专利名称：腔体滤波器、双工器、合路器及其传输零点频率调试方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种腔体滤波器、双工器、合路器及其传输零点频率调试方法。
背景技术：
随着无线通信技术的飞速发展，各种频段、各种制式的通信设备不断出现并投入使用。为了避免各种通信系统信号之间，包括自身设备之间的收发相互干扰，需要使用滤波器进行滤波。特别是在无线基站和直放站上，通常采用腔体滤波器，在不相邻的谐振腔间引入额外的交叉耦合，在阻带产生有限传输零点，以此来增加截止频率的陡度，提高滤波器的抗干扰性能。图I所示为现有的一种腔体滤波器1’，其包括腔体10’、谐振器11’、12’、13’、耦
合探针2’以及介质卡座3’。介质卡座3’与腔体10’的底面相接。耦合探针2’包括探针本体和设于探针本体两端的耦合盘，大致呈“工”型。探针本体卡接在介质卡座3’上，从而使耦合探针2’固定在腔体10’内，与腔体10’无接触，两耦合盘分别平行于谐振器11’和13’，并保持有耦合间距S。上述结构的腔体滤波器I’采用了电容性交叉耦合方式取代了次路径中电感性交叉耦合，谐振器11’和13’连接信号输入输出端。参见图2，当输入高于谐振频率的信号时，主路径11’一 12’一 13’的传输相位偏移量是-90° -90° -90° =-270°，次路径11’一 13’的传输相位偏移量是+90°，两条路径信号相位差为0，所以在传输通带的右边(高端)不会产生传输零点。当输入低于谐振频率的信号时，主路径11’ 一 12’ 一 13’的传输相位偏移量是-90° +90° -90° =_90°，次路径11’一 13’的传输相位偏移量为+90°，两条路径型号相位差为180°，反向叠加后等于0，从而使传输通带的左边(低端)产生一个传输零点。为满足腔体滤波器I’设计所需传输零点的频率，可通过调节耦合间距S和耦合盘直径来实现。但发明人在实施过程中发现上述结构的腔体滤波器I’存在以下缺陷
I、耦合探针2’装配复杂，滤波器生产成本高。上述结构的腔体滤波器I’对耦合间距S的尺寸的精度要求很高，但是在批量生产中由于加工设备精度和装配过程中产生的误差，加上耦合探针2’几乎没有可调整性，导致耦合间距S的尺寸很难保持一致性，进而增加了滤波器的调试时间，有的甚至需要返工、重新装配或者更换不同长度的耦合探针以满足滤波器的整体指标，造成生产成本额外增加。2、由于介质卡座原材料为PTFE (聚四氟乙烯，Poly Tetra Fluoro Ethylene),其采购价格相对昂贵，加上卡座的加工工艺复杂，导致介质卡座的价格居高不下，增加了物料成本。3、由于受耦合探针2’的结构特点限制，对于梳状滤波器等“一”字排列的结构布局，传输零点很难实现，从而限制了交叉耦合方式在腔体滤波器中的应用范围
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种装配简单、成本低廉、应用范围广的腔体滤波器、双工器、合路器以及便捷的传输零点频率调试方法。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，还包括
耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。本发明实施例还提供一种腔体滤波器的传输零点频率调试方法，包括以下步骤 判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异；
通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者 降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。
本发明实施例还提供一种包括前述腔体滤波器的双工器和合路器。本发明实施例具有以下有益的效果由于耦合跳线的耦合部长度可以预先设定，耦合跳线与腔体和谐振器的装配简单，无需像现有技术一样不断调节耦合间距S，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。
图I是现有腔体滤波器结构示意图。图2是图I所示现有腔体滤波器的交叉耦合传输路径示意图。图3是本发明实施例一腔体滤波器的结构分解示意图。图4是本发明实施例一腔体滤波器的结构示意图。图5是本发明实施例一腔体滤波器的交叉耦合传输路径示意图。图6是本发明实施例二腔体滤波器的结构分解示意图。图7是本发明实施例二腔体滤波器的结构示意图。图8是本发明实施例三腔体滤波器的传输零点频率调试示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例进行详细描述。实施例一
请参照图3、图4所示，本发明实施例一提供一种腔体滤波器1，包括腔体10、谐振器
