CN209929455U - 微波带通滤波器及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微波带通滤波器及通信设备，所述滤波器包括从上到下依次设置的第一介质板、第二介质板和第三介质板，所述第一介质板的背面覆盖有第一金属层，所述第三介质板的正面覆盖有第二金属层，所述第一介质板的背面通过多根金属柱与第三介质板的正面相连，且多根金属柱穿过第二介质板；所述第二介质板的正面设有第一输入/输出端口、第二输入/输出端口和三模谐振器，且三模谐振器与第一介质板的背面之间的空隙***聚四氟乙烯管。本实用新型具有三个传输极点和两个传输零点，提高了滤波器的通道选择性和带外抑制度，其具有设计简单、性能好的优点，尤其是在频率调谐过程中能够保持很低的***损耗，能够很好的满足现代通信***的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种滤波器，尤其是一种微波带通滤波器及通信设备，属于通信技术领域。
背景技术
微波滤波器是现代通信***中发射端和接收端必不可少的器件，它对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过。随着无线通信技术的发展和频率范围的增加，需要大量使用固定频率的微波带通滤波器来覆盖较宽的频率范围。为了减少固定频率的微波带通滤波器的数量和射频前端的尺寸，可调带通滤波器是一个很好的选择。
可调带通滤波器主要分为机械调谐，磁调谐和电调谐。变容二极管、PIN二极管和MEMS调谐滤波器均属于电调谐，该类可调滤波器尺寸较小，调谐速度较快且调谐方便，所以应用比较广。1982年I.C.Hunter和John David Rhodes就介绍了一种加载变容二极管的梳状线电调滤波器。同时提出当其电长度为52.884度时绝对带宽不变，这为后续梳状线可调滤波器的应用提供了指导依据。2010年，吴国春基于微带开口环结构设计了一款谐波抑制电调滤波器。2010年中国学者章秀银教授提出了一种基于混合电磁耦合结构的恒定绝对带宽设计方法。由于耦合区域位于四分之一波长谐振器的中部，电耦合与磁耦合的强度相当，因此腔间耦合为电磁混合耦合。当选取了恰当的耦合区域后，可以在整个频率调谐范围内实现恒定的绝对带宽，测试得到的频率调谐范围为0.68-1.00GHz，1-dB绝对带宽为80±3.5MHz。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种微波带通滤波器，该滤波器具有三个传输极点和两个传输零点，提高了滤波器的通道选择性和带外抑制度，其具有设计简单、性能好的优点，尤其是在频率调谐过程中能够保持很低的***损耗，能够很好的满足现代通信***的要求。
本实用新型的另一目的在于提供一种通信设备。
本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种微波带通滤波器，包括从上到下依次设置的第一介质板、第二介质板和第三介质板，所述第一介质板的背面覆盖有第一金属层，所述第三介质板的正面覆盖有第二金属层，所述第一介质板的背面通过多根金属柱与第三介质板的正面相连，且多根金属柱穿过第二介质板；
所述第二介质板的正面设有第一输入/输出端口、第二输入/输出端口和三模谐振器，且三模谐振器与第一介质板的背面之间的空隙***聚四氟乙烯管。
进一步的，所述三模谐振器包括半波长开路谐振器，所述半波长开路谐振器加载有两个开路枝节，所述两个开路枝节分别与第一输入/输出端口、第二输入/输出端口相连。
进一步的，所述半波长开路谐振器与第一介质板的背面之间的空隙之间***四根聚四氟乙烯管，每个开路枝节与第一介质板的背面之间的空隙之间***一根聚四氟乙烯管。
进一步的，所述两个开路枝节呈镜像对称，且加载在半波长开路谐振器相对的两侧。
进一步的，所述半波长开路谐振器为矩形结构，每个开路枝节为弯折形结构。
进一步的，所述弯折形结构包括相连的水平段和竖直段。
进一步的，所述第二介质板上开有多个通孔，所述通孔与金属柱一一对应，每个通孔可使对应的金属柱穿过。
进一步的，所述多根金属柱的一端设置在第一介质板背面的四周，另一端设置在第三介质板正面的四周。
进一步的，所述第一输入/输出端口和第二输入/输出端口分别焊接一个SMA头进行馈电，所述SMA头的外导体分别连接第一金属层和第二金属层。
本实用新型的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种通信设备，包括上述的微波带通滤波器。
本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本实用新型的滤波器具有从上到下依次设置的三块介质板，其中上介质板的背面通过多根金属柱与下介质板的正面相连，金属柱穿过中间介质板，使得中间介质板悬空，金属柱的使用减少了滤波器的辐射损耗，而中间介质板的正面设有三模谐振器，且三模谐振器与上介质板的背面之间的空隙可以***聚四氟乙烯管，由于放置在中间介质板的微带线上方蒸馏水的量不同，而使上方的等效介电常数不同，所以利用蒸馏水的量来控制三个模式的变化，从而达到频率调谐的效果，并且由于聚四氟乙烯管和蒸馏水的损耗比较小，与实现同样功能的滤波器相比，具有更低的***损耗的优点，有效解决了电调微波滤波器***损耗大的问题。
2、本实用新型的滤波器具有三个传输极点，提高了滤波器的带外抑制度，并且该滤波器的通带两侧存在两个传输零点，提高了滤波器的通道选择性。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的微波带通滤波器的立体结构示意图。
图2为本实用新型实施例1的微波带通滤波器的正视结构示意图。
图3为本实用新型实施例1的微波带通滤波器的侧视结构示意图。
