十一阶四交叉耦合零点的滤波器及通信装置的制作方法

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种十一阶四交叉耦合零点的滤波器及通信装置。


背景技术：

2.微波滤波器是现代移动通讯系统的关键设备，被广泛应用于无线通讯基站及各类通信终端；微波腔体滤波器结构是由射频连接器、腔体、盖板、多个谐振器单元、及频率调谐与耦合强度调节组件构成，多个谐振单元谐振频率分布于通带范围内，对于谐振频率外的信号具备阻隔功能，从而实现对微波传输信号的择取功能。现有的滤波器内常采用多个谐振器组成一条滤波支路来提高阻带抑制效果，但是多个谐振器排布复杂不规则，导致腔体滤波器的阻带抑制性能较差；而且在此基础上还很难实现中心频率为3.6ghz，带宽为390mhz的滤波器设计。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种中心频率为3.6ghz、带宽为390mhz，同时还具有较高阻带抑制性能的十一阶四交叉耦合零点的滤波器及通信装置。
4.本技术公开了一种十一阶四交叉耦合零点的滤波器，所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器包括腔体和滤波支路，所述滤波支路设置在所述腔体内，包括依次耦合的十一个谐振器，所述滤波支路的第二谐振器和第五谐振器之间、第六谐振器和第八谐振器之间分别采用感性交叉耦合，所述滤波支路的第三谐振器和第五谐振器之间、第八谐振器和第十谐振器之间分别采用容性交叉耦合，以形成所述滤波支路的四个交叉耦合零点；其中，所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器的带宽范围为3410mhz-3800mhz。
5.可选的，所述腔体具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述滤波支路中的十一个谐振器沿所述第一方向排列为六列；所述滤波支路的第一谐振器、第三谐振器和第四谐振器为一列且沿所述第二方向依次排列；所述滤波支路的第二谐振器和第五谐振器为一列且沿所述第二方向依次排列；所述滤波支路的第六谐振器和第七谐振器为一列且沿所述第二方向依次排列；所述滤波支路的第八谐振器单独为一列；所述滤波支路的第九谐振器和第十谐振器为一列且沿所述第二方向依次排列；所述滤波支路的第十一谐振器单独为一列。
6.可选的，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器和第五谐振器呈等腰梯形排列，所述第二谐振器、第五谐振器、第六谐振器和第七谐振器呈正方形排列，所述第六谐振器、第七谐振器和第八谐振器呈等边三角形排列，所述第八谐振器、第九谐振器和第十谐振器呈等边三角形排列，所述第九谐振器、第十谐振器和第十一谐振器呈直角三角形排列。
7.可选的，所述滤波支路还包括输入端口和输出端口，所述输入端口与所述第一谐振器耦合，所述输出端口与所述第十一谐振器耦合，所述输入端口和输出端口沿所述第一
方向排列；所述输入端口与所述第八谐振器为一列且沿所述第二方向依次排列，所述输出端口设置在所述第十一谐振器远离所述输入端口的一侧。
8.可选的，所述滤波支路还包括低通滤波器，所述低通滤波器的一端与所述输入端口连通，另一端与所述第一谐振器连通。
9.可选的，所述腔体中设有通孔，所述输出端口设置在所述通孔的一端，所述通孔的另一端设有屏蔽盖板，所述屏蔽盖板固定在所述腔体上，且密封所述通孔。
10.可选的，所述屏蔽盖板由镀银的铝板构成。
11.可选的，所述滤波支路还包括飞杆，所述第三谐振器和第五谐振器之间通过所述飞杆实现容性交叉耦合，所述第八谐振器和第十谐振器之间通过所述飞杆实现容性交叉耦合；所述第二谐振器和第五谐振器之间通过耦合窗口实现感性交叉耦合，所述第六谐振器和第八谐振器之间通过耦合窗口实现感性交叉耦合；所述飞杆包括支撑卡座和耦合探针，所述支撑卡座由绝缘材料构成，并与所述腔体连接；所述耦合探针由导电材料构成，与所述支撑卡座连接，且所述耦合探针的两端均为月牙形，分别与对应的谐振器耦合。
12.可选的，所述耦合探针与所述支撑卡座通过注塑一体成型，所述支撑卡座的两侧分别设置第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽分别与所述腔体内的腔壁滑动连接。
13.本技术还公开了一种通信装置，所述通信装置包括天线和与所述天线连接的射频单元，所述射频单元包括如上所述的十一阶四交叉耦合零点的滤波器，用于对射频信号进行滤波。
14.本技术通过在滤波器中设置11阶、4零点的滤波支路，即11个谐振器和4个交叉耦合零点，且4个交叉耦合零点是由滤波支路中第二谐振器和第五谐振器之间采用感性交叉耦合产生的第一个零点，第六谐振器和第八谐振器之间采用感性交叉耦合产生的第二个零点，第三谐振器和第五谐振器之间采用容性交叉耦合产生的第三个零点，第八谐振器和第十谐振器之间采用容性交叉耦合产生的第四个零点，使得滤波器的工作频带为3410mhz-3800mhz；这样形成的十一阶四交叉耦合零点的滤波器在实现中心频率为3.6ghz，带宽为390mhz的同时，还具备强抗干扰能力，确保通信系统不受杂散信号干扰。
附图说明
15.所包括的附图用来提供对本技术实施例的进一步地理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
16.图1是本技术提供的一种通信装置的示意图；
17.图2是本技术提供的一种十一阶四交叉耦合零点的滤波器的结构示意图；
18.图3是本技术提供的一种滤波支路的拓扑结构示意图；
19.图4是本技术提供的一种谐振器的结构示意图；
20.图5是本技术提供的一种飞杆的结构示意图；
21.图6是本技术提供的一种滤波支路的等效电路图；
