CN217641740U - 一种介质谐振腔单元、介质滤波器和有源天线单元设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信领域，特别涉及一种介质谐振腔单元、介质滤波器和有源天线单元设备；本申请实施例提供一种介质谐振腔单元，包括第一介质谐振腔、第二介质谐振腔、第三介质谐振腔以及穿过第一介质谐振腔的通孔，第二介质谐振腔至少部分地设置于通孔内，第三介质谐振腔设置在第一介质谐振腔和第二介质谐振腔之间并与第一介质谐振腔和第二介质谐振腔接触，此种结构提升了介质谐振腔单元的品质因素Q值，降低了传输损耗，有较高的可靠性、可调试性和可生产性。

Description

一种介质谐振腔单元、介质滤波器和有源天线单元设备

技术领域

本申请涉及通信领域，特别涉及一种介质谐振腔单元、介质滤波器和有源天线单元设备。

背景技术

在移动通信中，由于所使用的频段数量的增加，导致频谱拥挤，造成大量杂散和阻塞的干扰频率存在，所以需要使用滤波器将每个频段隔离开，使有用信号通过，无用信号抑制以避免互相干扰。

例如，在5G基站的有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)设备中，会使用多个介质滤波器进行滤波以实现特定频率的信号通过，但是由于介质滤波器的谐振腔单元结构设置不佳导致介质滤波器的品质因素Q值低，致使有源天线单元设备的传输损耗大。

因此，亟需一种介质谐振腔单元来解决上述的谐振腔单元、介质滤波器内部结构不佳，品质因素Q值低而导致采用其的有源天线单元设备的传输损耗大的问题。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

为克服现有谐振腔单元、介质滤波器内部结构不佳，品质因素Q值低导致采用其的有源天线单元设备的传输损耗大的问题，本申请实施例提供了一种介质谐振腔单元、介质滤波器和有源天线单元设备。

第一方面，本申请实施例提供一种介质谐振腔单元，包括第一介质谐振腔、第二介质谐振腔、第三介质谐振腔以及穿过第一介质谐振腔的通孔，第二介质谐振腔至少部分地设置于通孔内，第三介质谐振腔设置在第一介质谐振腔和第二介质谐振腔之间并与第一介质谐振腔和第二介质谐振腔接触。

第二方面，本申请实施例提供一种介质滤波器，介质滤波器包括第一方面所述的介质谐振腔单元。

第三方面，本申请实施例提供一种有源天线单元设备，有源天线单元设备包括第一方面所述的介质谐振腔单元，或包括第二方面所述的介质滤波器。

本申请实施例提供的一种介质谐振腔单元，通过三种介质谐振腔的混料即第一介质谐振腔、第二介质谐振腔和第三介质谐振腔的组合，使得介质谐振腔单元可以推远高次模提升带外抑制性能；第三介质谐振腔设置在第一介质谐振腔和第二介质谐振腔之间在相同频率指标下的介质谐振腔单元体积更小，同时第二介质谐振腔和第三介质谐振腔容置在通孔中，第三介质谐振腔与第一介质谐振腔和第二介质谐振腔接触使得介质谐振腔单元内部热应力能够良好释放，介质谐振腔单元的性能更高，还提升产品的长期可靠性，因而本申请实施例整体提升了品质因素Q值，降低了传输损耗，同时三种介质谐振腔的组合结构简单具有较高的可调试性和可生产性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的投影示意图；

图3为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的爆炸结构示意图；

图4为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的整体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的剖面结构示意图；

图6为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的剖面结构示意图；

图7为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的剖面结构示意图；

图8为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的剖面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的介质谐振腔单元的剖面结构示意图；

图10为本申请实施例提供的介质滤波器的结构示意图；

附图标记：

1、介质谐振腔单元；2、介质滤波器；

10、第一介质谐振腔；20、第二介质谐振腔；30、第三介质谐振腔；40、通孔；50、金属板；11、第一端面；12、第二端面；13、盲孔；

501、配合部。

具体实施方式

为了使本申请的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；若无明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请实施例中的具体含义。

