CN216671881U - 低频宽带腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低频宽带腔体滤波器，所述低频宽带腔体滤波器包括腔体和设置在所述腔体内依次耦合的八个谐振器，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器与所述腔体分别形成八个谐振腔；其中，第四谐振器与第七谐振器之间采用容性交叉耦合，第五谐振器与第七谐振器之间采用感性交叉耦合，形成两个传输零点；所述低频宽带腔体滤波器的工作频带为406MHz‑450MHz，且所述低频宽带腔体滤波器中的谐振腔都为方形，所述低频宽带腔体滤波器中的谐振器都为方形谐振器。通过上述方案，在形成一种具有超大带宽容量、超低频的低频宽带腔体滤波器的同时，还使得低频宽带腔体滤波器还具有体积小、能耗低的优点。

Description

低频宽带腔体滤波器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种低频宽带腔体滤波器。

背景技术

现有技术中，在设计一些低频滤波器时，通常会使得滤波器的带宽容量变小，还难以实现超低频；而且现有的低频滤波器还存在体积大、能耗高的问题，很难满足使用需求。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种具有超大带宽容量、超低频的低频宽带腔体滤波器，同时使得低频宽带腔体滤波器还具有体积小、能耗低的优点。

本申请公开了一种低频宽带腔体滤波器，所述低频宽带腔体滤波器包括腔体和设置在所述腔体内依次耦合的第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器、第七谐振器和第八谐振器，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器与所述腔体分别形成八个谐振腔；其中，所述第四谐振器与第七谐振器之间采用容性交叉耦合，所述第五谐振器与第七谐振器之间采用感性交叉耦合，形成两个传输零点；所述低频宽带腔体滤波器的工作频带为406MHz-450MHz；所述低频宽带腔体滤波器中的谐振腔都为方形，所述低频宽带腔体滤波器中的谐振器都为方形谐振器。

可选的，所述低频宽带腔体滤波器包括输入端口和输出端口，所述输入端口与所述第一谐振器连通，所述输出端口与所述第八谐振器连通；所述腔体具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器沿所述第一方向排列为两排；所述第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器沿所述第二方向排为一排；所述第一谐振器、第八谐振器、第七谐振器和第六谐振器沿所述第二方向排为另一排；而且，沿所述第一方向，所述第二谐振器与所述第一谐振器为同一列，所述第三谐振器与所述第八谐振器为同一列，所述第四谐振器与所述第七谐振器为同一列，所述第五谐振器与所述第六谐振器为同一列。

可选的，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器通过耦合片依次耦合，所述第四谐振器与第七谐振器之间通过飞杆进行容性交叉耦合，所述第五谐振器与第七谐振器之间通过寄生耦合的方式进行感性交叉耦合。

可选的，所述飞杆包括支撑卡座和耦合探针，所述支撑卡座与所述腔体固定连接；所述耦合探针的截面为L形，且所述耦合探针的一端与所述支撑卡座固定连接，另一端与所述谐振器对应耦合。

可选的，所述耦合探针包括第一探针部、第二探针部和第三探针部，所述第一探针部的一端与所述支撑卡座固定连接，另一端与所述第二探针部的一端连接，所述第二探针部的另一端与所述第三探针部连接；所述第一探针部和第二探针部处于同一平面，所述第二探针部和第三探针部垂直设置，所述第三探针部与所述谐振器对应耦合。

可选的，所述第二探针部的宽度大于所述第一探针部的宽度，小于所述第三探针部的宽度。

可选的，所述支撑卡座为绝缘材料制成。

可选的，所述支撑卡座的相对两侧均设有与其固定连接的所述耦合探针，两个所述耦合探针分别与两个所述谐振器对应耦合。

可选的，所述低频宽带腔体滤波器包括多个与所述腔体一体成型的第一底台和第二底台，所述谐振器与所述第一底台一一对应连接，所述耦合片的两端分别与两个所述第二底台固定连接，且相邻所述第一底台和第二底台通过所述腔体的耦合筋连接；所述耦合片通过所述第二底台、耦合筋、第一底台，与对应的所述谐振器连接。

可选的，所述谐振器包括谐振盘和谐振杆，所述谐振杆的一端与所述第一底台连接，所述谐振杆的另一端与所述谐振盘连接，所述谐振盘的边缘设有翻边，所述翻边朝向所述第一底台的方向延伸。

