介质滤波器及其设计方法

本发明涉及滤波器设备，尤其是一种介质滤波器及其设计方法。

背景技术：

1、滤波器在5g系统中起着关键作用，其能起到频带和信道选择的作用，使得带内信号几乎无阻碍通过，并且能滤除谐波，抑制杂散和其他干扰信号。因此，5g系统的正常运行离不开性能优良的滤波器。目前滤波器的形式有很多种，例如集总lc带通滤波器、微带滤波器、腔体滤波器等。但是，集总lc带通滤波器尺寸较大、插入损耗较大且在较高频段没有参数非常小的集总电感、电容可以使用。微带滤波器功率偏低，而传统金属腔体滤波器尺寸较大且插损较高。而5g系统的频段较高，频率资源紧张，使得目前使用的滤波器都不能较好的适用于5g系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种介质滤波器及其设计方法，能够更好地适用于5g系统。

2、一方面，本发明实施例提供了一种介质滤波器，包括介质基体，所述介质基体由若干个单腔谐振器烧结连接；每个所述单腔谐振器上均设有至少一个频率调谐空气腔体；两个相邻所述单腔谐振器的连接位置设有直接耦合腔体；多个所述单腔谐振器的连接位置设有交叉耦合腔体；在第一个所述单腔谐振器底面设有输入端口，在最后一个所述单腔谐振器的底面设有输出端口；其中，

3、所述输入端口用于输入原始信号；

4、所述输出端口用于输出所述原始信号经过所述介质滤波器处理后的信号；

5、所述频率调谐空气腔体用于调谐所述单腔谐振器的谐振频率；

6、所述直接耦合腔体和所述交叉耦合腔体均用于调谐所述若干个单腔谐振器之间的耦合系数。

7、在一些实施例中，所述频率调谐空气腔体通过在所述单腔谐振器的上面进行挖孔得到；所述直接耦合腔体和所述交叉耦合腔体通过在所述单腔谐振器的边缘挖孔得到。

8、在一些实施例中，所述频率调谐空气腔体包括盲孔。

9、在一些实施例中，所述直接耦合腔体和所述交叉耦合腔体包括盲孔或通孔。

10、在一些实施例中，在第一个所述单腔谐振器底面设有与所述输入端口对应的第一腔体，在最后一个所述单腔谐振器的底面设有与所述输出端口对应的第二腔体；所述第一腔体和所述第二腔体用于调谐所述输入端口和所述输出端口的外部品质因数。

11、在一些实施例中，所述输入端口和所述输出端口均通过金属探针与所述单腔谐振器连接。

12、在一些实施例中，所述介质基体的磁导率为1、损耗正切为0.0002且介电常数为24。

13、另一方面，本发明实施例提供了一种介质滤波器的设计方法，包括以下步骤：

14、根据所述介质滤波器的参数信息，确定所述介质滤波器的级数和拓扑结构；所述参数信包括所述介质滤波器的中心频率、宽带、带内插入损耗、带内回波损耗或驻波比，所述级数包括单腔谐振器的个数，所述拓扑结构包括各个所述单腔谐振器的连接方式；

15、根据所述级数和拓扑结构设计所述介质滤波器中单腔谐振器的腔体结构；

16、确定多个单腔谐振器的耦合模式和耦合结构，通过三维高频电磁场仿真工具建模并仿真得到单腔谐振器的耦合系数；

17、确定所述介质滤波器的输入输出结构，通过三维高频电磁场仿真工具建模并仿真得到输入输出结构的外部品质因数或时延。

18、在一些实施例中，所述中心频率包括3450mhz、所述宽带包括100mhz、所述驻波比小于等于1.3、所述带内插入损耗小于等于1db和所述带内回波损耗大于等于20db。