参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中，因此，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参阅图1和图2，本申请实施例提供的一种介质谐振腔单元1应用于滤波器以使有用信号通过及无用信号抑制，介质谐振腔单元1包括第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20、第三介质谐振腔30以及穿过第一介质谐振腔10的通孔40，其中，第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30均为介质材料构成的谐振腔，电磁波在高介电常数材料中传播时，其波长可以缩短，因此介质谐振腔单元1相比传统的空气谐振腔单元具有更强的性能及更小的体积。

介质谐振腔单元1通过三种介质谐振腔的混料即第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30的组合，使得介质谐振腔单元1可以推远高次模提升带外抑制性能。

具体地，第二介质谐振腔20至少部分地设置于通孔40内，可以理解，通孔40形成有两个端面，第二介质谐振腔20可以通过通孔40的其中一个端面伸入通孔40的内部；在一种实施方式中，第二介质谐振腔20完全处于通孔40内而无伸出通孔40的端面的结构；在另一种实施方式中，第二介质谐振腔20部分处于通孔40内，而其余部分伸出通孔40的端面。

进一步地，第三介质谐振腔30设置于第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20之间并与第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20接触，可以理解，第三介质谐振腔30设置在通孔40的内部，并且第三介质谐振腔30的设置位置相对第二介质谐振腔20更靠近第一介质谐振腔10，在一种具体的实施方式中，第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30呈同心圆式设置，在一个投影方向上其结构布置方式为靠近圆心的第一层为第二介质谐振腔20，包围第二介质谐振腔20的第二层为第三介质谐振腔30，最外层为包围第三介质谐振腔30的第一介质谐振腔10，其中相邻的第一介质谐振腔10和第三介质谐振腔30的表面相互接触，相邻的第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30的表面相互接触。

第三介质谐振腔30设置在第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20之间，同时第三介质谐振腔30与第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20接触使得介质谐振腔单元1内部热应力能够良好释放，介质谐振腔单元1的性能更高，还提升产品的长期可靠性，整体提升了品质因素Q值，降低了传输损耗，同时三种介质谐振腔的组合结构简单具有较高的可调试性和可生产性。

在一种实施方式中，通孔40是规则的孔型，包括但不限于圆柱型、四边形、五边形和六边形等，可以理解，此时规则的通孔40具有一个穿过通孔40的中轴线，第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30为同心圆设置，其中第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30共用的轴线为通孔40的中轴线。在另一种实施方式中，通孔40为不规则的孔型，包括但不限于拼接的孔型或完全不规则的孔型，拼接的孔型包括如两个不同内径的圆柱形拼接而形成等，完全不规则的孔型包括如通孔40内部为弯曲表面或倾斜表面的孔型等。

请参阅图3和图4，在一些实施方式中，介质谐振腔单元1还包括至少一个金属板50，金属板50设置于通孔40的至少一端，第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20均与金属板50连接，金属板50用于第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20对地导通，在一种实施方式中，金属板50只设置一个在通孔40的一端并覆盖通孔40的一个端面，在另一种实施方式中，金属板50设置两个并分别设置在通孔40的两端且覆盖通孔40的两个端面；可以理解，通孔40穿过第一介质谐振腔10，因此金属板50覆盖通孔40的同时与第一介质谐振腔10连接，在第二介质谐振腔20设置于通孔40内时，金属板50与第二介质谐振腔20连接，可以实现对第二介质谐振腔20的支撑使介质谐振腔单元1的内部结构更稳定，具体地，金属板50和第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20的连接方式包括但不限于焊接、导电胶粘接；可以理解，在一些实施方式中，第三介质谐振腔30也与金属板50接触或连接。