在本申请设计的低频宽带腔体滤波器中，采用8阶2零点结构，即低频宽带腔体滤波器中含有八个依次耦合的谐振器，并形成两个传输零点，其中第四谐振器与第七谐振器之间采用容性交叉耦合形成一个传输零点，第五谐振器与第七谐振器之间采用感性交叉耦合形成另一个传输零点，以形成工作频带为406MHz-450MHz之间的超低频，并使得低频宽带腔体滤波器的带宽为44MHz的超大带宽容量的同时，还通过结合方形谐振器和方形谐振腔的设计，使得低频宽带腔体滤波器还具有体积小、能耗低的优点，从而能够满足使用需求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步地理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器的结构示意图；

图2是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器内部电路的结构示意图；

图3是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器的拓扑结构示意图；

图4是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器内部电路的等效电路图；

图5是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器内部电路参数响应波形图；

图6是本申请提供的一种谐振器的结构示意图；

图7是本申请提供的一种飞杆的结构示意图；

图8是本申请提供的一种谐振器与谐振器连接的示意图。

其中，100、低频宽带腔体滤波器；110、腔体；121、输入端口；122、输出端口；123、抽头线；130、耦合片；140、飞杆；141、支撑卡座；142、耦合探针；143、第一探针部；144、第二探针部；145、第三探针部；150、第一底台；160、第二底台；170、耦合筋；180、谐振器；181、谐振盘；182、谐振杆；183、翻边；A1、第一谐振器；A2、第二谐振器；A3、第三谐振器；A4、第四谐振器；A5、第五谐振器；A6、第六谐振器；A7、第七谐振器；A8、第八谐振器；B1、第一谐振腔；B2、第二谐振腔；B3、第三谐振腔；B4、第四谐振腔；B5、第五谐振腔；B6、第六谐振腔；B7、第七谐振腔；B8、第八谐振腔；Q、传输零点；D1、第一方向；D2、第二方向。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。

本申请公开了一种低频宽带腔体滤波器100，如图1-3所示，在所述低频宽带腔体滤波器100中，包括腔体110和设置在所述腔体110内依次耦合的第一谐振器A1、第二谐振器A2、第三谐振器A3、第四谐振器A4、第五谐振器A5、第六谐振器A6、第七谐振器A7和第八谐振器A8，所述低频宽带腔体滤波器100中的八个谐振器180与所述腔体110分别形成八个谐振腔，即第一谐振腔B1、第二谐振腔B2、第三谐振腔B3、第四谐振腔B4、第五谐振腔B5、第六谐振腔B6、第七谐振腔B7和第八谐振腔B8；八个谐振器180分别与八个谐振腔一一对应设置；其中，所述第四谐振器A4与第七谐振器A7之间采用容性交叉耦合，所述第五谐振器A5与第七谐振器A7之间采用感性交叉耦合，形成两个传输零点Q；所述低频宽带腔体滤波器100的工作频带为406MHz-450MHz；所述低频宽带腔体滤波器100中的谐振腔都为方形，所述低频宽带腔体滤波器100中的谐振器180都为方形谐振器。

低频宽带腔体滤波器100是一种频段较低的滤波器，在本申请设计的低频宽带腔体滤波器100中，采用8阶2零点结构，即低频宽带腔体滤波器100中含有八个耦合的谐振器180，并形成两个传输零点Q，其中第四谐振器A4与第七谐振器A7之间采用容性交叉耦合形成一个传输零点Q，第五谐振器A5与第七谐振器A7之间采用感性交叉耦合形成另一个传输零点Q，使通带高低端各产生一个传输零点Q，以形成工作频带为406MHz-450MHz之间的超低频，并使得低频宽带腔体滤波器100的带宽为44MHz的超大带宽容量的同时，还通过结合方形谐振器和方形谐振腔的设计，提高低频宽带腔体滤波器100的性能。由于采用方形谐振腔(简称方腔)的结构，相比于同样尺寸的圆形谐振腔(简称圆腔)的结构，单腔谐振频率可以做到更低，单腔的加载数据更高；即实现相同的谐振频率，方腔需要的有效空间比圆腔要小，可减小产品体积。因此，通过方腔搭配方形谐振器，在实现低频的同时，还能够减小产品的体积，实现产品小型化，从而使得低频宽带腔体滤波器100同时还具有体积小、能耗低的优点，满足使用需求。

