CN213936482U - 介质滤波器耦合结构、介质滤波器及通信基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种介质滤波器耦合结构、介质滤波器及通信基站，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和第二介质谐振器之间设置有第一耦合槽、第二耦合槽和穿越本体的通孔，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器分别位于本体的上表面和下表面；所述第一耦合槽位于本体上表面，由通孔位置往相对两侧延伸；所述第二耦合槽位于本体下表面，由通孔位置并朝向所述第二介质谐振器延伸，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽和通孔相连实现容性耦合。本实用新型能实现更强的耦合带宽，能够适应更广泛的应用场景。

Description

介质滤波器耦合结构、介质滤波器及通信基站

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，并能避免电场的空间衰减，增加耦合量的介质滤波器耦合结构、介质滤波器及通信基站。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供一种介质滤波器耦合结构，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和第二介质谐振器之间设置有第一耦合槽、第二耦合槽和穿越本体的通孔，其特征在于：所述第一介质谐振器和第二介质谐振器分别位于本体的上表面和下表面；所述第一耦合槽位于本体上表面，由通孔位置往相对两侧延伸，所述第二耦合槽位于本体下表面，由通孔位置并朝向所述第二介质谐振器延伸，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽和通孔相连实现容性耦合。

进一步地：

所述第一耦合槽的孔内底面呈阶梯状。

所述第一耦合槽朝向所述第一介质谐振器延伸至与所述第一介质谐振器相连，所述第二耦合槽朝向所述第二介质谐振器延伸至与所述第二介质谐振器相连。

所述通孔设置在本体的中心。

所述通孔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。

所述通孔为圆柱形，第一耦合槽和第二耦合槽为方柱形。

所述容性耦合的强度通过去除耦合槽和通孔的部分导电层来调节。

介质谐振器谐振频率通过去除介质谐振器的部分导电层来调节。

所述第一耦合槽延伸至所述第二介质谐振器的正上方。

所述第二耦合槽朝向所述第一介质谐振器的正下方延伸。

提供一种介质滤波器，包括如上任一所述的介质滤波器耦合结构。

提供一种通信基站，包括如上任一所述的介质滤波器耦合结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的耦合结构中，一对介质谐振器上下表面分别设置，可以让两磁场一个环绕上表面的介质谐振器，一个环绕下表面的介质谐振器，反向设置可以拉近其电场的距离，从而增大容性耦合量。并且，本实用新型的耦合槽直接连接本体，将底部磁场转化成表面电流直接传递到另一介质谐振器，与CN210468050U所公开的通过空间电场耦合到耦合槽再传递到另一介质谐振器的方式相比，可以避免电场的空间衰减，增加耦合量。因此，本实用新型能实现更强的耦合带宽，能够适应更广泛的应用场景。

附图说明

图1是本实用新型介质滤波器耦合结构实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型介质滤波器耦合结构实施例上表面的形状示意图；

图3是本实用新型介质滤波器耦合结构实施例下表面的形状示意图；

图4是图2的C-C剖面示意图；

图5是本实用新型介质滤波器6腔4零点实施例的立体结构示意图；

图6是本实用新型介质滤波器6腔4零点实施例的上表面的形状示意图；

图7是本实用新型介质滤波器6腔4零点实施例的下表面的形状示意图；

图8是图6的A-A剖面示意图；

图9是图6的B-B剖面示意图；

图10是本实用新型介质滤波器实施例的频率响应曲线图。

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。

一种介质滤波器耦合结构，如图1至图4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11和第二介质谐振器12之间设置有第一耦合槽14、第二耦合槽15和穿越本体的通孔13，所述第一介质谐振器11和第二介质谐振器12分别位于本体的上表面和下表面。所述第一耦合槽14位于本体的上表面，由通孔13位置往相对两侧延伸，并与通孔13相连，一侧延伸至与第一介质谐振器11相连，另一侧朝向所述第二介质谐振器12的正上方延伸，本实施例中，另一侧延伸至所述第二介质谐振器12的正上方。所述第二耦合槽位15于本体下表面，与通孔13相连，并从通孔位置朝向所述第二介质谐振器12延伸至与所述第二介质谐振器12相连。一些实施例中，第二耦合槽位15可以朝向第一介质谐振器11的正上方延伸稍许。所述第一介质谐振器11和第二介质谐振器12之间通过耦合槽和通孔相连实现容性耦合。

其他实施例中，所述第一耦合槽14朝向所述第一介质谐振器11延伸，也可以不与第一介质谐振器11相连，所述第二耦合槽15朝向所述第二介质谐振器12延伸，也可以不与第二介质谐振器12相连。

如图5、图6和图8所示，优选地，所述第一耦合槽14的内底面呈阶梯状，即第一耦合槽14不同部分深度不同，本实施例中，第一耦合槽14的位于通孔和对应第二耦合槽的位置之间的那部分最浅，其次是对应第二耦合槽的部分，最深的部分是位于通孔和对应第二耦合槽之间的部分。通过打磨第一耦合槽的相对第二介质谐振器的部分导电层如银层，第一耦合槽同时具有针对第二介质谐振器调频的作用。另外，第一耦合槽延伸扩大，还具有增加耦合量的作用。

在实际工程应用中，此容性耦合的强度由两个介质谐振器的相对位置、耦合槽、通孔以及耦合窗口的尺寸控制。本体表面、两个谐振器、两个耦合槽和通孔表层均镀有金属导电层，通过去除谐振器上的金属层可调节频率，通过去除耦合槽、通孔内的金属层，可以调节耦合强度等。介质谐振器谐振频率通过去除介质谐振器的部分导电层来调节，具体可由打磨谐振器盲孔的金属化层而实现。

