介质波导滤波器的制作方法

本发明涉及微波射频器件技术领域，特别涉及一种介质波导滤波器。

背景技术：

滤波器是一种选频器件，是通信设备不可或缺的一部分。随着通信系统的高速发展进入到5g时代，器件的小型化是其通信设备发展的关键，而小型化、高性能、低功耗滤波器又是5g设备小型化的关键。介质波导滤波器相较于传统的波导滤波器具有较大的优势，故在5g通信设备中具有广泛的应用前景。

介质波导滤波器将传统波导滤波器的空气填充形式改进成高介电常数陶瓷材料填充，陶瓷介质材料通过压铸成型，起到传输信号和结构支撑的作用。金属材料附着在瓷介质材料表面，作为电壁起到电磁屏蔽作用。为了提高介质波导滤波器的频率选择特性，通常采用零腔结构形成频率响应通带外的极点。零腔结构指的是在介质波导滤波器外，增加一个谐振频率在滤波器通带高端或者低端的介质单腔，通过该介质单腔与输入输出连接器耦合。

但是，极点的个数需与增加的零腔的个数相一致，但增加的零腔导致介质波导滤波器的的尺寸增加，同时增加了重量和成本。因此，现有介质波导滤波器提升选频特征的方式不利于产品的小型化。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有介质波导滤波器不利于产品小型化的问题，提供一种介质波导滤波器。

一种介质波导滤波器，包括多个介质谐振器，每个所述介质谐振器包括介质体及包覆于所述介质体外表面的金属壁，且所述多个介质谐振器按预设规则依次耦合，至少一个所述介质谐振器中的电磁波模式为高次模，其余所述介质谐振器中的电磁波模式为主模。

在其中一个实施例中，所述多个介质谐振器呈单层或多层分布。

在其中一个实施例中，所述高次模为te20模，所述主模为te10模。

在其中一个实施例中，电磁波模式为高次模的所述介质谐振器的体积大于电磁波模式为主模的所述介质谐振器的体积。

在其中一个实施例中，相互耦合的两个所述介质谐振器的所述金属壁对应的位置开设有耦合窗口，以实现耦合。

在其中一个实施例中，还包括信号输入接头及信号输出接头，所述信号输入接头及所述信号输出接头分别设置于两个所述介质谐振器的所述金属壁上。

在其中一个实施例中，所述多个介质谐振器包括两两相耦合的第一谐振器、第二谐振器及第三谐振器，且所述第二谐振器的电磁波模式为高次模，所述第一谐振器及所述第三谐振器的电磁波模式为主模。

在其中一个实施例中，所述第一谐振器及所述第三谐振器的长度相同，且分别为所述第二谐振器的长度的二分之一，所述第一谐振器及所述第三谐振器位于所述第二谐振器的同侧。

在其中一个实施例中，所述多个介质谐振器包括第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器及第四谐振器，且所述第一谐振器、所述第二谐振器及所述第三谐振器两两相耦合，所述第四谐振器分别与所述第一谐振器及所述第三谐振器相耦合，所述第二谐振器的电磁波模式为高次模，所述第一谐振器、所述第三谐振器及所述第四谐振器的电磁波模式为主模。

在其中一个实施例中，所述第二谐振器的长度为所述第一谐振器及所述第三谐振器的两倍，所述第一谐振器与所述第三谐振器位于所述第二谐振器的同侧，所述第四谐振器位于所述第一谐振器及所述第三谐振器背向所述第二谐振器的一侧。

上述介质波导滤波器，在多个介质谐振器中引入了至少一个高次模，高次模的电磁场分布与主模的电磁场分布存在区别。由于高次模的存在，不同介质谐振器的耦合磁场方向是不同的，进而导致耦合相位发生偏转。耦合相位偏转后，将会在介质波导滤波器通带的低端和/或高端产生衰减极点，从而提高介质波导滤波器的频率选择特性。而且，在提高选频特性时，无需额外的增加腔体结构，而只需对部分介质谐振器的电磁波模式进行调整即可。因此，上述介质波导滤波器有利于产品的小型化。

