介质波导滤波器和通信设备的制作方法

本实用新型的实施例一般涉及射频和微波技术，并且更具体地涉及介质波导滤波器和通信设备。

背景技术：

本部分介绍的内容只是为了便于更好地理解本实用新型。因此，本部分的陈述不应理解为对哪些内容属于现有技术或哪些内容不属于现有技术的承认。

介质波导滤波器通常由多个介质波导谐振器相互耦合而形成。谐振器之间的耦合可以分为感性耦合(也可以称为正耦合)和容性耦合(也可以称为负耦合)。同样，滤波器端口的耦合方式也可以分为感性耦合和容性耦合。随着通信系统的发展，不仅要求滤波器具有损耗低、体积小、重量轻的特点，而且对带外抑制要求也更高。在滤波器中为了得到高抑制，通常需要引入传输零点。传输零点是指滤波器通带外的频率，在该频率上有较大抑制。增加传输零点可以有效地增强滤波器的近端抑制能力。

谐振器之间不同的组合、不同耦合的组合、以及不同的耦合强弱所产生的传输零点的位置和个数会不同。为了产生传输零点，谐振器之间的耦合不仅需要感性耦合也需要容性耦合。受介质波导谐振器结构的限制，感性耦合易于实现和调谐，但是容性耦合比较难以实现。

技术实现要素：

提供本部分是为了以简化的形式介绍下面在具体实施方式部分进一步描述的那些概念的选集。本部分并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在限制所要求保护的主题的范围。

本实用新型的目的之一是提供一种改进的介质波导滤波器。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种介质波导滤波器。所述介质波导滤波器包括：配置成作为第一介质波导谐振器工作的第一介质块，配置成作为第二介质波导谐振器工作的第二介质块，以及将所述第一和第二介质块相耦合的耦合部。所述耦合部包括：将所述第一介质块的第一面和所述第二介质块的第二面相接合的第一金属层。所述第一金属层具有第一镂空区域。所述第一镂空区域呈现为未闭合的环状。所述第一镂空区域的尺寸被设置成使得所述第一和第二介质块之间的耦合为容性耦合或感性耦合。

根据上述第一方面，能够利用同一种结构将两个介质波导谐振器之间的耦合根据需要实现为容性耦合或感性耦合，从而能够提高根据需要实现任意传输零点的设计可行性和自由度。

在本实用新型的实施例中，所述第一镂空区域的尺寸大于所述介质波导滤波器的工作频率对应的波长的一半，使得所述第一和第二介质块之间的耦合为容性耦合。

在本实用新型的实施例中，所述第一镂空区域的尺寸小于所述介质波导滤波器的工作频率对应的波长的一半，使得所述第一和第二介质块之间的耦合为感性耦合。

在本实用新型的实施例中，所述容性耦合或感性耦合的耦合强度能够通过调节所述第一金属层的面积来进行调节。

在本实用新型的实施例中，所述容性耦合或感性耦合的耦合强度能够通过调节所述第一镂空区域的面积来进行调节。

在本实用新型的实施例中，所述未闭合的环状为下述形状之一：未闭合的多边形环；未闭合的圆环；以及未闭合的椭圆环。

在本实用新型的实施例中，所述未闭合的多边形环的一个或多个角为倒角。

在本实用新型的实施例中，所述未闭合的多边形环为未闭合的矩形环。

在本实用新型的实施例中，所述第一金属层的形状为下述形状之一：多边形；圆形；以及椭圆形。

在本实用新型的实施例中，所述多边形的一个或多个角为倒角。

在本实用新型的实施例中，所述多边形为矩形。

在本实用新型的实施例中，所述第一镂空区域的数量为多个，且所述多个第一镂空区域相互间隔开。

在本实用新型的实施例中，所述第一介质块的除所述第一面以外的其它面被金属化，且所述第二介质块的除所述第二面以外的其它面被金属化。

在本实用新型的实施例中，所述耦合部还包括：在所述第一介质块的与所述第一面相邻的第三面上设置的第二金属层。所述第二金属层具有第二镂空区域。所述第二镂空区域从所述未闭合的环状的两端开始，在所述第三面上延伸，从而与所述第一镂空区域一起继续构成未闭合的环状。所述耦合部还包括：在所述第二介质块的与所述第二面相邻的第四面上设置的第三金属层。所述第三金属层具有第三镂空区域。所述第三镂空区域从所述未闭合的环状的两端开始，在所述第四面上延伸，从而与所述第一镂空区域一起继续构成未闭合的环状。

