一种合路式腔体滤波器及通信设备的制作方法

本申请涉及通信
技术领域：
，特别是涉及一种合路式腔体滤波器及通信设备。
背景技术：
：在移动通信的基站系统中，通常通过发射天线发射特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，并通过接收天线接收通信信号。由接收天线接收的信号中不仅包含上述特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，而且还包括许多上述特定频率范围外的杂波或干扰信号。要从接收天线接收的信号中获取发射天线发射的特定频率范围内的承载通信数据的通信信号，通常需要将该接收天线接收的信号通过滤波器进行滤波，将该承载通信数据的通信信号特定频率外的杂波或干扰信号滤除。本申请的发明人在长期的研发工作中发现，目前，基站系统中普遍采用腔体滤波器对信号中的杂波或干扰信号进行滤除。由于通信信号具有多种不同频段，因此需要使用多个滤波器对通信信号的频段进行划分，以接收或发送该多种不同频段的通信信号，但采用多个单通道滤波器进行频段划分，基站体统体积较大，而成本较高。技术实现要素：本申请主要解决的技术问题是提供一种合路式腔体滤波器及通信设备，以减小其体积，节约成本。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种合路式腔体滤波器，该合路式腔体滤波器至少包括：公共端口、公共谐振器、至少两个滤波支路以及至少两个支路端口，公共谐振器与公共端口连接，至少两个滤波支路的一端均与公共谐振器耦合，至少两个滤波支路的另一端分别与对应的支路端口连接，其中至少两个滤波支路的滤波频段彼此不同。其中，上述至少两个滤波支路包括第一滤波支路，第一滤波支路包括在从公共端口到对应的支路端口的方向上顺次耦合的N个第一支路谐振器，其中N个第一支路谐振器中的第n个第一支路谐振器进一步与第n+2个第一支路谐振器和第n+3个第一支路谐振器交叉耦合，以形成两个零极点，其中N和n为正整数。其中，上述第n个第一支路谐振器与第n+2个第一支路谐振器和第n+3个第一支路谐振器之间均采用感性耦合。其中，上述至少两个滤波支路包括第二滤波支路，第二滤波支路包括在从公共端口到对应的支路端口的方向上顺次耦合的M个第二支路谐振器，其中M个第二支路谐振器中的第m个第二支路谐振器和第m+2个第二支路谐振器之间以及第m+3个第二支路谐振器和第m+5个第二支路谐振器之间交叉耦合，以形成两个零极点，其中M和m为正整数。其中，上述M个第二支路谐振器中的第m个第二支路谐振器和第m+2个第二支路谐振器之间采用容性耦合，第m+3个第二支路谐振器和第m+5个第二支路谐振器之间采用感性耦合。其中，上述至少两个滤波支路包括第三滤波支路，第三滤波支路包括在从公共端口到对应的支路端口的方向上顺次耦合的P个第三支路谐振器，其中P个第三支路谐振器中的第p个第三支路谐振器和第p+2个第三支路谐振器之间，第p个第三支路谐振器和第p+3个第三支路谐振器之间，以及第p+4个第三支路谐振器和第p+6个第三支路谐振器之间进一步交叉耦合，以形成三个零极点，其中P和p为正整数。其中，上述第p个第三支路谐振器和第p+2个第三支路谐振器之间、第p+4个第三支路谐振器和第p+6个第三支路谐振器之间均采用容性耦合，第p个第三支路谐振器和第p+3个第三支路谐振器之间采用感性耦合。其中，上述N为6，M和P为7，n、m和p为1。其中，上述第一滤波支路、第二滤波支路以及第三滤波支路均为带通滤波支路，其中第一滤波支路的通带为703-803MHz，第二滤波支路的通带为825-880MHz，第三滤波支路的通带为898.4-960MHz。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，该通信设备包括上述合路式腔体滤波器及天线，天线与合路式腔体滤波器的公共端口或支路端口连接。本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例合路式腔体滤波器至少包括公共端口、公共谐振器、至少两个滤波支路以及至少两个支路端口，公共谐振器与公共端口连接，至少两个滤波支路的一端均与公共谐振器耦合，至少两个滤波支路的另一端分别与对应的支路端口连接，其中至少两个滤波支路的滤波频段彼此不同。