[發明專利]一種異形的空腔三模諧振結構及含有該諧振結構的濾波器

有效

• 申請號: 201811179912.4
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109461996B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 孟慶南
• 申請（專利權）人: 香港凡谷發展有限公司
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

本發明專利公開了一種異形的空腔多模諧振結構及含有該諧振結構的濾波器，包括空腔和蓋板，空腔內設置有介質諧振塊和介質支撐架，空腔的至少一個端面內凹或外凸，介質諧振塊的至少一個端面外凸或內凹，介質諧振塊與介質支撐架構成三模介質諧振桿，類似正方體介質諧振塊一端或者任意端分別與介質支撐架連接，介質支撐架與空腔內壁進行連接，介質諧振塊在空腔的X、Y、Z軸三個方向形成三模諧振。使用了本發明的空腔濾波器能夠保證諧振桿與腔體的較小間距下獲得高Q值，同時增大了調諧螺桿的調諧范圍，同時降低了空腔與介質諧振塊間的小間距對諧振頻率的敏感度，便于生產調試，降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及無線通信領域中所用的基站濾波器、天饋類濾波器、合路器及抗干擾濾波器等，濾波器的種類可以為帶通、帶阻、高通、低通，具體涉及一種異形的空腔三模諧振結構及含有該異形的空腔三模諧振結構的濾波器。

背景技術

隨著第四代移動通訊向第五代移動通訊的快速發展，對通訊設備的小型化和高性能化的要求越來越高。傳統濾波器由于其金屬空腔積較大且性能一般，故逐漸被單模介質濾波器取代，單模介質濾波器主要包括TE01模介質濾波器和TM模介質濾波器，TE01模介質濾波器和TM模介質濾波器一般多采用單模介質諧振的方式，該諧振方式雖然能夠提升一定Q值，但其存在制作成本高、體積大的缺點。

為了解決單模介質濾波器成本高、體積大的技術問題，三模介質濾波器應運而生。現有技術中，三模介質濾波器一般分為TE三模濾波器和TM三模濾波器。TE三模濾波器具有耦合方式復雜、體積大、Q值高的特點；TM三模濾波器具有耦合方式簡單、體積小、Q值低的特點。對于相同頻段的TE三模濾波器和TM三模濾波器而言，TM三模濾波器的重量、成本和體積比TE三模濾波器的小得多。故現有技術中一般將TE三模濾波器用于設計窄帶濾波器，其余類型的濾波器一般采用TM三模濾波器。由于TM三模濾波器的介質諧振塊上會焙銀，焙銀后在銀層和介質諧振塊的表面之間形成了玻璃態的物質，導致實際導電率大大下降，從而實際Q值較低，進一步限制了TM三模濾波器的使用范圍。故如何獲得一種小體積、高Q值的TM三模濾波器是濾波器研發的新方向。

現有的TM三模濾波器，其一般均是采用立方體/類立方體/球形諧振腔內設置立方體/類立方體/球形介質諧振塊的結構，介質諧振塊由介質基座支撐，且諧振腔的單邊尺寸與介質諧振塊的單邊尺寸的比值一般大于1.6。當諧振腔的體積保持不變且介質諧振塊略微變大時或者諧振腔的體積略微變小且介質諧振塊保持不變或者諧振腔的體積略微變小且介質諧振塊略微變大時，由表1提供的數據對比可知，隨著諧振腔的單邊尺寸與介質諧振塊的單邊尺寸比值的加大，基模的Q值會隨比值的增加而加大，高次模的Q值會隨比值的增加而減小，介質諧振塊尺寸隨著比值加大而減小，空腔的尺寸不斷加大，在接近空腔3/4波長尺寸時，由于介質諧振塊的尺寸不斷縮小，基模Q值也隨之降低，高次模的頻率隨著比值的增加，離基模頻率時遠時近。

不同比值對應的諧振腔的空空腔積也不同，可根據實際需求選擇。在表1比值范圍內的不同尺寸的空腔及對應的類似立方體諧振器，對濾波器性能要求很高時可以選擇比值在1.6以上尺寸的單腔。故當諧振腔的單邊尺寸與介質諧振塊的單邊尺寸的比值大于1.6時，Q值的大小與諧振腔和介質諧振塊之間的間距的大小呈正比，但是其帶來的缺點是濾波器體積過于龐大。

申請號為2018101455572的專利中公開了一種小體積、高Q值的空腔三模結構，其通過保證介質諧振塊的外表面與空腔內表面平行布置且兩個表面間距極小的情況下可以有效地減小濾波器的體積、提高其的Q值。但此種結構存在如下技術問題：1.因為介質諧振塊與空腔內壁的間距極小，因此調諧螺桿的調節范圍有限，從而不利于介質諧振塊的安裝調試；2.因為介質諧振塊與空腔內壁的間距極小，因此介質諧振塊與空腔之間的間距對單腔諧振頻率敏感度較高，從而不利于介質諧振塊的批量生產；3.因為介質諧振塊與空腔內壁的極小間距對單腔諧振頻率敏感度較高，因此介質諧振塊與空腔的設計精度要求極高，從而增加了加工制造成本。

表1：

發明內容