在本实用新型的实施例中，所述容性耦合或感性耦合的耦合强度能够通过调节所述第二和第三镂空区域中的至少一个的面积来进行调节。

在本实用新型的实施例中，所述第二镂空区域包含：从所述未闭合的环状的两端开始，在所述第三面上沿所述第一和第二介质块的级联方向并行延伸的两个条状镂空区域。

在本实用新型的实施例中，所述第二镂空区域还包含：从一个条状镂空区域的末端朝向另一个条状镂空区域延伸、且与所述另一个条状镂空区域间隔开的条状镂空区域。

在本实用新型的实施例中，所述第三镂空区域包含：从所述未闭合的环状的两端开始，在所述第四面上沿所述第一和第二介质块的级联方向并行延伸的两个条状镂空区域。

在本实用新型的实施例中，所述第三镂空区域还包含：从一个条状镂空区域的末端朝向另一个条状镂空区域延伸、且与所述另一个条状镂空区域间隔开的条状镂空区域。

在本实用新型的实施例中，所述第二镂空区域的数量为多个，且所述多个第二镂空区域相互间隔开。

在本实用新型的实施例中，所述第三镂空区域的数量为多个，且所述多个第三镂空区域相互间隔开。

在本实用新型的实施例中，所述第一介质块的除所述第一面和第三面以外的其它面被金属化，且所述第二介质块的除所述第二面和第四面以外的其它面被金属化。

在本实用新型的实施例中，所述第一金属层沿水平方向将所述第一介质块的第一面和所述第二介质块的第二面相接合。

在本实用新型的实施例中，所述第一金属层沿垂直方向将所述第一介质块的第一面和所述第二介质块的第二面相接合。

在本实用新型的实施例中，所述介质波导滤波器包括：多于两个配置成作为介质波导谐振器工作的介质块。所述多于两个介质块相互之间的耦合部具有与所述第一和第二介质块之间的耦合部相同的结构。

在本实用新型的实施例中，所述第一和第二介质块中的至少一个由陶瓷材料构成。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种通信设备。所述通信设备包括根据上述第一方面所述的介质波导滤波器。

在本实用新型的实施例中，所述通信设备是下述设备之一：收发机；射频拉远单元；以及基站。

附图说明

根据将结合附图阅读的本实用新型的说明性实施例的下面的详细描述，本实用新型的这些和其它目的、特征和优点将变得明显。另外，明显地，以下附图中的结构示意图不一定按比例绘制，而是以简化形式呈现各特征。而且，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而并非对本实用新型进行限制。

图1是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的侧视图；

图2是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的透视图；

图3是根据本实用新型的实施例的介质波导谐振器之间的耦合带宽随工作频率变化的曲线；

图4a至4d是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的截面图；

图5是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的侧视图；

图6是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的透视图；

图7是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的透视图；

图8是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的透视图；

图9是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的顶视图；以及

图10是根据本实用新型的实施例的介质波导滤波器的透视图。

具体实施方式

为了说明的目的，在下面的描述中阐述了一些细节以便提供所公开的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者利用等效配置来实现所述实施例。

如前所述，为了产生传输零点，谐振器之间的耦合不仅需要感性耦合也需要容性耦合。受介质波导谐振器结构的限制，感性耦合易于实现和调谐，但是容性耦合比较难以实现。现有的形成容性耦合的解决方案主要有采用金属探针结构的方案，和采用外置微带线结构的方案。这些现有方案的一个共同特征是，一种结构仅用于一种耦合类型，或者是容性耦合(负耦合)、或者是感性耦合(正耦合)。这限制了设计的可行性和自由度，不利于谐振器之间的级联和耦合量(或耦合强度)调节，从而导致滤波器的尺寸增大或性能降低、以及使用效率和生产效率的降低。