本申请实施例合路式腔体滤波器通过至少两个滤波支路实现至少两个不同频段的信号的收发，并通过公共谐振器对至少该至少两个滤波支路进行合路，本申请实施例的至少两个滤波支路共用公共滤波器、公共端口及腔体结构等，因此，通过这种方式，能够缩小腔体滤波器的体积，并节约其成本。附图说明图1是本申请合路式腔体滤波器一实施例的结构示意图；图2是本申请合路式腔体滤波器另一实施例中第一滤波支路的结构示意图；图3是本申请合路式腔体滤波器另一实施例中第二滤波支路的结构示意图；图4是本申请合路式腔体滤波器另一实施例中第三滤波支路的结构示意图；图5是图1实施例合路式腔体滤波器中第一支路谐振器及第二支路谐振器的结构示意图；图6是图5实施例谐振器中谐振杆的剖视图；图7是图1实施例合路式腔体滤波器中第三支路谐振器的结构示意图；图8是图7实施例谐振器中谐振杆的剖视图；图9是图1实施例合路式腔体滤波器的电路示意图；图10是图1实施例合路式腔体滤波器的仿真结果示意图；图11是图1实施例合路式腔体滤波器中第一滤波支路的仿真结果示意图；图12是图1实施例合路式腔体滤波器中第二滤波支路的仿真结果示意图；图13是图1实施例合路式腔体滤波器中第三滤波支路的仿真结果示意图；图14是本申请通信设备一实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请进行详细说明。本申请首先提出一种合路式腔体滤波器，如图1所示，本实施例合路式腔体滤波器101至少包括：公共端口102、公共谐振器103、至少两个滤波支路104以及至少两个支路端口105，公共谐振器103与公共端口102连接，至少两个滤波支路104的一端均与公共谐振器103耦合，至少两个滤波支路104的另一端分别与对应的支路端口105连接，其中至少两个滤波支路104的滤波频段彼此不同。其中，本实施例的公共谐振器103与公共端口102通过抽头连接，至少两个滤波支路104的一端均与公共谐振器103通过窗口耦合，至少两个滤波支路104的另一端分别与对应的支路端口105通过抽头连接。区别于现有技术，本实施例合路式腔体滤波器101通过至少两个滤波支路104实现至少两个不同频段的信号的收发，并通过公共谐振器103对至少该至少两个滤波支路104进行合路，至少两个滤波支路104共用公共滤波器103、公共端口102及腔体结构(图未标)等，因此，通过这种方式，能够缩小腔体滤波器的体积，并节约其成本。可选地，本实施例的至少两个滤波支路104包括第一滤波支路104a，第一滤波支路104a包括在从公共端口102到对应的支路端口105a的方向上顺次耦合的N个第一支路谐振器106，其中N个第一支路谐振器106中的第n个第一支路谐振器106进一步与第n+2个第一支路谐振器106和第n+3个第一支路谐振器106交叉耦合，以形成两个零极点，其中N和n为正整数。本实施例的第一滤波支路104a在N个第一支路谐振器106的共同作用下形成所需的频响曲线，以实现第一滤波支路104a的通带，且因第一滤波支路104a中非相邻的第一支路谐振器106间交叉耦合，能够实现第一滤波支路104a的零极点，以获得该通带的较优的带外抑制等特性。零极点是指滤波器传输函数等于零，即在传输零点对应的频点上电磁能量不能通过网络，因而起到完全隔离作用，对通带外的信号起到抑制作用。可选地，本实施例的第n个第一支路谐振器106与第n+2个第一支路谐振器106和第n+3个第一支路谐振器106之间均采用感性耦合。具体地，可以在第n个第一支路谐振器106与第n+2个第一支路谐振器106和第n+3个第一支路谐振器106之间均设置窗口，通过窗口实现感性耦合。本实施例的两个相邻(顺次耦合)的第一支路谐振器106之间设置有用于耦合的窗口，即第n+i个第一支路谐振器106与第n+i+1个第一支路谐振器106、第n+i个第一支路谐振器106与第n+i-1个第一支路谐振器106之间均设置有窗口。当然，为加强两个第一支路谐振器106之间的耦合强度，还可以在两个第一支路谐振器106之间设置耦合筋(图未标)。具体地，本实施例的第一滤波支路104a中，第n个第一支路谐振器106与第n+1个第一支路谐振器106之间、第n个第一支路谐振器106与第n+2个第一支路谐振器106之间、第n个第一支路谐振器106与第n+3个第一支路谐振器106之间、第n+2个第一支路谐振器106与第n+3个第一支路谐振器106之间、第n+3个第一支路谐振器106与第n+4个第一支路谐振器106之间、第n+4个第一支路谐振器106与第n+5个第一支路谐振器106之间均设置有耦合筋。