CN214124076U - 一种腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腔体滤波器，包括：谐振腔，所述谐振腔包括由侧壁和底壁围合形成的上部开口的腔体、和封盖所述上部开口的盖板；谐振管，所述谐振管形成在所述底壁的内表面；介质块，所述介质块固定至所述谐振管的顶部和所述盖板之间，所述介质块的上、下端面分别贴合所述谐振管的顶部和所述盖板，所述介质块的上、下端面具有可擦除的金属镀层，所述金属镀层的面积与所述谐振腔的谐振频率对应。本实用新型的目的是提供一种腔体滤波器，其在金属谐振腔中设置表面具有可擦除的金属镀层的介质块，以通过擦除金属镀层而改变位于盖板和谐振管之间的介质高度，其调节结构简单，从而实现降低金属谐振腔的高度的目的。

Description

一种腔体滤波器

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，特别涉及一种腔体滤波器。

背景技术

无线通信宽带化发展趋势，要求基站射频前端双工器具有更小体积、更大功率容量、更低成本的同时能够维持损耗等性能基本不变。空腔(即充满空气的同轴谐振腔)滤波器是基站双工器的传统技术，技术成熟，成本低廉。空腔滤波器通常包括盖板及多个腔体，每个腔体中设有多个谐振管。每个腔体的功能相当于一个电子振荡电路，当滤波器被调谐到所接收信号的适当波长时，所述振荡电路可表示为包括电感部分和电容部分的并联振荡电路，通过调整电感部分或电容部分，即可对滤波器的谐振频率进行调整。一般情况下，空腔滤波器的腔体由金属材料制造，而金属腔体滤波器存在高度极限，无法满足小型化需求。而采用介质横磁(TM，transverse magnetic)方案可以达到很低的腔体高度，但是谐波较差。介质波导或者介质横向电磁(TEM，transverse electro magnetic)方案可以实现更小的体积，但是具有谐波差、插损差的缺点。

介质加载的方案可以综合金属腔和介质腔的优点，做到插损与谐波的平衡。图1示出了一种介质加载滤波器的调频方案。对电容调整的一种方法是调节谐振管到盖板之间的间距。在图1所示的方案中，谐振器100包括谐振腔体1、盖板2、谐振管3和调谐螺钉4，谐振腔体1具有谐振腔51及开口端52。盖板2覆盖开口端52，并与谐振腔体1连接。谐振管3位于谐振腔51内。调谐螺钉4与盖板2连接并深入至谐振管3内，通过旋转调谐螺钉4，改变调谐螺钉4伸入谐振管3的长度，可进行频率的调节。

自图1所示的方案可知，由调谐螺钉4形成的调谐结构大大地增加了谐振器100的高度，对于小型化的应用场景尤为不适用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种腔体滤波器，其在金属谐振腔中设置表面具有可擦除的金属镀层的介质块，以通过擦除金属镀层而改变位于盖板和谐振管之间的介质高度，其调节结构简单，从而实现降低金属谐振腔的高度的目的。

本实用新型的一个实施例提供了一种腔体滤波器，包括：

谐振腔，所述谐振腔包括由侧壁和底壁围合形成的上部开口的腔体、和封盖所述上部开口的盖板；

谐振管，所述谐振管形成在所述底壁的内表面；

介质块，所述介质块固定至所述谐振管的顶部和所述盖板之间，所述介质块的上、下端面分别贴合所述谐振管的顶部和所述盖板，所述介质块的上、下端面具有可擦除的金属镀层，所述金属镀层的面积与所述谐振腔的谐振频率对应。

在一个实施例中，所述盖板具有暴露所述介质块的上端面的开口，所述上端面的金属镀层自所述开口被擦除。

在一个实施例中，所述开口的直径小于所述介质块的直径。

在一个实施例中，所述介质块的高度为所述谐振腔高度的一半。

在一个实施例中，所述介质块的直径大于所述谐振管的直径。

在一个实施例中，包括多个谐振腔，相邻的两个谐振腔之间通过位于侧壁上的过孔连通，所述过孔沿着所述谐振腔的高度方向延伸；

进一步包括负耦合板，所述负耦合板固定至所述过孔，其两端分别伸入至所述相邻的两个谐振腔中；

所述负耦合板的两侧表面均具有金属图案，伸入至所述两个谐振腔中的金属图案关于所述过孔中心对称。

在一个实施例中，所述负耦合板的两侧表面具有相同的金属图案，所述金属图案包括：

沿着所述负耦合板的高度方向延伸的第一竖直段和第二竖直段，以及沿着所述负耦合板的长度方向延伸的第一水平段，所述第一水平段的两端分别与所述第一竖直段和第二竖直段连接；