本申请还通过对低频宽带腔体滤波器100中的八个谐振器180的合理排布实现进一步缩减低频宽带腔体滤波器100体积的效果，具体的，所述低频宽带腔体滤波器100包括输入端口121和输出端口122，所述输入端口121通过抽头线123与所述第一谐振器A1连通，所述输出端口122通过抽头线123与所述第八谐振器A8连通；所述腔体110具有相互垂直的第一方向D1和第二方向D2，所述低频宽带腔体滤波器100中的八个谐振器180沿所述第一方向D1排列为两排；所述第二谐振器A2、第三谐振器A3、第四谐振器A4和第五谐振器A5沿所述第二方向D2排为一排；所述第一谐振器A1、第八谐振器A8、第七谐振器A7和第六谐振器A6沿所述第二方向D2排为另一排；而且，沿所述第一方向D1，所述第二谐振器A2与所述第一谐振器A1为同一列，所述第三谐振器A3与所述第八谐振器A8为同一列，所述第四谐振器A4与所述第七谐振器A7为同一列，所述第五谐振器A5与所述第六谐振器A6为同一列。

在低频宽带腔体滤波器100中，八个谐振器180并非按照传统排布方式将第一谐振器A1、第二谐振器A2、第三谐振器A3和第四谐振器A4作为一排，将第五谐振器A5、第六谐振器A6、第七谐振器A7和第八谐振器A8作为一排；而是将第一谐振器A1与第八谐振器A8放在同一排，使得输入端口121和输出端口122相邻，并使得第四谐振器A4和第七谐振器A7相邻，使得第五谐振器A5与第七谐振器A7相对，从而使得低频宽带腔体滤波器100在具备强抗干扰能力，确保通信系统不受杂散信号干扰的同时，还具备功率容量大的特点，确保通信系统的能耗较低。

在合理排布谐振器180的同时，低频宽带腔体滤波器100的腔体110形状与谐振器180的排布方式对应，本申请中低频宽带腔体滤波器100的腔体110并不是普通的方形结构，还是和谐振器180的排布一样采用类似于迂回的长条形，使得低频宽带腔体滤波器100更加轻薄；而且八个谐振器180依次耦合，不直接耦合的谐振器180之间即使是相邻的，也会被腔体110的腔壁隔开，极大地提高了低频宽带腔体滤波器100的抗干扰能力；因此本申请中的低频宽带腔体滤波器100设计方案简洁，成本低廉，具有良好的结构与电性能稳定性。

结合图3-5所示，图3是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器的拓扑结构示意图，图4是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器内部电路的等效电路图，所述低频宽带腔体滤波器100中的相邻谐振器180之间的主耦合关系等效为R1，第四谐振器A4与第七谐振器A7之间的容性耦合关系等效为R2，第五谐振器A5与第七谐振器A7之间的感性耦合关系等效为R3。图5是本申请提供的一种低频宽带腔体滤波器内部电路参数响应波形图，频点406.0MHz(M1)的抑制为-0.532dB，频点450.0MHz(M2)的抑制为-0.539dB、频点368.0MHz(M3)的抑制为-82.696dB，频点386.0MHz(M4)的抑制为-71.161dB，频点396.0MHz(M5)的抑制为-40.417dB，频点460.0MHz(M6)的抑制为-35.655dB，频点470.0MHz(M7)的抑制为-80.295dB。

对应的，为了实现图5中低频宽带腔体滤波器100内部电路参数响应波形，还对每个谐振腔的谐振频率和谐振腔之间的耦合带宽值进行对应设计，其中，第一谐振腔B1的谐振频率为427.304MHz，第二谐振腔B2的谐振频率为427.345MHz，第三谐振腔B3的谐振频率为427.39MHz，第四谐振腔B4的谐振频率为427.346MHz，第五谐振腔B5的谐振频率为427.411MHz，第六谐振腔B6的谐振频率为427.369MHz，第七谐振腔B7的谐振频率为427.41MHz，第八谐振腔B8的谐振频率为427.451MHz；第一谐振腔B1与第二谐振腔B2之间的耦合带宽值为39.8MHz；第二谐振腔B2与第三谐振腔B3之间的耦合带宽值为27.7792MHz；第三谐振腔B3与第四谐振腔B4之间的耦合带宽值为25.734MHz；第四谐振腔B4与第五谐振腔B5之间的耦合带宽值为24.9488MHz；第五谐振腔B5与第六谐振腔B6之间的耦合带宽值为28.9295MHz；第六谐振腔B6与第七谐振腔B7之间的耦合带宽值为27.6012MHz；第七谐振腔B7与第八谐振腔B8之间的耦合带宽值为39.8992MHz；第四谐振腔B4与第七谐振腔B7之间的耦合带宽值为3.57662MHz；第五谐振腔B5与第七谐振腔B7之间的耦合带宽值为0.00001MHz。

