CN108598635B - 介质滤波器，收发信机及基站 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种介质滤波器，涉及通信设备组件技术领域，解决了实心介质滤波器实现电容耦合困难的问题。本发明实施例提供的介质滤波器包括至少两个介质谐振器，每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调试孔；所述介质滤波器所包括的所有介质谐振器的本体构成所述介质滤波器的本体，所述介质滤波器还包括：至少一个负耦合孔，每个负耦合孔位于两个介质谐振器连接位置的本体表面，其所处的位置与所述两个介质谐振器相接，且其深度大于所述两个介质谐振器的调试孔的深度；和覆盖所述介质滤波器本体表面、调试孔表面和负耦合孔表面的导电层。本发明实施例主要用于大功率无线通信基站射频前端。

Description

介质滤波器，收发信机及基站
技术领域
本发明涉及通信设备组件，尤其涉及介质滤波器，收发信机及基站。
背景技术
频滤波器是通信设备中常用的组件，种类和形式非常多。其中的金属同轴腔滤波器由于其性能指标(包括***损耗，功率容量)优良，被应用在大功率无线通信基站射频前端。
随着无线通信技术的日益发展，无线通信基站分布越来越密集，对基站的体积要求越来越小，其中射频前端滤波器模块在基站中的体积占比比较大，因此，对滤波器的体积需求也是越来越小。但是，在减小金属同轴腔滤波器的体积时发现：滤波器的体积越小，表面电流越大，损耗越大，功率承受能力越低，即功率容量越小。也就是说，随着金属同轴腔滤波器体积的减小，其性能指标变差。
目前，有一种小型化滤波器，采用固态介电材料制成的本体，并在本体表面金属化(如镀银)，来形成的谐振器(简称：实心介质谐振器)。多个谐振器以及各个谐振器之间的耦合，形成滤波器(简称：实心介质滤波器)。其中，各个谐振器之间的耦合根据极性可分为正耦合(也可以称为电感耦合)和负耦合(也可称为电容耦合)。基于各个谐振器之间的耦合极性，可以形成传输零点。其中，传输零点是指滤波器通带外的某个频点，在该频点上滤波器对该频点的信号的抑制度理论上无穷大，增加传输零点，可以有效增强滤波器的近端抑制能力(即离通带较近的频点的抑制能力)。比如，一个三腔滤波器，谐振器1和2，2和3，1和3之间的耦合为正耦合，形成的传输零点在通带右侧，而如果谐振器1和2，2和3之间的耦合为正耦合，1和3之间的耦合为负耦合，则传输零点在通带左侧。为了实现负耦合，当前在实心介质滤波器中采用了如图1a和图1b所示的结构：一个至少表面金属化的结构件10连接在两个实心介质谐振器11和12之间，两个实心介质谐振器由凹槽13分隔开,谐振器11与结构件10之间通过电场耦合，在结构件10上形成电流，电流沿着结构件10流到谐振器12，结构件10与谐振器12之间通过电场耦合，从而形成两个谐振器之间的电容耦合。
但是，由于实心介质谐振器内部是实心介质，并非空气，实心介质本身通过压铸而成，实心介质里面金属化的结构件实现工艺相当困难。并且该电容耦合的耦合大小也无法调节。
发明内容
本发明的实施例提供一种介质滤波器，解决了现有的实心介质滤波器实现电容耦合困难的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
根据第一方面，本发明提供一种介质滤波器，包括至少两个介质谐振器，每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调试孔，所述调试孔为盲孔，用于调试其所在的介质谐振器谐振频率；所述介质滤波器所包括的所有介质谐振器的本体构成所述介质滤波器的本体，所述介质滤波器还包括：
至少一个负耦合孔，每个负耦合孔位于两个介质谐振器连接位置的本体表面，其所处的位置与所述两个介质谐振器相接，所述负耦合孔为盲孔，用于实现所述两个介质谐振器之间的电容耦合；和
覆盖所述介质滤波器本体表面、调试孔表面和负耦合孔表面的导电层。
在根据第一方面的第一种可能的实施方式中，负耦合孔的深度为其所处位置相接的两个介质谐振器的调试孔的深度的两倍或多于两倍。
在根据第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式的第二种可能的实施方式中，负耦合孔的深度与所述介质滤波器的传输零点的频率相关。
在根据第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实施方式的第三种可能的实施方式中，负耦合孔的个数等于所述介质滤波器的传输零点的个数。
在根据第一方面或第一方面的第一种至第三种任意一种可能的实施方式的第四种可能的实施方式中，负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器与所述介质滤波器的传输零点的频率相关。
在根据第一方面或第一方面的第一种至第四种任意一种可能的实施方式的第五种可能的实施方式中，所述至少两个介质谐振器相连接的面包括导电层。
在根据第一方面或第一方面的第一种至第五种任意一种可能的实施方式的第六种可能的实施方式中，负耦合孔表面的部分未被所述导电层覆盖。
