一种滤波器及通信设备的制作方法

1.本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种滤波器及通信设备。


背景技术：

2.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，而且还包含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。
3.本申请的发明人在长期的研发工作中发现，现有的滤波器，为了加工方便，理想状态下都希望滤波腔呈一字排列，但双工器收发支路的滤波腔功率容量不同，所以滤波腔的尺寸不一，如果都一字排列，那么大尺寸的滤波腔占用空间较大，导致滤波器某一方向的长度过长，不利于滤波器的小型化设计。


技术实现要素：

4.本申请提供一种滤波器及通信设备，使得滤波器的收发支路的滤波腔排布合理，避免滤波器某一方向的长度过长，从而缩少滤波器的体积，使得滤波器整体相对方正，且满足小型化的设计要求。
5.为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种滤波器。该滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；发射滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的六个发射滤波腔组成，形成发射滤波支路的三个耦合零点；接收滤波支路，由依次耦合的五个接收滤波腔组成，形成接收滤波支路的一个耦合零点；其中，发射滤波支路的六个发射滤波腔沿主耦合顺序呈反“s”形布置，接收滤波支路的五个接收滤波腔沿第二方向一字排列，发射滤波支路的发射滤波腔尺寸大于接收滤波支路的接收滤波腔尺寸。
6.为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种通信设备。该通信设备包括天线和与天线连接的射频单元，射频单元包括上述滤波器，用于对射频信号进行滤波。
7.本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；发射滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的六个发射滤波腔组成，形成发射滤波支路的三个耦合零点；接收滤波支路，由依次耦合的五个接收滤波腔组成，形成接收滤波支路的一个耦合零点；其中，发射滤波支路的六个发射滤波腔沿主耦合顺序呈反“s”形布置，接收滤波支路的五个接收滤波腔沿第二方向一字排列，发射滤波支路的发射滤波腔尺寸大于接收滤波支路的接收滤波腔尺寸。通过这种方式，本申请实施例滤波器的收发支路的滤波腔排布合理，避免滤波器某一方向的长度过长，从而缩少滤波器的体积，使得滤波器整体相对方正，且满足小型化的设计要求。
附图说明
8.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
9.图1是本申请滤波器一实施例的结构示意图；
10.图2是图1实施例滤波器的拓扑结构示意图；
11.图3是图1实施例滤波器的仿真结果示意图；
12.图4是本申请滤波器实施例的另一仿真结果示意图；
13.图5是本申请通信设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。
15.本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
16.本申请首先提出一种滤波器，如图1和图2所示，图1是本申请滤波器一实施例的结构示意图；图2是图1实施例滤波器的拓扑结构示意图。本实施例滤波器10包括：壳体11、发射滤波支路12、接收滤波支路13，其中，壳体11具有相互垂直的第一方向x和第二方向y，且壳体11上设有第一端口14；发射滤波支路12设置在壳体11上，由依次耦合的六个发射滤波腔a1-a6组成，六个发射滤波腔a1-a6进一步形成发射滤波支路12的三个耦合零点；接收滤波支路13由依次耦合的五个接收滤波腔b1-b5组成，五个接收滤波腔b1-b5进一步形成接收滤波支路13的一个耦合零点；其中，发射滤波支路12的六个发射滤波腔a1-a6沿主耦合顺序呈反“s”形布置，接收滤波支路13的五个接收滤波腔b1-b5沿第二方向y一字排列，发射滤波支路12的发射滤波腔尺寸大于接收滤波支路13的接收滤波腔尺寸。
17.其中，发射滤波支路12的六个发射滤波腔a1-a6包括：第一发射滤波腔a1、第二发射滤波腔a2、第三发射滤波腔a3、第四发射滤波腔a4、第五发射滤波腔a5及第六发射滤波腔a6；接收滤波支路13的五个接收滤波腔b1-b5包括：第一接收滤波腔b1、第二接收滤波腔b2、第三接收滤波腔b3、第四接收滤波腔b4及第五接收滤波腔b5。
