CN113782939A - 一种介质谐振器和滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种介质谐振器和滤波器，介质谐振器包括：介质主体，覆盖介质主体的导电层，介质谐振器至少具有第一谐振模式和第二谐振模式，第一谐振模式与第二谐振模式的电场方向正交；在介质主体的第一表面上设有盲孔，第一表面与第一谐振模式的电场方向垂直，盲孔的深度用于调节第一谐振模式对应的谐振频率；在介质主体的第二表面上设有第一通槽，第二表面与第一谐振模式的电场方向平行、并且与第二谐振模式的电场方向垂直，第一通槽的槽长方向与第一谐振模式的电场方向平行，第一通槽的大小用于改变第二谐振模式对应的谐振频率。本申请有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

Description

一种介质谐振器和滤波器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种介质谐振器和包括所述介质谐振器的滤波器。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5th-Generation，简称5G)技术的普及，基站的通道越来越多，从16通道到32通道甚至更多通道，对基站的小型化提出越来越高的要求，介质滤波器由于其优异的性能和尺寸优势，可以满足该要求。

介质滤波器包括：单模介质滤波器，双模介质滤波器和三模介质滤波器等。其中，单模介质滤波器，通常采用多个级联的方式，占用体积较大。

多模介质滤波器由介质谐振器构成，利用介质谐振器的多模特性，一个介质谐振器可以产生两个或两个以上的谐振模式，从而一个多模谐振腔可以代替传统的两个或两个以上的单模谐振腔，相对于传统的单模介质滤波器可以减小滤波器体积，降低滤波器成本。

以三模介质谐振器为例，如图1所示，为三模介质谐振器的结构示意图，根据电电场理论，矩形波导的谐振频率的计算公式如下：

其中，μ是磁导率，ε是介电常数。a、b和l分别为矩形介质波导谐振器沿X轴、Y轴和Z轴方向的长度。三模介质谐振器的模式1、模式2和模式3的谐振频率分别为：f₀₁₁、f₁₀₁和f₁₁₀，当需要改变各模式对应的谐振频率时，需要通过改变a、b或者l的长度来实现。这会使得滤波器中多个谐振器的尺寸不同，存在尺寸不归一的问题。

发明内容

本申请提供一种介质谐振器和滤波器，用以解决现有技术中介质谐振器体积大、谐振频率调试不方便以及尺寸不归一的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种介质谐振器，包括：介质主体，覆盖所述介质主体的导电层，

所述介质谐振器至少具有第一谐振模式和第二谐振模式，所述第一谐振模式的电场方向与所述第二谐振模式的电场方向正交；

在所述介质主体的第一表面上设置有盲孔，所述第一表面与所述第一谐振模式的电场方向垂直，所述盲孔的深度用于调节所述第一谐振模式对应的谐振频率；

在所述介质主体的第二表面上设置有第一通槽，所述第二表面与所述第一谐振模式的电场方向平行、并且与所述第二谐振模式的电场方向垂直，所述第一通槽的槽长方向与所述第一谐振模式的电场方向平行，所述第一通槽的大小用于改变所述第二谐振模式对应的谐振频率。

采用本申请实施例提供的技术方案，在对谐振频率进行调节时，可以不改变介质谐振器的外部尺寸，通过改变第一通孔的深度可以改变第一谐振模式的谐振频率，或者通过改变第一通槽大小可以改变第二谐振模式对应的谐振频率，这样有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，所述介质谐振器具有第三谐振模式，所述第三谐振模式的电场方向与所述第一谐振模式的电场方向和所述第二谐振模式的电场方向正交；

在所述介质主体的第三表面上设置有第二通槽，所述第三表面与所述第三谐振模式的电场方向垂直、并且与所述第一谐振模式的电场方向和所述第二谐振模式的电场方向平行。

采用本申请实施例提供的技术方案，通过改变第二通槽大小可以改变第三谐振模式对应的谐振频率，这样有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，介质谐振器还包括：第一盲槽，所述第一盲槽设置在所述盲孔和所述第一通槽之间，用于调节所述第一谐振模式和所述第二谐振模式之间的耦合。