在根据第一方面的第六种可能的实施方式的第七种可能的实施方式中，负耦合孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器之间的电容耦合的耦合量相关。
在根据第一方面或第一方面的第一种至第七种任意一种可能的实施方式的第八种可能的实施方式中，调试孔表面的部分未被所述导电层覆盖。
在根据第一方面的第八种可能的实施方式的第九种可能的实施方式中，调试孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述调试孔所在的介质谐振器的谐振频率相关。
在根据第一方面或第一方面的第一种至第九种任意一种可能的实施方式的第十种可能的实施方式中，所述固态介电材料为陶瓷。
根据第二方面，本发明提供一种收发信机，包括根据以上第一方面或第一方面的第一种至第十种任意一种可能的实施方式中所提供的介质滤波器。
根据第三方面，本发明提供一种基站，包括以上第二方面提供的收发信机。
本发明的实施例提供的介质滤波器、收发信机和基站，由于通过在由固态介电材料制成的本体上打盲孔的方式实现盲孔两侧的谐振器之间形成电容耦合，简化了实现电容耦合的结构的制造工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1a为现有技术中实心介质滤波器中的用于实现电容耦合结构的剖面示意图；
图1b为现有技术中实心介质滤波器中的用于实现电容耦合结构的侧视图；
图2a为本发明实施例提供的一种介质滤波器的用于实现电容耦合结构的剖面示意图；
图2b为本发明实施例提供的一种介质滤波器的用于实现电容耦合结构的侧视图；
图3为本发明实施例提供的一种介质滤波器的用于实现电容耦合结构的示意图。
图4为本发明实施例提供的一种介质滤波器的用于实现电容耦合结构的示意图。
图5为本发明实施例提供的一种介质滤波器的用于实现电容耦合结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例提供了一种介质滤波器，如图2a和2b所示，该介质滤波器包括至少两个介质谐振器(21、22)；每个介质谐振器(21、22)包括由固态介电材料制成的本体201，位于本体表面的用于调试谐振频率的盲孔(202，202)(简称为调试孔)，介质滤波器所包括的所有介质谐振器的本体构成所述介质滤波器的本体；该介质滤波器还包括至少一个用于实现介质谐振器21和介质谐振器22之间电容耦合的盲孔23(简称为负耦合孔)，该负耦合孔23位于两个介质谐振器的连接位置处的本体表面上，其所处的位置与所述两个介质谐振器相接，该介质滤波器还包括覆盖介质滤波器本体表面、调试孔表面和负耦合孔表面的导电层203。其中，通常负耦合孔位于两个调试孔中间的本体表面。负耦合孔和其周边的本体形成一个类似于谐振器的结构，负耦合孔类似于该谐振器的调试孔。该负耦合孔的深度较其两侧的调试孔的深度大，通常为其两侧的调试孔的深度的两倍或多于两倍，可以使该谐振器的谐振频率相对于其两侧的谐振器的谐振频率低，通常为其两侧的谐振器的谐振频率的一半或少于一半，从而可以使介质谐振器21和介质谐振器22之间形成电容耦合。负耦合孔的深度与介质滤波器的传输零点的频率相关。具体的，负耦合孔的深度可以根据实际需要，比如传输零点的频率，进行设计，在此不予限定。通常两个介质谐振器之间的负耦合孔的数量为1个，实现1个传输零点。而介质滤波器上的负耦合孔的个数可以为1个或多于1个，可以依据实际需要的传输零点的个数和频率来决定负耦合孔的个数和位置(指位于哪两个介质谐振器之间)。具体的，负耦合孔的个数等于所述介质滤波器的传输零点的个数。所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器依据所述介质滤波器的传输零点的频率确定。
其中，导电层可以为金属化层，具体可以通过对本体表面进行电镀金属来形成。金属可以为银，也可以为其他满足实际需要的金属。
具体制造时，可以通过一体化成形来获得带有调试孔和负耦合孔的本体，再对本体进行表面金属化，比如表面电镀，来获得上述介质滤波器。这样，该介质滤波器所包括的介质谐振器的本体是连续的。采用一体化成形的方式来获得介质滤波器，可以使得其加工工艺更简单。
进一步的，如图3所示，该介质滤波器所包括的介质谐振器相接的面也可以包括导电层301。具体制造时，可以先制得带有调试孔和负耦合孔的部分的介质谐振器，该介质谐振器由本体和导电层构成，介质滤波器由至少两个这样的介质谐振器的导电层连接在一起构成，具体连接方式可以为焊接或烧结等，在本发明实施例中可以不予限定，构成的介质滤波器中，介质谐振器的负耦合孔的部分和与其相接的另一介质谐振器的负耦合孔的部分构成一个完整的负耦合孔。
进一步的，如图4所示，所述负耦合孔表面的部分401可以未被所述导电层覆盖，其中，图4为以图2a所示的介质滤波器为例的示意图，也可以适用于本发明实施例提供的其他介质滤波器。负耦合孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器之间的电容耦合的耦合量相关。也就是，可以通过去除负耦合孔内的部分导电层，来调节该负耦合孔和其周边的本体形成的类似于谐振器的结构的谐振频率，进而调节其两侧的谐振器之间的耦合量。通过调整负耦合孔内的导电层被去除的面积的大小，可以改变介质谐振器21和介质谐振22之间的电容耦合的耦合量的大小。具体的，可以通过打磨的方式调整负耦合孔内的导电层被去除的部分的面积，在本发明实施例中可以不予限定。导电层被去除的部分可以位于负耦合孔内的内底部或内侧部，其可以为一处，也可以为不连续的多处。