本体10两侧面分别设有耦合窗口16。可以理解，在其他实施例中，所述耦合窗口16设置在本体10的同一侧，并且所述耦合窗口16的数量不限于2个，可以根据需要设置为多个。

一些实施例中，所述通孔13设置在本体的中心。另一些实施例中，所述通孔13也可以设置在偏离本体中心的位置，比如实际产品中，需求可能要求偏向其中一侧。偏离中心会影响某一侧的频率，且耦合量会相应地减弱，这可适当调节耦合量，可以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。第一耦合槽和第二耦合槽为方柱形，所述通孔优选为圆柱形，也可以是其他形状。

介质滤波器谐振器其磁场围绕谐振器盲孔开口处，而电场主要集中在谐振器盲孔底部，当谐振器同表面放置时，只开窗口，其磁场耦合较强，电场耦合较弱。本实用新型通过将容性交叉耦合结构的一对谐振器的上下表面设置，可以让两磁场一个环绕上表面的谐振器，一个环绕下表面的谐振器。本实用新型一对谐振器的上下表面设置可以拉近电场的距离，从而增大容性耦合量。并且，一对谐振器的上下表面设置时，其耦合槽直接连接谐振器，将谐振器盲孔开口处磁场转化成表面电流直接传递到另一谐振器，与CN210468050U所公开的通过空间电场耦合到耦合槽再传递到另一介质谐振器的方式相比，可以避免电场的空间衰减，增加耦合量。因此，本实用新型可以实现更强的耦合带宽，能够适应更广泛的应用场景。

并且，与现有的频变结构相比，本实用新型自身谐振峰远高于基模频率，带外性能更优。串扰小，无寄生耦合。相对传统腔体滤波器飞杆结构衍生过来的容性耦合结构，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。

所述介质滤波器耦合结构应用于介质滤波器中。

下面以此将上述耦合结构应用于一个6腔4传输零点介质滤波器为例，对本实用新型技术方案进行详细说明。

如图5至图9所示，本实施例中的介质滤波器为整个外层镀银的介质本体，介质本体表面设有包含编号为101-106的6个介质谐振器，6个介质谐振器两两之间设置有封闭或开放的耦合窗口，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101和介质谐振器104之间，介质谐振器101位于本体上表面，介质谐振器104位于本体下表面。本容性耦合结构包含有通孔201，位于本体上表面的第一耦合槽301和位于本体下表面的第二耦合槽302。所述第一耦合槽301从通孔201两侧分别延伸，一侧延伸至与第一介质谐振器101相连，另一侧延伸至第二介质谐振器104的正上方。第一耦合槽30的中部与通孔201相连。第二耦合槽302连接通孔201和介质谐振器104。本实施例的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。

本实施例所述的6个介质谐振器中，其中104介质谐振器与其它5个介质谐振器设置于相反的方向。本技术方案中的调试孔可为圆形、多边形、椭圆等异形结构。本技术方案所述耦合槽优选为方柱形，所述通孔优选为圆柱形，也可以为其他形状。

本实施例中的抽头腔设置于介质谐振器101和106中，当信号由输入端口传输到介质谐振器101时，经上述容性耦合到介质谐振器104中，介质谐振器103感性耦合到介质谐振器104中，感性耦合量和容性耦合量相遇，其相位相差180°形成两个传输零点；信号由介质谐振器101容性耦合到介质谐振器104中，由介质谐振器105感性耦合到介质谐振器104中，感性耦合量和容性耦合量相遇，可增加两个传输零点，总共实现4个传输零点，从而实现强抑制指标要求。

本实用新型介质滤波器实施例的频率响应曲线如图10所示，本结构实施例频率响应图通带左侧和右侧各产生两个传输零点，加强了带外抑制，且在通带低端无额外谐波产生，可以更好的满足产品性能需求。

所述介质滤波器可以应用于无线通信基站中。

上述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、灵活实现耦合带宽，且无谐波产生，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。

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 (10)

1.一种介质滤波器耦合结构，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和第二介质谐振器之间设置有第一耦合槽、第二耦合槽和穿越本体的通孔，其特征在于：所述第一介质谐振器和第二介质谐振器分别位于本体的上表面和下表面；所述第一耦合槽位于本体上表面，由通孔位置往相对两侧延伸，所述第二耦合槽位于本体下表面，由通孔位置并朝向所述第二介质谐振器延伸，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器之间通过耦合槽和通孔相连实现容性耦合。

2.根据权利要求1所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述第一耦合槽的孔内底面呈阶梯状。

3.根据权利要求1所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述第一耦合槽朝向所述第一介质谐振器延伸至与所述第一介质谐振器相连，所述第二耦合槽朝向所述第二介质谐振器延伸至与所述第二介质谐振器相连。

4.根据权利要求1所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述通孔设置在本体的中心。

5.根据权利要求1所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述通孔设置在偏离本体中心位置，并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所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述通孔为圆柱形，第一耦合槽和第二耦合槽为方柱形。

7.根据权利要求1至6任一项所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述第一耦合槽延伸至所述第二介质谐振器的正上方。

8.根据权利要求1至6任一项所述的介质滤波器耦合结构，其特征在于：所述第二耦合槽朝向所述第一介质谐振器的正下方延伸。

9.一种介质滤波器，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的介质滤波器耦合结构。

10.一种通信基站，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的介质滤波器耦合结构。

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