11、12、13和耦合跳线2。谐振器11、12、13置于腔体10内，在本实施例中呈直角三角形排列，谐振器11和13分别位于直角三角形斜边两端，并分别连接信号输入输出端，形成谐振器11 — 12 — 13的传输主路径，以及谐振器11 — 13的传输次路径。耦合跳线2进一步包括耦合部21和装配部22。耦合部21的长度为入/4，入表示设计所需传输零点频率对应的波长。A /4波长终端开路相当于内导体的感性和分布电容的串联，也就相当于串联谐振电路，因此在谐振频率上阻抗为零，从而使此段信号传输处于短路状态；而入/4波长终端短路，相当于内导体的感性直接接地(也就是外导体)，而内外导体之间的分布电容依然存在，也就相当于并联谐振电路，因此在谐振频率上阻抗为无穷大，从而使此段信号传输处于开路状态，在谐振器11 — 13的传输次路径上形成电容耦合效应，使腔体滤波器I的传输通带左边(低端)产生所需的传输零点。如图5所示，为本实施例腔体滤波器I的交叉耦合传输路径示意图。当输入高于谐振频率的信号时，主路径谐振器11 — 12 — 13的传输相位偏移量是-90° -90° -90° =-270°，次路径谐振器11 — 13的传输相位偏移量是+90°，两条路径信号相位差为0，所以在传输通带的右边(高端)不会产生传输零点。当输入低于谐振频率的信号时，主路径谐振器11 — 12 — 13的传输相位偏移量是-90° +90° -90° =-90°，次路径谐振器11 —13的传输相位偏移量为+90°，两条路径型号相位差为180°，反向叠加后等于0，从而使腔体滤波器的传输通带的左边(低端)产生一个传输零点。耦合部21沿传输次路径设置在谐振器11和13之间的腔体底面，一端通过跳线基座3固定在谐振器13上，另一端和装配部22相连。耦合部21为金属材料制成，例如铝合金、铜合金等。耦合部21可以是多种形状，例如圆柱状、条状、线状等，在本实施例中为细长 薄片，这样有利于开模冲压成型，提高生产效率。装配部22用于将耦合跳线2固定在腔体10上，对其形状和与耦合部21的位置关系均无特别要求，在本实施例中装配部22与耦合部21相互垂直，并平行于谐振器11。跳线基座3位于腔体10的底面，凸设于谐振器13外缘。本实施例中跳线基座为一螺母。装配时，耦合跳线2的耦合部21的一端通过紧固螺钉41固定在跳线基座3上，耦合跳线2的装配部22通过紧固螺钉42固定在腔体10上。本实施例中的腔体滤波器1，由于耦合跳线2的耦合部21长度可以预先设定，耦合跳线2与腔体10和谐振器13的装配简单，无需像现有技术一样不断调节耦合间距S，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线2可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。对于生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，本实施例通过设置调谐螺杆5来克服。调谐螺杆5装配在腔体滤波器I的腔体10的盖板(未图示)上，可以对滤波器传输零点进行精准调试。根据耦合效应原理公式
/ = I/2 r,jLC，调谐螺杆5调节L值，使其在一定范围内微变从而让传输零点趋近于需要
的值。具体而言，顺时针旋转调谐螺杆5，实际传输零点频点向左偏移，反之，逆时针旋转调谐螺杆5，实际传输零点频点向右偏移。实施例二
对于梳状腔体滤波器，其谐振器呈“一”字型排列，现有技术中的耦合探针方式则无法实施。为此，请参照图6、图7所示，本发明实施例二提供一种腔体滤波器6，包括腔体60、谐振器61、62、63和耦合跳线7。谐振器61、62、63置于腔体60内，在本实施例中呈“一”字型排列，谐振器61和63分别位于“一”字型两端，并连接信号输入输出端，形成谐振器61 — 62 — 63的传输主路径，以及谐振器61 — 63的传输次路径。耦合跳线2进一步包括耦合部21和装配部22。耦合部21的长度为入/4，入表示设计所需传输零点频率对应的波长。和实施例一相同，本实施例中在谐振器61 — 63的传输次路径上形成电容耦合效应，使腔体滤波器6的传输通带左边(低端)产生所需的传输零点。本实施例腔体滤波器6的交叉耦合传输路径示意图可类似参照图5所示。跳线基座8位于腔体60的底面，凸设于谐振器63外缘。本实施例中跳线基座为一螺母。由于本实施例中谐振器61、62、63为“一”字型排布，因此凸设于谐振器63外缘的跳线基座8非常便于连接耦合跳线7。耦合部71沿传输次路径设置在谐振器61和63之间的腔体底面，并平行于谐振器61和63。耦合部71 —端通过跳线基座8固定在谐振器63上，另一端和装配部72相连。耦合部71为金属材料制成，例如铝合金、铜合金等。耦合部71可以是多种形状，例如圆柱、条状、线状等，在本实施例中为细长薄片，这样有利于开模冲压成型，提高生产效率。装配部72 用于将耦合跳线7固定在腔体60上，对其形状和与耦合部71的位置关系均无特别要求，在本实施例中装配部72与耦合部71相互垂直，并平行于谐振器61。装配时，耦合跳线7的耦合部71的一端通过紧固螺钉91固定在跳线基座8上，耦合跳线7的装配部72通过紧固螺钉92固定在腔体60上。与实施例一相似，为克服生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，本实施例也设置有调谐螺杆5’，装配在腔体滤波器6的腔体60的盖板(未图示)上，此不赘述。本实施例中的腔体滤波器6，除了具有实施例一所列举的技术效果之外，由于耦合跳线7的简单结构，能应用在多种布局的腔体滤波器中，例如S型、L型、U型等腔体布局，使得本发明的适用性更加广泛，为研发设计人员在产品设计对比过程中提供更多的腔体布局选择，提高研发效率。另外，本发明还分别提供包括前述腔体滤波器的双工器和合路器。实施例三
