CN110783668B - 通信装置、介质波导滤波器及其电容耦合调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信装置、介质波导滤波器及其电容耦合调节方法，介质波导滤波器包括介质块与金属层。介质块的其中一表面上设有电容耦合孔与间隔的两个频率调试孔。介质块的外表面上还设有电感耦合孔，电容耦合孔与电感耦合孔均位于两个频率调试孔之间。通过电感耦合孔可调节电容耦合的大小，可以解决深盲孔的底壁与介质块的底面间隙H2太小的问题，介质块成型时其底部预留的研磨余量就可减少，大大减小了介质块研磨的工作量，提高了加工效率；此外，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好，有利于批量生产及实行自动化调试。

Description

通信装置、介质波导滤波器及其电容耦合调节方法

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，特别是涉及一种通信装置、介质波导滤波器及其电容耦合调节方法。

背景技术

随着通信***的高速发展进入到5G时代，器件的小型化是其通信设备发展的关键，而小型化、高性能、低功耗滤波器又是5G设备小型化的关键，介质波导滤波器同时具有5G设备小型化的所有特点，因此在5G通信设备中具有广泛的应用前景，介质波导滤波器的设计方法成为研究的热点。

介质波导滤波器将传统波导滤波器的空气填充形式改进成高介电常数陶瓷材料填充，陶瓷介质材料起到传输信号和结构支撑的作用，金属材料附着在瓷介质材料表面，作为电壁，起到电磁屏蔽作用。其中，传统的介质波导滤波器，实现电容耦合的几种方式包括：深盲孔方式、通孔方式及盲槽方式。这几种电容耦合方式的介质波导滤波器都存在加工难度大，调试不方便的问题，可批量性差，也为后续实行自动化调试加大了难度。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种通信装置、介质波导滤波器及其电容耦合调节方法，它能够降低加工难度，便于生产制造，便于进行调试，能实现批量性生产。

其技术方案如下：一种介质波导滤波器，包括：介质块，所述介质块的其中一表面上设有电容耦合孔与间隔的两个频率调试孔，其中一个所述频率调试孔对应于所述介质块的其中一部分形成一个介质谐振器，另一个所述频率调试孔对应于所述介质块的另一部分形成另一个介质谐振器，所述介质块的外表面上还设有电感耦合孔，所述电容耦合孔与所述电感耦合孔均位于两个所述频率调试孔之间，所述频率调试孔及所述电感耦合孔均为盲孔；金属层，所述金属层覆盖于所述介质块的外表面，以及覆盖于所述电容耦合孔、所述频率调试孔及所述电感耦合孔的孔壁上。

上述的介质波导滤波器，由于在两个频率调试孔之间设有电容耦合孔与电感耦合孔，电感耦合孔的电感耦合越强则两个介质谐振器的电容耦合量越弱，电感耦合孔的耦合越弱则两个介质谐振器的电容耦合量越强，这样通过调节电感耦合孔的盲孔直径及盲孔深度可调节电容耦合的大小，便无需如传统地通过增大深盲孔的深度的方式来减小电容耦合量，如此可以很好地避免深盲孔的底壁与介质块的底面间隙H2太小的缺陷，介质块成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块研磨的工作量，提高了加工效率；此外，深盲孔的底壁与介质块的底面间隙变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

在其中一个实施例中，所述电感耦合孔与所述电容耦合孔开设形成于所述介质块的同一表面上；或者，所述电感耦合孔与所述电容耦合孔开设形成于所述介质块的相对的两个表面上；或者，所述电感耦合孔开设形成于所述介质块上与所述电容耦合孔所在的表面相邻的一个表面上。

