CN110854490A - 一种高抑制小型化滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种高抑制小型化滤波器，它包括介质基片和附着于介质基片上表面和下表面的金属镀层；所述介质基片被分隔成多个谐振腔，多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道；其中，至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有耦合窗口，所述耦合窗口内的金属镀层上开设回形槽，所述回形槽两端分别延伸至耦合窗口两侧非直接耦合的两个谐振腔内。两个腔之间既存在正耦合又存在负耦合，非直接耦合腔之间窗口较小使得正耦合较小，由于设置回形槽，回形槽内的金属层与周围金属层独立未接触，从而形成负耦合零点。本发明能够通过设置负零点结构增强通带近端抑制，工艺实现简单且可靠性强。

Description

一种高抑制小型化滤波器

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种高抑制小型化滤波器。

背景技术

在移动通信的基站***中，通常通过发射天线发射特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，并通过接收天线接收通信信号。由接收天线接收的信号中不仅包含上述特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，而且还包括许多上述特定频率范围外的杂波或干扰信号。要从接收天线接收的信号中获取发射天线发射的特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，通常需要将该接收天线接收的信号通过滤波器进行滤波，将该承载通信数据的通信信号特定频率外的杂波或干扰信号滤除。

随着通讯事业的迅猛发展以及无线电频谱资源的日益紧张，对滤波器的性能指标提出了更高的要求，***损耗要求更低，体积要求更小，性能要求更高。近年来应用介质基片的滤波器，它具有高介电常数、高Q、低温偏的特性应用于无源滤波器当中。如何满足更高的频率选择性和带外近端抑制特性是当前滤波器一个挑战。

现有滤波器设计是通过在非直接耦合腔之间走S形槽或2字形槽，槽内侧未包含金属部分，该方法需要在上下两层均镜像去除S形槽或2字形槽，大大增加了滤波器的加工难度和结构复杂性。

发明内容

本发明实施例提供一种高抑制小型化滤波器，用以解决现有技术中滤波器的加工难度和结构复杂的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种高抑制小型化滤波器，包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面镀有金属镀层；所述介质基片被分隔成多个谐振腔，多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道；其中，至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有耦合窗口，所述耦合窗口内的金属镀层上开设回形槽，所述回形槽两端分别延伸至耦合窗口两侧非直接耦合的两个谐振腔内。

作为优选的，所述回形槽包括未剥离金属镀层的金属区域和围绕所述金属区域的凹槽区域，所述凹槽区域的深度大于或等于所述金属镀层的厚度，以漏出所述介质基片。

作为优选的，所述回形槽设于所述介质基片的上表面和/或下表面。

作为优选的，所述回形槽的长度L≤λ/2，所述回形槽的宽度M≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的谐振腔的宽度。

作为优选的，所述滤波器主耦合通道中首尾两个所述谐振腔分别连接输入端和输出端。

作为优选的，所述凹槽区域和所述金属区域为圆形、多边形或椭圆形。

作为优选的，所述凹槽区域和所述金属区域延所述耦合窗口对称或不对称。

第二方面，本发明实施例提供一种高抑制小型化滤波器制作方法，包括：

通过激光、光刻胶或机加工方法在剥离所述介质基片上的金属镀层，形成两端延伸至非直接耦合的两个谐振腔内的回形槽，以在所述谐振腔间形成负零点。

作为优选的，所述滤波器的功能特性包包括带通、带阻、高通、低通以及他们相互之间形成的双工器、合路器、多工器。

本发明实施例提供的一种高抑制小型化滤波器，通过在多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道结构中，在至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有窗口，所述窗口内的金属镀层上开设有回形槽，所述回形槽两端分别延伸至对窗口两侧的谐振腔内，两个腔之间既存在正耦合又存在负耦合，非直接耦合腔之间窗口较小使得正耦合较小，由于设置回形槽，金属层两端与其他金属未接触，从而形成负耦合零点。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的一种滤波器示意图；

图2为根据本发明实施例的另一种滤波器示意图；

图3为根据本发明实施例的又一种滤波器示意图；

图4为根据本发明实施例的又一种滤波器示意图；

图5为根据本发明实施例的回形槽的另一种设置位置示意图；

图6为未开设本发明实施例负零点结构的滤波器示意图；

图7为未开设负零点结构的滤波器仿真示意图；

图8为根据本发明实施例的滤波器示意图；

图9为根据本发明实施例的滤波器的仿真示意图；

图10为根据本发明实施例的又一种滤波器示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

随着对通信***中滤波器的性能要求的提高，基站端大功率微波滤波器呈现出指标高，体积小，低成本的特征。在实现这些高性能滤波器的时候，受限于腔体尺寸，滤波器需要使用新的材料或技术实现。在传输频率处于高频时，为了满足损耗和抑制等性能要求，会选择介质滤波器。介质滤波器传输模式与金属波导滤波器传输模式相同，均为TE01模。但介质滤波器体积更小，损耗优于金属波导滤波器。