18.区别于现有技术，本滤波器10的发射滤波支路12和接收滤波支路13的滤波腔排布合理，避免滤波器10某一方向的长度过长，从而缩少滤波器10的体积，使得滤波器10整体相对方正，且满足小型化的设计要求。
19.可选地，壳体11上还设有第一端口14，分别与发射滤波支路12的第一发射滤波腔
a1和接收滤波支路13的第一接收滤波腔b1连接。
20.本实施例滤波器10的发射滤波支路12和接收滤波支路13共用第一端口14，能够减少滤波器10的端口的数量，以减少滤波器10用于端口的及抽头焊接点的数量，因此能够降低滤波器10的成本，提高其配置的灵活性。
21.进一步地，本实施例滤波器10能够实现零点抑制，便于调试指标，提高滤波器10的信号隔离度。
22.可选地，本实施例的发射滤波支路12的六个发射滤波腔a1-a6划分为沿第一方向x排列的二列；成列排布能够缩小发射滤波支路12的排布空间，有利于滤波器10的小型化。
23.可选地，本实施例的发射滤波支路12的第六发射滤波腔a6、第三发射滤波腔a3及第二发射滤波腔a2为一列且沿第二方向y依次相邻设置；发射滤波支路12的第五发射滤波腔a5、第四发射滤波腔a4及第一发射滤波腔a1为一列且沿第二方向y依次相邻设置；发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1还与第二发射滤波腔a2相邻设置，且发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1在第二方向y上的投影位于发射滤波支路12的第二发射滤波腔a2在第二方向y上的投影与发射滤波支路12的第三发射滤波腔a3在第二方向y上的投影之间。
24.由上述分析可知，本实施例发射滤波支路12的六个发射滤波腔a1-a6中的两列相邻设置，且每一列中多个发射滤波腔依次相邻设置，能够进一步缩小发射滤波支路12的排布空间；且该两列发射滤波腔交错设置，能够进一步缩小发射滤波支路12的排布空间。
25.进一步地，本实施例发射滤波支路12的六个发射滤波腔a1-a6的尺寸均相同，由上述发射滤波腔的排布可知，任意两组两个相邻发射滤波腔之间的距离相等，能够是的发射滤波支路12的排腔更紧凑，能够缩小发射滤波腔的排布空间。
26.在其它实施例子中，发射滤波支路1的第二发射滤波腔在第二方向y上的投影可以位于第一发射滤波腔在第二方向y上的投影与第三发射滤波腔在第二方向y上的投影之间。
27.可选地，本实施例发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1与第三发射滤波腔a3、发射滤波支路12的第四发射滤波腔a4与第六发射滤波腔a6之间分别容性交叉耦合，以形成发射滤波支路12的两个容性耦合零点，发射滤波支路12的第三发射滤波腔a3与第六发射滤波腔a6之间感性交叉耦合，以形成发射滤波支路12的一个感性耦合零点。
28.耦合零点也称为传输零点。传输零点是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，能更好的实现多个通带间的高度隔离。
29.一般而言，实现容性耦合零点的方式为容性交叉耦合元件，一般的容性交叉耦合元件可以为飞杆。也即发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1与第三发射滤波腔a3之间设置有飞杆(等效于图2所示的电容c1)、发射滤波支路12的第四发射滤波腔a4与第六发射滤波腔a6之间设置有飞杆(等效于图2所示的电容c2)。由上述分析可知，发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1与第三发射滤波腔a3之间的距离、发射滤波支路12的第四发射滤波腔a4与第六发射滤波腔a6之间的距离相等，因此能够实现采用相同规格飞杆元件，以达到实现发射滤波支路12的两个容性耦合零点的效果。在形成发射滤波支路12时能够减少物料的种类、便于制造、降低了产品的复杂度，节约了成本。
30.一般而言，实现感性耦合零点的方式为窗口，并且在窗口设置有金属耦合筋。也即在发射滤波支路12的第三发射滤波腔a3与第六发射滤波腔a6之间设置窗口及金属耦合筋
(等效于图2所示的电容l1)。其中，本实施例通过金属耦合筋实现感性交叉耦合，金属耦合筋受到外界温度的变化小，减少滤波器10的温度漂移。
31.可选地，本实施例接收滤波支路13的第一接收滤波腔b1至第五接收滤波腔b5为一列且沿第二方向y依次相邻设置；成列且依次相邻设置能够缩小接收滤波支路13的排布空间，有利于滤波器10的小型化。
32.可选地，本实施例发射滤波支路12的第五接收滤波腔a5在第一方向x的投影位于发射滤波支路12的第六接收滤波腔a6在第一方向x的投影合接收滤波支路13的第五接收滤波腔b5在第一方向x的投影之间。
