CN212571292U - 一种滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种滤波器及通信设备，该滤波器至少包括：壳体以及滤波支路，滤波支路设置在壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；其中，滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间、滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间、滤波支路的第八滤波腔与第十滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成滤波支路的四个容性交叉耦合零点。通过此种方式，一方面，滤波支路形成有四个交叉耦合零点，能够通过零点实现零点抑制，进而提高滤波器的带外抑制性能；另一方面，所形成的交叉耦合零点均为容性交叉耦合零点，其物料一致性好。

Description

一种滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种滤波器及通信设备。

背景技术

微波滤波器是现代移动通讯系统前端的关键射频器件，在移动通信的基站和天馈系统中，滤波器作为其中的核心部件之一，承担着选频的功能，成为移动通信基站中不可或缺的一部分。一般来说，不同的通信基站有属于自己的明确的工作频段，因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力。而滤波器的主要功能就是负责对发送和接收信号进行滤波，从而剔除不需要的频段信号，以保证发送和接收信号的准确度。

由于腔体滤波器具有结构可靠、滤波频带宽、可调性强、Q值高、电性能稳定、散热性能好等优点，所以腔体滤波器得到了广泛的应用，但目前的腔体滤波器的通带的外抑制性能较差，难以做到与通带外的高度隔离。

实用新型内容

本申请提供一种滤波器及通信设备，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种滤波器，该滤波器至少包括：壳体以及滤波支路，滤波支路设置在壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；其中，滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间、滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间、滤波支路的第八滤波腔与第十滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

进一步，壳体具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向，滤波支路的十一个滤波腔划分为沿第一方向排列的三列；滤波支路的第一滤波腔、第九滤波腔、第十滤波腔、第十一滤波腔沿第二方向依次排列为一列；滤波支路的第二滤波腔、第八滤波腔、第七滤波腔沿第二方向依次排列为一列；滤波支路的第三滤波腔、第四滤波腔、第五滤波腔、第六滤波腔沿第二方向依次排列为一列。

进一步，第一滤波腔、第二滤波腔以及第九滤波腔呈三角形设置，第二滤波腔的中心在第二方向上的投影，位于第一滤波腔的中心与第九滤波腔的中心分别在第二方向上的投影之间；第一滤波腔、第二滤波腔以及第三滤波腔呈三角形设置，第一滤波腔的中心在第二方向上的投影，位于第二滤波腔的中心与第三滤波腔的中心分别在第二方向上的投影之间。

进一步，第二滤波腔分别与第一滤波腔、第三滤波腔、第四滤波腔相邻设置，第四滤波腔分别与第三滤波腔、第五滤波腔相邻设置，第六滤波腔分别与第七滤波腔、第八滤波腔相邻设置，第七滤波腔分别与第六滤波腔、第十滤波腔相邻设置，第八滤波腔与第九滤波腔相邻设置，第十滤波腔分别与第八滤波腔、第九滤波腔、第十一滤波腔相邻设置。

进一步，容性交叉耦合元件为容性耦合金属杆，容性耦合金属杆包括第一金属杆、第二金属杆以及第三金属杆，第二金属杆垂直设置于第一金属杆的第一端，第三金属杆垂直设置于第一金属杆的第二端，容性耦合金属杆呈∏型。

进一步，滤波器还包括卡座，两个容性交叉耦合的滤波腔之间设置有窗口，卡座设置于窗口处，第一金属杆设置于卡座，第二金属杆设置于两个容性交叉耦合的滤波腔中的一个滤波腔的腔体内，第三金属杆设置于两个容性交叉耦合的滤波腔中的另一个滤波腔的腔体内，以实现两个滤波腔之间的容性交叉耦合。

进一步，滤波腔内设置有：谐振杆，包括U形侧壁及由U形侧壁形成的中空内腔；调谐杆，调谐杆的一端置于中空内腔内。

进一步，U形侧壁的两端向背离中空内腔的方向弯折延伸，以在U形侧壁的两端形成盘状结构，盘状结构与U形侧壁的底部平行设置；壳体上还设有安装柱，U形侧壁固定在安装柱上。