附图说明

图1为本发明一个实施例中介质波导滤波器的结构示意图；

图2为图1所示介质波导滤波器中的磁场分布示意图；

图3为图1所示介质波导滤波器的频率响应曲线图；

图4为本发明另一个实施例中介质波导滤波器的结构示意图；

图5为图4所示介质波导滤波器中的磁场分布示意图；

图6为图4所示介质波导滤波器的频率响应曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文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。本文中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。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的介质波导滤波器10包括多个介质谐振器100，多个介质谐振器100按预设规则依次耦合。根据对介质波导滤波器10指标及尺寸的要求不同，介质谐振器100的数量及排列规则也存在区别。譬如，图1所示的介质波导滤波器10包括三个介质谐振器100，而图4所示的介质波导滤波器10包括四个介质谐振器100。

每个介质谐振器100包括介质体(图未示)及金属壁(图未示)，金属壁包覆于介质体的外表面。介质体一般为高介电常数陶瓷材料，金属壁可通过镀膜的方式附着于介质体的表面。

进一步的，在一个实施例中，介质波导滤波器10还包括信号输入接头101及信号输出接头102，信号输入接头101及信号输出接头102分别设置于两个介质谐振器100的金属壁上。

其中，至少一个介质谐振器100中的电磁波模式为高次模，其余介质谐振器100中的电磁波模式为主模。

在一个实施例中，高次模为te20模，主模为te10模。将引入介质滤波器100的高次模及主模分别设置为为te20模及te10模，具有较好的使多个介质谐振器100之间的耦合相位发生偏转的效果。

请一并参阅图2及图3，由于高次模的存在，不同介质谐振器100的耦合磁场方向是不同的，进而导致耦合相位发生偏转。耦合相位偏转后，将会在介质波导滤波器10通带的低端和/或高端产生衰减极点，从而提高介质波导滤波器的频率选择特性。而且，在提高选频特性时，只是在多个介质谐振器100的至少一个中引入了高次模，并未额外的增加腔体结构。

在一个实施例中，多个介质谐振器100呈单层或多层分布。由于在提高选频选频特性时，并未引入其他元件，也不需要在特定的位置开设耦合通道、缝隙等结构。因此，构成介质波导滤波器10的多个介质谐振器100可灵活设置，不仅适用于单层结构排布，也适用于双层结构或多层结构排布，从而不受限于排腔结构。

在一个实施例中，电磁波模式为高次模的介质谐振器100的体积大于电磁波模式为主模的介质谐振器100的体积。

具体的，高次模的介质谐振器100的体积一般为主模的介质谐振器100体积的两倍左右。因此，高次模的介质谐振器100的q值比其余介质谐振器100的q值要大，故能够减小损耗，从而提高介质波导滤波器10的性能。

在一个实施例中，相互耦合的两个介质谐振器100的金属壁对应的位置开设有耦合窗口(图未示)，以实现耦合。

具体的，耦合窗口可以位于两个介质谐振器100相交的中心位置或一侧，耦合窗口可以是金属壁的侧边全部打开，也可以是通孔的形式。通孔的形式不限于矩形、圆形、椭圆形及其他不规则的图形，只要保证足够的耦合量即可。

耦合窗口可在不引入其他减小q值的结构的前提下且实现介质谐振器100之间的耦合，故损耗较小。而且，通过控制耦合窗口的开窗大小，可控制耦合量，从而控制衰减极点的强弱。一般情况下，耦合窗口的开窗越大，则衰减极点越强。

如上所述，根据对介质波导滤波器10指标及尺寸的要求不同，介质谐振器100的数量及排列规则也存在区别。因此，针对不同类型的介质波导滤波器10，其多个介质谐振器100中引入高次模的数量及位置也存在区别。

如图1所示，在一个实施例中，多个介质谐振器100包括两两相耦合的第一谐振器a、第二谐振器b及第三谐振器c，且第二谐振器b的电磁波模式为高次模，第一谐振器a及第三谐振器c的电磁波模式为主模。

