CN212571286U - 滤波器及通信基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种滤波器和通信基站，包括由介电材料制成的本体和设置在该本体表面的至少一对介质谐振器，在一对介质谐振器的第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔之间设置有两个耦合槽，第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔位于本体的同一表面；第一耦合槽为长条形，与介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔连通；第二耦合槽的横截面为“人”字形，位于介质谐振器孔的相对表面；第一耦合槽和第二耦合槽部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。本实用新型具有可简单、灵活调节耦合带宽，且不会激励出寄生谐振而使得远端带外抑制极好和便于大批量生产的技术效果。

Description

滤波器及通信基站

技术领域

本实用新型涉及一种通信设备，特别是涉及介质滤波器交叉耦合技术。

背景技术

随着5G通信系统的建设，其设备对集成度要求越来越高，微波滤波器的小型化，轻量化是未来的应用趋势，介质波导具有高Q值，温漂小等优点，是一种很好的滤波器小型化解决方案。

介质滤波器通常需要引入容性交叉耦合实现传输零点达到强抑制的效果，实现低端的传输零点、对称的传输零点则需要引入容性耦合结构（单个高端传输零点有时不需引入容性耦合结构），传统介质波导滤波器实现容性耦合通常采用以下几种形式：一、采用频变耦合结构形式，虽然结构简单，但会引入额外的谐振点。二、直接从传统腔体滤波器飞杆结构衍生过来的容性耦合结构，相对较复杂，且增加了产品的零部件和工序。

CN 108598635 A公开了一种介质滤波器，其通过深度超过本体二分之一的深盲孔来实现容性耦合，该方案简化了实现电容耦合结构的制造工艺，但存在在滤波器通带的低端产生谐波，降低滤波器的抑制能力的缺点。

CN210468050U公开了一种用于实现对称传输零点的介质滤波器耦合结构，其包含位于同一表面两个盲孔谐振器、位于本体下方的第一盲槽和位于本体上方的第二盲槽。第一盲槽往一盲孔谐振器方向延伸，第二盲槽往另一盲孔谐振器方向延伸，第一盲槽和第二盲槽均与穿越本体的通孔相连。该方案不会在滤波器通带外产生额外的谐振，能提高滤波器的带外抑制能力。但是，该方案俩谐振器位于同一表面，其磁场耦合较强，电场耦合较弱，应用场景较窄。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种能避免在滤波器谐振频率低端产生寄生谐振，可以改善滤波器在频率低端的远端抑制的滤波器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供一种滤波器，包括由介电材料制成的本体和设置在该本体表面的至少一对介质谐振器，在一对介质谐振器的第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔之间设置有两个耦合槽，所述第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔位于本体的同一表面；第一耦合槽为长条形，与介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔连通；第二耦合槽的横截面包括弧形部分，位于介质谐振器孔的相对表面；第一耦合槽和第二耦合槽部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。

进一步地：

所述第二耦合槽的横截面的弧形部分背面延伸有一头部使得第二耦合槽的横截面呈“人字形”。

第二耦合槽的人字形头部与第一耦合槽连通，弧形部分朝向第二介质谐振器孔的正对面延伸。

所述第一耦合槽和第二耦合槽的连通部分位于本体中心。

所述第一耦合槽和第二耦合槽连通的部分设置在偏离本体中心位置，通过调节以下至少一个参数来调节耦合量：耦合槽高度、耦合槽宽度、耦合窗口大小或者介质谐振器之间的距离。

所述第一耦合槽和第二耦合槽连通的部分为圆柱、椭圆柱或棱柱。

所述第二耦合槽和/或第一耦合槽为阶梯状。

提供一种滤波器，包括由介电材料制成的本体和设置在本体上的介质谐振器，所述介质谐振器设有四个，分别位于四边形的四个角，其中相邻一对介质谐振器中间设有容性耦合结构；该对介质谐振器的第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔之间设置有两个耦合槽，所述第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔位于本体的同一表面；第一耦合槽为长条形，与介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔连通；第二耦合槽的横截面为“人”字形，位于介质谐振器孔的相对表面；第一耦合槽和第二耦合槽部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。

在本体上与介质谐振器孔相对的表面，与介质谐振器孔同轴设置有用于辅助微调介质谐振器频率的调试盲孔。

所述调试盲孔为圆形、多边形或者椭圆形，所述调试盲孔表面部分未被导电层覆盖。

提供一种通信基站，包括如上任一所述的滤波器。

本实用新型滤波器及通信基站的容性耦合结构方案相比现有的容性耦合结构，具有以下有益效果：可以从一个介质谐振器引流更多的电场至另一谐振器，从而增强谐振器间的容性耦合。因此，在保持相同耦合强度的情况下，本实用新型可以将耦合槽与谐振器间的距离增大，从而便于介质的加工成型。并且，无需引入额外的零件和工序，即可简单、灵活调节耦合带宽，且不会激励出寄生谐振而使得远端带外抑制极好，从而保障了产品的性能和设计灵活性，降低了生产难度，便于大批量生产。