在其中一个实施例中，所述电感耦合孔的孔口形状为方形、多边形、圆形或椭圆形；或者，所述电感耦合孔为锥形盲孔或柱形盲孔。

在其中一个实施例中，所述电容耦合孔为盲孔。

在其中一个实施例中，所述介质块上背向所述电容耦合孔的表面设有与所述电容耦合孔位置相对应的凹槽，所述金属层还覆盖于所述凹槽的槽壁上。

在其中一个实施例中，所述电容耦合孔的盲孔深度小于所述频率调试孔的盲孔深度。

在其中一个实施例中，所述电容耦合孔的底壁与所述介质块上背向所述电容耦合孔的表面之间的间隙为0.1mm～3mm。

在其中一个实施例中，所述电容耦合孔为孔径保持不变的直通孔，所述直通孔贯穿所述介质块的相对的两个表面，所述介质块的表面上的金属层设有非封闭式环形缺口，所述非封闭式环形缺口绕所述直通孔的周向设置。

在其中一个实施例中，所述电容耦合孔为阶梯通孔，所述阶梯通孔贯穿所述介质块的相对的两个表面，所述阶梯通孔包括同轴设置且相互连通的第一通孔与第二通孔，所述第一通孔的直径及深度均大于所述第二通孔，所述介质块的表面上的金属层设有封闭式环形缺口，所述封闭式环形缺口绕所述第二通孔的周向设置。

一种介质波导滤波器的电容耦合调节方法，包括如下步骤：当需要减小两个所述介质谐振器的电容耦合量时，通过增大电感耦合孔的电感耦合量。

上述介质波导滤波器的电容耦合调节方法，由于在两个频率调试孔之间设有电容耦合孔与电感耦合孔，电感耦合孔的电感耦合越强则两个介质谐振器的电容耦合量越弱，电感耦合孔的耦合越弱则两个介质谐振器的电容耦合量越强，这样通过调节电感耦合孔的盲孔直径及盲孔深度可调节电容耦合的大小，便无需如传统地通过增大深盲孔的深度的方式来减小电容耦合量，如此可以很好地避免深盲孔的底壁与介质块的底面间隙H2太小的缺陷，介质块成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块研磨的工作量，提高了加工效率；此外，深盲孔的底壁与介质块的底面间隙变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

在其中一个实施例中，所述增大电感耦合孔的电感耦合量的方法为：增大所述电感耦合孔与所述电容耦合孔之间的间距；和/或，增大所述电感耦合孔的直径；和/或，增大所述电感耦合孔的孔深。

一种通信装置，包括所述的介质波导滤波器。

上述的通信装置，由于包括所述的介质波导滤波器，其技术效果由介质波导滤波器带来，与介质波导滤波器的有益效果相同，不进行赘述。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的介质波导滤波器的主视图；

图2为本发明一实施例所述的介质波导滤波器的俯视图；

图3为图1在A-A处的一实施例的剖视图；

图4为图2在B-B处的一实施例的剖视图；

图5为图2在C-C处的一实施例的剖视图；

图6为图2在B-B处的另一实施例的剖视图；

图7为图2在C-C处的另一实施例的剖视图；

图8为本发明另一实施例所述的介质波导滤波器的俯视图；

图9为图8在C-C处的一实施例的剖视图；

图10为本发明又一实施例所述的介质波导滤波器的俯视图；

图11为图2在B-B处的又一实施例的剖视图；

图12为本发明再一实施例所述的介质波导滤波器的俯视图；

图13为图2在B-B处的再一实施例的剖视图；

图14为传统的没有增加电感耦合孔的介质滤波器的电容耦合量与电容耦合孔的深度之间关系的仿真图；

图15为本发明一实施例所述介质滤波器的电容耦合量与电容耦合孔的深度之间关系的仿真图。

附图标记：

10、介质块；11、电容耦合孔；111、第一通孔；112、第二通孔；12、频率调试孔；13、介质谐振器；14、电感耦合孔；15、凹槽；151、槽口；16、非封闭式环形缺口；17、封闭式环形缺口；20、金属层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

传统的介质波导滤波器，其容性耦合孔以深盲孔为例进行说明，深盲孔的底壁与介质体的底面之间的间隙非常小，很多间隙小于1mm，导致陶瓷加工成型难度较大，压制烧结时容易变形，调试过程中陶瓷会有碎裂的风险，因此不便于进行调试工作，长期可靠性也难以得到保障。