本实用新型的实施例提出了一种改进的介质波导滤波器和通信设备。在下文中，将参考图1至10详细描述本实用新型的实施例。

图1是根据本实用新型的一个实施例的介质波导滤波器的侧视图。图2是该实施例的介质波导滤波器的透视图。如图1和2所示，该介质波导滤波器10包括：配置成作为第一介质波导谐振器工作的第一介质块11，配置成作为第二介质波导谐振器工作的第二介质块12，以及将第一介质块11和第二介质块12相耦合的耦合部。第一介质块11和第二介质块12的形状在该实施例中为沿着水平方向或垂直方向的横截面是矩形的柱状体，并且两个介质块11和12可以由电介质材料(例如陶瓷材料)构成。所述耦合部在该实施例中是将第一介质块11的第一面a和第二介质块12的第二面b相接合的第一金属层131。该第一金属层131具有第一镂空区域134。该第一镂空区域134呈现为未闭合的矩形环。具体地，该未闭合的矩形环包含水平延伸的条状区域134-1，以及从该条状区域的两端沿垂直方向向上延伸的两个条状区域134-2和134-3。第一金属层131可以通过(例如利用掩模印刷工艺)在第一介质块11的第一面a上形成具有第一镂空区域134的金属化表面(例如银面)、在第一介质块12的第二面b上形成具有第二镂空区域134的金属化表面(例如银面)、并将两个金属化表面接合(例如焊接)在一起来形成。在利用掩模印刷工艺的情况下，能够避免在电介质材料上钻孔从而导致滤波器易碎。

图3是该实施例的两个介质波导谐振器之间的耦合带宽随工作频率变化的仿真曲线。如图所示，当工作频率在2ghz至3.87ghz的范围内变化时，两个介质波导谐振器之间的耦合为正耦合。当工作频率在3.87ghz至5ghz的范围内变化时，两个介质波导谐振器之间的耦合为负耦合。也就是说，当工作频率从2ghz逐渐增大到大于3.87ghz时，两个介质波导谐振器之间的耦合从正耦合变为负耦合，实现耦合极性的反转。经研究，3.87ghz的工作频率对应的波长的一半等于第一镂空区域134的尺寸(条状区域134-1、134-2、134-3的长度之和)。因此，第一镂空区域134可以起到耦合窗口的作用。该耦合窗口的尺寸可以被设置成使得第一介质块11和第二介质块12之间的耦合为容性耦合或感性耦合。当第一镂空区域134的尺寸大于介质波导滤波器的工作频率对应的波长的一半时，第一和第二介质块之间的耦合为容性耦合。当第一镂空区域的尺寸小于介质波导滤波器的工作频率对应的波长的一半时，第一和第二介质块之间的耦合为感性耦合。

这样，利用该同一种结构可以将两个介质波导谐振器之间的耦合根据需要实现为容性耦合或感性耦合。根据交叉耦合理论，当在介质波导滤波器中形成多级连的交叉耦合结构时，通过交叉耦合的组合、以及感性耦合和容性耦合之间的配置，可以得到不同组合的传输零点。因此，利用上述实施例能够提高根据需要实现任意传输零点的设计可行性和自由度，同时任意传输零点的实现能够确保滤波器具有低插入损耗和高带外抑制。另外，与现有的耦合方案相比，该实施例还具有结构简单、利于生产加工的优点。

另外，经研究，当第一和第二介质块之间的耦合为容性耦合时，容性耦合的耦合强度可以通过(例如在电磁仿真或机械加工中)调节第一镂空区域134的面积和第一金属层131的面积中的至少一者来进行调节。类似地，当第一和第二介质块之间的耦合为感性耦合时，感性耦合的耦合强度可以通过(例如在电磁仿真或机械加工中)调节第一镂空区域134的面积和第一金属层131的面积中的至少一者来进行调节。这样，能够解决现有的介质波导滤波器难以调节耦合量的问题。

另外，在图1和2所示的示例中，第一介质块11的除第一面a以外的其它面可以被金属化，且第二介质块12的除第二面b以外的其它面可以被金属化。

应注意的是，本实用新型并不限于图1和2所示的示例。首先，第一镂空区域134的形状并不限于图2所示。作为另一示例，如图4a的第一金属层沿垂直方向的截面图所示，除了条状区域134-1、134-2和134-3之外，第一镂空区域134还可以包含从条状区域134-2和134-3的末端沿水平方向彼此朝对方延伸的条状区域134-4和134-5。作为又一示例，第一镂空区域134的形状可以是未闭合的多边形环。可选地，该未闭合的多边形环的一个或多个角可以是倒角。即，所述一个或多个角的对应棱边经过倒角加工。作为又一示例，如图4b的第一金属层沿垂直方向的截面图所示，第一镂空区域134的形状可以是未闭合的圆环。作为又一示例，第一镂空区域134的形状可以是未闭合的椭圆环。