33.由上述分析可知，第一端口14分别与发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1和接收滤波支路13的第一接收滤波腔b1连接，且发射滤波腔a1所在列位于第二发射滤波腔a2所在列和第一接收滤波腔b1所在列的中间，因此，本实施例的排腔结构能够减少抽头等端口组件的长度，减少信号损耗及节约成本。
34.可选地，本实施例的发射滤波支路12与接收滤波支路13之间隔设置，能够减少二者之间的信号串扰。在其他实施例中，发射滤波支路与接收滤波支路还可以相邻设置。
35.可选地，本实施例接收滤波支路13的第二接收滤波腔b2与第四接收滤波腔b4之间感性交叉耦合，以形成接收滤波支路13的一个感性耦合零点。
36.具体地，可以在接收滤波支路13的第二接收滤波腔b2与第四接收滤波腔b4之间设置窗口及金属耦合筋(等效于图2所示的电容l1)。其中，本实施例通过金属耦合筋实现感性交叉耦合，金属耦合筋受到外界温度的变化小，减少滤波器10的温度漂移。
37.可选地，本实施例的壳体11进一步设有第二端口15和第三端口16，发射滤波支路12的第六发射滤波腔a6与第二端口15连接，接收滤波支路的第五接收滤波腔b5与第三端口16连接。
38.其中，本实施例的第一端口14为发射滤波支路12和接收滤波支路13的输出端，第二端口15为发射滤波支路12的输入端，第三端口16为接收滤波支路13的输入端；第一端口14、第二端口15及第三端口16均可以为滤波器10的抽头。
39.本实施例的发射滤波支路12的带宽位于895mhz-962mhz的范围内。具体地，第一端口14与第一发射滤波腔a1之间的耦合带宽范围为65mhz-77mhz；第一发射滤波腔a1与第二发射滤波腔a2之间的耦合带宽范围为37mhz-45mhz；第一发射滤波腔a1与第三发射滤波腔a3之间的耦合带宽范围为(-43)mhz-(-35)mhz；第二发射滤波腔a2与第三发射滤波腔a3之间的耦合带宽范围为21mhz-18mhz；第三发射滤波腔a3与第四发射滤波腔a4之间的耦合带宽范围为33mhz-41mhz；第三发射滤波腔a3与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为11mhz-17mhz；第四发射滤波腔a4与第五发射滤波腔a5之间的耦合带宽范围为12mhz-17mhz；第四发射滤波腔a4与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为(-48)mhz-(-39)mhz；第五发射滤波腔a5与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为29mhz-37mhz；第六发射滤波腔a6与第二端口15之间的耦合带宽范围为65mhz-77mhz，能够满足设计要求。
40.发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1至第六发射滤波腔a6的谐振频率依次位于以下范围内：929mhz-931mhz、902mhz-904mhz、934mhz-936mhz、924mhz-926mhz、899mhz-901mhz、929mhz-931mhz。
41.本实施例的接收滤波支路13的带宽位于701mhz-805mhz的范围内。具体地，第一端
口14与第一接收滤波腔b1之间的耦合带宽范围为119mhz-136mhz；第一接收滤波腔b1与第二接收滤波腔b2之间的耦合带宽范围为92mhz-105mhz；第二接收滤波腔b2与第三接收滤波腔b3之间的耦合带宽范围为60mhz-71mhz；第二接收滤波腔b2与第四接收滤波腔b4之间的耦合带宽范围为18mhz-25mhz；第三接收滤波腔b3与第四接收滤波腔b4之间的耦合带宽范围为60mhz-71mhz；第四接收滤波腔b4与第五接收滤波腔b5之间的耦合带宽范围为92mhz-105mhz；第五接收滤波腔b5与第三端口16之间的耦合带宽范围为119mhz-136mhz，能够满足设计要求。
42.接收滤波支路13的第一接收滤波腔b1至第五接收滤波腔b6的谐振频率依次位于以下范围内：746mhz-748mhz、746mhz-748mhz、766mhz-768mhz、746mhz-748mhz、746mhz-748mhz。
43.可见，每一路滤波支路中各个滤波腔的谐振频率基本一样，提高了制造、调试的便利性；也即采用相同的规格参数进行制造即可，实际过程中只需要简单的调试即可达到所需要的参数范围。