在一个实施例中，请参阅图1至图5，一种介质波导滤波器，包括介质块10与金属层20。所述介质块10的其中一表面上设有电容耦合孔11与间隔的两个频率调试孔12。其中一个所述频率调试孔12对应于所述介质块10的其中一部分形成一个介质谐振器13，另一个所述频率调试孔12对应于所述介质块10的另一部分形成另一个介质谐振器13。所述介质块10的外表面上还设有电感耦合孔14。所述电容耦合孔11与所述电感耦合孔14均位于两个所述频率调试孔12之间，所述频率调试孔12及所述电感耦合孔14均为盲孔。所述金属层20覆盖于所述介质块10的外表面，以及覆盖于所述电容耦合孔11、所述频率调试孔12及所述电感耦合孔14的孔壁上。

上述的介质波导滤波器，由于在两个频率调试孔12之间设有电容耦合孔11与电感耦合孔14，电感耦合孔14的电感耦合越强则两个介质谐振器13的电容耦合量越弱，电感耦合孔14的耦合越弱则两个介质谐振器13的电容耦合量越强，这样通过调节电感耦合孔14的盲孔直径R1及盲孔深度H1可调节电容耦合的大小，也可以通过调节电感耦合孔14与电容耦合孔11之间的间距来调节电容耦合的大小，便无需如传统地通过增大深盲孔的深度的方式来减小电容耦合量，如此可以很好地避免深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2太小的缺陷，介质块10成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块10研磨的工作量，提高了加工效率；此外，深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

可选地，介质块10例如为陶瓷介质块10；所述金属层20为铜层、银层、金层或铝层等等。

在一个实施例中，请参阅图2至图7任意一幅，所述电感耦合孔14与所述电容耦合孔11开设形成于所述介质块10的同一表面上。

在另一个实施例中，请参阅图8与图9，所述电感耦合孔14与所述电容耦合孔11也可以开设形成于所述介质块10的相对的两个表面上。

作为一个可选的方案，所述电感耦合孔14还可以开设形成于所述介质块10上与所述电容耦合孔11所在的表面相邻的一个表面上。

在一个实施例中，请参阅图2至图10，电感耦合孔14的形状不进行限制，可以为任意形状，例如，所述电感耦合孔14的孔口形状为方形、多边形、圆形或椭圆形。再例如，所述电感耦合孔14为锥形盲孔或柱形盲孔。

在一个实施例中，请参阅图2至图10，所述电容耦合孔11为盲孔。具体而言，所述电容耦合孔11的盲孔深度H3小于所述频率调试孔12的盲孔深度H4。如此，可以很好地解决电容耦合孔11的底壁与介质块10的底面间隙H2太小的问题，介质块10成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块10研磨的工作量，提高了加工效率；此外，电容耦合孔11的底壁与介质块10的底面间隙H2变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

进一步地，请参阅图6与图7，所述介质块10上背向所述电容耦合孔11的表面设有与所述电容耦合孔11位置相对应的凹槽15，所述金属层20还覆盖于所述凹槽15的槽壁上。

具体而言，凹槽15是从介质块10的其中一侧面往另一侧面的方向延伸的凹槽15，并可以在其中一侧面上形成端部槽口151，也可以在介质块10的两个相对侧面上均形成有端部槽口151。

进一步地，所述电容耦合孔11的底壁与所述介质块10上背向所述电容耦合孔11的表面之间的间隙H2为0.1mm～3mm。具体而言，所述电容耦合孔11的底壁与所述介质块10上背向所述电容耦合孔11的表面之间的间隙H2为0.3mm～3mm。更具体地，所述电容耦合孔11的底壁与所述介质块10上背向所述电容耦合孔11的表面之间的间隙H2为1mm～2mm。如此，当间隙H2足够大时，可以很好地解决电容耦合孔11的底壁与介质块10的底面间隙H2太小的问题，介质块10成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块10研磨的工作量，提高了加工效率；此外，电容耦合孔11的底壁与介质块10的底面间隙H2变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度。