在另一实施例中，如图2所示，本实施例的第一滤波支路201中第n个第一支路谐振器202与第n+2个第一支路谐振器202采用感性耦合(电感表示)、第n+3个第一支路谐振器202与第n+5个第一支路谐振器202采用感性耦合(电感表示)，以形成两个零极点。当然，在其它实施例中，还可以采用其它滤波电路形成两个零极点。可选地，本实施例的至少两个滤波支路104包括第二滤波支路104b，第二滤波支路104b包括在从公共端口102到对应的支路端口105b的方向上顺次耦合的M个第二支路谐振器107，其中M个第二支路谐振器107中的第m个第二支路谐振器107和第m+2个第二支路谐振器107之间以及第m+3个第二支路谐振器107和第m+5个第二支路谐振器107之间交叉耦合，以形成两个零极点，其中M和m为正整数。本实施例的第二滤波支路104b在M个第二支路谐振器107的共同作用下形成所需的频响曲线，以实现第二滤波支路104b的通带，且因第二滤波支路104b中非相邻的第二支路谐振器107间交叉耦合，能够实现第二滤波支路104b的零极点，以获得该通带的较优的带外抑制等特性。可选地，本实施例的第m个第二支路谐振器107和第m+2个第二支路谐振器107之间采用容性耦合，第m+3个第二支路谐振器107和第m+5个第二支路谐振器107之间采用感性耦合。具体地，可以在第m个第二支路谐振器107和第m+2个第二支路谐振器107之间设置容性飞杆，通过容性飞杆实现容性耦合，可以在第m+3个第二支路谐振器107和第m+5个第二支路谐振器107之间设置窗口，通过窗口实现容性耦合。本实施例的两个相邻(顺次耦合)的第二支路谐振器107之间设置有用于耦合的窗口。当然，为加强两个第二支路谐振器107之间的耦合强度，还可以在两个第二支路谐振器107之间设置耦合筋(图未标)。具体地，本实施例的第二滤波支路104b中，第m个第二支路谐振器107与第m+1个第二支路谐振器107之间、第m+1个第二支路谐振器107与第m+2个第二支路谐振器107之间、第m+2个第二支路谐振器107与第m+3个第二支路谐振器107之间、第m+5个第二支路谐振器107与第m+4个第二支路谐振器107之间均设置有耦合筋。在另一实施例中，如图3所示，本实施例的第二滤波支路301中第m个第二支路谐振器302与第m+2个第二支路谐振器302采用容性耦合(电容表示)、第m+3个第二支路谐振器302与第m+5个第二支路谐振器302采用感性耦合(电感表示)，以形成两个零极点。当然，在其它实施例中，还可以采用其它滤波电路形成两个零极点。可选地，本实施例的至少两个滤波支路104包括第三滤波支路104c，第三滤波支路104c包括在从公共端口102到对应的支路端口105c的方向上顺次耦合的P个第三支路谐振器108，其中P个第三支路谐振器108中的第p个第三支路谐振器108和第p+2个第三支路谐振器108之间，第p个第三支路谐振器108和第p+3个第三支路谐振器108之间，以及第p+4个第三支路谐振器108和第p+6个第三支路谐振器108之间进一步交叉耦合，以形成三个零极点，其中P和p为正整数。本实施例的第三滤波支路104c在P个第三滤波支路104c的共同作用下形成所需的频响曲线，以实现第三滤波支路104c的通带，且因第三滤波支路104c中非相邻的第三滤波支路104c间交叉耦合，能够实现第三滤波支路104c的零极点，以获得该通带的较优的带外抑制等特性。可选地，本实施例的第p个第三支路谐振器108和第p+2个第三支路谐振器108之间、第p+4个第三支路谐振器108和第p+6个第三支路谐振器108之间均采用容性耦合，第p个第三支路谐振器108和第p+3个第三支路谐振器108之间采用感性耦合。具体地，可以在第p个第三支路谐振器108和第p+2个第三支路谐振器108之间、第p+4个第三支路谐振器108和第p+6个第三支路谐振器108之间均设置容性飞杆，通过容性飞杆实现容性耦合，可以在第p个第三支路谐振器108和第p+3个第三支路谐振器108之间设置窗口，通过窗口实现感性耦合。本实施例的两个相邻(顺次耦合)的第三支路谐振器108之间设置有用于耦合的窗口之间均设置有窗口。