进一步，十一个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间设置有金属耦合筋。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种通信设备，该通信设备包括天线和射频单元，天线与射频单元连接，射频单元滤波器，该滤波器为上述任一项的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

本申请至少具备如下有益效果：一方面，滤波支路形成有四个交叉耦合零点，能够通过零点实现零点抑制，进而提高滤波器的带外抑制性能；另一方面，所形成的交叉耦合零点均为容性交叉耦合零点，其物料一致性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的滤波器的结构示意图；

图2是本申请的滤波器的拓扑结构示意图；

图3是本申请的滤波器的容性耦合金属杆的结构示意图；

图4是本申请的滤波器的容性耦合金属杆与卡座的装配示意图；

图5是本申请的滤波器的谐振杆、底台、调谐杆的一结构示意图；

图6是本申请的滤波器的谐振杆、底台、调谐杆的另一结构示意图；

图7是本申请的滤波器的谐振杆的剖面示意图；

图8是本申请的滤波器的等效电路图；

图9是本申请的滤波器的仿真示意图；

图10是本申请的通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1是本申请的滤波器10的结构示意图。

如图1所示，该滤波器10至少包括壳体11以及设置于壳体11上的滤波支路。其中，滤波支路由依次耦合的十一个滤波腔组成。具体的，壳体11包括底壁、侧壁以及上盖(图未示)，以形成一密闭空间。

请一并参阅图1与图2、图2是本申请滤波器10的拓扑结构示意图。

其中，滤波支路的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、滤波支路的第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间、滤波支路的第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间、滤波支路的第八滤波腔A8与第十滤波腔A10之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

在图2中，电容C1、C2、C3、C4的电效果分别等效于滤波支路的一个容性交叉耦合零点。

具体的，滤波支路的第二滤波腔A2与第四滤波腔A4之间、滤波支路的第五滤波腔A5与第七滤波腔A7之间、滤波支路的第七滤波腔A7与第十滤波腔A10之间、滤波支路的第八滤波腔A8与第十滤波腔A10之间分别开设有第一窗口，容性交叉耦合元件设置于第一窗口处。

其中，交叉耦合零点能够实现零点抑制，便于滤波器10的指标调试。并且，交叉耦合零点能够使得滤波器10传输函数等于零，即在交叉耦合零点对应的频点上电磁能量不能通过网络，因而起到完全隔离作用，对滤波器10的通带外的信号起到抑制作用，能更好的实现与通带与外界的高度隔离。因此，本实施例的滤波器10能够通过滤波支路的交叉耦合零点提高滤波器10的带外抑制性能。

并且，滤波器10的交叉耦合零点均通过容性交叉耦合元件形成容性交叉耦合零点，其物料一致性好，便于制造。

进一步，壳体11具有第一方向d1和与第一方向d1垂直的第二方向d2，滤波支路的十一个滤波腔划分为沿第一方向d1排列的三列。滤波支路的第一滤波腔A1、第九滤波腔A9、第十滤波腔A10、第十一滤波腔A11沿第二方向d2依次排列为一列；滤波支路的第二滤波腔A2、第八滤波腔A8、第七滤波腔A7沿第二方向d2依次排列为一列；滤波支路的第三滤波腔A3、第四滤波腔A4、第五滤波腔A5、第六滤波腔A6沿第二方向d2依次排列为一列。

通过将十一个滤波腔划分为规则排列的三列，相对于不规则排布，能够减小滤波腔之间排列的间隙，进而充分的利用滤波器10的空间，设置相同数量的滤波腔所占用的腔体空间更小，进而减小滤波器10的体积。