其次，第一镂空区域134的布置并不限于图2所示。作为另一示例，未闭合的环状的两端可以与第一金属层的一个边接触。例如，如图4c的第一金属层沿垂直方向的截面图所示，第一镂空区域的形状与图2所示相同，但是未闭合的矩形环的两端与第一金属层的位于顶部的边接触。作为又一示例，第一镂空区域134的数量可以是多个，且这多个第一镂空区域134相互间隔开。例如，如图4d的第一金属层沿垂直方向的截面图所示，两个第一镂空区域可以并排布置。又例如，多个第一镂空区域134的未闭合的环状的缺口并不限于仅朝向第一金属层的一个边，也可以朝向第一金属层的多个边。比如在图4d的示例中，还可以增设一个或多个并排布置的未闭合矩形环，这些未闭合矩形环的缺口都朝向第一金属层的位于底部的边。

另外，第一金属层131的形状并不限于图2所示。作为另一示例，第一金属层131的形状可以是多边形。可选地，该多边形的一个或多个角可以是倒角。作为又一示例，第一金属层131的形状可以是圆形。作为又一示例，第一金属层131的形状可以是椭圆形。

图5是根据本实用新型的另一个实施例的介质波导滤波器的侧视图。图6是该实施例的介质波导滤波器的透视图。如图5和6所示，该介质波导滤波器10’包括：配置成作为第一介质波导谐振器工作的第一介质块11，配置成作为第二介质波导谐振器工作的第二介质块12，以及将第一介质块11和第二介质块12相耦合的耦合部。在该实施例中，所述耦合部除了包括将第一介质块11的第一面a和第二介质块12的第二面b相接合的第一金属层131之外，还包括在第一介质块11的与第一面a相邻的第三面c上设置的第二金属层132，以及在第二介质块12的与第二面b相邻的第四面d上设置的第三金属层133。

第二金属层132具有第二镂空区域135。该第二镂空区域135从第一镂空区域134的未闭合的矩形环的两端开始，在第三面c上延伸，从而与第一镂空区域134一起继续构成未闭合的环状。具体地，第二镂空区域135包含从未闭合的环状的两端开始，在第三面c上沿第一介质块11和第二介质块12的级联方向平行延伸的两个条状镂空区域135-1和135-2。第二金属层132可以通过在第一介质块11的第三面c上形成具有第二镂空区域135的金属化表面来形成。

第三金属层133具有第三镂空区域136。该第三镂空区域136从第一镂空区域134的未闭合的矩形环的两端开始，在第四面d上延伸，从而与第一镂空区域134一起继续构成未闭合的环状。具体地，第三镂空区域136包含从未闭合的环状的两端开始，在第四面d上沿第一介质块11和第二介质块12的级联方向平行延伸的两个条状镂空区域136-1和136-2。第三金属层133可以通过在第二介质块12的第四面d上形成具有第三镂空区域136的金属化表面来形成。

图7也是该实施例的介质波导滤波器的透视图。与图6不同，图7并未示出第一金属层的内部构造，而是示出当从斜上方观察该滤波器时所能观察到的情景。如图7所示，由于第二镂空区域135和第三镂空区域136形成在非接合面(例如非焊接面)上，所以即使在第一介质块11的第一面a和第二介质块12的第二面b接合在一起之后，还能够通过调节第二镂空区域135和第三镂空区域136中的至少一个的面积，来调节第一介质块11和第二介质块12之间的容性耦合或感性耦合的耦合强度。这样，有利于已成型产品的调试，从而提高产品的生产效率并降低制作和调试成本。

图8是根据本实用新型的另一个实施例的介质波导滤波器的透视图。该实施例与图6和7所示的实施例基本相同，唯一的区别在于第二镂空区域135除了包含两个条状镂空区域135-1和135-2之外，还包含从一个条状镂空区域135-2的末端朝向另一个条状镂空区域135-1延伸、且与该另一个条状镂空区域135-1间隔开的条状镂空区域135-3。在该实施例中，第二镂空区域135仍与第一镂空区域134一起继续构成未闭合的环状。

图9是该实施例的介质波导滤波器的顶视图。如图所示，与图6和7的实施例类似，由于第二镂空区域135和第三镂空区域136形成在非接合面(例如非焊接面)上，所以即使在第一介质块11的第一面a和第二介质块12的第二面b接合在一起之后，还能够通过调节第二镂空区域135和第三镂空区域136中的至少一个的面积，来调节第一介质块11和第二介质块12之间的容性耦合或感性耦合的耦合强度。