在一些可能的实施方式中，所述第一盲槽的一端与所述第一通槽连通，另一端与所述盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端与所述第一通槽连通，另一端朝向所述盲孔并且不与所述盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽并且不与所述第一通槽连通，另一端与所述盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽，另一端朝向所述盲孔，并且所述第一盲槽的两端与所述第一通槽和所述盲孔都不连通。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，介质谐振器还包括：第二盲槽，

所述第二盲槽设置在所述盲孔和所述第二通槽之间，用于调节所述第一谐振模式和所述第三谐振模式之间的耦合。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，所述第二盲槽的一端与所述第二通槽连通，另一端与所述盲孔连通；或者，所述第二盲槽的一端与所述第二通槽连通，另一端朝向所述盲孔并且不与所述盲孔连通；或者，所述第二盲槽的一端朝向所述第二通槽并且不与所述第二通槽连通，另一端与所述盲孔连通；或者，所述第二盲槽的一端朝向所述第二通槽、另一端朝向所述盲孔，并且所述第二盲槽的两端与所述第二通槽和所述盲孔都不连通。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，所述介质主体为立方体，所述介质谐振器还包括设置在第四表面的去导电层的耦合窗，所述第四表面与所述第三表面平行，所述耦合窗用于与其他介质谐振器进行耦合；所述介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的通孔，所述通孔用于减少与其他介质谐振器的耦合时的串扰，所述通孔与所述耦合窗的距离小于所述耦合窗宽度的两倍。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，所述介质主体为立方体，所述介质谐振器还包括设置在第三表面的去导电层的耦合窗，所述第三表面与所述第一表面和所述第二表面正交，所述耦合窗用于与其他谐振器进行耦合；

所述介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的第三通槽，所述第三通槽用于减少与其他介质谐振器耦合时的串扰，所述第三通槽与所述耦合窗的距离小于所述耦合窗宽度的两倍。

结合第一方面，在一些可能的实施方式中，在所述第一表面、第二表面和第三表面中的至少一个面中设置有至少一个去导电层的区域，该区域可以通过打磨得到，通过改变打磨区域的大小和/或深度可以对谐振频率和耦合进行调试，具有十分便利的可调试性。

第二方面，本申请实施例提供了一种滤波器，包括第一方面或者第一方面任一可能的实施方式所述的介质谐振器。

采用本申请实施例提供的技术方案，在对滤波器中的介质谐振器的谐振频率进行调节时，可以不改变介质谐振器的外部尺寸，通过改变第一通孔的深度可以改变第一谐振模式的谐振频率，或者通过改变第一通槽大小可以改变第二谐振模式对应的谐振频率，这样有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

附图说明

图1为现有技术中三模介质谐振器的示意图。

图2A是本申请一个实施例中介质谐振器的结构示意图。

图2B是本申请一个实施例中介质谐振器的结构示意图。

图2C是本申请一个实施例中介质谐振器的结构示意图。

图2D是本申请一个实施例中两个介质谐振器耦合的结构示意图。

图2E是本申请一个实施例中介质谐振器的俯视示意图。

图2F是本申请一个实施例中介质谐振器的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

本申请实施例提供的介质谐振器，在对谐振频率进行调节时，可以不改变介质谐振器的外部尺寸，通过改变介质主体的结构来改变谐振频率，这样有利于介质主体外形的一致性，有利于实现介质谐振器尺寸归一。

本申请实施例提供的介质谐振器，包括：介质主体，覆盖所述介质主体的导电层。介质谐振器至少具有第一谐振模式和第二谐振模式，第一谐振模式的电场方向与第二谐振模式的电场方向正交；在介质主体的第一表面上设置有盲孔，第一表面与第一谐振模式的电场方向垂直，盲孔的深度用于调节第一谐振模式对应的谐振频率；在介质主体的第二表面上设置有第一通槽，所述第二表面与所述第一谐振模式的电场方向平行、并且与第二谐振模式的电场方向垂直，第一通槽的槽长方向与所述第一谐振模式的电场方向平行，所述第一通槽的大小用于改变所述第二谐振模式对应的谐振频率。其中，导电层可以由高导电性材料形成，高导电性材料可以是金属。