图4为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第一介质板的正面示意图。
图5为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第一介质板的背面示意图。
图6为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第三介质板的正面示意图。
图7为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第三介质板的背面示意图。
图8为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第二介质板的正面示意图。
图9为本实用新型实施例1的微波带通滤波器中第二介质板的背面示意图。
图10为本实用新型实施例1的微波带通滤波器的电磁仿真结果曲线图。
其中，1-第一介质板，2-第二介质板，3-第三介质板，4-第一金属层，5-第二金属层，6-金属柱，7-第一输入/输出端口，8-第二输入/输出端口，9-三模谐振器，901-半波长开路谐振器，902-第一开路枝节，903-第二开路枝节，10-聚四氟乙烯管，11-通孔。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1～图3所示，本实施例提供了一种微波带通滤波器，该滤波器包括从上到下依次设置的第一介质板1、第二介质板2和第三介质板3。
如图1～图7所示，第一介质板1和第三介质板3均为单层板，第一介质板1的背面覆盖有第一金属层4，第三介质板3的正面覆盖有第二金属层5，第一介质板1的背面通过十二根金属柱6与第三介质板3的正面相连，且十二根金属柱6穿过第二介质板2，使得第二介质板2悬空。
进一步地，十二根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的四周，另一端设置在第三介质板3正面的四周；其中，四根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的四个角处，另一端设置在第三介质板3正面的四个角处；两根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的上边缘处，且位于第一介质板1背面的左上角和右上角之间，另一端设置在第三介质板3正面的上边缘处，且位于第三介质板3正面的左上角和右上角之间；两根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的下边缘处，且位于第一介质板1背面的左下角和右下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的下边缘处，且位于第三介质板3正面的左下角和右下角之间；两根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的左边缘处，且位于第一介质板1背面的左上角和左下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的左边缘处，且位于第三介质板3正面的左上角和左下角之间；两根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的右边缘处，且位于第一介质板1背面的右上角和右下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的右边缘处，且位于第三介质板3正面的右上角和右下角之间；十二根金属柱6的位置按上述方式设置，可以使第一介质板1和第三介质板3之间的连接更稳固，并且金属柱6的使用，减少了滤波器的辐射损耗。
本领域技术人员可以理解，十二根金属柱6的位置设置还可以为：四根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的四个角处，另一端设置在第三介质板3正面的四个角处；一根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的上边缘处，且位于第一介质板1背面的左上角和右上角之间，另一端设置在第三介质板3正面的上边缘处，且位于第三介质板3正面的左上角和右上角之间；一根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的下边缘处，且位于第一介质板1背面的左下角和右下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的下边缘处，且位于第三介质板3正面的左下角和右下角之间；三根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的左边缘处，且位于第一介质板1背面的左上角和左下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的左边缘处，且位于第三介质板3正面的左上角和左下角之间；三根金属柱6的一端设置在第一介质板1背面的右边缘处，且位于第一介质板1背面的右上角和右下角之间，另一端设置在第三介质板3正面的右边缘处，且位于第三介质板3正面的右上角和右下角之间。
如图1～图3、图8～图9所示，第二介质板2的正面设有第一输入/输出端口7、第二输入/输出端口8和三模谐振器9，且三模谐振器9与第一介质板1的背面之间的空隙***聚四氟乙烯管10，第一输入/输出端口7、第二输入/输出端口8和三模谐振器9均采用微带线，聚四氟乙烯管10用于装入蒸馏水。