另外，在图5至9所示的示例中，第一介质块11的除第一面a和第三面c以外的其它面可以被金属化，且第二介质块12的除第二面b和第四面d以外的其它面可以被金属化。

应注意的是，本实用新型并不限于图5至9所示的示例。首先，与前面针对图1和2的实施例所述的类似，第一镂空区域134的形状和布置可以有各种替代实施例，唯一的区别在于在设有第二和第三镂空区域的情况下，第一镂空区域134的未闭合的环状的两端必须接触第一金属层的一个边。

其次，第二镂空区域135只要从第一镂空区域134的未闭合的环状的两端开始，在第三面c上延伸，从而与第一镂空区域134一起继续构成未闭合的环状即可。例如，图6所示的两个条状镂空区域135-1和135-2可以并行延伸，而并不仅仅限于平行延伸。又例如，在图8所示的示例中，第三镂空区域136除了包含两个条状镂空区域136-1和136-2之外，还可以包含从一个条状镂空区域的末端朝向另一个条状镂空区域延伸、且与该另一个条状镂空区域间隔开的条状镂空区域。又例如，第二镂空区域135可以仅包含两个并行延伸的条状镂空区域，而第三镂空区域136可以包含三个条状镂空区域。

另外，当第一镂空区域134的数量为多个时，第二镂空区域135的数量也可以是多个，且这多个第二镂空区域135相互间隔开。第三镂空区域136的数量也可以是多个，且这多个第三镂空区域136相互间隔开。应注意的是，在这种情况下，第二或第三镂空区域的数量可以小于第一镂空区域的数量。

在前面描述的实施例中，第一金属层131沿水平方向将第一介质块11的第一面a和第二介质块12的第二面b相接合。然而，本实用新型并不限于此。作为另一示例，如图10的介质波导滤波器的透视图所示，第一金属层131可以沿垂直方向将第一介质块11的第一面和第二介质块12的第二面相接合。可选地，在图10的示例中，还可以设有第二和第三镂空区域。

另外，在前面描述的实施例中，介质波导滤波器包括两个介质波导谐振器。然而，本实用新型并不限于此。作为另一示例，介质波导滤波器可以包括多于两个配置成作为介质波导谐振器工作的介质块。该多于两个介质块相互之间的耦合部可以具有与第一和第二介质块之间的耦合部相同的结构。

根据前面的描述，本实用新型的至少一个实施例提供了一种介质波导滤波器。该介质波导滤波器包括：配置成作为第一介质波导谐振器工作的第一介质块，配置成作为第二介质波导谐振器工作的第二介质块，以及将第一和第二介质块相耦合的耦合部。该耦合部包括：将第一介质块的第一面和第二介质块的第二面相接合的第一金属层。该第一金属层具有第一镂空区域。该第一镂空区域呈现为未闭合的环状。第一镂空区域的尺寸被设置成使得第一和第二介质块之间的耦合为容性耦合或感性耦合。

在本实用新型的至少一个实施例中，所述耦合部还包括：在第一介质块的与第一面相邻的第三面上设置的第二金属层。该第二金属层具有第二镂空区域。该第二镂空区域从所述未闭合的环状的两端开始，在第三面上延伸，从而与第一镂空区域一起继续构成未闭合的环状。所述耦合部还包括：在第二介质块的与第二面相邻的第四面上设置的第三金属层。该第三金属层具有第三镂空区域。该第三镂空区域从所述未闭合的环状的两端开始，在第四面上延伸，从而与第一镂空区域一起继续构成未闭合的环状。

另外，本实用新型还提供了一种包含上文描述的实施例的介质波导滤波器的通信设备。例如，该通信设备的示例可以包括但不限于收发机、射频拉远单元、基站等。由于这些通信设备的其它配置对于本领域技术人员而言是熟知的，因此其细节在这里将不再赘述。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本实用新型主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步应理解的是，在通常使用的词典中定义的那些术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以过于理想化的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分耦合、连接或级联到一起的陈述可以涵盖将这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。

应理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅仅是为了便于和简化本实用新型的描述，而并非指示或暗示所指的元件、组成部分、或装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

应注意的是，在本文中使用术语“说明性”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“说明性”仅仅是示例性的和阐述性的，而不应当被认为是独占性的。本实用新型的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。另外，本文中描述的实施例旨在仅用于说明的目的，而并非旨在限制本实用新型的范围。

本公开包括本文中明确地或者以其任何一般化形式公开的任何新颖特征或特征组合。当结合附图阅读时，鉴于上述描述，对本公开的上述实施例的各种修改和适配对于相关领域中的技术人员来说会变得明显。然而，任何和所有修改仍将落入本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。