在另一个实施例中，请参阅图11，所述电容耦合孔11为孔径保持不变的直通孔，所述直通孔贯穿所述介质块10的相对的两个表面，所述介质块10的表面上的金属层20设有非封闭式环形缺口1617，所述非封闭式环形缺口1617绕所述直通孔的周向设置。

在又一个实施例中，请参阅图1、图2、图12与图13，所述电容耦合孔11为阶梯通孔，所述阶梯通孔贯穿所述介质块10的相对的两个表面，所述阶梯通孔包括同轴设置且相互连通的第一通孔111与第二通孔112，所述第一通孔111的直径及深度均大于所述第二通孔112，所述介质块10的表面上的金属层20设有封闭式环形缺口17，所述封闭式环形缺口17绕所述第二通孔112的周向设置。

其中，需要解释的是，封闭式环形缺口17的两端相互连通，形成例如封闭形式的圆环状、封闭形式的方形环状或封闭形式的椭圆形环状。而非封闭式环形缺口1617设有相对的两端，非封闭式环形缺口1617的相对两端之间有间隔，并没有相互连通，也就是，非封闭式环形缺口1617例如为非封闭形式的圆环状、非封闭形式的方形环状或非封闭形式的椭圆形环状。此外，封闭式环形缺口17、非封闭式环形缺口1617处没有铺设金属层20并露出介质块10的壁面。具体而言，封闭式环形缺口17、非封闭式环形缺口1617处的金属层20通过移除的方式露出介质块10的壁面，当然，介质块10对应于封闭式环形缺口17、非封闭式环形缺口1617的壁面也可以不进行电镀或喷涂金属层20，从而露出介质块10的壁面。

通常两个介质谐振器13之间的电容耦合孔11的数量为1个，实现1个传输零点。而介质滤波器上的电容耦合孔11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电容耦合孔11的个数和位置。具体地，电容耦合孔11的个数等于所述介质滤波器的传输零点的个数。所述电容耦合孔11所处位置相接的两个介质谐振器13依据所述介质滤波器的传输零点的频率确定。

请再参阅图14与图15，图14是传统的没有增加电感耦合孔14的介质滤波器的电容耦合量与电容耦合孔11的深度之间关系的仿真图，图15为本发明一实施例所述介质滤波器的电容耦合量与电容耦合孔11的深度之间关系的仿真图。根据图14与图15可以看出，在保持电容耦合孔11的深度不变的情况下，未加入电感耦合孔14前的耦合带宽为-32MHz, 加入电感耦合孔14后的耦合带宽为-9MHz，负耦合量明显减弱。如此，在两个频率调试孔12之间设有电容耦合孔11与电感耦合孔14，具体而言，电感耦合孔14的电感耦合越强则两个介质谐振器13的电容耦合量越弱，电感耦合孔14的耦合越弱则两个介质谐振器13的电容耦合量越强。这样通过调节电感耦合孔14的盲孔直径R1及盲孔深度H1可调节电容耦合的大小，也可以通过调节电感耦合孔14与电容耦合孔11之间的间距来调节电容耦合的大小，便无需如传统地通过增大深盲孔的深度的方式来减小电容耦合量，如此可以很好地避免深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2太小的缺陷，介质块10成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块10研磨的工作量，提高了加工效率；此外，深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

在一个实施例中，一种上述任一实施例所述的介质波导滤波器的电容耦合调节方法，包括如下步骤：当需要减小两个所述介质谐振器13的电容耦合量时，通过增大电感耦合孔14的电感耦合量。

上述介质波导滤波器的电容耦合调节方法，由于在两个频率调试孔12之间设有电容耦合孔11与电感耦合孔14，电感耦合孔14的电感耦合越强则两个介质谐振器13的电容耦合量越弱，电感耦合孔14的耦合越弱则两个介质谐振器13的电容耦合量越强，这样通过调节电感耦合孔14的盲孔直径R1及盲孔深度H1可调节电容耦合的大小，如此可以很好地解决深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2太小的问题，介质块10成型时其底部预留的研磨余量就可以减少，大大减小了介质块10研磨的工作量，提高了加工效率；此外，深盲孔的底壁与介质块10的底面间隙H2变大，压制烧结变形量更容易控制，简化了工艺难度；另外，调试更方便，调试过程中不会出现例如瓷件碎裂的风险，长期可靠性更好；调节方便，有利于批量生产及实行自动化调试。

