含有混合介质谐振器的介质滤波器

文档序号:552909 发布日期:2021-05-14 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 含有混合介质谐振器的介质滤波器 (Dielectric filter comprising a mixed dielectric resonator ) 是由 杨大可 林磊 陈佳 于 2021-01-21 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种含有混合介质谐振器的介质滤波器,解决了介质滤波器插入损耗大和主谐振频率不易改变的问题。介质滤波器本体上设有介质块、耦合孔和耦合介质块,介质块和周围空间构成混合介质谐振腔;混合介质谐振腔中的介质块或单层或多层,介电常数不同,任意几何结构结合;耦合孔与耦合介质块位于两混合介质谐振腔间;介质滤波器外表面或为有硬度金属镀膜或为任意金属电镀膜。本发明能用于通信中需要高质量的滤波。介质谐振器中含有两种和两种以上的不同介电常数的介质可多种几何结构组合。本发明能灵活控制主谐振频率,提高介质谐振腔的无载品质因数,降低腔体损耗。用于基站或者卫星的通信,实现收发信号频率的选择。(The invention discloses a dielectric filter containing a mixed dielectric resonator, which solves the problems of large insertion loss and difficult change of main resonant frequency of the dielectric filter. The dielectric filter body is provided with a dielectric block, a coupling hole and a coupling dielectric block, and the dielectric block and the surrounding space form a mixed dielectric resonant cavity; the dielectric blocks or single-layer or multi-layer in the mixed dielectric resonant cavity have different dielectric constants and are combined in any geometric structure; the coupling hole and the coupling medium block are positioned between the two mixed medium resonant cavities; the outer surface of the dielectric filter is either a hard metal coating film or an arbitrary metal plating film. The invention can be used in communication requiring high quality filtering. The dielectric resonators may have a combination of two or more different dielectric constants in various geometrical configurations. The invention can flexibly control the main resonant frequency, improve the no-load quality factor of the medium resonant cavity and reduce the cavity loss. The frequency selection of the transmitting and receiving signals is realized by the communication of a base station or a satellite.)

含有混合介质谐振器的介质滤波器

技术领域

本发明属于移动通信、卫星通信、雷达通信设备组件技术领域,特别涉及射频微波收发系统中的介质滤波器,具体是一种含有混合介质谐振器的介质滤波器,可用于无线通信和雷达系统射频前端的收发通道中。

背景技术

近年来,随着新一代移动通信、卫星通信、物联网、新一代一体化雷达系统等无线技术的快速发展,整体通信设备向小型化、高密度、低成本、高性能、低延迟、低功耗的方向快速发展,随着大规模MIMO技术的广泛应用,无线通信系统中的微波滤波器也朝着小型化、高性能、低成本的方向发展。介质滤波器由于内部可以填充高介电常数的材料,可以小型化整体滤波器尺寸,同时介质滤波器借助成熟的工艺线,适合大批量的生产,从而相对其它滤波器形式成本较低。在这种新一代通信体制的大背景下,具有低成本、小型化优点的介质滤波器有更加广泛的应用前景。

虽然对介质滤波器的研究出现了很多的成果,但目前很重要的一个行业痛点问题是:介质滤波器相对于传统金属腔滤波器有较差的插入损耗。较高的插入损耗会影响接收机的系统噪声系数,而对发射机而言,功放的功率会衰减到滤波器上,从而影响发射机的发射功率和能耗。介质滤波器较大的插入损耗,导致了应用该介质滤波器的基站,卫星以及雷达等系统因此出现了较高的整体功耗,这对新一代基站、卫星及一体化雷达的大面积使用造成了极大的影响。

发明内容

本发明针对上述已有技术的不足,提出了一种高次模和主谐振频率可调且损耗低的含有混合介质谐振器的介质滤波器。

本发明是一种含有混合介质谐振器的介质滤波器,包含有介质本体、谐振腔、耦合窗、外部金属导电层和通过本体中谐振腔引出的输入、输出接头,本体外表面为金属导电层,本体上设置有至少三个谐振腔,两两谐振腔之间通过耦合窗连接,正常工作中,在谐振腔中有电磁场分布,其特征在于,本体上还设置有介质块、耦合孔和耦合介质块,由所述介质块和自身所在周围的本体空间共同构成混合介质谐振腔,介质块和本体为两种不同的介质;在介质滤波器本体中,混合介质谐振腔中的介质块或为单层或为多层组合,其中多层组合的介质块结构为两种或者两种以上介电常数不一样的介质的组合;所述耦合孔与耦合介质块位于两个混合介质谐振腔之间,为负耦合,实现或有交叉耦合或无交叉耦合的滤波器响应;混合介质滤波器外部金属导电层或为有硬度金属镀膜或为任意金属电镀膜。

