一种双模耦合结构、滤波器及通信设备的制作方法

1.本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种双模耦合结构、滤波器及通信设备。


背景技术：

2.随着移动通信、卫星通信及雷达技术的高速发展，微波射频领域对元器件的性能要求越来越高，而滤波器由于可以实现通带的信号通过，并抑制频带外的噪声，直接影响着通信系统噪声性能的优劣，是微波技术中许多设计问题的中心。然而，电磁波频谱是有限的，现有微波射频领域的应用频段已经相当拥挤，为了应对频率资源日益紧张的现状，滤波器需要拥有更好的性能。传统的金属腔滤波器、单模介质滤波器均已不能满足这些要求，于是想借助双模介质滤波器来提高滤波器的性能和减小其体积。同等性能下，双模介质滤波器相较由单模谐振器组成的滤波器，体积、重量、谐振器数量均大幅减少。
3.但有时即便使用双模介质谐振器，仍然无法满足苛刻的近端抑制要求，即要求过滤掉频率相隔很近的电磁波，这时就需要引入交叉耦合来实现传输零点，但现有的利用双模介质谐振器引入传输零点的方式存在以下困难：
4.(1)由于一个谐振器用到两个模式，其滤波器的馈电及相互耦合关系不容易控制，很容易造成难以调节的传输零点，而且引入的传输零点会产生很多不受控，落在通带内的传输零点，从而导致产品功能无法实现，成为不合格产品；
5.(2)双模或多模介质滤波器引入的传输零点多不可调，或者调节会对已有谐振频率产生干扰。
6.因此，传统双模介质滤波器(双工器)一般不设计传输零点，如专利cn1113423c空开的双模介质滤波器未揭示产生零点。
7.或者有产生零点的双模介质滤波器，但其产品性能均存在一些缺陷，如专利pctcn2016097586公开的双模介质滤波器，揭示了高端产生双零点的结构，但该结构要求水平或垂直方向呈一度角度的窗口，不易加工，不方便多合路集成；专利us7283022b2公开的双模介质滤波器，揭示了一对零点的产生，但其是通过增加线长度使耦合变性，这种结构会导致滤波器近端谐波急剧恶化(参见s参数曲线图)，而且线长长，制作复杂，不利于性能的稳定。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、易加工装配且具有对称传输零点的双模耦合结构、滤波器及通信设备，同时所设计的含对称零点的滤波器，零点设计灵活，对称零点的平衡性易调整，且性能稳定。
9.本实用新型采用的技术方案是：一种双模耦合结构，包括腔体以及盖设在所述腔体上的盖板，所述腔体内设有至少两个相邻布置的第一谐振腔和第二谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔内分别设置十字叉型且四端接地的第一双模谐振器和第二双模谐振器，所述第一双模谐振器的水平壁两端分别连接第一谐振腔的两个侧壁，所述第一双模谐振器的垂
直壁一端连接第一谐振腔底面、另一端连接盖板；所述第二双模谐振器的水平壁两端分别连接第二谐振腔的两个侧壁，所述第二双模谐振器的垂直壁一端连接第二谐振腔底面、另一端连接盖板；
10.所述第一谐振腔与第二谐振腔之间的腔壁中部开有第一窗口，所述第一谐振腔与第二谐振腔之间的腔壁两侧至少开有一个第二窗口。
11.进一步地，所述一个第二窗口或第一窗口内设有耦合部，所述耦合部的一端连接第一谐振腔的侧面，所述侧面为与第一双模谐振器水平壁一端连接的侧壁，耦合部的另一端连接第二谐振腔的底面且靠近第二双模谐振器的垂直壁。
12.进一步地，所述第一谐振腔与第一双模谐振器的水平壁连接的侧壁伸出有水平台阶，所述耦合部的一端通过螺栓固定于水平台阶上。
13.进一步地，所述耦合部的一端通过焊接固定于第一谐振腔的侧面，另一端通过焊接固定于第二谐振腔的底面。
14.进一步地，所述第二谐振腔的底面设有支撑台阶，所述耦合部的另一端通过螺栓固定于支撑台阶上。
15.进一步地，所述耦合部为金属片或金属线或表面金属化的非金属片或表面金属化的非金属线。