通过这些位置的频点设计、谐振腔的谐振频率以及谐振腔之间的耦合带宽值能够满足低频宽带腔体滤波器100的带外抑制的设计需求，使本申请中低频宽带腔体滤波器100的工作频段为406MHz-450MHz。

具体的，结合图6和图8所示，图6是本申请提供的一种谐振器的结构示意图，图8是本申请提供的一种谐振器与谐振器连接的示意图，所述谐振器180包括谐振盘181和谐振杆182，所述谐振杆182为圆柱形，所述谐振杆182的一端与所述腔体110内的第一底台150连接，另一端与所述谐振盘181连接，所述第一底台150为圆柱形，且所述第一底台150的直径与高度之比约为1：1，所述谐振杆182的直径与所述第一底台150的直径之比为1.5:1-2:1。

所述谐振盘181为方形，且所述谐振盘的181的边长与所述谐振杆182的直径之比为3：1-4：1，所述谐振腔的腔径与对应的所述谐振盘的181的边长之比为1:1-1.2:1；所述谐振杆182的高度与所述第一底台150的高度之比为1:1-2:1，所述谐振腔的腔深与对应的所述谐振杆182的高度之比为1.5:1-2:1。

进一步的，所述谐振盘181的边缘设有朝向所述第一底台150延伸的翻边183，由于谐振器180的翻边183越长，谐振腔频率越低，而且本申请采用的是超低频滤波器，因此需要向下设计翻边183来降低谐振频率，通过多次计算和测试发现当所述翻边183的长度与对应的所述谐振腔的腔深之比为1:6时，能够使得谐振器180的设计满足低频宽带腔体滤波器100的使用需求。当然，还可以根据实际情况进行对应设计和调整。

另外，对于所述低频宽带腔体滤波器100中八个谐振器180之间的耦合方式，本申请使得所述低频宽带腔体滤波器100中的八个谐振器180通过耦合片130或通过耦合窗口以及其它方式依次耦合，所述第四谐振器A4与第七谐振器A7之间通过飞杆140进行容性交叉耦合。而对于第五谐振器A5与第七谐振器A7来说，具体如图1所示，虽然第五谐振器A5、第六谐振器A6和第七谐振器A7通过耦合片130依次耦合，但是在腔体110内，由于第五谐振腔B5与第七谐振腔B7未被完全隔开，第五谐振器A5与第七谐振器A7之间在工作时会产生电磁波，电磁波在传输过程中会使得第五谐振器A5与第七谐振器A7之间以寄生耦合的方式进行感性交叉耦合，实现完整低频宽带腔体滤波器100功能。

对于飞杆140的结构，如图7所示，是本申请提供的一种飞杆的结构示意图，所述飞杆140包括支撑卡座141和耦合探针142，所述支撑卡座141由塑料材质构成，与所述腔体110固定连接,可通过插接、滑动连接的方式将支撑卡座141固定在腔体110的腔壁或底部；所述耦合探针142的截面为L形，且所述耦合探针142的一端与所述支撑卡座141固定，另一端与所述谐振器180对应耦合，使得耦合探针142与谐振器180之间具有较大的耦合面积，提高两者之间的耦合效果。另外，支撑卡座141和耦合探针142可采用插接、粘接或直接注塑一体成型的方式连接到一起，在此不做限定。

进一步的，所述耦合探针142包括第一探针部143、第二探针部144和第三探针部145，所述第一探针部143的一端与所述支撑卡座141固定连接，另一端与所述第二探针部144的一端连接，所述第二探针部144的另一端与所述第三探针部145连接；所述第一探针部143和第二探针部144处于同一平面，所述第二探针部144和第三探针部145垂直设置，所述第三探针部145与所述谐振器180对应耦合。所述第二探针部144的宽度大于所述第一探针部143的宽度，小于所述第三探针部145的宽度。所述第一探针部143、第二探针部144和第三探针部145为一体成型的结构，首先通过减小第一探针部143的宽度，方便将耦合探针142与支撑卡座141连接到一起，其次增大第三探针部145的宽度，增大耦合探针142与谐振器180之间的相对面积，提高耦合效果。

而且，所述支撑卡座141的相对两侧均设有与其固定连接的所述耦合探针142，两个所述耦合探针142分别与两个所述谐振器180对应耦合，具体的，可采用插接或粘接等方式将两个耦合探针142固定在所述支撑卡座141的相对两侧，使得两个所述耦合探针142连通，提高耦合探针142的稳定性。