请参阅图5至图7，进一步地，介质谐振腔单元1的表面形成有第一端面11和第二端面12，第一端面11和第二端面12至少之一开设有盲孔13，其中，第一端面11和第二端面12是介质谐振腔单元1与外部接触的两个表面，具体为靠近通孔40的两端的两个表面；开设盲孔13的主要作用是用于谐振频率的调试，从而完成某一特定工作频率的选择谐振。

在一种实施方式中，金属板50的数量设置为两个，介质谐振腔单元1的通孔40的两个端面被两个金属板50分别覆盖，因此第一端面11为金属板50远离通孔40的端面的表面，第二端面12为另一个金属板50远离通孔40的端面的表面。

在该种实施方式中，盲孔13穿过金属板50，同时部分位于第二介质谐振腔20内，即相当于金属板50上的孔和第二介质谐振腔20上的孔共同组成盲孔13，可以理解，盲孔13的数量可以是一个或两个，当为两个时则两个盲孔13分别穿过两个金属板50。

在一种实施方式中，金属板50的数量设置为一个，介质谐振腔单元1的通孔40的两个端面的其中一个被金属板50覆盖，因此第二介质谐振腔20只有一个连接面与金属板50连接，而与连接面相对的相对面则处于无金属板50的状态，此时第一端面11为金属板50远离连接面的表面，第二端面12为第二介质谐振腔20的连接面相对的相对面，可以理解，根据需要还可以将第一端面11定义为第二介质谐振腔20的连接面相对的相对面，第二端面12为金属板50远离连接面的表面。

在该种实施方式中，盲孔13可以穿过金属板50设置，也可以不穿过金属板50设置。具体地，当盲孔13数量设置为两个，则其中一个盲孔13设置在第一端面11穿过金属板50并部分位于第二介质谐振腔20内设置，则另一个盲孔13位于介质谐振腔单元1的第二端面12，此时一个盲孔13穿过金属板50设置，另一个盲孔13不穿过金属板50；当盲孔13数量设置为一个，则盲孔13可以选择地设置在穿过金属板50的第一端面11或不穿过金属板50的第二端面12，优选地，设置在不穿过金属板50的第二端面12，在该实施方式的介质谐振腔单元1的放置方式中第二端面12更方便设置为谐振频率调试面。

在一些具体实施方式中，第一介质谐振腔10具有第一介电常数，第二介质谐振腔20具有第二介电常数，第三介质谐振腔30具有第三介电常数，第二介电常数大于第一介电常数，第一介电常数大于第三介电常数。通过三种不同的介电常数的谐振腔特定组合后，以实现介质谐振腔单元1的体积不增加而Q值提升。尤其地，当第二介电常数大于第一介电常数，且第一介电常数大于第三介电常数时，在此种形态设计下，介质谐振腔单元1工作在TM模传输模型下，其高次模比基模较远，即具有推远高次模的作用；同时由于电磁波在该种形态设计下的媒介中传输，使得盲孔13无需加载过深即可达到所需的工作频率，从而提升滤波器品质因数Q。

具体地，第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20是指具备特定介电常数的材料的第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20，包括但不限于如介电常数为10、45、60的陶瓷以实现更低的损耗，可以理解第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20根据所需要的频率不同而选择不同的介电常数的材料，第三介质谐振腔30可以是包括特氟龙或空气的第三介质谐振腔30以实现第三介电常数小于第一介电常数和第二介电常数，且提供更稳定的工作性能。

在一些具体实施方式中，第一介质谐振腔10不与第三介质谐振腔30接触的表面为金属表面；在一些实施方式中，第三介质谐振腔30主要被第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20包围，用于外部其他部件接触的主要是第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20，因此在介质谐振腔单元1的外表面即主要包括第一介质谐振腔10不与第三介质谐振腔30接触的表面，以及第二介质谐振腔20不与第三介质谐振腔30接触的表面设置为金属表面，以起到电磁屏蔽作用的同时降低介质谐振腔单元1的工作频率，可以理解，当工作频率降低时第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30的体积可以减小介质谐振腔单元1的体积；具体地，金属表面可以通过涂覆或者镀膜等方式实现，金属表面可以是包括但不限于金、银、铜、镍材质至少之一的金属表面。

