介质隔离结构及其介质滤波器的制作方法

本实用新型涉及介质滤波器技术领域，尤其涉及一种介质隔离结构及其介质滤波器。

背景技术：

介质滤波器与传统金属同轴滤波器一样,经常遇到相邻两个谐振器间不需要相互耦合,但由于结构或位置因素始终存在少量耦合的情况，一般称之为寄生耦合。寄生耦合通常会使原设计的频率响应产生恶化，所以在设计中需要尽量减小寄生耦合，或者通过调整滤波器的拓扑结构降低寄生耦合对频率响应的影响度。

减小相邻两个谐振器间寄生耦合的常用方法有两种：

1、将相邻两个谐振器设置于两个单独的陶瓷介质块上，这样能从物理上将两者隔离，从而最大限度的减小两者间的寄生耦合。其缺点是增加了滤波器的陶瓷块数量，在滤波器的装配中会引入额外的对齐要求和焊接工序，还增加了设计的累积公差，加大了滤波器的生产调试难度。

2、如现有中国专利cn109103553b公开了相邻两谐振器仍设置于同一陶瓷介质块上，利用两者之间设置的通槽来隔离相互间的耦合。这种方法避免了陶瓷介质的分块，但由于两谐振器在物理上由通槽两端的连接段相连，仍会存在一定的相互耦合，且其耦合带宽随连接段宽度增大而迅速增大。考虑到陶瓷介质块的加工成型难度和结构强度，连接段的宽度一般不能小于1mm，所以寄生耦合量相比方法一在量级上更高，须通过调整滤波器的拓扑结构降低寄生耦合对频率响应的影响度，因此对滤波器的拓扑设计限制较大。当连接段宽度较窄时，其结构强度相较于介质块其他部分低，在陶瓷烧制或高低温冲击下可能出现断裂的风险，对陶瓷材料和烧制工艺要求较高。

综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种介质隔离结构，实现单一陶瓷介质块上相邻介质谐振器间的良好隔离器效果，降低了加工成本，增加了设计的稳定性且提高了可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种介质隔离结构，包括有至少一对相邻的第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器设有一对te102模式的第一频率盲孔，所述第二介质谐振器设有一个te101模式的第二频率盲孔，且所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器的中间设置至少一用于隔离所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器的通槽和/或通孔。

根据所述的介质隔离结构，两个所述第一频率盲孔在所述第一介质谐振器的上表面沿所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器中心连线轴对称分布，且两个所述第一频率盲孔的直径和深度对应相等。

根据所述的介质隔离结构，所述第二频率盲孔设于所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器中心连线的所在直线上。

根据所述的介质隔离结构，至少一所述通槽和/或所述通孔对称垂直于所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器的中心连线上。

根据所述的介质隔离结构，所述通槽和/或所述通孔衔接于所述第一介质谐振器和所述第二谐振器之间的至少两个介质连接段的宽度相等。

根据所述的介质隔离结构，所述介质隔离结构为陶瓷介质块。

根据所述的介质隔离结构，所述介质隔离结构呈矩形块结构。

还提供了一种介质滤波器，其特征在于，包括有上述的介质隔离结构。

根据所述的介质滤波器，包括有两个所述介质隔离结构，两个所述介质隔离结构上下分布且设有一对输入输出端口，所述第一介质谐振器和所述第二介质谐振器分布临近于所述输入输出端口。

根据所述的介质滤波器，所述介质滤波器的工作频率为2.6ghz。

本实用新型所述的介质隔离结构将相邻介质谐振器之一通过设置一对频率盲孔，使其工作模式由te101模式变为te102模式，另一谐振器保持单频率盲孔，工作模式为加载的te101模式，两谐振器中间通过设置沿两谐振器中心连线轴对称的一个或多个通槽或通孔进行隔离。由于te102模式谐振器的磁场分布沿两谐振器中心连线的轴对称性，轴两侧陶瓷介质连接段所产生的耦合大小相同，极性相反，相互抵消，从而将两谐振器间的寄生耦合降至最低。

附图说明

图1为现有传统单陶瓷介质块的常用隔离结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例所述介质隔离结构的立体结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例所述介质隔离结构的俯视结构示意图；