所述负耦合板的两侧表面上的金属图案镜像中心对称。

在一个实施例中，所述负耦合板分别与相邻的两个谐振腔的所述底壁和所述盖板固定连接，

所述第一竖直段和所述第二竖直段分别与所述底壁和所述盖板电连接，以在所述底壁和所述盖板之间形成电回路。

在一个实施例中，所述负耦合板的一侧表面具有第一金属图案，另一侧表面具有第二金属图案，所述第一金属图案和第二金属图案不相同；

所述第一金属图案和第二金属图案均为不具有相交点的中心对称图形，所述第一金属图案和第二金属图案通过连通所述负耦合板的两侧表面的金属化过孔连接形成封闭的中心对称图形。

在一个实施例中，所述负耦合板和与其相邻的两个谐振腔的所述底壁和所述盖板不连接，

所述第一金属图案和第二金属图案与所述底壁和所述盖板不连接。

由以上技术方案可知，在本实施例中对电容调整的方法是调节谐振管与盖板之间的介电常数，具体地，是通过调整介质块的上端面的金属镀层的面积来实现的。由于金属镀层是可擦除的，因此通过擦除部分金属镀层可以调整引入至谐振管与盖板之间介质材料的体积，从而实现调节谐振管与盖板之间的介电常数的目的。由于擦除金属镀层不需要借助另外的调节结构，因此，本实施例的滤波器中除了谐振腔、谐振管、介质块等必要结构以外，没有设置现有的滤波器中的螺钉调节结构，大大了减小了滤波器的高度，从而更能够适用于小型化应用场景。进一步地，本实施例的滤波器是采用了在金属谐振腔中引入介质材料的方案，因此可以综合金属腔和介质腔的优点，做到插损与谐波的平衡。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1是现有的一种调谐谐振器的结构示意图。

图2是本实用新型的腔体滤波器的第一实施例的结构示意图。

图3是本实用新型的腔体滤波器的第二实施例的局部示意图。

图4是本实用新型的腔体滤波器的负耦合板的第一实施例的结构示意图。

图5是图4的负耦合板的透视图。

图6a和图6b是本实用新型的腔体滤波器的负耦合板的第二实施例的结构示意图。

图7是图6a和图6b的负耦合板的透视图。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

为了解决现有技术中调节结构复杂导致谐振器的高度过大的问题，本实用新型的目的是提供一种腔体滤波器，其在金属谐振腔中设置表面具有可擦除的金属镀层的介质块，以通过擦除金属镀层而改变位于盖板和谐振管之间的介质高度，其调节结构简单，从而实现降低金属谐振腔的高度的目的。

图2是本实用新型的腔体滤波器的第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种腔体滤波器，包括：

谐振腔10，谐振腔10包括由侧壁11和底壁12围合形成的上部开口的腔体、和封盖上部开口的盖板13；

谐振管20，谐振管20形成在底壁12的内表面；

介质块30，介质块30固定至谐振管20的顶部和盖板13之间，介质块30的上、下端面分别贴合谐振管20的顶部和盖板13，介质块30的上、下端面具有可擦除的金属镀层31，金属镀层31的面积与谐振腔10的谐振频率对应。

通常情况下，可擦除的金属镀层采用软质金属，一般情况下为银。介质块30由介电常数大于1的介质材料制成，其截面形状可为方形、矩形、或者圆形。谐振管20可与谐振腔10一体形成，或者为与谐振腔10分离的部件，而是通过螺钉等固定装置固定至谐振腔10的底壁12的内表面。在本实施例中，谐振管20为一实心柱体，其截面形状与介质块30的截面形状相同。

对于滤波器的谐振频率的调整是通过对其电容的调整而实现的，本实施例中对电容调整的方法是调节谐振管20与盖板13之间的介电常数，具体地，是通过调整介质块30的上端面的金属镀层的面积来实现的。由于金属镀层31是可擦除的，因此通过擦除部分金属镀层31可以调整引入至谐振管20与盖板13之间介质材料的体积，从而实现调节谐振管20与盖板13之间的介电常数的目的。由于擦除金属镀层31不需要借助另外的调节结构，因此，本实施例的滤波器中除了谐振腔、谐振管、介质块等必要结构以外，没有设置例如图1所示的现有的滤波器中的螺钉调节结构，大大了减小了滤波器的高度，从而更能够适用于小型化应用场景。进一步地，本实施例的滤波器是采用了在金属谐振腔中引入介质材料的方案，因此可以综合金属腔和介质腔的优点，做到插损与谐波的平衡。