进一步地，三模谐振器9包括半波长开路谐振器901，该半波长开路谐振器901加载有第一开路枝节902和第二开路枝节903，第一开路枝节902和第二开路枝节903呈镜像对称，且加载在半波长开路谐振器901的左右两侧，由于半波长开路谐振器901的宽度较宽且长度较长，因此半波长开路谐振器901与第一介质板1的背面之间的空隙之间***四根聚四氟乙烯管10，第一开路枝节902和第二开路枝节903的宽度较窄且长度较短，因此第一开路枝节902与第一介质板1的背面之间的空隙之间***一根聚四氟乙烯管10，第二开路枝节903与第一介质板1的背面之间的空隙之间也***一根聚四氟乙烯管10，每根聚四氟乙烯管10都可以装入蒸馏水，由于放置在第二介质板2的微带线上方蒸馏水的量不同，而使上方的等效介电常数不同，所以利用蒸馏水的量来控制三个模式的变化，从而达到频率调谐的效果，并且由于聚四氟乙烯管10和蒸馏水的损耗比较小，所以滤波器具有***损耗小的优点；第一输入/输出端口7和第二输入/输出端口8分别焊接一个SMA头进行馈电，SMA头的外导体分别连接第一金属层4和第二金属层5。
优选地，半波长开路谐振器901为矩形结构，半波长开路谐振器901的上侧与第二介质板2正面的上边缘处的距离较近，半波长开路谐振器901的下侧与第二介质板2正面的下边缘处的距离较近，第一开路枝节902和第二开路枝节903均为弯折形结构，弯折形结构包括相连的水平段和竖直段，其中竖直段向第二介质板2正面的上边缘处延伸。
为了使十二根金属柱6穿过第二介质板2，第二介质板2上开有十二个通孔11，通孔11与金属柱6一一对应，每个通孔11可使对应的金属柱6穿过。
本实施例中的第一金属层4、第二金属层5、金属柱6、第一输入/输出端口7、第二输入/输出端口8和三模谐振器9可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金，优选采用铜材料。
本实施例的微波带通滤波器的电磁仿真结果曲线图如图10所示，图中|S21|表示第一输入/输出端口7到第二输入/输出端口8的正向传输系数，可以看到该滤波器具有三个传输极点，提高了该滤波器的带外抑制度，并且该滤波器的通带两侧存在两个传输零点，提高了该滤波器的通道选择性。
实施例2：
本实施例提供了一种通信设备，该设备可以为手机、平板电脑等，其包括上述实施例1的微波带通滤波器。
综上所述，本实用新型的滤波器具有从上到下依次设置的三块介质板，其中上介质板的背面通过多根金属柱与下介质板的正面相连，金属柱穿过中间介质板，使得中间介质板悬空，金属柱的使用减少了滤波器的辐射损耗，而中间介质板的正面设有三模谐振器，且三模谐振器与上介质板的背面之间的空隙可以***聚四氟乙烯管，由于放置在中间介质板的微带线上方蒸馏水的量不同，而使上方的等效介电常数不同，所以利用蒸馏水的量来控制三个模式的变化，从而达到频率调谐的效果，并且由于聚四氟乙烯管和蒸馏水的损耗比较小，与实现同样功能的滤波器相比，具有更低的***损耗的优点，有效解决了电调微波滤波器***损耗大的问题。
以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利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实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种微波带通滤波器，其特征在于：包括从上到下依次设置的第一介质板、第二介质板和第三介质板，所述第一介质板的背面覆盖有第一金属层，所述第三介质板的正面覆盖有第二金属层，所述第一介质板的背面通过多根金属柱与第三介质板的正面相连，且多根金属柱穿过第二介质板；
所述第二介质板的正面设有第一输入/输出端口、第二输入/输出端口和三模谐振器，且三模谐振器与第一介质板的背面之间的空隙***聚四氟乙烯管。
2.根据权利要求1所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述三模谐振器包括半波长开路谐振器，所述半波长开路谐振器加载有两个开路枝节，所述两个开路枝节分别与第一输入/输出端口、第二输入/输出端口相连。
3.根据权利要求2所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述半波长开路谐振器与第一介质板的背面之间的空隙之间***四根聚四氟乙烯管，每个开路枝节与第一介质板的背面之间的空隙之间***一根聚四氟乙烯管。
4.根据权利要求2所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述两个开路枝节呈镜像对称，且加载在半波长开路谐振器相对的两侧。
5.根据权利要求2所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述半波长开路谐振器为矩形结构，每个开路枝节为弯折形结构。
6.根据权利要求5所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述弯折形结构包括相连的水平段和竖直段。
7.根据权利要求1-6任一项所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述第二介质板上开有多个通孔，所述通孔与金属柱一一对应，每个通孔可使对应的金属柱穿过。
8.根据权利要求1-6任一项所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述多根金属柱的一端设置在第一介质板背面的四周，另一端设置在第三介质板正面的四周。
9.根据权利要求1-6任一项所述的微波带通滤波器，其特征在于：所述第一输入/输出端口和第二输入/输出端口分别焊接一个SMA头进行馈电，所述SMA头的外导体分别连接第一金属层和第二金属层。
10.一种通信设备，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的微波带通滤波器。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200110 |