采用本申请实施例提供的技术方案，在对滤波器中的介质谐振器的谐振频率进行调节时，可以不改变介质谐振器的外部尺寸，通过改变第一通孔的深度可以改变第一谐振模式的谐振频率，或者通过改变第一通槽大小可以改变第二谐振模式对应的谐振频率，这样有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

需要说明的是，第一通槽的垂直槽长方向的界面可以是圆形、多边形等形状。

在一些可能的实施方式中，介质谐振器具有第三谐振模式，第三谐振模式的电场方向与第一谐振模式的电场方向和第二谐振模式的电场方向正交；在介质主体的第三表面上设置有第二通槽，第三表面与第三谐振模式的电场方向垂直、并且与第一谐振模式的电场方向和第二谐振模式的电场方向平行。

在一些可能的实施方式中，介质谐振器还包括：第一盲槽，第一盲槽设置在盲孔和第一通槽之间，用于调节第一谐振模式和第二谐振模式之间的耦合。

在一些可能的实施方式中，第一盲槽的一端与第一通槽连通，另一端与盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端与所述第一通槽连通，另一端朝向所述盲孔并且不与所述盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽并且不与所述第一通槽连通，另一端与所述盲孔连通；或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽，另一端朝向所述盲孔，并且所述第一盲槽的两端与所述第一通槽和所述盲孔都不连通。

在一些可能的实施方式中，介质谐振器还包括：第二盲槽，所述第二盲槽设置在所述盲孔和所述第二通槽之间，用于调节所述第一谐振模式和所述第三谐振模式之间的耦合。

在一些可能的实施方式中，第二盲槽的一端与第二通槽连通，另一端与盲孔连通；或者，第二盲槽的一端与第二通槽连通，另一端朝向盲孔并且不与盲孔连通；或者，第二盲槽的一端朝向第二通槽并且不与第二通槽连通，另一端与盲孔连通；或者，第二盲槽的一端朝向第二通槽、另一端朝向盲孔，并且第二盲槽的两端与第二通槽和所述盲孔都不连通。

在一些可能的实施方式中，介质主体为立方体，介质谐振器还包括设置在第四表面的去导电层的耦合窗，第四表面与第三表面平行，耦合窗用于与其他介质谐振器进行耦合；介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的通孔，通孔用于减少与其他介质谐振器的耦合时的串扰，通孔与耦合窗的距离小于耦合窗宽度的两倍。

在一些可能的实施方式中，所述介质主体为立方体，所述介质谐振器还包括设置在第四表面的去导电层的耦合窗，所述第四表面与所述第三表面平行，所述耦合窗用于与其他谐振器进行耦合；

所述介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的第三通槽，所述第三通槽用于减少与其他介质谐振器耦合时的串扰，所述第三通槽与所述耦合窗的距离小于所述耦合窗宽度的两倍。

在一些可能的实施方式中，在所述第一表面、第二表面和第三表面中的至少一个面中设置有至少一个去导电层的区域，该区域可以通过打磨得到，通过改变打磨区域的大小和/或深度可以对谐振频率和耦合进行调试，具有十分便利的可调试性。

下面以具有三个谐振模式(模式1、模式2和模式3)，介质主体为立方体的介质谐振器为例对本申请的技术方案进行描述。请参见图2A，图2A是本申请一个实施例中介质谐振器的结构示意图。介质谐振器具有模式1、模式2和模式3三个谐振模式，三个谐振模式的电池方向正交。

与Z轴垂直并且与X轴和Y轴平行的上表面为第一表面，在第一表面上设置有盲孔201，盲孔201的深度用于调节模式1对应的谐振频率。

在图2A中，与X轴垂直并且与Y轴和Z轴平行的外表面为第二表面，在第二表面上设置有第一通槽202，第一通槽202的槽长方向与模式1的电场方向平行，第一通槽202的大小用于改变模式2对应的谐振频率。在图2A中，第一通槽202为矩形。需要说明的是，第一通槽的及垂直于槽长的截面图可以是规则图形也可以是不规则图形。如图2E和图2F所示，第一通槽垂直于槽长的截面图可以是半圆形或者多边形。