16.进一步地，设有耦合部的第二窗口的深度延伸至腔体的底面。更进一步地，所述第一双模谐振器和/或第二双模谐振器的四端中至少有一端通过过渡段接地。
17.一种滤波器，包含如上任意一项所述的双模耦合结构。
18.一种通信设备，包含如上所述的滤波器。
19.本实用新型通过在相邻两个谐振腔内布置四端接地的十字叉型双模介质谐振器，并在相邻两个谐振器之间开设不同深度的中间窗口和侧边窗口，产生一对低端弱高端强的对称传输零点，提高了主耦合与交叉耦合的独立性，通过控制中间窗口的尺寸(尤其是中间宽口宽度)同时调节一对零点的强弱，结构更简单，能提高带外抑制，从而提升滤波器性能；在其中一个窗口中设置连接两个谐振腔的耦合部实现零点的平衡调节，调节方法简单，易控制且性能稳定；控制耦合部在窗口中的高度、耦合部的宽度(或粗细)等参数能实现零点平衡性的调节；耦合部通过台阶形式进行固定，加工、装配更方便，便于多路合成且生产一致性好，性能，如pim3互调等稳定可靠。
附图说明
20.图1为本实用新型双模耦合结构的立体结构示意图(图中未显示盖板)。
21.图2为本实用新型双模耦合结构的平面结构示意图(图中未显示盖板)。
22.图3为本实用新型滤波器的简化示意图(部分现有结构未显示)。
23.图中，1-腔体；2-第一谐振腔；3-第二谐振腔；4-第一双模谐振器；5-第二双模谐振器；6-腔壁；7-第一窗口；8-第二窗口；9-耦合部；10-水平台阶；11-支撑台阶；12-输入连接器；13-输出连接器。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，
对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
25.组成滤波器的其它部件(如输入连接器12、输出连接器13、其它谐振腔及对应的耦合结构、调谐螺杆、耦合螺杆等)，为现有结构非本专利需要突出的重点，部分未示出。
26.本实用新型所述的“第一”、“第二”是相对而言的，非实指。
27.本实用新型中所述的“顶部”、“底部”也是相对而言的。
28.如图1-2所示，本实用新型提供一种双模耦合结构，包括腔体1以及盖设在所述腔体1上的盖板，盖板通过若干装配螺丝固定于腔体的上方以密封腔体起到电磁屏蔽的作用，为便于显示腔体内部结构，盖板未在图中显示。所述腔体1内设有至少两个相邻布置的第一谐振腔2和第二谐振腔3，除第一谐振腔2和第二谐振腔3外，腔体1内还可以包含其他任意形式的谐振腔和对应耦合结构(均为现有结构，未示出)，第一谐振腔2与第二谐振腔3之间通过腔壁6隔开。所述第一谐振腔2和第二谐振腔3内均设置由水平臂和垂直臂组成的十字叉型且四端接地的双模谐振器，分别为第一双模谐振器4和第二双模谐振器5，所述第一谐振腔和/或所述第二谐振腔设有破坏双模正交特性的耦合结构；和/或者所述第一双模谐振器和/或第二双模谐振器上设有破坏双模正交特性的耦合结构。优选的，第一双模谐振器4和第二双模谐振器5中心或垂直壁与水平壁相交处开有耦合槽，所述第一双模谐振器和第二双模谐振器的四端可以直接接地，或者至少有一双模谐振器的四端中至少有一端通过过渡段接地，所述过渡段可以是表面金属化的或金属的弹片或弹簧或接地环，也可以是pei或者聚四氟材料构成的支撑座，这样使产品能温足高低温等恶劣环境使用需求，提高了产品的可靠性。第一双模谐振器4的水平臂4.1两端分别连接第一谐振腔2的两个侧壁2.1，这两个侧壁2.1均是与腔壁6垂直的侧壁，第一双模谐振器4的垂直臂4.2一端连接第一谐振腔2的底面2.2、另一端连接盖板。所述第二双模谐振器5的水平臂5.1两端分别连接第二谐振腔3的两个侧壁3.1，这两个侧壁3.1均是与腔壁6垂直的侧壁；第二双模谐振器5的垂直臂5.2一端连接第二谐振腔3的底面3.2、另一端连接盖板。