图4为本实用新型第一实施例所述介质隔离结构的磁场方向示意图；

图5为本实用新型第一实施例所述介质隔离结构与现有传统结构在不同连接段宽度下耦合带宽的对比示意图；

图6为本实用新型包括有第一实施例所述介质隔离结构的介质滤波器的立体结构示意图；

图7为本实用新型包括有第一实施例所述介质隔离结构的介质滤波器的拓扑示意图；

图8为本实用新型包括有第一实施例所述介质隔离结构的介质滤波器的频率响应曲线；

图9为本实用新型第二实施例所述介质隔离结构的结构示意图；

图10为本实用新型第三实施例所述介质隔离结构的结构示意图；

图11为本实用新型第四实施例所述介质隔离结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，现有传统介质谐振器间的隔离结构为一个陶瓷介质块1，包含两个介质谐振器，分别为第一介质谐振器21和第二介质谐振器22，每个介质谐振器的上表面中心分别设置有一个频率盲孔，分别为第一频率盲孔31和第二频率盲孔32，使谐振器工作于te101模式，通过调节频率盲孔的直径和深度可以调整各谐振器的工作频率。两介质谐振器的中间设置有一个贯穿陶瓷介质块的隔离通槽4，隔离通槽4的两端各保留有一段介质连接段5，使两谐振器保持在同一陶瓷介质块中；整个陶瓷介质块包括盲孔和通槽的表面均覆盖有导电镀层，通常采用镀铜或镀银等高电导率金属层来减少滤波器的插入损耗；由于电磁场较强的中间区域被隔离通槽4分隔，两谐振器间仅剩下少量通过介质连接段5产生的相互耦合，从而实现两谐振器在物理上相连而电气上的基本隔离。这种方法避免了陶瓷介质的分块，但由于两谐振器在物理上由通槽两端的连接段相连，仍会存在一定的相互耦合，且其耦合带宽随连接段宽度增大而迅速增大。

图2～图3示出了本实用新型第一实施例所述的介质隔离结构11，包括有至少一对相邻的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202，第一介质谐振器201设有一对te102模式的第一频率盲孔，分别为盲孔302和盲孔303，从而将其工作模式从te101模式变为te102模式，te模是指电磁波的传播方向上电场的纵分向为零，磁场的纵向分量不为零的传播模式；第二介质谐振器202设有一个te101模式的第二频率盲孔301，且第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中间设置一个用于隔离第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的通槽40。此时该第一介质谐振器201的磁场环绕在两频率盲孔周围，同样沿两谐振器中心连线轴对称分布，参见图4；由于te102模式谐振器的磁场分布沿两谐振器中心连线的轴对称性，轴两侧陶瓷介质连接段所产生的耦合大小相同，极性相反，相互抵消，从而将两谐振器间的寄生耦合降至最低，实现了在单一陶瓷介质块上相邻介质谐振器间的良好隔离器效果。

为保证能够产生两个强度相同，方向相反的磁场，本实施的两个第一频率盲孔在第一介质谐振器201的上表面沿第一介质谐振器201和第二介质谐振器202中心连线轴对称分布，且两个所述第一频率盲孔的直径和深度对应相等；即盲孔302和盲孔303的直径相等且深度也相等。第二频率盲孔301设于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202中心连线的所在直线上，使得第二频率盲孔301与两个第一频率盲孔之间的耦合作用强度相等，同时极性相反，恰好相互抵消。

本实施例设有一通槽40，且所述通槽40对称垂直于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中心连线上；通过该通槽40将一个介质块上的两个介质谐振器进行隔离。所述介质隔离结构11为陶瓷介质块，当然在其他实施例中也可以是其他介质材料。所述介质隔离结构11呈矩形块结构，或者在其他实施例中也可以是其他形状。

进一步的是，通槽40衔接于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202之间的两个介质连接段50的宽度相等，不同于现有传统结构中两介质谐振器的寄生耦合随着介质连接段50宽度的增大而迅速增加，本实用新型提出的介质隔离结构11中的寄生耦合对介质连接段50的宽度增加并不敏感，只要上下两个介质连接段50的宽度保持相同，则强度相同且极性相反的两个耦合保持抵消状态，使总的寄生耦合始终能保持接近为零的状态，参见图5；现有传统隔离结构通常对于介质连接段的宽度设计左右为难，需要找到满足寄生耦合和陶瓷结构强度的良好平衡点，甚至需要反复更改整个滤波器的拓扑设计。而本实用新型提出的隔离结构由于寄生耦合的耦合带宽保持在接近为零的量级，且基本不受介质连接段50宽度的影响，不仅大大提高了介质滤波器的频率选择性能和设计灵活性，同时提高了介质滤波器的结构强度和可靠性。

