滤波器、模块组合体及陶瓷介质模块的制作方法

本发明涉及通信技术领域，具体而言，本发明涉及一种陶瓷介质模块，以及由该陶瓷介质模块组合成复合单元的模块组合体，以及采用该陶瓷介质模块组装而成的滤波器。

背景技术：

滤波器作为选频器件，通过由多个谐振模块构成，其中陶瓷介质滤波器采用陶瓷介质模块来实现，陶瓷介质模块作为调谐基本单元，是通信设备不可或缺的一部分。随着通信系统的高速发展进入到5g时代，滤波器的可靠性更是影响系统关系因素，如何减小滤波器体积同时减少产品的插入损耗，是行业内亟需解决的难题。

现有的介质滤波器中，多为单模滤波器，体积较大，插损没有优势。

为达到体积与插损间的平衡，发展了多模滤波器器。在多模滤波器中，以双模与三模比较成熟。如图1所示，当滤波器所采用的模块的长l、宽w、高h近乎相等时，滤波器三个模式可近乎相当，达到模块的较高设计要求。

为了实现陶瓷介质模块的三种模式的交叉耦合，现有技术中，可通过在其相邻两个面之间开设切口来实现耦合，如图2所示滤波器上“一”字形的切口a和图3所示的“l”形切口b。但是这些切口方式，难以实现强耦合，耦合带宽很窄。另外，用此方式设计的模块体积较大，而且长宽高之间差距也较大。比如图3所示的是一种180m带宽滤波器用到的模块，为实现180m的滤波带宽，滤波器的长、宽、高分别为：13.88mm，13.89mm，15.21mm，其中高度方向明显比长度和宽度方向的尺寸大，不能很好地符合三个模式尺寸相当的设计目标。

由此可见，以传统的切口方式构成的滤波器体积大，结构复杂，并且很难再进一步实现更宽的通带的效果。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种实现多种模式间的耦合的陶瓷介质模块。

本发明的另一目的在于提供一种应用前一目的所述的陶瓷介质模块的模块组合体/滤波器。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

适应本发明的目的之一而提供的一种陶瓷介质模块，用于对经过其中的多模信号进行调谐，呈方块状，表面覆盖导电金属层，该模块设有用于实现该信号的模式之间的耦合的开口槽，每个开口槽坐落在该模块其中一条相应棱边的非末端位置上，所述开口槽占据一个块状空间，分居其所在的棱边两面关于该棱边对称设置。

部分实施例中，所述模块设有至少两个所述的开口槽，设有开口槽的各个棱边分别平行于参考三维笛卡尔坐标系而虚设的不同坐标轴。

进一步的实施例中，所述模块设有两个所述的开口槽，其中第一开口槽用于实现所述多模信号中第一模式和第二模式的耦合，第二开口槽用于实现所述多模信号中第一模式和第三模式的耦合。

进一步的实施例中，所述模块还设有第三开口槽，用于实现第二模式和第三模式之间的耦合。

部分实施例中，其中一个开口槽在其棱边上所占的宽度大于其余开口槽在其各自的棱边上所占的宽度。

部分实施例中，其中一个开口槽用于参与实现多模信号的两个模式间的容性交叉耦合/感性交叉耦合。

部分实施例中，所述模块表面设有至少一个调谐孔。

进一步的实施例中，所述模块在其表面上设置有信号连接端口，所述信号连接端口为信号输入端口和/或信号输出端口。

部分实施例中，所述模块在其一面上设有用于与第二个所述的陶瓷介质模块耦合信号的窗口。

较佳的实施例中，所述开口槽表面镀制导电金属层。

进一步的实施例中，所述陶瓷介质模块的导电金属层有多处被局部去除的镂空区。

适应本发明的目的之一而提供的一种模块组合体/滤波器，其包括多个如前所述的陶瓷介质模块，各陶瓷介质模块顺序以彼此的窗口相连接而实现彼此的耦合，位于顺序首级与末级的陶瓷介质模块分别设置信号连接端口。

进一步的实施例中，顺序连接的两个所述的陶瓷介质模块中，一个陶瓷介质模块中三个模式的每一个通过该陶瓷介质模块中的开口槽与另一陶瓷介质模块三个模式中的不同一个相耦合。