其中，第一滤波腔A1、第二滤波腔A2以及第九滤波腔A9呈三角形设置，第二滤波腔A2的中心在第二方向d2上的投影，位于第一滤波腔A1的中心与第九滤波腔A9的中心分别在第二方向d2上的投影之间。第一滤波腔A1、第二滤波腔A2以及第三滤波腔A3呈三角形设置，第一滤波腔A1的中心在第二方向d2上的投影，位于第二滤波腔A2的中心与第三滤波腔A3的中心分别在第二方向d2上的投影之间。

进一步，第二滤波腔A2分别与第一滤波腔A1、第三滤波腔A3、第四滤波腔A4相邻设置，第四滤波腔A4分别与第三滤波腔A3、第五滤波腔A5相邻设置，第六滤波腔A6分别与第七滤波腔A7、第八滤波腔A8相邻设置，第七滤波腔A7分别与第六滤波腔A6、第十滤波腔A10相邻设置，第八滤波腔A8与第九滤波腔A9相邻设置，第十滤波腔A10分别与第八滤波腔A8、第九滤波腔A9、第十一滤波腔A11相邻设置。

通过相邻设置，使得滤波腔之间的排列间隙进一步减小，进一步的减小了滤波器10的体积。

请参阅图3，图3是本申请滤波器10的容性耦合金属杆30的结构示意图。

其中，容性交叉耦合元件为容性耦合金属杆30，容性耦合金属杆30包括第一金属杆31、第二金属杆32以及第三金属杆33，第二金属杆32垂直设置于第一金属杆31的第一端，第三金属杆33垂直设置于第一金属杆31的第二端，容性耦合金属杆30呈∏型。其中，第一金属杆31、第二金属杆32以及第三金属杆33一体成型，以保证容性耦合金属杆30的强度并减少生产工序。

请参阅图4，图4是本申请滤波器10的容性耦合金属杆30与卡座40的装配示意图。

进一步，滤波器10还包括卡座40，两个容性交叉耦合的滤波腔之间设置有第一窗口，卡座40设置于第一窗口处，第一金属杆31设置于卡座40，第二金属杆32设置于两个容性交叉耦合的滤波腔中的一个滤波腔的腔体内，第三金属杆33设置于两个容性交叉耦合的滤波腔中的另一个滤波腔的腔体内，以实现两个滤波腔之间的容性交叉耦合。

具体的，卡座40两侧均设置有卡合槽41，卡合槽41卡合于第一窗口处，以将卡座40固定于第一窗口处。卡座40还设置有通孔，容性耦合金属杆30的第一金属杆31穿过该通孔固定于卡座40上。第二金属杆32与两个容性交叉耦合的滤波腔中的一个滤波腔中的谐振杆耦合设置，以在第二金属杆32与两个容性交叉耦合的滤波腔中的一个滤波腔中的谐振杆之间形成耦合电容，第三金属杆33与两个容性交叉耦合的滤波腔中的另一个滤波腔中的谐振杆耦合设置，以在第三金属杆33与两个容性交叉耦合的滤波腔中的另一个滤波腔中的谐振杆之间形成耦合电容。

更具体的，本实施例的容性耦合金属杆30可采用金属探针实现，卡座40可由PTFE或者工程塑料实现。

请一并参阅图5与图6，图5是本申请滤波器10的谐振杆50、调谐杆60、底台70的一结构示意图，图6是本申请滤波器10的谐振杆50、调谐杆60、底台70的另一结构示意图。

进一步，滤波腔内设置有谐振杆50，谐振杆50具有一中空内腔51。滤波器10还包括调谐杆60，调谐杆60的一端设置于中空内腔51内，调谐杆60用于调节谐振频率。

进一步，滤波器10还包括底台70，底台70可以设置于滤波腔的底壁上，谐振杆50设置于底台70上，以实现谐振杆50的固定。具体的，谐振杆50下端可以设置螺纹孔，底台包含螺柱，使得调谐杆旋合于底台70上。