附图说明

图1是本实用新型滤波器一种实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型滤波器一种实施例的上表面结构示意图；

图3是本实用新型滤波器一种实施例纵切面结构示意图；

图4是本实用新型滤波器另一种实施例的立体结构示意图；

图5是图4的纵剖面结构示意图；

图6是本实用新型滤波器的再一种实施例的立体结构示意图；

图7是图6的上表面结构示意图；

图8是图6的纵切面结构示意图；图9是本实用新型滤波器4腔2传输零点实施例的立体结构示意图；

图10是本实用新型滤波器4腔2传输零点实施例的上表面结构示意图；

图11是图10的切面结构示意图；

图12是本实用新型滤波器4腔2传输零点实施例的容性耦合和感性耦合的拓扑结构图；

图13是本实用新型滤波器实施例的通带近端频率响应曲线图；

图14是本实用新型滤波器实施例的通带远端频率响应曲线图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

一种滤波器，如图1至图5所示，包括由介电材料制成的本体10和设置在该本体10表面的至少一对介质谐振器，在一对介质谐振器的第一介质谐振器孔11和第二介质谐振器孔12之间设置有耦合窗口16和两个耦合槽，所述第一介质谐振器孔11和第二介质谐振器孔12位于本体的同一表面，第一介质谐振器孔11和第二介质谐振器孔12均为盲孔。两个耦合槽中的第一耦合槽13为长条形，与俩介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔11连通。第二耦合槽14的横截面为弧形，位于本体上的介质谐振器孔的相对表面，与俩介质谐振器孔均不连通。第一耦合槽13和第二耦合槽14部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。

一些实施例中，如图6至图8所示，所述第二耦合槽14的横截面的弧形部分背面延伸有一头部使得第二耦合槽的横截面呈“人字形”。第二耦合槽14的人字形头部与第一耦合槽13连通，人字形头部以外的弧形部分环绕第二介质谐振器孔12延伸，使得所述第二耦合槽14的弧形部分相对人字形头部部分对称设置。第二耦合槽14人字形的优势在于可以从一个介质谐振器引流更多的电场至另一谐振器，从而增强谐振器间的容性耦合。因此，在保持相同耦合强度的情况下，可以将耦合槽与谐振器间的距离增大，从而便于介质的加工成型。

在一些实施例中，如图6至图8所示，所述第二耦合槽14为阶梯状，阶梯状的第二耦合槽14从俩耦合槽连通处朝向第二介质谐振器孔12延伸，形成环绕所述第二介质谐振器孔12的一阶梯（即上述横截面为弧形的部分）以及延伸到第二介质谐振器孔12下方的另一阶梯。

可以理解的是，在另一实施例中，也可以将所述第一耦合槽13设置为阶梯状，或者将第一耦合槽13和第二耦合槽14都设置为阶梯状。上述阶梯状的耦合槽，扩大了耦合槽的面积，相应地增加了耦合强度。

如图1至图3所示，所述第一介质谐振器孔11、第二介质谐振器孔12和第一耦合槽13设置在本体的上表面，第二耦合槽14设置在本体的下表面。如图4和图5所示，所述第一介质谐振器孔11、第二介质谐振器孔12和第一耦合槽13设置在本体的下表面，第二耦合槽14设置在本体的上表面。

介质滤波器本体表面覆盖有金属化层。此容性耦合的强度由两个介质谐振器的相对位置、耦合槽与介质谐振器的距离、以及耦合槽和耦合窗口的尺寸控制。

实际产品中，容性耦合的强度可由移除金属化层来调节，移除的方式可以是打磨耦合槽的金属化层等。两个谐振器的谐振频率可由去除谐振器孔的金属化层调节。此外，两个谐振器孔的另外一侧可设置盲孔，用来调节谐振器频率、减少谐振器孔的深度，便于去除金属化层。

上述介质滤波器的容性耦合结构方案相比传统的容性耦合结构形式，无需引入额外的零件和工序，即可简单、灵活调节耦合带宽，且不会激励出寄生谐振而使得远端带外抑制极好，从而保障了产品的性能和设计灵活性，降低了生产难度，便于大批量生产。

所述第一耦合槽13和第二耦合槽14的连通部分位于本体中心，连通部分也设置在偏离本体中心位置，偏离中心位置时，通过调节以下至少一个参数来调节耦合量：耦合槽高度、耦合槽宽度、耦合窗口大小或者介质谐振器之间的距离。