为了防止过渡电磁屏蔽影响性能，实现品质因素Q值提高，第一介质谐振腔10与第三介质谐振腔30的接触面为非金属表面，第二介质谐振腔20与第三介质谐振腔30的接触面为非金属表面。

在一些具体实施方式中，通孔40的数量至少为一个，第二介质谐振腔20数量与通孔40的数量相同，在一些实施方式中，通孔40和第二介质谐振腔20的数量可以为一个、两个、三个、四个或更多。具体地，当通孔40和第二介质谐振腔20的数量为多个时，多个通孔40分别穿过第一介质谐振腔10，多个通孔40的中轴线相互平行，可以理解在一些实施方式中，通孔40也可以没有中轴线或中轴线不平行，如不规则通孔40，进一步地，多个通孔40的设置形态可以相同，也可以不相同，如部分通孔40可以是规则的通孔40，其它通孔40可以是不规则的通孔40，或者两个通孔40是形状不同的规则的通孔40，可以理解，在一些实施方式中，当通孔40的数量较多时，因为每个通孔40穿过第一介质谐振腔10，第一介质谐振腔10的形状呈蜂窝状。

可以理解，在一些实施方式中，第三介质谐振腔30设置在第二介质谐振腔20和第一介质谐振腔10之间，因此第三介质谐振腔30的数量与第二介质谐振腔20的数量相同。

请继续参阅图7，在一种实施方式中，第二介质谐振腔20靠近通孔40的端面的一端设置有凸出部，凸出部与第一介质谐振腔10连接，具体地，凸出部伸出通孔40的端面，并向周边翻边延展，以覆盖通孔40的端面，同时与第一介质谐振腔10连接，可以理解，凸出部与第一介质谐振腔10连接的一面同时与第三介质谐振腔30连接，在该实施方式中，可以只设置一个金属板50，金属板50设置在通孔40远离凸出部的一端，其中，凸出部远离通孔40的端面的表面为第二端面12，设置金属板50远离通孔40的端面的表面为第一端面11。若盲孔13只设置一个，盲孔13优选地开设在凸出部远离通孔40的第二端面12上。

进一步地，凸出部与第一介质谐振腔10连接的表面为金属表面，以防止第一介质谐振腔10和第二介质谐振腔20之间直接传导电磁波，导致影响介质谐振腔单元1的品质因素Q值。

请参阅图8和图9，金属板50靠近第一介质谐振腔10的一侧设有配合部501，配合部501与第二介质谐振腔20连接，具体地，配合部501可以是金属板50上的凸面，也可以是金属板50上的凹面；当设置为凸面时，配合部501伸入通孔40内并与第二介质谐振腔20连接，同时与第三介质谐振腔30连接，可以理解，在一种实施方式中，配合部501可以以不同表面分别与第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30连接；在另一种实施方式中可以以同一表面同时与第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30连接，此时第二介质谐振腔20与配合部501接触的表面和第三介质谐振腔30与配合部501接触的表面处于同一水平面或同一弯曲面。

当配合部501设置为凹面时，第二介质谐振腔20伸入金属板50的配合部501内与配合部501连接，可以理解，在一些实施方式中，第三介质谐振腔30也可以伸入金属板50的配合部501，即配合部501同时容纳部分第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30并与第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30连接。

在一些其他实施方式中，配合部501不采用规则的凹面或凸面设置，而是其它形状的与第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30的配合方式。

可以理解，介质谐振腔单元1采用配合部501伸入通孔40内与第二介质谐振腔和第三介质谐振腔30连接的方式，或采用第二介质谐振腔20伸入配合部501连接的方式，均可使得金属板50与第一介质谐振腔10、第二介质谐振腔20和第三介质谐振腔30之间的连接更稳固，同时配合部501可以辅助安装定位使得金属板50的装配过程也更方便。