其中，每个介质谐振器所包括的调试孔可以有1个，也可以有1个以上，具体的数量可以根据实际需要进行设计。
进一步的，如图5所示，所述调试孔表面的部分501可以未被所述导电层覆盖，其中，图5为以图4所示的介质滤波器为例的示意图，也可以适用于本发明实施例提供的其他介质滤波器。调试孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述调试孔所在的介质谐振器的谐振频率相关。也就是，可以通过去除调试孔内的部分导电层，来调节该调试孔所在的谐振器的谐振频率。具体的，可以通过调整调试孔内的导电层被去除的面积的大小，来改变谐振频率的大小。可以通过打磨的方式调整该调试孔内的导电层被去除的部分的面积，在本发明实施例中可以不予限定。导电层被去除的部分可以位于调试孔内的内底部或内侧部，其可以为一处，也可以为不连续的多处，具体可以根据实际需要进行设计。通过本体上的盲孔内的导电层的去除来实现谐振频率的调节，可以使谐振频率的保持性更好。
其中，调试孔或负耦合孔的形状可以为方形、圆形或其他形状，在本实施例中可以不予限定。
本发明实施例提供的介质滤波器中，由于通过在由固态介电材料制成的本体上打盲孔的方式实现盲孔两侧的谐振器之间形成电容耦合，简化了实现电容耦合的结构的制造工艺。且进一步的，可以通过调整所打的盲孔内的导电层上被去除的部分导电层的面积的大小，来实现电容耦合的耦合量的调节。
上述实施例提供的介质滤波器中所使用的介电材料优选为陶瓷，陶瓷具有较高的介电常数(为36)，硬度及耐高温的性能也都较好，因此成为射频滤波器领域常用的固态介电材料。当然，介电材料也可以选用本领域技术人员所知的其它材料，如玻璃、电绝缘的高分子聚合物等。
本发明实施例提供的介质滤波器主要用于大功率无线通信基站射频前端。
本发明实施例还提供了一种收发信机，该收发信机中采用了上述实施例中所提供的介质滤波器。该介质滤波器可以用于对射频信号进行滤波。
本发明实施例还提供了一种基站，该基站中采用了上述实施例中所提供的收发信机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种介质滤波器，其特征在于，
包括至少两个介质谐振器，每个介质谐振器包括由固态介电材料制成的本体和位于本体表面的调试孔，所述调试孔为盲孔，用于调试其所在的介质谐振器谐振频率；
所述介质滤波器的本体包括所有所述介质谐振器的本体，所述介质滤波器还包括：
至少一个负耦合孔，每个负耦合孔位于两个介质谐振器连接位置的本体表面，其所处的位置与所述两个介质谐振器相接，所述负耦合孔为盲孔，所述负耦合孔的深度大于其所处位置相接的两个介质谐振器的调试孔的深度，所述负耦合孔用于实现所述两个介质谐振器之间的电容耦合；和
覆盖所述介质滤波器本体表面、调试孔表面和负耦合孔表面的导电层。
2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述负耦合孔的深度与所述介质滤波器的传输零点的频率相关。
3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述负耦合孔的个数等于所述介质滤波器的传输零点的个数。
4.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器与所述介质滤波器的传输零点的频率相关。
5.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，还包括：所述至少两个介质谐振器相连接的面包括导电层。
6.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述负耦合孔表面的部分未被所述导电层覆盖。
7.根据权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，所述负耦合孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述负耦合孔所处位置相接的两个介质谐振器之间的电容耦合的耦合量相关。
8.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述调试孔表面的部分未被所述导电层覆盖。
9.根据权利要求8所述的介质滤波器，其特征在于，所述调试孔表面未被导电层覆盖的部分的面积与所述调试孔所在的介质谐振器的谐振频率相关。
10.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述固态介电材料为陶瓷。
11.一种通信装置，其特征在于，包括根据权利要求1至10任意一项所述的介质滤波器。
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