所述滤波器可以应用于无线通信基站中。

下面是以一个4腔2传输零点介质滤波器对本实用新型技术方案进行详细说明。

如图9至图11所示，本实施例中的滤波器的本体10整个外层镀银，本体上设有4个介质谐振器，介质谐振器两两之间设置有耦合窗口，在对应的开放耦合窗口中设置有容性耦合结构和感性耦合结构。本实施例的容性耦合结构设置在介质谐振器2和介质谐振器3之间，介质谐振器2和介质谐振器3均位于本体的下表面，该容性耦合结构包括分别位于本体的下表面第一耦合槽6和上表面的第二耦合槽7。该第一耦合槽6为长条形，第二耦合槽7为人字形，第一耦合槽和第二耦合槽连通，连通部分可以类似圆柱、椭圆柱或棱柱。

本实施例中，除了介质谐振器2和介质谐振器3之间为容性耦合，其他耦合均为感性耦合，通过两个谐振器之间的介质耦合窗口实现。介质谐振器1、介质谐振器2和介质谐振器4的调试盲孔5位于本体上表面。调试盲孔5是一个浅孔用于微调谐振器的频率。谐振器的频率由去除介质谐振器表面的金属化层实现调节，谐振器间的耦合由去除耦合窗口、耦合槽结构的金属化层实现调节。本技术方案中的调试孔可为圆形、多边形、椭圆等异形结构。

本实施例中的介质滤波器拓扑结构如图12所示，总共实现2个传输零点，从而实现近端强抑制指标要求，如图13所示。图14展示了滤波器的远端抑制和寄生谐振情况，本实用新型滤波器由于输入端口距离较近，两个端口之间的耦合使得滤波器额外产生了一对传输零点，进一步增强了滤波器带外抑制。此外，本发明所示耦合结构在滤波器通带低端无寄生谐振产生，通带低端的远端抑制好。该耦合结构在通带高端会有寄生谐振产生，示例所示在4.5GHz左右，该寄生谐振与谐振器的二次谐振频率接近，且未被有效激励，使得滤波器通带的高端有非常好的远端抑制。

本技术方案耦合结构实现方式简单，易于加工，便于大批量生产。应用本发明的滤波器不限于示例的阶数、传输零点数、拓扑结构。谐振器孔也不受单面或上表面的限制，可为全部单面、部分双面和全部双面等情形。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种滤波器，包括由介电材料制成的本体和设置在该本体表面的至少一对介质谐振器，在一对介质谐振器的第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔之间设置有两个耦合槽，其特征在于：所述第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔位于本体的同一表面；第一耦合槽为长条形，与介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔连通；第二耦合槽的横截面包括弧形部分，位于介质谐振器孔的相对表面；第一耦合槽和第二耦合槽部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于：所述第二耦合槽的横截面的弧形部分背面延伸有一头部使得第二耦合槽的横截面呈“人字形”。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于：第二耦合槽的人字形头部与第一耦合槽连通，所述弧形部分朝向第二介质谐振器孔的正对面延伸。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于：所述第一耦合槽和第二耦合槽的连通部分位于本体中心。

5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于：所述第一耦合槽和第二耦合槽连通的部分设置在偏离本体中心位置，通过调节以下至少一个参数来调节耦合量：耦合槽高度、耦合槽宽度、耦合窗口大小或者介质谐振器之间的距离。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于：所述第一耦合槽和第二耦合槽连通的部分为圆柱、椭圆柱或棱柱。

7.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于：所述第二耦合槽和/或第一耦合槽为阶梯状。

8.一种滤波器，包括由介电材料制成的本体和设置在本体上的介质谐振器，其特征在于：所述介质谐振器设有四个，分别位于四边形的四个角，其中相邻一对介质谐振器中间设有容性耦合结构；该对介质谐振器的第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔之间设置有两个耦合槽，所述第一介质谐振器孔和第二介质谐振器孔位于本体的同一表面；第一耦合槽为长条形，与介质谐振器孔位于同一表面，并与第一介质谐振器孔连通；第二耦合槽的横截面为“人”字形，位于介质谐振器孔的相对表面；第一耦合槽和第二耦合槽部分连通，第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽实现容性耦合。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于：第二耦合槽的人字头与第一耦合槽连通，人字头以外的弧形部分朝向第二介质谐振器孔的正对面延伸。

10.根据权利要求9所述的滤波器，其特征在于：在本体上与介质谐振器孔相对的表面，与介质谐振器孔同轴设置有用于辅助微调介质谐振器频率的调试盲孔。

11.一种通信基站，其特征在于：包括如权利要求1至10任意一项所述的滤波器。

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