滤波器设计结构：
下面将利用上述双盲孔电容耦合的两种实现方式，分别给出介质滤波器的设计实例，并对其技术方案进行清楚、完整的描述。
本实用新型提供的介质滤波器第一设计实例如图8所示。该介质滤波器包含两个馈电结构，每个馈电结构由一个耦合槽和一个馈电圆柱组成，图8中的耦合槽1和馈电圆柱1组成一个馈电结构，耦合槽2和馈电圆柱2组成另一馈电结构；该介质滤波器还包含至少两个带有调试盲孔的介质谐振器，图8中含有四个介质谐振器；该介质滤波器还包括至少一个图3和图4中的第一种实现方式的双盲孔电容耦合结构，如图8中的双盲孔电容耦合1，上下两个盲孔的深度均小于其两侧的调试孔2和调试孔3的深度；该介质滤波器还包括在介质滤波器主体表面、调试孔表面和双盲孔表面的导电层，其中，调试孔和双盲孔表面可以全部金属化，也可以部分金属化。具体的，双盲孔电容耦合1中的上下盲孔的深度可以根据实际需要如传输零点的频率等进行设计。通常,一个双盲孔电容耦合结构可以实现两个传输两点，如需增加传输零点的个数，则可以增加介质滤波器中双盲孔电容耦合的个数。具体的，上述导电层可以为金属化层，其中金属可以为银，也可以根据实际需要选择其他金属。
图9给出了本实用新型提供的介质滤波器第一设计实例的仿真结果。可以看到，该介质滤波器的滤波通带从3400MHz到3600MHz，在靠近通带的两边分别引入了一个传输零点，验证了本实用新型提供的双盲孔电容耦合第一种实现方式的可行性与实用性。
进一步地，图10给出了基于本实用新型提供的双盲孔电容耦合第二种实现方式的介质滤波器第二设计实例，其在原理和结构上与图8给出的介质滤波器第一设计实例相似，不同点在于所使用的电容耦合结构是图6给出的双盲孔电容耦合第二种实现方式。
图11给出了本实用新型提供的介质滤波器第二设计实例的仿真结果。可以看到，该介质滤波器的滤波通带从3400MHz到3600MHz，在靠近通带的两边分别引入了一个传输零点，验证了本实用新型提供的双盲孔电容耦合第二种实现方式的可行性与实用性。
需要说明的是，本实用新型的介电滤波器主要创新点在于引用了新的电容耦合结构，滤波器的其他结构均在此基础上做出对应选择和优化，上述只是列举了几种具体的结构形式，并不形成对本实用新型的相关限定。
Claims (7)
1.一种电容耦合结构，其特征在于，设置在至少两介质谐振器上，设两个介质谐振器为一个单元；
在一个单元上的两个介质谐振器本体上开设有调试孔，所述调试孔为盲孔；
还形成有以下结构，在相邻两个介质谐振器连接位置的本体的上表面和下表面分别开设有至少一个负耦合孔，所述负耦合孔为盲孔，各负耦合孔的深度均不大于所述调试孔的深度。
2.根据权利要求1所述的一种电容耦合结构，其特征在于，相邻两介质谐振器本体上设置有两个所述负耦合孔，对应的设置在两个介质谐振器连接位置的本体的上表面和下表面，为上负耦合孔和下负耦合孔。
3.根据权利要求2所述的一种电容耦合结构，其特征在于，所述上负耦合孔和下负耦合孔正对设置，且上负耦合孔和下负耦合孔形状一致、深度不一致。
4.根据权利要求1所述的一种电容耦合结构，其特征在于，所述调试孔表面的部分未被导电层覆盖。
5.根据权利要求1所述的一种电容耦合结构，其特征在于，所述负耦合孔表面的部分未被导电层覆盖。
6.一种包括权利要求1或2或3或4或5所述电容耦合结构的介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器具备所述电容耦合结构，所述介质滤波包括固态介电材料制成的本体以及覆盖在所述本体表面的导电层。
7.根据权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，所述固态介电材料为陶瓷。
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| CN110504512A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-26 | 江苏江佳电子股份有限公司 | 一种电容耦合结构及应用该结构的介质滤波器 |
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