第二谐振器b的电磁场分布与第一谐振器a及第三谐振器c的电磁场分布不同，具体如图2所示。其中，第一谐振器a与第二谐振器b之间的耦合为-90度度相位，第二谐振器b与第三谐振器c的耦合为-90度相位，而第一谐振器a与第三谐振器c的耦合为+90度相位。

因此，如图3所示，可在介质波导滤波器10通带低端形成一个衰减极点。此时，通过调整耦合窗口的尺寸，特别是第一谐振器a与第三谐振器c之间的耦合窗口的尺寸可对衰减极点的强弱实现调整。

需要指出的是，上述第一谐振器a、第二谐振器b及第三谐振器c并非特指，在其中任意一个谐振器中引入高次模也可在介质波导滤波器10通带低端形成一个衰减极点。

进一步的，在一个实施例中，第一谐振器a及第三谐振器c的长度相同，且分别为第二谐振器b的长度的二分之一，第一谐振器a及第三谐振器c位于第二谐振器b的同侧。

具体的，第二谐振器b的长度分别为第一谐振器a及第三谐振器c的两倍。第二谐振器b的长度大，则体积较大，故q值也较大。另外，第一谐振器a及第三谐振器c沿第二谐振器b的长度方向间隔设置，可使两者的长度之和大致等于第二谐振器b的长度，从而便于布局以减小介质波导滤波器10的体积。

如图4所示，在另一个实施例中，多个介质谐振器100包括第一谐振器d、第二谐振器e、第三谐振器f及第四谐振器g，且第一谐振器d、第二谐振器e及第三谐振器f两两相耦合，第四谐振器g分别与第一谐振器d及第三谐振器f相耦合，第二谐振器e的电磁波模式为高次模，第一谐振器d、第三谐振器f及第四谐振器g的电磁波模式为主模。

第一谐振器d、第二谐振器e、第三谐振器f及第四谐振器g的电磁场分布如图5所示。其中，第一谐振器d与第二谐振器e的耦合为-90度相位，第二谐振器e与第三谐振器f的耦合为-90度相位，第三谐振器f与第四谐振器g的耦合为-90度相位，第一谐振器d与第四谐振器g的耦合为+90度相位。

因此，如图6所示，在介质波导滤波器10通带左右两端可形成两个衰减极点。此时，通过调整耦合窗口的尺寸，特别是第一谐振器d与第四谐振器g之间的耦合窗口的尺寸可对两个衰减极点的强弱实现调整。

进一步的，在一个实施例中，第二谐振器e的长度为第一谐振器d及第三谐振器f的两倍，第一谐振器d与第三谐振器f位于第二谐振器e的同侧，第四谐振器g位于第一谐振器d及第三谐振器f背向第二谐振器e的一侧。

具体的，第二谐振器e的长度大，则体积较大，故q值也较大。另外，第一谐振器d及第三谐振器f沿第二谐振器e的长度方向间隔设置，可使两者的长度之和大致等于第二谐振器e的长度，从而便于布局以减小介质波导滤波器10的体积。

需要指出的是，图1及图4仅是示出两种特定类型的介质波导滤波器10的结构。在其他实施例中，介质波导滤波器10还可包括五个或者更多介质谐振器100。而且，还可在不止一个介质谐振器100中引入高次模，从而可实现高低端对称衰减极点或者低端两衰减极点等等多种衰减极点方式。

上述介质波导滤波器10，在多个介质谐振器100中引入了至少一个高次模，高次模的电磁场分布与主模的电磁场分布存在区别。由于高次模的存在，不同介质谐振器100的耦合磁场方向是不同的，进而导致耦合相位发生偏转。耦合相位偏转后，将会在介质波导滤波器10通带的低端和/或高端产生衰减极点，从而提高介质波导滤波器10的频率选择特性。而且，在提高选频特性时，无需额外的增加腔体结构，而只需对部分介质谐振器10的电磁波模式进行调整即可。因此，上述介质波导滤波器10有利于产品的小型化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。