29.上述方案中，在第一谐振腔2与第二谐振腔3之间的腔壁6中部(该中部可以是腔壁6的正中间位置，也可以是正中间略靠左或略靠右的位置)开有第一窗口7，通过第一窗口7的宽度同时控制高低端零点的强弱；在腔壁6的第一窗口7的两侧至少设置一个第二窗口8，本实施例中设置了两个第二窗口8，所述第一窗口7深度小于第二窗口8的深度，两个第二窗口8的深度可以相同或不同。所述深度是指从腔壁顶端沿垂直于盖板的方向向腔体底面延伸的长度，即第一窗口7和第二窗口8均是腔壁上从其顶面凹陷形成的缺口。通过合理设置第一窗口7和第二窗口8深度的大小，实现两个谐振器之间各模式耦合量的调节，如第一窗口7的深度可以为腔壁高度的1/3-2/3倍，第二窗口8的深度可以为腔壁高度1/2-1倍。本实用新型通过在相邻两个谐振腔内均布置四端接地的十字叉型双模介质谐振器，在所述腔壁6的不同位置设置不同深度窗口，使需要实现正耦合的模式之间，通过磁场耦合；使需要实现负耦合的模式之间，通过磁场耦合，从而实现有滤波器带外高端和低端同时产生一对低端弱高端强的对称零点(通带高端和通带低端各一个)，能提高带外抑制，从而提升滤波器性能。且该设计结构简单，加工方便，便于批量生产。
30.本实施例中为了方便调节对称零点的对称性(即平衡)，在其中一个第二窗口8或
第一窗口7处布置耦合部9，耦合部9相对第二窗口8或第一窗口7的底面之间悬空布置，优选地，设有耦合部9的窗口的深度延伸至腔体1的底面。
31.上述方案中，当耦合部设置在第二窗口8处时，所述耦合部9的一端连接第一谐振腔2的侧面，所述侧面为与第一双模谐振器4的水平壁4.1一端连接且靠近所述设有耦合部9的第二窗口8的侧壁，耦合部9的另一端连接第二谐振腔3的底面且靠近第二双模谐振器5垂直壁5.2，即耦合部9的一端靠近第一双模谐振器4的水平臂4.1同时远离垂直臂4.2、另一端靠近第二双模谐振器5的垂直臂5.2同时远离水平臂5.1，或者反过来布置也可以。当耦合部设置在第一窗口7处时，所述耦合部9的一端连接第一谐振腔2的侧面，所述侧面为与第一双模谐振器4的水平壁4.1任意一端连接的侧壁，耦合部9的另一端连接第二谐振腔3的底面且靠近第二双模谐振器5垂直壁5.2。通过耦合部9可以方便调节对称零点的对称性(即平衡)，即可以实现低端零点强高端零点弱的对称零点，这近一步增加了本技术带外零点设计的普适性。
32.上述方案中，耦合部9两端可以通过焊接方式与第一谐振腔的侧面和第二谐振腔的底面固定连接。为了方便加工和装配，降低生产成本，同时便于多路合成且生产一致性好，pim3互调稳定，耦合部9还可以通过底面台阶的形式进行固定，如与第一双模谐振器4的水平臂4.1连接的侧壁向腔内中部的方向横向伸出有水平台阶10，所述耦合部9的一端通过螺栓的方式固定于水平台阶10上，该水平台阶10与第一谐振腔2的底面可以接触，也可以间隔一定的距离。所述第二谐振腔3的底面靠近垂直臂5.2的位置设有支撑台阶11，所述耦合部9的另一端通过螺栓固定于支撑台阶11上，支撑台阶11与第二双模谐振器5间隔一定距离。
33.上述方案中，所述耦合部9为金属片或金属线或表面金属化的非金属片或表面金属化的非金属线，金属材质可以为铜、铝等导电类的材料，但不以此为限制，其也可以是在介质表面镀银或镀铜形成导电体。耦合部9在布置时，可以是直线型，或根据第二窗口8的宽度及水平台阶10、支撑台阶11的布置位置可以进行弯折，本实施例中耦合部为l型。
34.本实施例所述的结构在通带的高端和低端各产生一个零点的同时，通过增加耦合部灵活调节对称零点的平衡，方便加工、装配，成本低，且易于使四端接地的十字叉双模介质、腔体和盖板均匀压接，从而pim3互调好且产品设计实用、可靠性高，便于多路集成。
35.如图3所示，本实用新型还提供一种滤波器，包含如上描述的双模耦合结构，滤波器可以是任意类型的滤波器，也可以是双工器或多工器等。
36.本实用新型还提供一种通信设备，如基站、收发信机、发射机或接收机，包含如上所述的滤波器。
37.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。