本申请还在腔体110的底部设置多个第一底台150和第二底台160，如图8所示，所述低频宽带腔体滤波器100包括多个与所述腔体110一体成型的第一底台150和第二底台160，所述谐振器180的谐振杆182与所述第一底台150一一对应连接，所述耦合片130的两端分别与两个所述第二底台160固定连接，且相邻所述第一底台150和第二底台160通过所述腔体110的耦合筋170连接；所述耦合片130通过所述第二底台160、耦合筋170、第一底台150，与对应的所述谐振器180连接。

通过增设第一底台150，将谐振器180的谐振杆182固定在第一底台150上，可以提高低频宽带腔体滤波器100的抗震效果，当低频宽带腔体滤波器100晃动或受到撞击时，能够减小低频宽带腔体滤波器100中谐振器180受到的冲击力，当然也可以直接将谐振器180直接固定在腔体110底部。而将耦合片130固定在第二底台160，不直接与谐振器180连接，可以减小耦合片130与谐振器180之间的耦合强度，更有利于实现低频宽带，当然直接将耦合片130与谐振器180直接连接也是可行的。其中，所述耦合片可以130由铜或其它导电材料构成，如铝、铁等；所述耦合片130与所述第二底台160可以通过螺钉或其它方式固定，如焊接、卡接等。

以上内容是结合具体地可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述低频宽带腔体滤波器包括腔体和设置在所述腔体内依次耦合的第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器、第七谐振器和第八谐振器，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器与所述腔体分别形成八个谐振腔；

其中，所述第四谐振器与第七谐振器之间采用容性交叉耦合，所述第五谐振器与第七谐振器之间采用感性交叉耦合，形成两个传输零点；所述低频宽带腔体滤波器的工作频带为406MHz-450MHz；

所述低频宽带腔体滤波器中的谐振腔都为方形，所述低频宽带腔体滤波器中的谐振器都为方形谐振器。

2.如权利要求1所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述低频宽带腔体滤波器包括输入端口和输出端口，所述输入端口与所述第一谐振器连通，所述输出端口与所述第八谐振器连通；

所述腔体具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器沿所述第一方向排列为两排；

所述第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器沿所述第二方向排为一排；

所述第一谐振器、第八谐振器、第七谐振器和第六谐振器沿所述第二方向排为另一排；

而且，沿所述第一方向，所述第二谐振器与所述第一谐振器为同一列，所述第三谐振器与所述第八谐振器为同一列，所述第四谐振器与所述第七谐振器为同一列，所述第五谐振器与所述第六谐振器为同一列。

3.如权利要求2所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述低频宽带腔体滤波器中的八个谐振器通过耦合片依次耦合，所述第四谐振器与第七谐振器之间通过飞杆进行容性交叉耦合，所述第五谐振器与第七谐振器之间通过寄生耦合的方式进行感性交叉耦合。

4.如权利要求3所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述飞杆包括支撑卡座和耦合探针，所述支撑卡座与所述腔体固定连接；所述耦合探针的截面为L形，且所述耦合探针的一端与所述支撑卡座固定连接，另一端与所述谐振器对应耦合。

5.如权利要求4所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述耦合探针包括第一探针部、第二探针部和第三探针部，所述第一探针部的一端与所述支撑卡座固定连接，另一端与所述第二探针部的一端连接，所述第二探针部的另一端与所述第三探针部连接；

所述第一探针部和第二探针部处于同一平面，所述第二探针部和第三探针部垂直设置，所述第三探针部与所述谐振器对应耦合。

6.如权利要求5所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述第二探针部的宽度大于所述第一探针部的宽度，小于所述第三探针部的宽度。

7.如权利要求4所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述支撑卡座为绝缘材料制成。

8.如权利要求4所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述支撑卡座的相对两侧均设有与其固定连接的所述耦合探针，两个所述耦合探针分别与两个所述谐振器对应耦合。

9.如权利要求3所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述低频宽带腔体滤波器包括多个与所述腔体一体成型的第一底台和第二底台，所述谐振器与所述第一底台一一对应连接，所述耦合片的两端分别与两个所述第二底台固定连接，且相邻所述第一底台和第二底台通过所述腔体的耦合筋连接；

所述耦合片通过所述第二底台、耦合筋、第一底台，与对应的所述谐振器连接。

10.如权利要求9所述的低频宽带腔体滤波器，其特征在于，所述谐振器包括谐振盘和谐振杆，所述谐振杆的一端与所述第一底台连接，所述谐振杆的另一端与所述谐振盘连接，所述谐振盘的边缘设有翻边，所述翻边朝向所述第一底台的方向延伸。

Images