本发明还是一种含有混合介质谐振器的介质滤波器的用途,其特征在于,用于通信系统中的收发通道中,连接在通信系统中的收发通道射频前端滤波电路中,实现收发信号频率的选择。

本发明解决了能够灵活控制主谐振频率和高次模,提高了介质谐振器的无载品质因数,降低腔体的损耗。

与现有技术相比,本发明的技术优势是:

由两种及两种以上介质的混合介质谐振器组成介质滤波器:混合介质谐振器由介质块和周边本体空间构成,介质块或为单层或为多层,介质块与周边本体或为包裹状态或为叠层状态;两种介质中,其中一种所述介质的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,凸台,双凸台,异形,另一种所述介质将上述介质包裹在其中,它本身的形状也可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形。

提高了介质谐振器的无载品质因数:两种介电常数通常差数倍以上,使得电磁场多束缚在高介电常数的介质中,有效提高了介质谐振器的无载品质因数,降低了腔体的损耗,实现滤波器的低损耗性能。

能够灵活控制主谐振频率和高次模:混合介质谐振器的滤波器采用了若干个相互连接的混合介质谐振腔,在混合介质谐振腔上方设置调试盲孔,能够灵活控制主谐振频率和高次模。

本发明的介质滤波器,采用了若干个相互连接的新型介质波导谐振腔,在介质滤波器设计中,本发明的优点之一是可以灵活的控制主谐振频率和高次模,之二是提高介质谐振腔的无载品质因数,降低腔体的损耗,从而改善介质波导滤波器的性能。本介质滤波器可以实现低损耗的性能,同时兼具成本低,可靠性高等特点,可用于现代通信系统中。

附图说明

图1为本发明提供的一种三层介质谐振器的侧视图;

图2为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的介质谐振器的侧视图;

图3为图2介质谐振器的俯视图;

图4为从图2,图3中介质谐振器AA’剖面看过去的剖视图;

图5为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔的介质谐振器的透视图;

图6为图5介质谐振器的俯视图;

图7为从图5,图6中介质谐振器AA’剖面看过去的剖视图;

图8为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔和加载的介质谐振器的侧视图;

图9为图8介质谐振器的俯视图;

图10为从图8,图9中介质谐振器AA’剖面看过去的剖视图;

图11为本发明的结构示意图,也是本发明提供的一种低损耗六阶介质滤波器透视图;

图12为本发明提供的一种低损耗六阶介质滤波器频率响应曲线;

图13为本发明提供的一种低损耗、带调谐和加载的六阶介质滤波器透视图;

图14为本发明提供的一种低损耗、带调谐和加载的六阶介质滤波器频率响应曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明详细说明。

实施例1

随着新一代移动通信、卫星通信、物联网、新一代一体化雷达系统等无线技术的快速发展,整体通信设备向小型化、高密度、低成本、高性能、低延迟、低功耗的方向快速发展。介质滤波器由于内部填充介电常数较高的介质,利于实现小型化;同时工艺生产流程成熟,能够实现低成本。介质滤波器顺应当前通信系统的发展趋势,有大量的工程应用需求。但是,现有的介质滤波器有较大的插入损耗问题,导致了基站,卫星以及雷达等系统在使用过程中因此出现较高的整体功耗,这对新一代基站、卫星及一体化雷达的大面积使用造成极大的影响。针对以上问题,本发明经过研究提出了一种含有混合介质谐振器的介质滤波器。