较佳的实施例中，所述窗口处，通过磁场在两个模式间产生感性交叉耦合和/或容性交叉耦合。

一种实施例中，所述滤波器包括两个所述的陶瓷介质模块，其中第一陶瓷介质模块设置两个所述的开口槽，其中的第二陶瓷介质模块设置三个所述的开口槽。

较佳的实施例中，顺序的两个陶瓷介质模块的窗口之间以空气、介质材料、波导任意之一相连接。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明对陶瓷介质模块进行改进，适应多模式下两两耦合的需要，在陶瓷介质模块的相应棱边的非末端位置上设置开口槽，利用每个开口槽实现两个彼此极化正交的模式之间的耦合。这种在棱边的非末端位置设置的开口槽有利于减少模块所接入和通路的插损，并且能够实现更宽通带。此外，采用本发明的陶瓷介质模块，在实现同样宽带的前提下，可以减小滤波器体积大小，使滤波器的长宽高尺寸更接近相等，更好地满足高性能滤波器的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为传统滤波器的结构示意图；

图2为传统具有切口结构的陶瓷介质模块的结构示意图，其一个空间维度的尺寸明显大于另外两个空间维度，且其中采用贯通整条棱边的单个切口；

图3为传统具有切口结构的陶瓷介质模块的结构示意图，其一个空间维度的尺寸明显大于另外两个空间维度，且其中采用贯通整条棱边的两个切口，两个切口相交；

图4为本发明提供的陶瓷介质模块在三维笛卡尔坐标系上相对位置示意图；

图5为本发明提供的陶瓷介质模块的一种实施例的结构原理图，主要示出单个开口槽的情况；

图6为本发明提供的陶瓷介质模块的另一实施例的结构原理图，主要示出两个开口槽的情况，且示出其设置两个信号连接端口的情况；

图7为本发明提供的陶瓷介质模块实现容性交叉耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图8为本发明提供的陶瓷介质模块实现容性交叉耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图9为本发明提供的陶瓷介质模块实现容性交叉耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图10为本发明提供的陶瓷介质模块实现容性交叉耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图11为本发明提供的陶瓷介质模块实现容性交叉耦合产生对称零点所体现的参数曲线示意图；

图12为本发明提供的陶瓷介质模块实现感性耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图13为本发明提供的陶瓷介质模块实现感性耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图14为本发明提供的陶瓷介质模块实现感性耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图15为本发明提供的陶瓷介质模块实现感性耦合的一种实施例中开口槽设置关系示意图；

图16为本发明提供的陶瓷介质模块实现感性耦合产生对称零点的所体现的参数曲线示意图；

图17为本发明提供的滤波器的一个实施例的结构示意图，示出其一个视角；

图18为图17所示的滤波器的另一视角所表现的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“连接”可以是直接相接，也可是通过中间部件(元件)间接连接。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

为便于理解下文即将进行的描述所涉及的相对位置关系，请参阅图4所示一个方块状物体m置于三维笛卡尔坐标系所呈现的各个面与棱边相对于各个坐标轴的位置关系。根据该图，可以理解，当方块状物体规则地置于这样一个坐标系中时，各个面与相邻两条坐标轴所构成的面相平行，而该方块状物体中每连续的四个面所构成的四条棱边，均与其中的一条坐标轴相平行，方块状物体六个面所构成的十二条棱边中，各有四个棱边与x、y、z三条轴之一相平行。基于这样的相对位置关系，下文述及的各个部件，涉及到方块状结构的，均以符号m标示出，以便可结合图4进行理解。

请参阅图5，作为本发明提供的陶瓷介质模块的典型实施例，其由一个规则的方块状的陶瓷介质加工而成，表面整体镀制金属导电层，一般镀设金属银层。该模块m有大致相等的长宽高，在其中的一个棱边上设置一个开口槽11，便可用于对经过其中的信号的两个极化正交的模式进行耦合。本实施例中，所述的开口槽11也被镀制金属导电层。

所述的开口槽11也呈块状，居于其所在的棱边的非末端位置处，较佳的实施例是将其设置在一边棱边的正中，其具体位置及具体尺寸则可由本领域技术人员根据模块所需的具体性能而灵活设计。

需要注意的是，本发明的开口槽11不允许被设置于一个棱边的末端位置处而成为现有技术中的半边或整体切口，因此，本发明的开口槽11应是一个由陶瓷介质包围起来的槽口，而非一个半开放或全开放的切口。

所述开口槽11占据一个块状空间，整体跨骑在构成其所在棱边的两个相邻面处，对称地分布在该两个相邻的面上，使得这两个面在该开口槽11位置处均呈现缺口状。

如图5所示的陶瓷介质模块中，其对应到图4所示的坐标系中，所述开口槽11居于与y轴平行的一条棱边上，该棱边跨骑在沿z轴相对的两个面之一和沿x轴相对的两个面之一上，因此，对于信号中极化方向沿着z轴两个相对面的第一模式，和极化方向沿着x轴的第二模式，所述开口槽11可以将这两个模式进行耦合，从而构成一个最基本的调谐单元。

