CN112164848A - 一种介质滤波器拓扑结构及介质填充波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种介质滤波器拓扑结构及介质填充波导滤波器，介质滤波器拓扑结构包括陶瓷介质，其上表面设有多排沿长度方向设置的谐振腔，每一排设有两个谐振腔，且同一排的两个谐振腔中心连线平行于陶瓷介质的宽度方向，在陶瓷介质的一个宽度侧面设有一个沿陶瓷介质长度方向延伸的“O”型盲孔，“O”型盲孔的直径大于陶瓷介质厚度的2/3，陶瓷介质上表面任一排的两个谐振腔关于“O”型盲孔对称设置；靠近“O”型盲孔的两排共四个谐振腔围成一个矩形，在矩形两条对角线交叉位置设有另一个“O”型盲孔；陶瓷介质上表面设有不同形状的沟槽，以实现相邻谐振腔之间的耦合；采用该拓扑结构的介质填充波导滤波器可以实现滤波器频率响应曲线上左右零点的对称。
Description
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，涉及陶瓷介质填充波导滤波器，尤其是涉及一种介质滤波器拓扑结构及介质填充波导滤波器。
背景技术
5G时代，受限于Massive MIMO（大规模天线技术）对大规模天线集成化的要求，滤波器需更加小型化和集成化，在限定腔体尺寸的情况下，由于自身材料的损耗，金属同轴腔体滤波器和金属腔介质滤波器无法取得很高的Q值，导致各项性能指标都受到了限制。
为了满足5G基站滤波器对小型化的要求，更易小型化的陶瓷介质滤波器就成为主流解决方案。陶瓷介质滤波器中的电磁波谐振发生在介质材料内部，传统的金属腔体被金属镀层替代，因此体积会更小，重量更轻，此外，陶瓷介质滤波器具有Q值高、选频特性好、工作频率稳定性好、***损耗小、高低温漂特性小等优点。
介质填充波导滤波器的电磁原理与传统金属腔波导滤波器相同，区别在于，介质填充波导滤波器一般采用的是功能陶瓷介质，传统金属腔滤波器采用空气介质，功能陶瓷介质和空气的介电常数不同。介质填充波导滤波器作为一种新类型波导滤波器，其关键设计技术在于拓扑结构和传输零点的实现。
现有陶瓷介质填充波导滤波器的结构如图1所示，标号1、2、3、4、5、6为第一到第六谐振腔，标号7和8为同属于一个沟槽的不同分支，9和12为同一个沟槽的不同分支，通过第一沟槽分支7来调整第一谐振腔1和第二谐振腔2的耦合大小，通过第二沟槽分支8来调整第二谐振腔2和第三谐振腔3的耦合大小，通过第三沟槽分支9来调整第三谐振腔3和第四谐振腔4的耦合大小，通过第四沟槽分支12来调整第三谐振腔3和第六谐振腔6的耦合大小；标号10、11分别为两个“O”形沟槽，用于增加第四谐振腔4和第五谐振腔5以及第五谐振腔5和第六谐振腔6的耦合量。通过调整六个谐振腔的孔的大小和深度来调整频率。
上述结构中，第三谐振腔3和第六谐振腔6之间的耦合的频率响应曲线如图3所示，第三谐振腔3和第六谐振腔6之间的耦合实现两个零点（箭头所指处），但左右两个零点不对称，无法实现第三谐振腔3和第五谐振腔5、第四谐振腔和第六谐振腔之间的耦合（开窗口），对于滤波器近端抑制较高，左右零点不对称的情况下（如图3），现有结构无法满足零点对称的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种介质滤波器拓扑结构，通过对介质滤波器上沟槽位置及形状的优化，实现滤波器频率响应曲线上左右零点的对称。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种介质滤波器拓扑结构，包括长方体形的陶瓷介质，陶瓷介质的上表面沿其长度方向设有多排谐振腔，每一排设有两个谐振腔，且同一排的两个谐振腔的中心连线平行于所述陶瓷介质的宽度方向，其特征在于：在陶瓷介质的一个宽度侧面的中心位置设有一个沿陶瓷介质长度方向延伸的“O”型盲孔，并且所述“O”型盲孔的直径大于陶瓷介质厚度的2/3，陶瓷介质上表面任一排的两个谐振腔关于所述“O”型盲孔对称设置；将靠近所述“O”型盲孔的两排谐振腔顺次连线能够围成一个矩形，在所述矩形两条对角线的交叉位置还设有另一个“O”型盲孔；所述陶瓷介质上表面还设有不同形状的沟槽，以实现相邻谐振腔之间的耦合。
所述谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔、第五谐振腔和第六谐振腔；两个“O”型盲孔分别为第一“O”型盲孔和第二“O”型盲孔，第一“O”型盲孔设置在由第三谐振腔、第四谐振腔、第五谐振腔和第六谐振腔围成的矩形的对角线中心，第二“O”型盲孔设置在与第四谐振腔及第五谐振腔相邻的宽度侧面上。
所述的沟槽包括在第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第六谐振腔之间设置的十字形沟槽。
在第五谐振腔和第六谐振腔之间的中心位置设置第三“O”型盲孔。
一种介质填充波导滤波器，包括以上任一项所述的介质滤波器拓扑结构。
本发明的有益效果是：本发明通过在介质滤波器侧面开设第二“O”型盲孔以及在介质滤波器上表面开设第一“O”型盲孔，可实现零点对称的频率响应曲线。
附图说明
图1为现有技术中陶瓷介质填充波导滤波器的结构示意图；