本发明是一种含有混合介质谐振器的介质滤波器,参见图11,本发明的含有混合介质谐振器的介质滤波器包含有介质本体、谐振腔、耦合窗、外部金属导电层和通过本体中谐振腔引出的输入7、输出接头8,本体外表面为金属导电层,本体6上设置有至少三个谐振腔,现有技术中,三个谐振腔均为一种介质的谐振腔,两两谐振腔之间通过耦合窗3连接,正常工作中,在谐振腔中有电磁场分布,图11中的五个耦合窗,耦合窗3-12位于介质块2-1和介质块2-2所在谐振腔之间,耦合窗3-23位于介质块2-2和介质块2-3所在谐振腔之间,耦合窗3-34位于介质块2-3和介质块2-4所在谐振腔之间,耦合窗3-56位于介质块2-5和介质块2-6所在谐振腔之间,耦合窗3-36位于介质块2-3和介质块2-6所在谐振腔之间,耦合窗为介质滤波器工作时,也就是说在电磁场分布环境下,连接两两谐振器的耦合窗,本发明中也是连接混合介质谐振腔的介质部分。图11为本发明的结构示意图,也是本发明提供的一种低损耗六阶介质滤波器透视图,本发明的含有混合介质谐振器的介质滤波器在本体6上还设置有介质块2、耦合孔4和耦合介质块5,本发明中由介质块2和自身所在周围的介质本体空间1共同构成混合介质谐振腔,这等同于混合介质谐振器,介质块2和本体空间1为两种不同的介质。在磁场环境下,每一个介质块周围均有自己的本体空间1。

又参见图13,当介质块为单一介质时,单就介质块2和本体6也为两种不同的介质。在介质滤波器本体中,混合介质谐振腔中的介质块2或为单层或为多层。又参见图2和图1,其中图2的介质块2为单层,介质块2和周围本体空间 1组成谐振腔。图1中的介质块2为多层,图1中的介质块由两种介电常数不一样的介质组成,其中中间层2.2为一种介质,顶层2.1和底层2.1均另一种介质。本发明中混合介质谐振腔中多层组合的介质块结构为两种或者两种以上的介电常数不一样的介质。

参见图11,本发明中的耦合孔4与耦合介质块5位于两个混合介质谐振腔之间,耦合介质块或位于耦合孔的底部或与耦合孔4垂直中心线平行,当有两个耦合介质块一个为平台状,另一个为竖立安装的,平台状的耦合介质块5-1上方设有耦合孔4,且上述两个耦质块均处于两个混合介质腔之间,竖立安放的耦合介质块5-2与平台状耦合介质块的垂直中心线相互平行。当两位置同时存在耦合介质块时,能够产生更强的负耦合,实现或有交叉耦合或无交叉耦合的滤波器响应。本发明中由混合介质谐振腔组成的介质滤波器外部金属导电层或为有硬度金属镀膜或为任意金属电镀膜,选用任意导电金属都可用于本发明。导电硬度金属镀膜主要是防止在容易受到挤压碰撞的环境中变形损坏,金属镀膜主要有铝,银,金等。

现有技术存在插入损耗大以及主谐振频率不易改变的问题,本发明的构思是通过提高介质谐振器的无载品质因数,降低腔体的损耗,能够减小介质滤波器的插入损耗;在具体实现上,混合介质谐振器的滤波器采用了若干个相互连接的混合介质谐振腔,混合介质谐振腔为两种或者两种以上的介电常数不一样的介质。通过改变介质的介电常数的比值,能够提高介质谐振器的无载品质因数和灵活控制谐振器的主谐振频率、高次模。

实施例2

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1,本发明在本体的所有的谐振腔,包括非混合介质谐振腔和混合介质谐振腔上方均可通过设置调试盲孔,改变谐振器的谐振频率。

本实施例中,为了清楚说明本发明两种不同介质组成的介质谐振器的结构,可参见图5,图5为本发明中提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔的介质谐振器的透视图,该谐振器由为圆柱体的介质块2、上方设置的调试盲孔3和介质块2外围长方体空间介质1组成,介质块2和介质块2周围本体空间1为两种介电常数不一样的介质,通常使介质块2周围本体空间1的介电常数高于介质块2,形成的整个介质谐振器的外表面也就是本体上由金属层镀膜包裹。由于介质块2周围本体空间1的介电常数较高,电磁场多束缚于介质块2 周围本体空间1中,使得整体介质谐振器的损耗较小,也因此本发明从器件结构上减小了损耗。本发明设置调试盲孔3深度能够灵活控制谐振腔的谐振频率。