请参阅图6，对于需要调谐多模的情况，特别是调谐三模的情况，本发明的另一实施例提供另一种陶瓷介质模块，在该模块不同上设置两个所述的开口槽11，即在图5的实施例的模块的基础上，将图5的开口槽视为第一开口槽111，而增设第二开口槽112。

将图6所示的陶瓷滤波模块对应到图4的坐标系可知，所述的第二开口槽112居于与x轴平行的一条棱边上，该棱边跨骑在沿z轴相对的两个面之一和沿y轴相对的两个面之一上，因此，对于信号中极化方向沿着z轴两个相对面的第一模式，和极化方向沿着y轴的第三模式，所述开口槽112可以将该第一模式与第三模式进行耦合，从而也构成一个基本的调谐单元。本实施例模块可以用在多模场景中，将其中的第一模式分别与第二模块和第三模式耦合。

根据以上的关于模块的基本单元的原理性揭示，可以理解此处所扩展的实施例：具体可以在与z轴相平行的一条棱边上开设第三开口槽，而该棱边必然跨骑在沿x轴相对的两个面之一和沿y轴相对的两个面之一上，因此，对于信号中极化方向沿着x轴的第二模式，和极化方向沿着y轴的第三模式而言，所述开口槽可以将这两个模式进行耦合，从而也构成一个基本的调谐单元。同理可以用在多模场景中，将其中的第二模式和第三模式进行耦合。同理，本实施例的模块同理可用在多模场景中，将第一模式、第二模式、第三模式两两进行耦合。

在前述关于本发明的陶瓷介质模块的原理性实施例的基础上，在将其应用到诸如滤波器、预选滤波器、延时滤波器、模块组合体等具体应用场景中时，可以根据实际情况设置所述的开口槽。

由于所述开口槽的长、宽、高三种尺寸会对耦合效果产生影响，因此，可由本领域技术人员在设计阶段根据调谐原理灵活设置，因此，一种改进的实施例中，其中一个开口槽在其棱边上所占的宽度大于其余开口槽在其各自的棱边上所占的宽度，也即是说，三个开口槽的尺寸允许根据需要而设置为不统一，但并不影响本发明的创造精神的体现。

另一改进的实施例中，可以在本发明的陶瓷介质模块的各种实施例的基础上设置一个或多个调谐孔，这些调谐孔可以设置在模块的六个面的任意一个或任意多个面上，由本领域技术人员灵活确定，以便按需改进调谐效果，特别是起到调节频率的作用。

又一改进的实施例中，本发明的陶瓷介质模块可以在各个实施例的基础上，通过在其导电金属层的一个或多个位置局部镂空形成镂空区，同样能起到改善调谐效果的作用。

另一应用的实施例中，本发明的陶瓷介质模块被用于滤波，再请参阅图6所示为例，可以在模块的表面上设置信号连接端口201、202，所述信号连接端口可以是信号输入端口，也可以是信号输出端口。一般而言，信号输入端201设置在其中一个面时，另一信号输入端口202便被设置在另一个面。但将信号输入端口201和信号输入端口202设置同一面上也是可行的。

关于信号连接端口的又一应用的实施例中，本发明的陶瓷介质模块与另一陶瓷介质模块构成模块组合体，用作滤波器时，每个模块可以仅设置单个信号连接端口，由此，信号自其中一个模块的用作信号输入端口的信号连接端口输入，而从用作信号输出端口的信号连接端口输出，或者逆向也同理。

再一应用的实施例中，本发明的陶瓷介质模块与另外两个陶瓷介质模块顺序串接共同构成滤波器，这种情况下，首尾两个模块可以设置所述的信号连接端口分别作为信号输入端口和信号输出端口，居于中间的模块则无需设置信号连接端口。

在将本发明的陶瓷介质模块用于滤波的应用场景中，通过开口槽在合适的棱边的设置，可以确保其中一个开口槽参与实现多模信号的两个模式间的容性交叉耦合或感性交叉耦合，使得在第一个模块中，第一开口槽将第一模式与第二模式相耦合，第二开口槽将第一模式与第三模式相耦合，然后在第二个相邻模式中，通过第二模块所设置的第三开口槽，将第一模式与第三模式进行耦合。

图7、图8、图9以及图10给出了经过实测的若干个实施例的陶瓷介质模块在其不同棱边开设所述的开口槽，从而参与实现容性交叉耦合的示例性结构，各个附图的信号连接端口201、202均居于图中的前向保持不变，设第一开口槽110以两个信号连接端口201、202所在的面连接而成的棱边上，基于此，以下结合各个附图对其开槽位置与各个信号连接端口的相对关系做简要说明：