进一步地，所述增大电感耦合孔14的电感耦合量的方法为：

增大所述电感耦合孔14与所述电容耦合孔11之间的间距；和/或

增大所述电感耦合孔14的直径R1；和/或

增大所述电感耦合孔14的孔深H1。

在一个实施例中，可以通过去除电容耦合孔11内的部分金属层20，来调节该电容耦合孔11和其周边的本体形成的类似于谐振器的结构的谐振频率，进而调节其两侧的介质谐振器13之间的耦合量。通过调整电容耦合孔11内的金属层20被去除的面积的大小，可以改变两个介质谐振器13之间的电容耦合的耦合量的大小。具体而言，可以通过打磨的方式调整电容耦合孔11内的金属层20被去除的部分的面积，在本实施例中可以不予限定。金属层20被去除的部分可以位于电容耦合孔11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。

在一个实施例中，一种通信装置，包括上述任一实施例所述的介质波导滤波器。

上述的通信装置，由于包括所述的介质波导滤波器，其技术效果由介质波导滤波器带来，与介质波导滤波器的有益效果相同，不进行赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种介质波导滤波器，其特征在于，包括：

介质块，所述介质块的其中一表面上设有电容耦合孔与间隔的两个频率调试孔，其中一个所述频率调试孔对应于所述介质块的其中一部分形成一个介质谐振器，另一个所述频率调试孔对应于所述介质块的另一部分形成另一个介质谐振器，所述介质块的外表面上还设有电感耦合孔，所述电容耦合孔与所述电感耦合孔均位于两个所述频率调试孔之间，所述频率调试孔及所述电感耦合孔均为盲孔；

金属层，所述金属层覆盖于所述介质块的外表面，以及覆盖于所述电容耦合孔、所述频率调试孔及所述电感耦合孔的孔壁上，当需要减小两个所述介质谐振器的电容耦合量时，通过增大电感耦合孔的电感耦合量。

2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电感耦合孔与所述电容耦合孔开设形成于所述介质块的同一表面上；或者，所述电感耦合孔与所述电容耦合孔开设形成于所述介质块的相对的两个表面上；或者，所述电感耦合孔开设形成于所述介质块上与所述电容耦合孔所在的表面相邻的一个表面上。

3.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电感耦合孔的孔口形状为方形、多边形、圆形或椭圆形；或者，所述电感耦合孔为锥形盲孔或柱形盲孔。

4.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电容耦合孔为盲孔。

5.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述介质块上背向所述电容耦合孔的表面设有与所述电容耦合孔位置相对应的凹槽，所述金属层还覆盖于所述凹槽的槽壁上。

6.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电容耦合孔的盲孔深度小于所述频率调试孔的盲孔深度。

7.根据权利要求4至6任意一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电容耦合孔的底壁与所述介质块上背向所述电容耦合孔的表面之间的间隙为0.1mm～3mm。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电容耦合孔为孔径保持不变的直通孔，所述直通孔贯穿所述介质块的相对的两个表面，所述介质块的表面上的金属层设有非封闭式环形缺口，所述非封闭式环形缺口绕所述直通孔的周向设置。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述电容耦合孔为阶梯通孔，所述阶梯通孔贯穿所述介质块的相对的两个表面，所述阶梯通孔包括同轴设置且相互连通的第一通孔与第二通孔，所述第一通孔的直径及深度均大于所述第二通孔，所述介质块的表面上的金属层设有封闭式环形缺口，所述封闭式环形缺口绕所述第二通孔的周向设置。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的介质波导滤波器的电容耦合调节方法，其特征在于，

增大电感耦合孔的电感耦合量的方法为：

增大所述电感耦合孔与所述电容耦合孔之间的间距；和/或，

增大所述电感耦合孔的直径；和/或，

增大所述电感耦合孔的孔深。

11.一种通信装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的介质波导滤波器。

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