本发明中耦合孔与耦合介质块位于两个混合介质腔之间,耦合介质块的设置可以不止一个,当有两个不同形状的耦合介质块时,也应该位于两个相邻混合介质腔中间。当有两个耦合介质块一个为平台状,另一个为竖立安装的,平台状的耦合介质块上方设有耦合孔,且上述两个耦质块均处于两个混合介质腔之间,并且结构垂直中心线相互平行时,能够产生更强的负耦合,实现或有交叉耦合或无交叉耦合的滤波器响应。

参见图13,图13是本发明提供的一种低损耗、带调谐和加载的六阶介质滤波器透视图,为了实现负耦合,图13的方案中除了设置有六个谐振腔、五个耦合窗形成的电感耦合和六个调试盲孔,还设置了两个不同形状的耦合介质块,位于两个混合介质腔之间,耦合介质块5-1为平台状,也可以设置成方形,圆柱形等,本例中为圆形平台状,耦合介质块5-2为竖立安装的长方体,平台状的耦合介质块5-1上方设有耦合孔4,耦合孔4和两个耦合介质块5-1,5-2,共同实现了针对以谐振腔2-5和2-6间的负耦合,在耦合孔4的左侧加入的耦合介质块 5-2,增强了负耦合,从而使得介质滤波器实现了两个传输零点,实现有交叉耦合的滤波器响应,提高了介质滤波器的选择性。

实施例3

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-2,本发明的混合介质谐振腔中的介质块由两种或者两种以上的介电常数不一样的介质组成,本发明中两种介质组合或为包裹状态,参见图2;或为叠层状态,参见图1。

本实施例中,介质组合的包裹状态参见图2,图2为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的介质谐振器的侧视图,该谐振器由为圆柱体的介质块2,上方设置的调试盲孔3和介质块2外围长方体空间1组成,介质块2外围长方体空间1和介质块2为两种介电常数不一样的介质,通常使介质块2外围长方体空间1的介电常数高于介质块2,整个介质谐振器由金属层镀膜包裹,由于介质块2外围长方体空间1的介电常数较高,电磁场多束缚于介质块2外围长方体空间1中,使得整体介质谐振器的损耗较小。叠层状态可参见图1,图1为本发明提供的一种三层介质谐振器的侧视图,介质谐振器有三层介质2.1,2.2,2.1组成,中间介质层2.2由两层介质2.1覆盖,两种介质的介电常数不同,通常使介质2.2的介电常数高于介质2.1,由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,由于介质2.2的介电常数较高,电磁场多束缚于介质2.2中,本发明从结构上保证了整体介质谐振器的损耗较小。

实施例4

含有混合介质谐振器的介质滤波器同实施例1-3,本发明不同介质组合中的包裹状态,或为同心包裹,或为内部介质在外部介质里的任意位置。两种介质中,其中一种所述介质的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,凸台,双凸台,异形,另一种所述介质可以为相同的形状或其它形状包裹将上述介质包裹在其中,介质谐振器本身的形状也可以随所包裹介质的形状同为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形,参见图2。介质谐振器本身的形状也可以不随所包裹介质的形状。

本实施例中,参见图2,图2为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的介质谐振器的侧视图,图2中的介质谐振器由为圆柱体的介质块2和介质块2外围的长方体空间1共同组成的介质谐振器,介质块2外围的长方体空间 1和介质块2为两种介电常数不一样的介质,通常使介质块2外围的长方体空间 1的介电常数高于介质块2,由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,由于介质块2外围的长方体空间1的介电常数较高,电磁场多束缚于介质块2外围的长方体空间1中,使得整体介质谐振器的损耗较小。

本发明中介质间的包裹的形状可以有多种组合,这里仅给出一例做出说明,不再一一列举其它组合。

实施例5

含有混合介质谐振器的介质滤波器同实施例1-4,本发明不同介质组合中的叠层状态,或为上下层结构,或为左右层结构,或为前后层结构。本发明的两种介质中,其中如果一种介质的形状为有凸台的长方体,则另外一种介质的形状就应该为有凹孔的长方体,两种介质配合拼接在一起,形成叠层状态。这种叠层状态为有穿插的叠层结构,具体的凸台和凹孔的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形,这种穿插的叠层结构,能够让介质谐振器更加稳定。