在图2A中，与Y轴垂直并且与X轴和Z轴平行的外表面为第三表面，在第三表面上设置有第二通槽205，第二通槽205的槽长方向与模式1的电场方向平行，第二通槽205的大小用于改变模式3对应的谐振频率。在图2A中，第二通槽205为矩形。需要说明的是，第二通槽的及垂直于槽长的截面图可以是规则图形也可以是不规则图形。如图2E和图2F所示，第二通槽垂直于槽长的截面图可以是半圆形或者多边形。

如图2A所示，介质谐振器还可以包括第一盲槽204和第二盲槽203。第一盲槽204设置在盲孔201和第一通槽202之间，用于调节模式1和模式2之间的耦合。第二盲槽203设置在盲孔201和第二通槽205之间，用于调节模式1和模式3之间的耦合。

如图2A所示，第一盲槽204的一端与第一通槽202连通，另一端与盲孔201连通。在一些可能的实施方式中，第一盲槽204的一端可以第一通槽202连通，另一端朝向盲孔201并且不与盲孔201连通。或者，在另外一些可能的实施方式中，第一盲槽204的一端可以朝向第一通槽202并且不与第一通槽202连通，另一端与盲孔201连通。或者，在另外一些可能的实施方式中，第一盲槽204的一端可以朝向第一通槽202，另一端朝向盲孔201，并且第一盲槽204的两端与第一通槽202和盲孔201都不连通。

如图2A所示，第二盲槽203的一端与第二通槽205连通，另一端与盲孔201连通。在一些可能的实施方式中，第二盲槽203的一端可以第二通槽205连通，另一端朝向盲孔201并且不与盲孔201连通。或者，在另外一些可能的实施方式中，第二盲槽203的一端可以朝向第二通槽205并且不与第二通槽205连通，另一端与盲孔201连通。或者，在另外一些可能的实施方式中，第二盲槽203的一端可以朝向第二通槽205，另一端朝向盲孔201，并且第二盲槽203的两端与第二通槽205和盲孔201都不连通。

在图2A中，介质主体为立方体，与第三表面平行的另外一个面是第四表面，在第四表面上可以设置去导电层的耦合窗，耦合窗用于与其他介质谐振器进行耦合，如图2D所示，两个介质谐振器通过耦合窗206耦合。如图2B所示，在介质滤波器内靠近耦合窗206的区域还设置有通孔2071和2072，通孔用于减少与其他介质谐振器的耦合时的串扰，通孔与耦合窗的距离小于耦合窗宽度的两倍，耦合窗的宽度方向可以是图2A中X轴的方向。

在一些可能的实施方式中，如图2C所示，耦合窗206的附近可以设置通槽2073和2074，通槽2073和2074可以用于减少与其他介质谐振器耦合时的串扰，通槽2073和2074与耦合窗206的距离耦合窗宽度的两倍。

在一些可能的实施方式中，在第一表面、第二表面和第三表面中的至少一个面中可以设置至少一个去导电层的区域。该区域可以通过打磨得到，通过改变打磨区域的大小和/或深度可以对谐振频率和耦合进行调试，具有十分便利的可调试性。

采用本申请实施例提供的技术方案，在对滤波器中的介质谐振器的谐振频率进行调节时，可以不改变介质谐振器的外部尺寸，通过改变第一通孔的深度可以改变第一谐振模式的谐振频率，或者通过改变第一通槽大小可以改变第二谐振模式对应的谐振频率，这样有利于实现介质谐振器的小型化、可以进行谐振频率的独立调试，还有利于实现介质谐振器尺寸归一。

本申请实施例还提供了一种滤波器，包括前面任一实施例所述的介质谐振器的保护结构。介质谐振器的保护结构参见前面的描述，这里不再赘述。

应理解本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。盲槽、盲孔、通槽和通孔等结构的数量不限于图2A中所示，可以根据需要进行增减。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种介质谐振器，其特征在于，包括：介质主体，覆盖所述介质主体的导电层，