当然，为加强两个第三支路谐振器108之间的耦合强度，还可以在两个第三支路谐振器108之间设置耦合筋(图未标)。具体地，本实施例的第三滤波支路104c中，第p+2个第三支路谐振器108与第p+3个第三支路谐振器108之间、第p+3个第三支路谐振器108与第p+4个第三支路谐振器108之间、第p+4个第三支路谐振器108与第p+5个第三支路谐振器108之间、第p+5个第三支路谐振器108与第p+6个第三支路谐振器108之间均设置有耦合筋。在另一实施例中，如图4所示，本实施例的第三滤波支路401中第p个第三支路谐振器402与第p+2个第三支路谐振器402采用容性耦合(电容表示)、第p+3个第三支路谐振器402与第p+5个第三支路谐振器402采用容性耦合(电容表示)，第p+3个第三支路谐振器402与第p+6个第三支路谐振器402采用感性耦合(电感表示)，以形成三个零极点。当然，在其它实施例中，还可以采用其它滤波电路形成三个零极点。在其它实施例中，为调节第一滤波支路104a、第二滤波支路104b及第三滤波支路104c的电气性能，可以设置其它组合方式的耦合筋，或者设置调节螺杆。如图1所示，本实施例中，为加强第一滤波支路104a、第二滤波支路104b及第三滤波支路104c与公共谐振器103间的耦合强度，可以分别在第一滤波支路104a、第二滤波支路104b及第三滤波支路104c与公共谐振器103间设置耦合筋(图未标)。可选地，本实施例的N为6，M和P为7，n、m和p为1。可选地，本实施例的第一滤波支路104a、第二滤波支路104b以及第三滤波支路104c均为带通滤波支路，其中第一滤波支路104a的通带为703-803MHz，第二滤波支路104b的通带为825-880MHz，第三滤波支路104c的通带为898.4-960MHz。其中，本实施例的第一支路谐振器106及第二支路谐振器107均采用如图5及图6所示结构的谐振器。本实施例的谐振器501包括腔体502、容置于腔体502内的谐振杆503及调谐杆504，谐振杆503包括侧壁601及由侧壁601形成的中空内腔602，调谐杆504的一端置于中空内腔602内。可选地，谐振器501进一步包括设置在腔体502内壁上的固定件505，侧壁601设置通孔603，固定件505贯穿通孔603，以将谐振杆503固定于腔体502的底部。本实施例的第一支路谐振器106及第二支路谐振器107均采用镀银的钢材质；第一支路谐振器106的无载品质因素Q1小于第二支路谐振器107的无载品质因素Q2，具体地，Q1的范围为[2650-100，2650+100]，Q2的范围为[3000-100，300+100]；第一支路谐振器106及第二支路谐振器107的谐振杆503均为M5号螺杆，且为黄铜材质，当然，在其它实施例中，谐振杆503还可以是其它尺寸及其它材质；第一支路谐振器106的腔体502的直径小于第二支路谐振器107的的腔体502的直径，具体地，第一支路谐振器106的腔体502的直径可以为43mm，高度可以为40mm，第二支路谐振器107的腔体502的直径可以为45mm，高度可以为40mm；第一支路谐振器106的频偏X1大于第二支路谐振器107的频偏X2，具体地，X1的范围为[-0.2MHz，+0.2MHz]，X2的范围为-0.15MHz，+0.15MHz]，其中，频偏X1及频偏X2对应的高温、常温及低温分别为-40°、25°及65°。其中，本实施例的第三支路谐振器108采用如图7及图8所示结构的谐振器。本实施例的谐振器701与上述谐振器501不同之处在于：谐振杆702与上述谐振杆503不同，且第三支路谐振器108的无载品质因素Q3大于上述Q1及Q2，Q3范围为[4000-100，4000+100]；第三支路谐振器108的腔体的直径大于第二支路谐振器107的的腔体502的直径，具体地，第三支路谐振器108的腔体的直径可以为54mm。本实施例中，公共谐振器103与第一支路谐振器106的结构相同，当然，在其它实施例中，公共谐振器103还可以与第三支路谐振器108的结构相同，或则采用其它结构。