图2为图1的陶瓷介质填充波导滤波器立体视图；
图3为图1所示结构中介质滤波器的频率响应曲线；
图4为本发明中的介质滤波器拓扑结构的俯视图；
图5为本发明中的介质滤波器拓扑结构的立体图；
图6为本发明中的介质滤波器拓扑结构的左视图；
图7为具有本发明所述拓扑结构的介质滤波器的频率响应曲线；
图中标记：1、第一谐振腔，2、第二谐振腔，3、第三谐振腔，4、第四谐振腔，5、第五谐振腔，6、第六谐振腔；7、第一沟槽分支，8、第二沟槽分支，9、第三沟槽分支，10、第一“O”型沟槽，11、第二“O”型沟槽，12、第四沟槽分支；13、十字形沟槽第一分支，14、十字形沟槽第二分支，15、第一“O”型盲孔，16、第二“O”型盲孔，17、第三“O”型盲孔，18、十字形沟槽第三分支。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
参照附图4-7所示，一种介质滤波器拓扑结构，包括整体呈长方体形的陶瓷介质，陶瓷介质侧面的四角为圆角，在陶瓷介质的上表面均匀设置六个盲孔作为六个谐振腔，分别是第一谐振腔1、第二谐振腔2、第三谐振腔3、第四谐振腔4、第五谐振腔5和第六谐振腔6，两个为一组分三排排列，第一谐振腔1和第二谐振腔2的连线、第三谐振腔3和第六谐振腔6的连线、第四谐振腔4和第五谐振腔5的连线均平行于陶瓷介质的宽度方向；以第一谐振腔1、第二谐振腔2、第三谐振腔3和第六谐振腔6作为顶点并顺次连线围成第一个矩形，以第三谐振腔3、第六谐振腔6、第四谐振腔4和第五谐振腔5作为顶点顺次连线可以围成第二个矩形；在所述第一个矩形区域内设有一个十字形沟槽，十字形沟槽第一分支13指向第一谐振腔1和第二谐振腔2连线的中心，十字形沟槽第二分支14指向第二谐振腔2和第三谐振腔3连线的中心，十字形沟槽第三分支18指向第三谐振腔3和第六谐振腔6连线的中心，十字形沟槽第四分支指向第一谐振腔1和第六谐振腔6连线的中心，十字形沟槽各个分支的长度由相关谐振腔的耦合量决定，耦合量小，对应分支长度就短，反之，对应分支长度就长。在所述第二个矩形区域内，矩形的两对角线交叉的位置设有第一“O”型盲孔15，第五谐振腔5和第六谐振腔6连线的中心位置设有第三“O”型盲孔17；在所述陶瓷介质的一个宽度侧面上还设有第二“O”型盲孔16，并且第二“O”型盲孔16与第四谐振腔4、第五谐振腔5相邻，且处于所在宽度侧面的中心位置，所述第四谐振腔4和所述第五谐振腔5关于第二“O”型盲孔16的中心线对称。
一种介质填充波导滤波器，采用上述拓扑结构，通过第一沟槽分支13可以调整第一谐振腔1和第二谐振腔2之间的耦合大小，通过第二沟槽分支14可以调整第二谐振腔2和第三谐振腔3之间的耦合大小，通过第三沟槽分支18可以调整第三谐振腔3和第六谐振腔6之间的耦合大小，通过第四沟槽分支可以调整第六谐振腔6和第一谐振腔1之间的耦合大小；通过第三“O”型盲孔17增加第五谐振腔5和第六谐振腔6的耦合量；通过设置的第一“O”型盲孔15、第二“O”型盲孔16实现响应曲线上左右零点的对称，如图7所示，其中第二“O”型盲孔16的主耦合为容性耦合，深度越深，耦合量越小，此孔在陶瓷介质厚度的1/2、宽度的1/2时，零点两边最对称，如果移动位置，两边零点也随之变动。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种介质滤波器拓扑结构，包括长方体形的陶瓷介质，陶瓷介质的上表面沿其长度方向设有多排谐振腔，每一排设有两个谐振腔，且同一排的两个谐振腔的中心连线平行于所述陶瓷介质的宽度方向，其特征在于：在陶瓷介质的一个宽度侧面的中心位置设有一个沿陶瓷介质长度方向延伸的“O”型盲孔，并且所述“O”型盲孔的直径大于陶瓷介质厚度的2/3，陶瓷介质上表面任一排的两个谐振腔关于所述“O”型盲孔对称设置；将靠近所述“O”型盲孔的两排谐振腔顺次连线能够围成一个矩形，在所述矩形两条对角线的交叉位置还设有另一个“O”型盲孔；所述陶瓷介质上表面还设有不同形状的沟槽，以实现相邻谐振腔之间的耦合。
2.根据权利要求1所述的一种介质滤波器拓扑结构，其特征在于：所述谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔、第五谐振腔和第六谐振腔；两个“O”型盲孔分别为第一“O”型盲孔和第二“O”型盲孔，第一“O”型盲孔设置在由第三谐振腔、第四谐振腔、第五谐振腔和第六谐振腔围成的矩形的对角线中心，第二“O”型盲孔设置在与第四谐振腔及第五谐振腔相邻的宽度侧面上。
3.根据权利要求2所述的一种介质滤波器拓扑结构，其特征在于：所述的沟槽包括在第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第六谐振腔之间设置的十字形沟槽。
4.根据权利要求2所述的一种介质滤波器拓扑结构，其特征在于：在第五谐振腔和第六谐振腔之间的中心位置设置第三“O”型盲孔。
5.一种介质填充波导滤波器，其特征在于：包括权利要求1~4任一项所述的介质滤波器拓扑结构。
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