进一步，请参阅图7，图7是本申请滤波器10的谐振杆50的剖面示意图。

谐振杆50包含U型侧壁52，U型侧壁52形成一中空内腔51，所述U形侧壁52的两端向背离中空内腔51的方向弯折延伸，以在所述U形侧壁52的两端形成盘状结构53，所述盘状结构53与所述U形侧壁52的底部平行设置。

请接着参阅图1，进一步，十一个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间设置有金属耦合筋12，该金属耦合筋12用于提高依次耦合的两个滤波腔之间的耦合强度。其中，十一个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间设置第二窗口，第二窗口设置有调节螺杆13，调节螺杆3用于调节依次耦合的两个滤波腔之间的耦合强度。

进一步的，本实施例滤波器10还包括：输入端口(图未示)和输出端口(图未示)，输入端口与滤波器10的第一滤波腔A1连接，输出端口与滤波器10的第十一滤波腔A11连接。具体的，输入端口和输出端口均为抽头，输入端口与第一滤波腔A1内的谐振杆连接，以将电磁信号输入至第一滤波腔A1；输出端口与第十一滤波腔A11内的谐振杆连接，以将第十一滤波腔A11内的电磁信号输出。

请进一步参阅图8，图8是本申请提供的滤波器10的等效电路图。

其中，第一滤波腔A1与输入端S连接，第十一滤波腔A11与输出端L连接，为保证电磁信号在滤波器10的滤波腔A1-A11之间传输，需要在输入端S与第一滤波腔A1之间、主耦合路径上的相邻滤波腔之间、形成交叉耦合的非级联的滤波腔之间及第十一滤波腔A11与输出端L之间分别设置阻抗调节器，以实现阻抗匹配。其中，该阻抗调节器的电效果等效于图中的电阻R。

其中，本申请提供的滤波器10的工作频段位于3410MHz–3800MHz内。

请进一步参阅图9，图9是本申请滤波器10的仿真示意图。

如图9所示，仿真曲线90是本申请滤波器10的指标调试的仿真曲线，仿真曲线90上包含多个显示滤波器10性能的频点。

其中，频点m5的频率为3.410GHz，滤波器10在该频率下的插损是2.188dB，频点m6的频率为3.800GHz，滤波器10在该频率下的插损是1.301dB。结合频点m5、频点m6以及仿真曲线90可知，滤波器10在其工作频段内的插损非常小。

其中，频点m7的频率为3.390GHz，滤波器10在该频率下的抑制是57.348dB；频点m8的频率为3.270GHz，滤波器10在该频率下的抑制是71.240B；频点m9的频率为3.840GHz，滤波器10在该频率下的抑制是31.875dB；频点m10的频率为3.860GHz，滤波器10在该频率下的抑制是64.145dB；频点m11的频率为3.970GHz，滤波器10在该频率下的抑制是63.713dB。

进一步，在10MHz-1000MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于95dB；在1000MHz-2000MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于75dB；在2000MHz-2500MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于95dB；在2500MHz-3270MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于68dB；在2700MHz-3390MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于50dB；在3840MHz-3860MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于24dB；在3860MHz-3970MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于30dB；在3970MHz-4400MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于35dB；在4400MHz-6800MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于65dB；在6800MHz-7900MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于30dB；在7900MHz-9700MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于45dB；在9700MHz-12000MHz的频率范围内，滤波器10的抑制大于25dB。

因此，滤波器10在其工作频段外的抑制高，带外抑制性能好。

本申请实施例提供的滤波器10至少具备如下有益技术效果：一方面，滤波支路形成有四个交叉耦合零点，能够通过零点实现零点抑制，进而提高滤波器10的带外抑制性能；另一方面，所形成的交叉耦合零点均为容性交叉耦合零点，其物料一致性好；再一方面，滤波腔之间通过分列排布以及相邻排布，减小了滤波腔之间的间隙，进而能够减小滤波器10的体积。