受限与介质滤波器的材料特性，一般在设计滤波器时需要加入传输零点。而TE01模的介质滤波器，在实现负耦合零点时，相较于金属波导滤波器更加困难。传统设计通过谐振腔传输模式改变，或者耦合极性改变来引入负耦合零点，同时也使得滤波器的整体结构更加复杂或者增加了滤波器的体积，需要一种新型的负零点传输耦合结构。

因此，本发明实施例提供一种高抑制小型化滤波器，通过在多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道结构中(如图中箭头所指通道)，至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有回形槽，所述回形槽两端分别延伸至相邻的两个谐振腔内，以形成负零点，以解决现有技术中通过谐振腔传输模式改变，或者耦合极性改变来引入负耦合零点，使得滤波器的整体结构更加复杂或者增加了滤波器的体积的问题。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供一种滤波器，包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面镀有金属镀层；所述介质基片被分隔成多个谐振腔，多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道；其中，至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有耦合窗口，所述耦合窗口内的金属镀层上开设回形槽，所述回形槽两端分别延伸至耦合窗口两侧非直接耦合的两个谐振腔内。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，所述介质基片1的上表面和下表面附有金属镀层；所述介质基片1上还设有若干通孔2，所述通孔2表层附有金属层；若干所述通孔2将所述介质基片1分隔成多个谐振腔3，多个所述谐振腔3连接形成滤波器主耦合通道；其中，至少一对非直接耦合的谐振腔3间开设有回形槽4，所述回形槽4两端分别延伸至非直接耦合的两个谐振腔3内。

在本实施例中，如图1中所示，图中介质基片1的顶面和底面镀有金属镀层(如镀银层、铜层等)，同时，介质基片1上开设有若干通孔2，通孔2形成的通道上沉积有金属层以使上下两层金属镀层导通，若干所述通孔2形成金属化通孔阵列，金属化通孔阵列在介质基片1上围城多个谐振腔3，多个上述谐振腔3连接形成滤波器主耦合通道，如图中相邻谐振腔3间开设耦合窗口，以实现相邻谐振腔3间的耦合连接；其中，至少一对相邻且通过通孔2分隔(未耦合连接)的两个谐振腔3之间，开设回形槽4，以回形槽4代替部分金属化通孔，回形槽4两端分别延伸至非直接耦合的两个谐振腔3内，以形成负零点。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述回形槽4包括未剥离金属镀层的金属区域和围绕所述金属区域的凹槽区域，所述凹槽区域的深度大于或等于所述金属镀层的厚度，以漏出所述介质基片1。

在本实施例中，如图1至图4中所示，上述回形槽4包括凹槽区域和凹槽区域围绕的金属区域，其中凹槽区域为在介质基片1上形成的闭环凹槽，通过剥离闭环凹槽对应区域的金属镀层以漏出介质基片1后形成；凹槽区域内包围有金属区域，其中金属区域部分的金属镀层未剥离。在本实施例中，回形槽4纵向的两端延伸至非直接耦合的两个谐振腔3内，优选的，所述回形槽4在纵向上垂直于该两个谐振腔3之间金属化通孔连成的阵列线。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述回形槽4设于所述介质基片1的上表面和/或下表面。

在本实施例中，如图4中所示，回形槽4至少设于介质基片1的一侧，可以设置在单侧，也可以上下两侧都设置。

如图5中所示，该回形槽4还可以设置在另外两个相邻的谐振腔之间。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述回形槽4的长度L≤λ/2，所述回形槽4的宽度M≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的谐振腔3的宽度。

在本实施例中，为了使形成负零点的效果更好，回形槽4的长度L≤λ/2，所述回形槽4的宽度M≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的两个谐振腔3中较小一者的宽度。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述滤波器主耦合通道中首尾两个所述谐振腔3分别连接输入端和输出端。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述回形槽4(凹槽区域和金属区域)为圆形、多边形或椭圆形。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，回形槽4为矩形或圆角矩形，如图1和图2中所示。

在另一个实施例中，回形槽4还可为三边形、五边形或六边形等多边形结构，也可以为椭圆形或圆形，该两个谐振腔3之间金属化通孔连成的阵列线为谐振腔壁，回形槽4垂直于谐振腔壁的长度≤λ/2，垂直于谐振腔壁的长度≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的两个谐振腔3中较小一者的宽度。

在本实施例中，作为又一种优选的实施方式，如图3中所示，回形槽4内的金属区域端部的宽度大于金属区域中间部分的宽度，金属区域端部可设置为多边形状、圆形状或椭圆形状，如图3中将金属区域的一端端部设置为的矩形。

在上述各实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述回形槽4(凹槽区域和金属区域)延所述窗口对称或不对称。