在一个应用场景中，本申请实施例为实现表1所示参数性能的合路式腔体滤波器101，首先根据表1中各参数建立相应的拓扑结构，并构建与该拓扑结构相应的电路模型(如图9所示)；然后对该电路模型进行电路仿真，使得电路仿真的结果满足第一滤波支路的通带为703-803MHz，第二滤波支路的通带为825-880MHz，第三滤波支路的通带为898.4-960MHz，如图10所示，第一滤波支路的通带具有两个零极点(虚线圆圈所示)，第二滤波支路的通带具有两个零极点(虚线圆圈所示)，第三滤波支路的通带具有三个零极点(虚线圆圈所示)。图10中mij表示某一频点及其频率，dB(s(i，j))表示该频点的信号功率大小，mij可以反应频带某一频点的信号功率情况，可以进一步反映频带的带外抑制、插入损耗及回波损耗等参数(具体参见对图11-13的介绍)，mij的选择可以根据用户实际需要确定；进一步地，通过高频结构仿真对合路式腔体滤波器101进行单腔和全腔的仿真，以使合路式腔体滤波器101达到表1中所示的各种指标要求。表1合路式腔体滤波器的指标性能。具体地，在单腔仿真中，主要对第一支路谐振器106、第二支路谐振器107及第三支路谐振器108进行仿真，以满足上述无载品质因素、频偏等电气性能。具体地，在全腔仿真中，如图11及表2所示，曲线S21为频带曲线，从频点a1及频点a2的测试数据可知，第一滤波支路的通带为703-803MHZ，其插入损耗满足表1所示的要求，即≤0.3dB(703-748MHz)、≤0.4dB(758-803MHz)。如图12及表3所示，从频点b4及频点b9的测试数据可知，第二滤波支路的通带为825-880MHz，其插入损耗满足表1所示的要求，即≤0.4dB(825-835MHz)、≤0.5dB(870-880MHz)。如图13及表4所示，从频点c5及频点c6的测试数据可知，第三滤波支路的通带为898.4-960MHz，其插入损耗满足表1所示的要求，即≤0.55dB(898.4-915MHz)、≤0.35dB(943.4-960MHz)。关于第一滤波支路104a、第二滤波支路104b及第三滤波支路104c的其它性能参数这里不一一对应介绍。其中，表1中所示功率值为功率绝对值。表2第一滤波支路的测试数据a1703.0MHz-0.1068dBa6960.0MHz-82.095dBa2803.5MHz-0.2764dBa7890.5MHz-71.502dBa3824.5MHz-61.897dBa8890.3MHz-70.763dBa4880.5MHz-69.220dBa9825.0MHz-61.836dBa5898.4MHz-71.449dB表3第二滤波支路的测试数据b1703.0MHz-94.359dBb6960.0MHz-82.062dBb2803.5MHz-58.010dBb7890.5MHz-23.132dBb3824.5MHz-0.3028dBb8890.3MHz-22.169dBb4880.5MHz-0.9617dBb9825.0MHz-0.3038dBb5898.4MHz-66.207dB表4第三滤波支路的测试数据c1703.0MHz-106.22dBc6960.0MHz-0.2158dBc2803.5MHz-74.289dBc7890.5MHz-54.034dBc3824.5MHz-68.371dBc8890.3MHz-62.599dBc4880.5MHz-58.979dBc9825.0MHz-67.970dBc5898.4MHz-0.4193dB在其它实施例中，本申请合路式腔体滤波器还可以包括两个或者三个以上的滤波支路，且每个滤波支路可以包括不同于上述数量的支路滤波器。本申请进一步提出一种通信设备，如图14所示，本实施例通信设备1401包括合路式腔体滤波器1402及天线1403，其中，天线1403与合路式腔体滤波器1402的公共端口或支路端口(图未标)连接，合路式腔体滤波器1402结构及工作原理这里不赘述。区别于现有技术，本申请实施例合路式腔体滤波器通过至少两个滤波支路实现至少两个不同频段的信号的收发，并通过公共谐振器对至少该至少两个滤波支路进行合路，本申请实施例的至少两个滤波支路共用公共滤波器、公共端口及腔体结构等，因此，通过这种方式，能够缩小腔体滤波器的体积，并节约其成本。此外，本申请实施例合路式腔体滤波器的结构简单，一致性好，适用于批量生产，能够提高生产效率。以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本申请的专利保护范围内。当前第1页1 2 3