本申请进一步提出一种通信设备，如图10所示，图10是本申请的通信设备一实施例的结构示意图。本实施例的通信设备包括天线102和与天线102连接的射频单元101，射频单元101包括如上述实施例所示的滤波器10，滤波器10用于对射频信号进行滤波。

在其他实施例子中，射频单元101还可以和天线102一体设置，以形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器至少包括：

壳体以及滤波支路，所述滤波支路设置在所述壳体上，由依次耦合的十一个滤波腔组成；

其中，所述滤波支路的第二滤波腔与第四滤波腔之间、所述滤波支路的第五滤波腔与第七滤波腔之间、所述滤波支路的第七滤波腔与第十滤波腔之间、所述滤波支路的第八滤波腔与第十滤波腔之间分别设置有容性交叉耦合元件，以形成所述滤波支路的四个容性交叉耦合零点。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述壳体具有第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向，所述滤波支路的十一个滤波腔划分为沿所述第一方向排列的三列；

所述滤波支路的第一滤波腔、第九滤波腔、第十滤波腔、第十一滤波腔沿所述第二方向依次排列为一列；

所述滤波支路的第二滤波腔、第八滤波腔、第七滤波腔沿所述第二方向依次排列为一列；

所述滤波支路的第三滤波腔、第四滤波腔、第五滤波腔、第六滤波腔沿所述第二方向依次排列为一列。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，

所述第一滤波腔、所述第二滤波腔以及所述第九滤波腔呈三角形设置，所述第二滤波腔的中心在所述第二方向上的投影，位于所述第一滤波腔的中心与所述第九滤波腔的中心分别在所述第二方向上的投影之间；

所述第一滤波腔、所述第二滤波腔以及所述第三滤波腔呈三角形设置，所述第一滤波腔的中心在所述第二方向上的投影，位于所述第二滤波腔的中心与所述第三滤波腔的中心分别在所述第二方向上的投影之间。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述第二滤波腔分别与所述第一滤波腔、所述第三滤波腔、所述第四滤波腔相邻设置，所述第四滤波腔分别与所述第三滤波腔、所述第五滤波腔相邻设置，所述第六滤波腔分别与所述第七滤波腔、所述第八滤波腔相邻设置，所述第七滤波腔分别与所述第六滤波腔、所述第十滤波腔相邻设置，所述第八滤波腔与所述第九滤波腔相邻设置，所述第十滤波腔分别与所述第八滤波腔、所述第九滤波腔、所述第十一滤波腔相邻设置。

5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述容性交叉耦合元件为容性耦合金属杆，所述容性耦合金属杆包括第一金属杆、第二金属杆以及第三金属杆，所述第二金属杆垂直设置于所述第一金属杆的第一端，所述第三金属杆垂直设置于所述第一金属杆的第二端，所述容性耦合金属杆呈∏型。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，

所述滤波器还包括卡座，两个容性交叉耦合的滤波腔之间设置有窗口，所述卡座设置于所述窗口处，所述第一金属杆设置于所述卡座，所述第二金属杆设置于所述两个容性交叉耦合的滤波腔中的一个滤波腔的腔体内，所述第三金属杆设置于所述两个容性交叉耦合的滤波腔中的另一个滤波腔的腔体内，以实现两个滤波腔之间的容性交叉耦合。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波腔内设置有：

谐振杆，包括U形侧壁及由所述U形侧壁形成的中空内腔；

调谐杆，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，

所述U形侧壁的两端向背离所述中空内腔的方向弯折延伸，以在所述U形侧壁的两端形成盘状结构，所述盘状结构与所述U形侧壁的底部平行设置；所述壳体上还设有安装柱，所述U形侧壁固定在所述安装柱上。

9.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述十一个滤波腔中依次耦合的两个滤波腔之间设置有金属耦合筋。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线和射频单元，所述天线与所述射频单元连接，所述射频单元包括滤波器，所述滤波器为权利要求1-9任一项所述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

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