本发明实施例一和二所提供的腔体滤波器，在传输次路径上引入了电容性交叉耦合，使腔体滤波器的传输通带的左边(低端)产生一个传输零点。虽然通过控制耦合跳线(2、7)的耦合部(21、71)长度值，能够基本实现设计所需的传输零点频率，但考虑到生产加工和装配过程中产生的不可避免的误差，为求更加精确地使传输零点频率满足设计要求，本发明实施例三提供一种传输零点频率调试方法，包括
判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异；
通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者 降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。根据耦合效应原理公式，升高跳线基座高度将使电容效应降低，
从而降低C值，使谐振频率f增大，传输零点频点右偏；反之降低跳线基座高度将使电容效应增强，C值增大，谐振频率f减小，传输零点频点左偏。请参照图8所示,m2处所示为实际传输零点频率，如果较设计的传输零点频率低，则通过升高跳线基座高度，使传输零点频点右偏，得到m3 ;反之，使传输零点频点左偏，得到ml。
经过上述调试，使实际传输零点频率与设计传输零点频率偏差值非常微小时，再通过调谐螺杆微调，具体的逆时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向右偏移；或者顺时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向左偏移。相对于现有技术中调节耦合间距S，本实施例中调节跳线基座高度非常容易，跳线基座结构也较简单，材料价格低廉，也可通过更换不同高度的跳线基座来实现调节。加上调谐螺杆进行微调的操作也很简单，因此本实施例的传输零点频率调试方法非常便捷。应当理解的是，以上实施例中，虽然对各部件、结构的名称、 位置关系进行了详细说明，但这并不是对本发明做出的限制，不能以此来限定本发明之权利范围。任何依本发明所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，其特征在于，还包括 耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。
2.根据权利要求I所述的腔体滤波器，其特征在于，还包括 跳线基座，位于所述腔体的底面，凸设在所述第三谐振器外缘。
3.根据权利要求2所述的腔体滤波器，其特征在于，所述耦合跳线进一步还包括 耦合部，通过所述跳线基座装配在所述第三谐振器上； 装配部，一端和所述耦合部相连，另一端装配在所述腔体上。
4.根据权利要求3所述的腔体滤波器，其特征在于所述耦合部和装配部相互垂直，所述装配部平行于所述第一谐振器。
5.根据权利要求3所述的腔体滤波器，其特征在于所述耦合部通过紧固螺钉装配在所述跳线基座上，所述装配部也通过紧固螺钉装配在所述腔体上。
6.根据权利要求I所述的腔体滤波器，其特征在于所述耦合跳线为细长金属片或者金属线。
7.根据权利要求I所述的腔体滤波器，其特征在于所述第一、第二、第三谐振器呈直角三角形排列，第一谐振器和第三谐振器分别位于直角三角形斜边两端。
8.根据权利要求I所述的腔体滤波器，其特征在于所述第一、第二、第三谐振器呈“一”字型排列，第一谐振器和第三谐振器分别位于“一”字型两端。
9.一种如权利要求1-8任一项所述腔体滤波器的传输零点频率调试方法，其特征在于，包括以下步骤 判断实际传输零点频率与设计传输零点频率差异； 通过升高跳线基座高度使实际传输零点频点右移；或者 降低跳线基座高度使实际传输零点频点左移。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括 逆时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向右偏移；或者 顺时针旋转调谐螺杆，使实际传输零点频点向左偏移。
11.一种双工器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的腔体滤波器。
12.—种合路器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的腔体滤波器。
全文摘要
本发明实施例提供一种腔体滤波器，包括腔体和在腔体内依次排布的第一、第二、第三谐振器，并形成第一谐振器经第二谐振器至第三谐振器的传输主路径，和第一谐振器至第三谐振器的传输次路径，还包括耦合跳线，沿所述传输次路径设置于所述第一谐振器至第三谐振器之间，一端装配在所述第三谐振器上，另一端装配在所述腔体上。本发明实施例的腔体滤波器由于装配简单，节省了装配工时，对装配人员技能要求大大降低，从而减少装配人员出错概率。并且，此耦合跳线可以通过钣金冲压成型，一致性高，成本极低，相对于现有传输零点结构，特别是在批量生产中，可以使产品生产成本和原料采购成本降低40%左右，极大了提高了产品在市场的竞争力。
文档编号H01P11/00GK102683769SQ20111016075
公开日2012年9月19日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者吴芬 申请人:吴芬