图7所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽112位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中所示的右侧可见面的上方，而另外的其中一个开口槽111则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的左侧可见面的上方。

图8所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽113位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中所示的左侧不可见面的上方，而另外的其中一个开口槽114则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的居右的不可见面的上方。

图9所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽在图中不可见，其位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中不可见的左侧一面和底面之间，而另外的其中一个开口槽111则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的左侧可见面的上方。

图10所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽112位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中所示的右侧可见面的上方，而另外的其中一个开口槽在图中不可见，其位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的不可见的右侧一面与不可见的底面之间。

以上各个示例性结构经实测后所获得的s21参数曲线如图11所示的效果，其谐振零点在通带左侧产生，由此可以看出，以上各个示例性结构均可确保本发明的陶瓷介质模块用于产生容性交叉耦合效果。

图理，图12、图13、图14、图15给出了经过实测的若干个实施例的陶瓷介质模块在其不同棱边开设所述的开口槽，从而参与实现感性交叉耦合的示例性结构，各个附图的信号连接端口均居于图中的前向保持不变，设第一开口槽110以两个信号连接端口所在的面连接而成的棱边上，基于此，以下结合各个附图对其开槽位置与各个信号连接端口的相对关系做简要说明：

图12所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽112位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中所示的右侧可见面的上方，而另外的其中一个开口槽114则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的偏右的不可见面上方。

图13所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽113位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中所示的左侧不可见面的上方，而另外的其中一个开口槽111则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的左侧可见面的上方。

图14所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽115位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中右侧可见面与底面之间，而另外的其中一个开口槽111则位于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的左侧可见面的上方。

图15所示的模块的结构中可见，另外的其中一个开口槽112位于参考图4的坐标系与x轴相平行的一条棱边上，该棱边位于图中右侧可见面与顶面之间，而另外的其中一个开口槽位116于参考图4的坐标系与y轴平行的一条棱边上，且该棱边位于图中所示的左侧可见面与底面之间，居于左侧可见面的下方。

以上各个示例性结构经实测后所获得的s21参数曲线如图16所示的效果，其谐振零点在通带右侧产生，由此可以看出，以上各个示例性结构均可确保本发明的陶瓷介质模块用于产生感性交叉耦合效果。

本发明采用在陶瓷介质模块的棱边设置开口槽的方式，实现多种模式间的耦合，综合图11和图16可以看出，本发明的陶瓷介质模块可以减少滤波器的插损以及实现更宽通带。

本发明的陶瓷介质模块的开口槽设置方式能够在满足高带宽的基础优化模块的长、宽、高之间的尺寸比例关系，经实测，同样实现180m的宽带，传统的长、宽、高分别为：13.88mm，13.89mm，15.21mm，设计成长、宽、高分别为：13.9mm，13.0mm，14.0mm，可见，模块长宽高尺寸比例关系得到优化，更趋近于彼此相当，明显优于现有技术。

进一步，在利用多个本发明的陶瓷介质模块用于组合使用的各种实施例中，面面相向的两个模块之间，彼此的相向面上可以开设窗口用于互相耦合，实现两个模块之间的相互连接，等同于以空气为介质实现彼此的耦合。同理，还可在两个相对面之间设置波导或者其他介质材料来实现这种连接。本领域技术人员对此应当理解。

请结合图17和图18，本发明的基于所述的陶瓷介质模块实现了一种模块组合体，同时也可直接构成一种滤波器，该滤波由两个本发明的陶瓷介质模块m顺序耦合连接而成，两个模块之间的连接以窗口耦合的方式相组装，其中，两个模块各自的一个面上分别设置信号连接端口201、202。图中示出的滤波器还设置了所述的调谐孔30。

在这样的滤波器中，顺序连接的两个所述的陶瓷介质模块m，其中一个陶瓷介质模块中三个模式的每一个能够通过该陶瓷介质模块中的开口槽11与另一陶瓷介质模块三个模式中的不同一个相耦合，而在两个模块彼此耦合信号的所述窗口处，通过磁场相应在两个模式间产生感性交叉耦合和/或容性交叉耦合。

变换的实施例中，顺序的两个陶瓷介质模块的窗口之间除了以空气耦合之外，还可以采用介质材料、波导任意之一相连接。

其他变换的实施例中，所述滤波器包括两个所述的陶瓷介质模块，其中第一陶瓷介质模块设置两个所述的开口槽，其中的第二陶瓷介质模块设置三个所述的开口槽。具体可由本领域技术人员根据本发明的创造精神视实际滤波需求而定。

综上所述，本发明通过在陶瓷介质模块的棱边的非末端位置设置开口槽，优化了模块的调谐效果，使模块的长、宽、高比例关系得到优化，优于现有技术。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。