本实施例中,参见图1,图1为本发明提供的一种三层介质谐振器的侧视图,介质谐振器有三层介质2.1,2.2,2.1组成,其中介质2.1可以看作包裹在介质块2.2 的长方体空间介质,中间介质层2.2由两层介质2.1覆盖,两种介质的介电常数不同,通常使介质2.2的介电常数高于介质2.1。由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,由于介质2.2的介电常数较高,电磁场多束缚于介质2.2中,使得整体介质谐振器的损耗较小。

本发明中叠层的形状可以有多种组合,这里仅给出一例做出说明,不再一一列举其它组合。

实施例6

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-5,本发明的多介质组合的叠层状态中还包含两种介质为上中下三层叠层状态,其中一种所述介质位于上下两层,形状呈现有圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异性等,另外一种所述介质位于中间层,形状呈现有圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异性,所述两种介质组合拼接在一起。

本实施例中,参见图1,图1为本发明提供的一种三层介质谐振器的侧视图,图1中介质谐振器有三层介质组成,最上层的介质为2.1,中间层的介质为2.2,最底层的介质为2.1,其中介质2.1可以看作包裹在介质块2.2的长方体空间介质,中间介质层2.2由两层介质2.1覆盖,两种介质的介电常数不同,通常使介质2.2 的介电常数高于介质2.1。由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,由于介质2.2的介电常数较高,电磁场多束缚于介质2.2中,使得整体介质谐振器的损耗较小。

本发明中三层叠层的形状可以有多种组合,这里仅给出一例做出说明,不再一一列举其它组合。

本发明提供的介质滤波器,采用了若干个相互连接的新型介质波导谐振腔,该介质波导谐振腔主要特点是由两种或者两种以上不同介电常数的介质组合而成,通过采用高低介电常数介质不同形状组合的形式,使得电磁场主要束缚在高介电常数的介质中,从而降低介质滤波器的损耗。本发明可以实现低损耗的性能,同时兼具成本低,可靠性高等特点,用于现代通信系统中。

实施例7

含有混合介质谐振器的介质滤波器同实施例1-6,本发明中通过改变所述混合介质谐振腔内部多种介质的介电常数的比值和形状,能够让混合介质谐振腔中电磁场集中在高介电常数介质中,降低表面层的电流强度,减小欧姆损耗,提高所述介质谐振腔的无载品质因数,降低所述介质滤波器的插入损耗。

本实施例中,参见图5,图5为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔的介质谐振器的透视图,图5中介质块2外围的长方体空间1和介质2为两种介电常数不一样的介质,通常使介质块2外围的长方体空间 1的介电常数高于介质2,由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,本发明中,改变介质块2外围的长方体空间1和介质块2的比值和形状,能够让混合介质谐振腔中电磁场集中在高介电常数的介质块2外围的长方体空间1中,降低表面层的电流强度,提高所述介质谐振腔的无载品质因数,减小介质谐振腔的损耗。

实施例8

含有混合介质谐振器的介质滤波器同实施例1-7,在谐振腔上方设置调试盲孔,通过改变调试盲孔的深度能够灵活控制谐振腔的谐振频率。

本实施例中,参见图5,图5为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔的介质谐振器的侧视图,介质谐振器由为圆柱体的介质块 2,介质块2外围的长方体空间1和介质块2上方的调试盲孔共同组成的介质谐振器,介质块2外围的长方体空间1和介质块2为两种介电常数不一样的介质,通常使介质块2外围的长方体空间1的介电常数高于介质块2,由混合介质谐振腔组成的介质滤波器的外表面为金属镀膜包裹,由于介质块2外围的长方体空间介质1的介电常数较高,电磁场多束缚于介质块2外围的长方体空间1中,使得整体介质谐振器的损耗较小。通过控制调试盲孔3的深度,能够灵活控制介质谐振器的主谐振频率,其中调试盲孔越深,介质滤波器的主谐振频率越低。

实施例9

本发明还是一种含有混合介质谐振器的介质滤波器的用途,含有混合介质谐振器的介质滤波器同实施例1-8,用于通信系统中的收发通道中,连接在通信系统中的收发通道射频前端滤波电路中,实现收发信号频率的选择,可参见图11 和图12。