进一步地，在本实施例中，介质块30的上、下端面可分别与盖板13、谐振管20焊接固定，且谐振管20为实心柱体，因此本实施例的滤波器的结构简单、稳定，可调节结构少，便于安装使用。

其中，具体地，盖板13具有暴露介质块30的上端面的开口131，上端面的金属镀层31自开口131被擦除。

优选地，为了结构的稳定性，开口131的直径小于介质块30的直径。介质块30的直径大于谐振管20的直径。

开口131的直径小于介质块30的直径可保证介质块30的上端面与盖板13的稳定接触以及焊接的可靠性，而介质块30的直径大于谐振管20的直径能够降低介质块的安装公差的影响，使得介质块30能够稳定地安装在谐振管20的上表面。在此实施例中，介质块30的上下端面分别与盖板13及谐振管20的上表面紧密接触，从而有效地解决了结构制造误差和装配公差带来的问题，使得各种介质材料都能够准确地安装，从而强化了谐振器功率容量提升和体积减小的效果。

其中，综合考虑插损和谐波，介质块30的高度约为谐振腔10高度的一半。即，介质块30的高度与谐振管20的高度相当。当然，在此范围内，介质材料高度比例越大，插损越好，谐波越近。

图3是本实用新型的腔体滤波器的第二实施例的局部示意图。如图3所示，本实施例的腔体滤波器包括多个谐振腔10，相邻的两个谐振腔10之间通过位于侧壁11上的过孔14连通，过孔14沿着谐振腔10的高度方向延伸。

为了平衡多腔体相互耦合引入的正耦合，本实施例的腔体滤波器进一步包括负耦合板40，负耦合板40通过卡座15固定至过孔14，其两端分别伸入至相邻的两个谐振腔10中，以与谐振腔形成电耦合；

负耦合板40为双面印制电路板(PCB)，其两侧表面40a、40b均具有金属图案41，其中，伸入至相邻的两个谐振腔10中的金属图案41关于过孔14中心对称。

传统的飞杆形式的电容耦合的耦合量不足，而金属折片的形式结构复杂，难以在狭小空间下安装。本实施例的负耦合通过在PCB上印制金属图案来实现，具有结构简单、安装便捷的优点。

其中，负耦合板的安装可分为至少以下两种情况。

图4是本实用新型的腔体滤波器的负耦合板的第一实施例的结构示意图。

如图4所示，负耦合板40的两侧表面40a、40b具有相同的金属图案41，负耦合板40分别与相邻的两个谐振腔10的底壁12和盖板13例如通过焊接等方式固定连接，且金属图案41的两端分别与底壁12和盖板13电连接，以在底壁12和盖板13之间形成电回路。其中，如图5所示，负耦合板40的两侧表面上的金属图案41镜像中心对称。位于40a上的金属图案41和位于40b上的金属图案41以不同的阴影线条表示。

通过这种在负耦合板40的两侧表面上形成镜像中心对称的金属图案，可使得位于两个谐振腔10内的金属图案的分布情况均相同，从而为两个谐振腔形成均匀的负耦合。

具体地，金属图案41包括：

沿着负耦合板40的高度方向延伸的第一竖直段41a和第二竖直段41b，以及沿着负耦合板40的长度方向延伸的第一水平段41c，第一水平段41c的两端分别与第一竖直段41a和第二竖直段41b连接，以形成一个连续、但不封闭的带状图案。第一竖直段41a和第二竖直段41b的端部分别与负耦合板40的顶边、底边连接，从而实现与底壁12和盖板13的电连接。其中，第一水平段41c的设置是为了适应负耦合板40底部中心的卡合结构。

在本实施例中，由于金属图案41自身并不能形成一个完整的回路，因此需要与谐振腔的底壁12和盖板13进行电连接，以形成完整的电回路。则本实施例的负耦合板需要与底壁12和盖板13焊接连接。

图6a和图6b是本实用新型的腔体滤波器的负耦合板的第二实施例的结构示意图。

如图6a和图6b所示，负耦合板40的一侧表面40a具有第一金属图案41a，另一侧表面40b具有第二金属图案41b，第一金属图案41a和第二金属图案41b不相同。

其中，第一金属图案41a和第二金属图案41b均为不具有相交点的中心对称图形，第一金属图案41a和第二金属图案41b通过连通负耦合板40的两侧表面的金属化过孔42连接形成封闭的中心对称图形。这里所称的封闭是指首尾相接的意思。

在本实施例中，以第一金属图案41a和第二金属图案41b组合形成“8”字形的图案为例进行了图示，由于不能在PCB板的单侧表面的图案中形成首尾相接的封闭图案，因此，本实施例的负耦合板通过将一个图案分解形成在PCB板的双侧表面来实现。且为了保证负耦合的均匀性，分解的第一金属图案41a和第二金属图案41b均为中心对称图形。