19、在一些实施例中，所述确定多个单腔谐振器的耦合模式和耦合结构，包括：

20、建立单腔谐振器的耦合模型，通过三维高频电磁场仿真工具分析耦合系数的大小；

21、确定空气调谐盲孔或金属加扰，分析盲孔大小对耦合系数的影响关系。

22、本发明实施例提供的一种介质滤波器，具有如下有益效果：

23、本实施例通过若干个单腔谐振器烧结连接成一个介质基体，并在单腔谐振器上均设有至少一个频率调谐空气腔体，两个相邻单腔谐振器的连接位置设有直接耦合腔体；多个单腔谐振器的连接位置设有交叉耦合腔体；在第一个单腔谐振器底面设有输入端口，在最后一个单腔谐振器的底面设有输出端口，从而能够在较小体积中具有较低的插入损耗和较强的带外抑制能力，能够大大降低带外信号进入接收设备的比例，改善5g系统接收设备对有用信号的解调能力，抑制5g系统发射设备对其它系统造成的干扰，大幅度提高接收系统的噪声系数，大幅度提高接收设备的灵敏度，从而更好地适用于5g系统。

24、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种介质滤波器，其特征在于，包括介质基体，所述介质基体由若干个单腔谐振器烧结连接；每个所述单腔谐振器上均设有至少一个频率调谐空气腔体；两个相邻所述单腔谐振器的连接位置设有直接耦合腔体；多个所述单腔谐振器的连接位置设有交叉耦合腔体；在第一个所述单腔谐振器底面设有输入端口，在最后一个所述单腔谐振器的底面设有输出端口；其中，所述输入端口用于输入原始信号；

2.根据权利要求1所述的一种介质滤波器，其特征在于，所述频率调谐空气腔体通过在所述单腔谐振器的上面进行挖孔得到；所述直接耦合腔体和所述交叉耦合腔体通过在所述单腔谐振器的边缘挖孔得到。

3.根据权利要求2所述的一种介质滤波器，其特征在于，所述频率调谐空气腔体包括盲孔。

4.根据权利要求2所述的一种介质滤波器，其特征在于，所述直接耦合腔体和所述交叉耦合腔体包括盲孔或通孔。

5.根据权利要求1所述的一种介质滤波器，其特征在于，在第一个所述单腔谐振器底面设有与所述输入端口对应的第一腔体，在最后一个所述单腔谐振器的底面设有与所述输出端口对应的第二腔体；所述第一腔体和所述第二腔体用于调谐所述输入端口和所述输出端口的外部品质因数。

6.根据权利要求5所述的一种介质滤波器，其特征在于，所述输入端口和所述输出端口均通过金属探针与所述单腔谐振器连接。

7.根据权利要求1所述的一种介质滤波器，其特征在于，所述介质基体的磁导率为1、损耗正切为0.0002且介电常数为24。

8.一种介质滤波器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种介质滤波器的设计方法，其特征在于，所述中心频率包括3450mhz、所述宽带包括100mhz、所述驻波比小于等于1.3、所述带内插入损耗小于等于1db和所述带内回波损耗大于等于20db。

10.根据权利要求8所述的一种介质滤波器的设计方法，其特征在于，所述确定多个单腔谐振器的耦合模式和耦合结构，包括：

技术总结
本发明公开了一种介质滤波器及其设计方法，可应用于滤波器设备技术领域。本发明通过若干个单腔谐振器烧结连接成一个介质基体，并在单腔谐振器上均设有至少一个频率调谐空气腔体，两个相邻单腔谐振器的连接位置设有直接耦合腔体；多个单腔谐振器的连接位置设有交叉耦合腔体；在第一个单腔谐振器底面设有输入端口，在最后一个单腔谐振器的底面设有输出端口，从而能够在较小体积中具有较低的插入损耗和较强的带外抑制能力，能够大大降低带外信号进入接收设备的比例，改善5G系统接收设备对有用信号的解调能力，抑制5G系统发射设备对其它系统造成的干扰，大幅度提高接收系统的噪声系数，大幅度提高接收设备的灵敏度，从而更好地适用于5G系统。

技术研发人员：罗兵,张检保
受保护的技术使用者：广东机电职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13