图6示出本实用新型包括第一实施例所述介质隔离结构11的介质滤波器，该介质滤波器的工作频率为2.6ghz，包括有两个所述介质隔离结构11，两个介质隔离结构11上下分布且设有一对输入输出端口60，第一介质谐振器201和第二介质谐振器202分布临近于所述输入输出端口60。如图，该介质滤波器由上下两个陶瓷介质块组成，每个陶瓷介质块包含五个介质谐振器，每个介质谐振器的表面中心设置有频率盲孔。其中在陶瓷介质块一上的靠近输入输出端口60两个谐振器相邻，两者间的寄生耦合对整个滤波器的频率响应影响较大。因此在其中一个介质谐振器表面设置沿介质块中心轴对称的两个频率盲孔302和303，使其工作模式为te102模式，另一介质谐振器保持单频率盲孔301，工作模式为te101模式。相比现有传统隔离结构，本实用新型提出的隔离结构能提供更好的隔离效果，更小的寄生耦合，以及更高的陶瓷结构强度。图8为该介质滤波器的仿真频率响应曲线，以及与现有传统隔离结构的仿真曲线对比，从中可见得益于采用该隔离结构后输入输出端两谐振器的寄生耦合大幅减小，工作频段两侧的带外抑制性能明显改善，频率选择性能大幅提升。

图9示出本实用新型第二实施例所述介质隔离结构12，包括有至少一对相邻的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202，第一介质谐振器201设有一对te102模式的第一频率盲孔，分别为直径和宽度都相等的盲孔302和盲孔303，第二介质谐振器202设有一个te101模式的第二频率盲孔301；与上述实施例不同之处在于，本实施例的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中间设置两个用于隔离第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的通槽41，两个通槽41对称垂直于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中心连线上，且两个通槽41衔接于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202之间的三个介质连接段的宽度相等。

图10示出本实用新型第三实施例所述介质隔离结构13，包括有至少一对相邻的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202，第一介质谐振器201设有一对te102模式的第一频率盲孔，分别为直径和宽度都相等的盲孔302和盲孔303，第二介质谐振器202设有一个te101模式的第二频率盲孔301；与上述任一项实施例不同之处在于，本实施例的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中间设置四个用于隔离第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的通孔42，四个通孔42对称分布并垂直于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中心连线上，且两个通孔42衔接于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202之间的五个介质连接段的宽度相等。

图11示出本实用新型第四实施例所述介质隔离结构14，包括有至少一对相邻的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202，第一介质谐振器201设有一对te102模式的第一频率盲孔，分别为直径和宽度都相等的盲孔302和盲孔303，第二介质谐振器202设有一个te101模式的第二频率盲孔301；与上述任一项实施例不同之处在于，本实施例的第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中间设置两个用于隔离第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的半开口的通槽43，两个通槽43对称分布并垂直于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202的中心连线上，且两个通槽43衔接于第一介质谐振器201和第二介质谐振器202之间的一个介质连接段的宽度相等。

上述第二实施例、第三实施例以及第四实施例的介质隔离结构同样能够产生两个强度相同，方向相反的磁场分别通过两边介质连接段5与介质谐振器一21中的磁场产生耦合，耦合量大小相等，极性相反，正好相互抵消，从而实现在单一陶瓷介质块上相邻介质谐振器间的良好隔离器效果。

还提出了一种包括如图9或图10或图11的介质隔离结构的介质滤波器。

综上所述，本实用新型实现单一陶瓷介质块上相邻介质谐振器间的良好隔离器效果，使相互间的耦合量最小化，避免介质分块引起的装配、焊接和调试的难度增加；隔离效果较现有传统隔离结构有较大改善，两谐振器间的耦合带宽较现有隔离结构明显下降，将寄生耦合对滤波器频率响应的影响降到最小，提升了介质滤波器的频率选择性能，同时对设计时滤波器的拓扑要求降低，增加了设计的灵活性；该结构中的寄生耦合基本不随两介质谐振器间的介质连接段的宽度变化，所以较现有设计可以适量增加连接段宽度，增强整个介质块的结构强度，从而对陶瓷材料和烧制工艺要求大幅降低，也降低了介质滤波器在烧制、生产、转运和使用过程中因应力或温度变化而断裂的风险，提高了介质滤波器的可靠性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。