在本实施例中,可参见图11,图11为本发明提供的一种六腔的交叉耦合介质滤波器的顶部侧视图。图11中的六腔的交叉耦合介质滤波器包含一个介质本体6,包含两个输入接头7和输出接头8,六个介质块顺时针依次排列为第一介质块2-1,第二介质块2-2,第三介质块2-3,第四介质块2-4,第五介质块2-5,第六介质块2-6,五个耦合窗连接两两谐振腔之间依次为第一耦合窗3-12,第二耦合窗3-23,第三耦合窗3-34,第四耦合窗3-56,第五耦合窗3-36,耦合孔4位于介质块2-4 和2-5之间,介质滤波器外表面包裹着金属镀膜导电层。本例中六个介质块均包含于介质本体6中,六个介质块与介质本体6一起作用组成了滤波器的六个谐振腔,六个介质块与介质本体6的介电常数不同,通常情况下六个介质块的介电常数均大于介质本体6。耦合窗3-12位于介质块2-1和2-2之间,耦合窗3-23位于介质块2-2和介质块2-3之间,耦合窗3-34位于介质块2-3和2-4之间,耦合窗3-56 位于介质块2-5和2-6之间,耦合窗3-36位于介质块2-3和2-6之间,正常工作中,介质滤波器中的电磁场分布上会表现出耦合窗,上述耦合窗均为感性耦合。耦合孔4的下方加入了一块耦合介质块5-1,实现了负耦合。参见图12,图12为本发明提供的一种低损耗六阶介质滤波器频率响应曲线,图中可见,在低边带增加一个低边带传输零点,本发明最终在介质滤波器的左右两边带形成两个传输零点,提高了介质滤波器的选择性。图12为通过仿真实验得到的本发明提供的一种低损耗六阶介质滤波器频率响应曲线,图中可看出介质滤波器在带内具有较小的插入损耗。本例中的六腔的交叉耦合介质滤波器不仅能够实现更好的选择性能,实现滤波电路的基本要求,而且实现低功耗,有效减小整个收发通道的损耗。

将本发明使用在发射机中,相较于传统滤波器,减小了发射机的发射损耗。介质滤波器较小的插入损耗,使得应用该介质滤波器的基站,卫星以及雷达等系统减小了整体功耗,这对新一代基站、卫星及一体化雷达的大面积使用产生了积极促进作用。

实施例10

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-9,本例还是一种介质滤波器的用途实例,本发明能够用于基站或者卫星的通信,连接在通信系统中的收发通道射频前端滤波电路中,实现收发信号频率的选择,参见图13,图 14。

在本实施例中,图13为本发明提供的一种带调谐盲孔和加载的六腔的交叉耦合介质滤波器的顶部侧视图,图13中介质滤波器包含两个输入输出的接头7,8, 包含一个介质本体6,六个介质块顺时针依次排列为第一介质块2-1,第二介质块 2-2,第三介质块2-3,第四介质块2-4,第五介质块2-5,第六介质块2-6,五个耦合窗连接两两谐振腔之间依次为第一耦合窗3-12,第二耦合窗3-23,第三耦合窗3-34,第四耦合窗3-56,第五耦合窗3-36,耦合孔4位于介质块2-4和2-5之间,介质滤波器外表面包裹着金属镀膜导电层。本例中六个介质块包含于介质本体6 中,六个介质块与介质本体6一起作用组成了滤波器的六个谐振腔,六个介质块与介质本体6的介电常数不同,通常情况下六个介质块的介电常数大于介质本体6。本例中6个谐振块都很含有调谐盲孔,用于调整谐振频率。耦合窗3-12位于介质块2-1和2-2之间,耦合窗3-23位于介质块2-2和介质块2-3之间,耦合窗3-34 位于介质块2-3和2-4之间,耦合窗3-56位于介质块2-5和2-6之间,耦合窗3-36 位于介质块2-3和2-6之间,均为为感性耦合,耦合孔4的下方加入了一块耦合介质块5-1,实现了负耦合,会在低边带增加一个低边带传输零点,最终在介质滤波器的左右两边带形成两个传输零点,提高了介质滤波器的选择性。图14为本发明提供的一种低损耗、带调谐和加载的六阶介质滤波器的仿真实验频率响应曲线,可以看出该介质滤波器在带内具有较小的插入损耗。本发明不仅能够实现更好的选择性能,实现滤波电路的基本要求,而且实现低功耗,有效减小基站和卫星通信的整机损耗,而且增加加载,更进一步减小了介质滤波器的体型,能够让介质滤波器满足基站和卫星通信系统中小型化的要求。