44.如图3所示，图3是图1中滤波器的仿真结果示意图。经过实验测试，本申请的发射滤波支路12的带宽位于895mhz-962mhz的范围内，如图3中的频带曲线s1所示，发射滤波支路12的位于频带880mhz-890mhz内的交叉耦合零点分别为零点a和零点b的带宽抑制大于50db，且频带为703mhz-803mhz的带宽抑制大于50db，因此能够提发射滤波支路12的带外抑制等性能；发射滤波支路12的带宽位于701mhz-805mhz的范围内，如图3中的频带曲线s2所示，接收滤波支路13的位于频带898.4mhz-960mhz内的零点c的带宽抑制大于50db交叉耦合零点，且频带为880mhz-890mhz的带宽抑制大于50db，因此能够提接收滤波支路13的带外抑制等性能；因此能够提高滤波器10收发信号的隔离度。
45.在另一实施例中，发射滤波支路12的带宽还可以位于873mhz-962mhz的范围内。具体地，第一端口14与第一发射滤波腔a1之间的耦合带宽范围为91mhz-105mhz；第一发射滤波腔a1与第二发射滤波腔a2之间的耦合带宽范围为67mhz-75mhz；第一发射滤波腔a1与第三发射滤波腔a3之间的耦合带宽范围为(-33)mhz-(-29)mhz；第二发射滤波腔a2与第三发射滤波腔a3之间的耦合带宽范围为41mhz-50mhz；第三发射滤波腔a3与第四发射滤波腔a4之间的耦合带宽范围为47mhz-56mhz；第三发射滤波腔a3与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为4mhz-9mhz；第四发射滤波腔a4与第五发射滤波腔a5之间的耦合带宽范围为21mhz-41mhz；第四发射滤波腔a4与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为(-46)mhz-(-38)mhz；第五发射滤波腔a5与第六发射滤波腔a6之间的耦合带宽范围为59mhz-69mhz；第六发射滤波腔a6与第二端口15之间的耦合带宽范围为91mhz-105mhz，能够满足设计要求。
46.发射滤波支路12的第一发射滤波腔a1至第六滤波腔a6的谐振频率依次位于以下范围内：917mhz-919mhz、894mhz-896mhz、922mhz-924mhz、919mhz-921mhz、888mhz-890mhz、917mhz-919mhz。
47.本实施例的接收滤波支路13的带宽位于696mhz-805mhz的范围内；本实施例的接收滤波支路13的其它各项参数与上述实施例的接收滤波支路13相同，这里不赘述具体地。
48.可见，每一路滤波支路中各个滤波腔的谐振频率基本一样，提高了制造、调试的便利性；也即采用相同的规格参数进行制造即可，实际过程中只需要简单的调试即可达到所需要的参数范围。
49.如图4所示，图4是本申请滤波器实施例的另一仿真结果示意图。经过实验测试，本申请的发射滤波支路12的带宽位于873mhz-962mhz的范围内，如图4中的频带曲线s1所示，发射滤波支路12的频点为850mhz的带宽抑制大于50db，因此零点a和零点b的带宽抑制大于50db，因此能够提发射滤波支路12的带外抑制等性能；发射滤波支路12的带宽位于696mhz-805mhz的范围内，如图4中的频带曲线s2所示，接收滤波支路13的频点为885mhz的零点c的带宽抑制大于50db，因此能够提接收滤波支路13的带外抑制等性能；因此能够提高滤波器10收发信号的隔离度。
50.需要注意的是，本申请的两个或者多个耦合零点的参数(如频点及抑制)可能相同；在仿真图中，相同参数的耦合零点展示为同一个耦合零点；且其它滤波支路的上述射频参数与发射滤波支路12类似，这里不赘述。
51.本申请的一些实施方式称为滤波器，也可以称为双工器。
52.本申请还提供一种通信设备，如图5所示，图5是本申请的通信设备一实施例的结构示意图。本实施例的通信设备包括天线32和与天线32连接的射频单元31，射频单元31包括如上述实施例所示的滤波器10，滤波器10用于对射频信号进行滤波。
53.在其他实施例子中，射频单元31还可以和天线32一体设置，一形成有源天线单元(active antenna unit，aau)。
54.区别于现有技术，本申请实施例滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；发射滤波支路，设置在壳体上，由依次耦合的六个发射滤波腔组成，形成发射滤波支路的三个耦合零点；接收滤波支路，由依次耦合的五个接收滤波腔组成，形成接收滤波支路的一个耦合零点；其中，发射滤波支路的六个发射滤波腔沿主耦合顺序呈反“s”形布置，接收滤波支路的五个接收滤波腔沿第二方向一字排列，发射滤波支路的发射滤波腔尺寸大于接收滤波支路的接收滤波腔尺寸。通过这种方式，本申请实施例滤波器的收发支路的滤波腔排布合理，避免滤波器某一方向的长度过长，从而缩少滤波器的体积，使得滤波器整体相对方正，且满足小型化的设计要求。
55.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。