请参阅图10，本申请实施例还提供了一种介质滤波器2，介质滤波器2有选择地采用上述实施例提供的介质谐振腔单元1的结构，并根据实际需要将介质谐振腔单元1进行拓扑，同时各个介质谐振腔单元1之间通过串联和并联至少之一的方式相互耦合以组成介质滤波器2。采用介质谐振腔单元1的介质滤波器2非工作需要的高次模可以被推远，因此不再需要增加额外的低通滤波器级联，扩大了介质滤波器2的应用范围。可以理解，介质滤波器2还具备上述实施例提供的介质谐振腔单元1的其它结构的有益效果，以在未增大介质谐振腔单元的情况下整体提升品质因素Q值，降低传输损耗，因此采用上述介质谐振腔单元1的介质滤波器2可以有较高的可靠性、可调试性和可生产性。

本申请实施例还提供了一种有源天线单元设备，有源天线单元设备是负责射频处理功能与天线收发空间波的功能设备，包括滤波器以实现滤去频率干扰、衰减噪声，有源天线单元设备的滤波器包括上述实施例提供的介质谐振腔单元1或着采用上述实施例提供的介质滤波器2，可以理解，有源天线单元设备具备上述实施例提供的介质谐振腔单元1或介质滤波器2结构的有益效果，因此采用上述介质谐振腔单元1或介质滤波器2的有源天线单元设备提升品质因素Q值，降低了传输损耗。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (13)

1.一种介质谐振腔单元，包括：第一介质谐振腔、第二介质谐振腔、第三介质谐振腔以及穿过所述第一介质谐振腔的通孔，所述第二介质谐振腔至少部分地设置于所述通孔内，所述第三介质谐振腔设置在所述第一介质谐振腔和所述第二介质谐振腔之间并与所述第一介质谐振腔和所述第二介质谐振腔接触。

2.如权利要求1的所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述介质谐振腔单元还包括至少一个金属板，所述金属板设置于所述通孔的至少一端，所述第一介质谐振腔和所述第二介质谐振腔均与所述金属板连接。

3.如权利要求2的所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述介质谐振腔单元的表面形成有第一端面和第二端面，所述第一端面和所述第二端面至少之一开设有盲孔，所述盲孔穿过所述金属板。

4.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述第一介质谐振腔具有第一介电常数，所述第二介质谐振腔具有第二介电常数，所述第三介质谐振腔具有第三介电常数，所述第二介电常数大于所述第一介电常数，所述第一介电常数大于所述第三介电常数。

5.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述第三介质谐振腔为包含特氟龙或空气的第三介质谐振腔。

6.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述第一介质谐振腔与所述第三介质谐振腔的接触面为非金属表面；所述第二介质谐振腔与所述第三介质谐振腔的接触面为非金属表面。

7.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述第一介质谐振腔不与所述第三介质谐振腔接触的表面为金属表面；所述第二介质谐振腔不与所述第三介质谐振腔接触的表面为金属表面。

8.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述通孔的数量至少为一个，所述第二介质谐振腔数量与所述通孔的数量相同。

9.如权利要求1至3任一项所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述第二介质谐振腔靠近所述通孔的端面的一端设置有凸出部，所述凸出部与所述第一介质谐振腔连接。

10.如权利要求9的所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述凸出部与所述第一介质谐振腔连接的表面为金属表面。

11.如权利要求2或3所述的介质谐振腔单元，其特征在于：所述金属板靠近所述第一介质谐振腔的一侧设有配合部，所述配合部与所述第二介质谐振腔连接。

12.一种介质滤波器，包括：至少一个如权利要求1至11任一项所述的介质谐振腔单元。

13.一种有源天线单元设备，包括：如权利要求1至11任一项所述的介质谐振腔单元，或包括如权利要求12所述的介质滤波器。

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