本发明提供的一种新的介质滤波器,该介质滤波器中包含有多种混合介质谐振腔形式,可以极大的提高介质滤波器的整体电气性能。本发明的介质滤波器包含:若干个相互连接的介质波导谐振腔,该介质波导谐振腔由两种或者两种以上不同介电常数的介质组合而成,组成的介质谐振腔的多种不同介电常数的介质可以以任意的几何结构结合,这种设计的优点之一是可以灵活的控制主谐振频率和高次模,之二是提高介质谐振腔的无载品质因数,降低腔体的损耗,从而改善介质波导滤波器的性能;介质谐振腔之间为耦合窗口,耦合窗口有容性和感性的;介质谐振腔之间也可以为耦合孔,耦合孔的深度可以改变耦合的性质;整个介质滤波器的外表面为金属镀层。本介质滤波器可以实现低损耗的性能,同时兼具成本低,可靠性高等特点,可用于现代通信系统中。

下面再结合本发明的混合介质腔的多种形式,对本发明进一步说明。

实施例11

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-10,图1到图4 为本发明提出的介质滤波器中的混合介质谐振器的几种形式。图1为本发明提供的一种介质谐振器的侧面透视图,如图1所示,该介质谐振器有三层介质组成 2.1,2.2,2.1,中间介质层2.2由两层介质2.1覆盖,两种介质的介电常数不同,通常使介质2.2的介电常数高于介质2.1,整个介质谐振器由金属层包裹,由于介质块2.2的介电常数较高,电磁场多束缚于介质2.2中,使得整体介质谐振器的损耗较小。图2到图4为一种圆柱形和长方体组合的介质谐振器,图2为该介质谐振器的侧面透视图,图3为该谐振器的俯视图,图4为该谐振器从图2和图3中A-A’剖面看过去的剖面图。该谐振器由为圆柱体的介质块2,上方设置的调试盲孔3和介质块2外围长方体空间介质1组成,介质1和介质块2为两种介电常数不一样的介质,通常使介质1的介电常数高于介质块2,整个介质谐振器由金属层镀膜包裹,由于介质1的介电常数较高,电磁场多束缚于介质1中,使得整体介质谐振器的损耗较小。

本实施例中的混合介质谐振器图1中的介质2.1和介质2.2以及图2中的介质1和介质2的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形等,在本发明实施例中不予限定。

实施例12

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-11,为了提高介质谐振器调试的简便性,图5为本发明提供的一种由两种不同介电常数的介质组成的、带调谐盲孔的介质谐振器的透视图,图6为图5介质谐振器的俯视图,图7 为从图5,图6中介质谐振器AA’剖面看过去的剖视图。如图5所示,图5中的介质谐振器由两种介电常数的介质1,2组成,介质2为圆柱形式,介质2上增加了调试盲孔3,周围本体空间介质1为长方体,周围本体空间介质1将介质2包裹在其中。图7清晰的给出了盲孔3的形式,通过盲孔3可以完成谐振器的谐振频率的调整。整个介质谐振器由金属层包裹,介质2和周围本体空间介质1的介电常数通常差数倍以上,介质2通常选用高介电常数的材料,使得电磁场多束缚在介质2中,降低介质谐振器的损耗。

本实施例中的混合介质谐振器图5中的周围本体空间介质1和介质2的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形等,在本发明实施例中不予限定。

实施例13

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-12,为了同时考虑介质谐振器调试和小型化,本发明设计了如图8到图10的一种加载的介质谐振器,图8为该介质谐振器的侧面透视图,图9为该谐振器的俯视图,图10为该谐振器从图8和图9中A-A’剖面看过去的侧视图。如图8所示,该介质谐振器由两种介电常数的介质2,周围本体空间1组成,介质2由两层圆柱形式,两层圆柱的使用可以增加加载,减小谐振器的尺寸,介质2上增加了调试盲孔3,介质 2为长方体,周围本体空间介质1将介质2包裹在其中,图10清晰的给出了介质2的两层圆柱的组成和盲孔3的形式,通过盲孔3可以完成谐振器的谐振频率的调整。整个介质谐振器由金属层包裹,介质2和周围本体空间介质1的介电常数通常差数倍以上,介质2通常选用高介电常数的材料,使得电磁场多束缚在介质2中,降低介质谐振器的损耗。