在本实施例中，由于，第一金属图案41a和第二金属图案41b组合形成封闭的中心对称图形，负耦合板40无需焊接至谐振腔的底壁12和盖板13，而是仅通过卡座15固定在过孔14处即可。如图7所示，负耦合板40和与其相邻的两个谐振腔10的底壁12和盖板13不连接，第一金属图案41a和第二金属图案41b与底壁12和盖板13不连接。

在本实用新型的腔体滤波器中，使用打磨介质层的方式来调节滤波器的谐振频率，省去了螺钉调节结构，不仅降低了滤波器的高度，而且降低了滤波器的结构复杂度。进一步地，本实施例的腔体滤波器利用相邻的谐振腔的对接处的侧壁设置对称的负耦合结构，不仅不会增加滤波器的体积，而且具有较高的对称性和均匀性，强化了滤波器功率容量提升和体积减小的效果。

在本文中，“一个”并不表示将本实用新型相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本实用新型相关部分的数量“多于一个”的情形。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腔体滤波器，其特征在于，包括：

谐振腔(10)，所述谐振腔(10)包括由侧壁(11)和底壁(12)围合形成的上部开口的腔体、和封盖所述上部开口的盖板(13)；

谐振管(20)，所述谐振管(20)形成在所述底壁(12)的内表面；

介质块(30)，所述介质块(30)固定至所述谐振管(20)的顶部和所述盖板(13)之间，所述介质块(30)的上、下端面分别贴合所述谐振管(20)的顶部和所述盖板(13)，所述介质块(30)的上、下端面具有可擦除的金属镀层(31)，所述金属镀层(31)的面积与所述谐振腔(10)的谐振频率对应。

2.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，所述盖板(13)具有暴露所述介质块(30)的上端面的开口(131)，所述上端面的金属镀层(31)自所述开口(131)被擦除。

3.根据权利要求2所述的腔体滤波器，其特征在于，所述开口(131)的直径小于所述介质块(30)的直径。

4.根据权利要求1所述的腔体滤波器，其特征在于，所述介质块(30)的高度为所述谐振腔(10)高度的一半。

5.根据权利要求4所述的腔体滤波器，其特征在于，所述介质块(30)的直径大于所述谐振管(20)的直径。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的腔体滤波器，其特征在于，包括多个谐振腔(10)，相邻的两个谐振腔(10)之间通过位于侧壁(11)上的过孔(14)连通，所述过孔(14)沿着所述谐振腔(10)的高度方向延伸；

进一步包括负耦合板(40)，所述负耦合板(40)固定至所述过孔(14)，其两端分别伸入至所述相邻的两个谐振腔(10)中；

所述负耦合板(40)的两侧表面均具有金属图案(41)，伸入至所述两个谐振腔(10)中的金属图案(41)关于所述过孔(14)中心对称。

7.根据权利要求6所述的腔体滤波器，其特征在于，所述负耦合板(40)的两侧表面具有相同的金属图案(41)，所述负耦合板(40)的两侧表面上的金属图案(41)镜像中心对称；

所述负耦合板(40)分别与相邻的两个谐振腔(10)的所述底壁(12)和所述盖板(13)固定连接，

所述金属图案(41)的两端分别与所述底壁(12)和所述盖板(13)电连接，以在所述底壁(12)和所述盖板(13)之间形成电回路。

8.根据权利要求7所述的腔体滤波器，其特征在于，所述金属图案(41)包括：

沿着所述负耦合板(40)的高度方向延伸的第一竖直段(41a)和第二竖直段(41b)，以及沿着所述负耦合板(40)的长度方向延伸的第一水平段(41c)，所述第一水平段(41c)的两端分别与所述第一竖直段(41a)和第二竖直段(41b)连接。

9.根据权利要求6所述的腔体滤波器，其特征在于，所述负耦合板(40)的一侧表面具有第一金属图案(41a)，另一侧表面具有第二金属图案(41b)，所述第一金属图案(41a)和第二金属图案(41b)不相同；

所述第一金属图案(41a)和第二金属图案(41b)均为不具有相交点的中心对称图形，所述第一金属图案(41a)和第二金属图案(41b)通过连通所述负耦合板(40)的两侧表面的金属化过孔(42)连接形成封闭的中心对称图形。

10.根据权利要求9所述的腔体滤波器，其特征在于，所述负耦合板(40)和与其相邻的两个谐振腔(10)的所述底壁(12)和所述盖板(13)不连接，

所述第一金属图案(41a)和第二金属图案(41b)与所述底壁(12)和所述盖板(13)不连接。

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