在本实施例中，更为优选的，回形槽4沿谐振腔壁对称。

在上述各实施例中，相邻可以指在主耦合通道中相邻且彼此耦合连接；非直接耦合的两个谐振腔为主耦合通道外，在结构上相邻但未直接耦合连接的两个谐振腔，如图1中所示，图中箭头指向表示主耦合通道，延箭头方向分别为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，其中，第一谐振腔与第二谐振腔，第二谐振腔与第三谐振腔，以及第三谐振腔与第四谐振腔之间称为直接耦合或相邻，第一谐振腔和第四谐振腔之间称为非直接耦合或非相邻；因此，回形槽设于第一谐振腔和第四谐振腔之间。

如图6和图7中所示，滤波器为5腔方案，通带频率范围37G-40GHz，为未开设回形槽4之前的波形图，图8和图9为根据本发明实施例所述的方案，开设回形槽后的波形示意图，可以看出，本发明实施例所述的方案通过回形槽4形成零点，能够有效增强近端抑制。

在上述各实施例的基础上，介质基片可以为多层，多层介质基片层叠布置，相邻的介质基片间也镀有金属镀层，在本实施例中，最外侧的介质基片外侧镀有金属镀层，且相邻介质基片间也镀有金属镀层，可以根据实际需求，在最外侧金属镀层上开设回形槽，也可以在介质基片夹层中的金属镀层上开设回形槽。

第二方面，本发明实施例提供一种滤波器制作方法，包括：

在介质基片的上表面和下表面镀金属镀层，将所述介质基片分隔成多个谐振腔，多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道；

在至少一对非直接耦合的谐振腔间的金属镀层上开设耦合窗口，并在所述耦合窗口内的金属镀层上开设回形槽，所述回形槽两端延伸至相邻的两个谐振腔内，以形成负零点。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，所述回形槽的长度L≤λ/2，所述回形槽的宽度M≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的谐振腔的宽度。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，在至少一对非直接耦合的谐振腔间的金属镀层上开设回形槽，具体包括：

通过激光、光刻胶或机加工方法在剥离所述介质基片上的金属镀层，形成穿过金属化通过组成的谐振腔壁，且两端延伸至非直接耦合的两个谐振腔内的回形槽，通过回形槽代替非直接耦合的两个谐振腔间对应位置处的通孔，以在所述谐振腔间形成负零点。

在上述各实施例的基础上，如图10所示，作为另一种优选的实施方式，还可以通过开槽代替通孔的形式，将所述介质基片分隔成多个谐振腔，其他特征的实施方式与上述各实施例相同，因此不再赘述。

本发明实施例提供的一种高抑制小型化滤波器，通过在多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道结构中，在至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有窗口，所述窗口内的金属镀层上开设有回形槽，所述回形槽两端分别延伸至对窗口两侧的谐振腔内，两个腔之间既存在正耦合又存在负耦合，非直接耦合腔之间窗口较小使得正耦合较小，由于设置回形槽，金属层两端与其他金属未接触，从而形成负耦合零点。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高抑制小型化滤波器，其特征在于，包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面镀有金属镀层；所述介质基片被分隔成多个谐振腔，多个所述谐振腔连接形成滤波器主耦合通道；其中，至少一对非直接耦合的谐振腔间开设有耦合窗口，所述耦合窗口内的金属镀层上开设回形槽，所述回形槽两端分别延伸至耦合窗口两侧非直接耦合的两个谐振腔内。

2.根据权利要求1所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述回形槽包括未剥离金属镀层的金属区域和围绕所述金属区域的凹槽区域，所述凹槽区域的深度大于或等于所述金属镀层的厚度，以漏出所述介质基片。

3.根据权利要求1所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述回形槽设于所述介质基片的上表面和/或下表面。

4.根据权利要求1所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述回形槽的长度L≤λ/2，所述回形槽的宽度M≤M’/4，其中，λ为波长，M’为对应的谐振腔的宽度。

5.根据权利要求1所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述滤波器主耦合通道中首尾两个所述谐振腔分别连接输入端和输出端。

6.根据权利要求1所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述凹槽区域和所述金属区域为圆形、多边形或椭圆形。

7.根据权利要求6所述的高抑制小型化滤波器，其特征在于，所述凹槽区域和所述金属区域延所述耦合窗口对称或不对称。

8.一种高抑制小型化滤波器制作方法，其特征在于，通过激光、光刻胶或机加工方法在剥离所述介质基片上的金属镀层，形成两端延伸至非直接耦合的两个谐振腔内的回形槽，以在所述谐振腔间形成负零点。

9.根据权利要求8所述的高抑制小型化滤波器制作方法，其特征在于，所述滤波器的功能特性包包括带通、带阻、高通、低通以及他们相互之间形成的双工器、合路器、多工器。

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