本实施例中的混合介质谐振器图8中的周围本体空间介质1和介质2的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形等,在本发明实施例中不予限定。

实施例14

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-13,图11为一种六腔的交叉耦合介质滤波器的顶部侧视图,图12为该滤波器的实际响应。如图 11所示,该介质滤波器包含两个输入输出的接头7,8,包含一个介质本体6,六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6,五个耦合窗3-12,3-23,3-34,3-56,3-36,耦合孔4,介质滤波器表面附着导电层。本例中六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6包含于介质本体6中,六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6与介质本体6一起作用组成了滤波器的六个谐振腔,六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6与介质本体6的介电常数不同,通常情况下六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6的介电常数大于介质本体6。耦合窗3-12,3-23,3-34,3-56,3-36为感性耦合,耦合孔4的下方加入了一块介质块,实现了负耦合,从而使得介质滤波器实现了两个传输零点,提高了介质滤波器的选择性。图12为该介质滤波器的响应,可以看出介质滤波器在带内具有较小的插入损耗。

本实施例中的介质谐振器的介质块和介质本体6的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形等,在本发明实施例中不予限定。

实施例15

含有混合介质谐振器的介质滤波器的总体构成同实施例1-14,图13为一种带调谐盲孔和加载的六腔的交叉耦合介质滤波器的顶部侧视图,图14为该滤波器的实际响应。如图13所示,该介质滤波器包含两个输入输出的接头7,8,包含一个介质本体6,六个介质块2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6,五个耦合窗 3-12,3-23,3-34,3-56,3-36,六个调谐孔6,耦合孔4,介质滤波器表面附着导电层。本例中六个介质块包含于介质本体6中,六个介质块与介质本体6一起作用组成了滤波器的六个谐振腔,六个介质块与介质本体6的介电常数不同,通常情况下六个介质块的介电常数大于介质本体6。本例中6个谐振块都很含有调谐盲孔,用于调整谐振频率。耦合窗3-12,3-23,3-34,3-56,3-36为感性耦合,耦合孔4的下方加入了一个耦合介质块,实现了负耦合,耦合孔的左侧加入了耦合介质块7,增强了负耦合,从而使得介质滤波器实现了两个传输零点,提高了介质滤波器的选择性。图14为该介质滤波器的仿真实验响应曲线图,可以看出该介质滤波器在带内具有较小的插入损耗。

本实施例中的介质谐振器的介质块和介质本体6的形状可以为圆柱,长方体,正方体,椭圆体,异形等,在本发明实施例中不予限定。

本发明的所有附图给出了本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于以上所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范畴。

除非另有定义,本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

综上所述,本发明提供的一种含有混合介质谐振器的介质滤波器,解决了介质滤波器的插入损耗大和主谐振频率,高次模不易改变的问题。本发明的介质滤波器的本体上设置有介质块、耦合孔和耦合介质块,介质块和自身所在周围的本体空间共同构成混合介质谐振腔,介质块和本体为两种不同的介质;在介质滤波器中,混合介质谐振腔中的介质块或为单层或为多层,其中多层的介质块结构为两种或者两种以上的介电常数不一样的介质,可以以任意的几何结构结合;耦合孔与耦合介质块位于两个混合介质谐振腔之间,为负耦合,实现或有交叉耦合或无交叉耦合的滤波器响应;介质滤波器外表面或为有硬度金属镀膜或为任意金属电镀膜。本发明能用于通信中需要高质量的滤波。本发明中的介质谐振器中含有两种和两种以上的不同介电常数的介质,或以包裹形式,或以叠层设置,可由多种几何结构组合。本发明实现了灵活控制主谐振频率和高次模,还提高介质谐振腔的无载品质因数,降低腔体的损耗。用于基站或者卫星的通信,连接在通信系统中的收发通道射频前端滤波电路中,实现收发信号频率的选择。

本发明实施例提供的介质谐振器主要用于介质滤波器设计中,提供的介质滤波器用于大功率无线通信基站射频前端、微信通信射频前端、雷迪设备的射频前端。

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,在不脱离本专利构思的前提下,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。

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