所述介质谐振器至少具有第一谐振模式和第二谐振模式，所述第一谐振模式的电场方向与所述第二谐振模式的电场方向正交；

在所述介质主体的第一表面上设置有盲孔，所述第一表面与所述第一谐振模式的电场方向垂直，所述盲孔的深度用于调节所述第一谐振模式对应的谐振频率；

在所述介质主体的第二表面上设置有第一通槽，所述第二表面与所述第一谐振模式的电场方向平行、并且与所述第二谐振模式的电场方向垂直，所述第一通槽的槽长方向与所述第一谐振模式的电场方向平行，所述第一通槽的大小用于改变所述第二谐振模式对应的谐振频率。

2.根据权利要求1所述的介质谐振器，其特征在于，所述介质谐振器具有第三谐振模式，所述第三谐振模式的电场方向与所述第一谐振模式的电场方向和所述第二谐振模式的电场方向正交；

在所述介质主体的第三表面上设置有第二通槽，所述第三表面与所述第三谐振模式的电场方向垂直、并且与所述第一谐振模式的电场方向和所述第二谐振模式的电场方向平行。

3.根据权利要求1或2所述的介质谐振器，其特征在于，还包括：第一盲槽，

所述第一盲槽设置在所述盲孔和所述第一通槽之间，用于调节所述第一谐振模式和所述第二谐振模式之间的耦合。

4.根据权利要求3所述的介质谐振器，其特征在于，

所述第一盲槽的一端与所述第一通槽连通，另一端与所述盲孔连通；

或者，所述第一盲槽的一端与所述第一通槽连通，另一端朝向所述盲孔并且不与所述盲孔连通；

或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽并且不与所述第一通槽连通，另一端与所述盲孔连通；

或者，所述第一盲槽的一端朝向所述第一通槽，另一端朝向所述盲孔，并且所述第一盲槽的两端与所述第一通槽和所述盲孔都不连通。

5.根据权利要求2或3所述的介质谐振器，其特征在于，还包括：第二盲槽，

所述第二盲槽设置在所述盲孔和所述第二通槽之间，用于调节所述第一谐振模式和所述第三谐振模式之间的耦合。

6.根据权利要求5所述的介质谐振器，其特征在于，

所述第二盲槽的一端与所述第二通槽连通，另一端与所述盲孔连通；

或者，所述第二盲槽的一端与所述第二通槽连通，另一端朝向所述盲孔并且不与所述盲孔连通；

或者，所述第二盲槽的一端朝向所述第二通槽并且不与所述第二通槽连通，另一端与所述盲孔连通；

或者，所述第二盲槽的一端朝向所述第二通槽、另一端朝向所述盲孔，并且所述第二盲槽的两端与所述第二通槽和所述盲孔都不连通。

7.根据权利要求2至6任一项所述的介质谐振器，其特征在于，所述介质主体为立方体，所述介质谐振器还包括设置在第四表面的去导电层的耦合窗，所述第四表面与所述第三表面平行，所述耦合窗用于与其他介质谐振器进行耦合；

所述介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的通孔，所述通孔用于减少与其他介质谐振器的耦合时的串扰，所述通孔与所述耦合窗的距离小于所述耦合窗宽度的两倍。

8.根据权利要求2至6任一项所述的介质谐振器，其特征在于，所述介质主体为立方体，所述介质谐振器还包括设置在第四表面的去导电层的耦合窗，所述第四表面与所述第三表面平行，所述耦合窗用于与其他谐振器进行耦合；

所述介质谐振器还包括：设置在所述耦合窗附近与所述第一谐振模式的电场平行的第三通槽，所述第三通槽用于减少与其他介质谐振器耦合时的串扰，所述第三通槽与所述耦合窗的距离小于所述耦合窗宽度的两倍。

9.根据权利要求2至8任一项所述的介质谐振器，其特征在于，在所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面中的至少一个面中设置有至少一个去导电层的区域。

10.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的介质谐振器。

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