22.图7是本技术提供的一种滤波支路电路参数响应波形图；
23.图8是本技术提供的一种十一阶四交叉耦合零点的滤波器的背面示意图。
24.其中，10、通信装置；100、十一阶四交叉耦合零点的滤波器；110、腔体；111、通孔；120、滤波支路；121、输入端口；122、输出端口；123、抽头线；124、低通滤波器；125、飞杆；126；耦合探针；127、支撑卡座；128、第一滑槽；129、第二滑槽；130、耦合窗口；140、屏蔽盖板；150、谐振器；151、金属调节螺杆；152、金属谐振杆；153、谐振腔；160、腔壁；200、天线；300、射频单元；a1、第一谐振器；a2、第二谐振器；a3、第三谐振器；a4、第四谐振器；a5、第五谐振器；a6、第六谐振器；a7、第七谐振器；a8、第八谐振器；a9、第九谐振器；a10、第十谐振器；a11、第十一谐振器；m、交叉耦合零点；d1、第一方向；d2、第二方向。
具体实施方式
25.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
26.本技术公开了一种通信装置，如图1-3所示，图1是本技术提供的一种通信装置的示意图，图2是通信装置中十一阶四交叉耦合零点的滤波器的结构示意图，图3是滤波支路的拓扑结构示意图。所述通信装置10包括天线200和与所述天线200连接的射频单元300，所述射频单元300包括十一阶四交叉耦合零点的滤波器100，用于对射频信号进行滤波。在所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器100中，包括腔体110和滤波支路120，所述滤波支路120设置在所述腔体110内，包括依次耦合的十一个谐振器，所述滤波支路120的第二谐振器a2和第五谐振器a5之间、第六谐振器a6和第八谐振器a8之间分别采用感性交叉耦合，所述滤波支路120的第三谐振器a3和第五谐振器a5之间、第八谐振器a8和第十谐振器a10之间分别采用容性交叉耦合，以形成所述滤波支路120的四个交叉耦合零点m；其中，所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的带宽范围为3410mhz-3800mhz。
27.本技术通过在滤波器中设置11阶、4零点的滤波支路120，形成十一阶四交叉耦合零点的滤波器100，即11个级联的谐振器和4个交叉耦合零点m，且4个交叉耦合零点m是由滤波支路120中第二谐振器a2和第五谐振器a5之间采用感性交叉耦合产生的第一个零点，第六谐振器a6和第八谐振器a8之间采用感性交叉耦合产生的第二个零点，第三谐振器a3和第五谐振器a5之间采用容性交叉耦合产生的第三个零点，第八谐振器a8和第十谐振器a10之间采用容性交叉耦合产生的第四个零点，使得通带低端产生3个交叉耦合零点m，通带高端产生1个交叉耦合零点m，并使十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的工作频带为3410mhz-3800mhz；这样十一阶四交叉耦合零点的滤波器100在实现中心频率为3.6ghz，带宽为390mhz的同时，还具备强抗干扰能力，确保通信装置10不受杂散信号干扰；并且还能使得十一阶四交叉耦合零点的滤波器100具有损耗小的特点，确保了整个通信装置10的低能耗。
28.其中，交叉耦合零点m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.进一步的，本技术还通过调控滤波支路120中谐振器的排布方式，来缩减滤波支路120在腔体110内的占地面积，以减小十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的体积，降低十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的成本。具体的，以所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的腔体110的两垂直侧壁为参照方向，即所述腔体110具有相互垂直的第一方向d1和第二方向d2，所述滤波支路120中的十一个谐振器沿所述第一方向d1排列为六列；所述滤波支
路120的第一谐振器a1、第三谐振器a3和第四谐振器a4为一列且沿所述第二方向d2依次排列；所述滤波支路120的第二谐振器a2和第五谐振器a5为一列且沿所述第二方向d2依次排列；所述滤波支路120的第六谐振器a6和第七谐振器a7为一列且沿所述第二方向d2依次排列；所述滤波支路120的第八谐振器a8单独为一列；所述滤波支路120的第九谐振器a9和第十谐振器a10为一列且沿所述第二方向d2依次排列；所述滤波支路120的第十一谐振器a11单独为一列。
30.当然，也可以理解为，所述滤波支路120中的十一个谐振器沿所述第二方向d2排列为五排，所述滤波支路120的第一谐振器a1单独为一排；所述滤波支路120的第二谐振器a2、第七谐振器a7、第十谐振器a10和第十一谐振器a11为一排且沿所述第一方向d1依次排列；所述滤波支路120的第三谐振器a3和第八谐振器a8为一排且沿所述第一方向d1依次排列；所述滤波支路120的第五谐振器a5、第六谐振器a6和第九谐振器a9为一排且沿所述第一方向d1依次排列；所述滤波支路120的第四谐振器a4单独为一排。
31.这样滤波支路120中的十一个谐振器在腔体110内能够围成近似于直角梯形的形状，当滤波器中含有至少两个滤波支路120时，两个滤波支路120中谐振器所围成的图形可相互配合，即两个直角梯形的斜边相对，形成矩形结构。从而通过对谐振器的合理排布，使得滤波器设计简洁，空间利用率高，还能够使得滤波器的一致性好，以适用于批量生产，提高生产效率。
32.此时，所述第一谐振器a1、第二谐振器a2、第三谐振器a3、第四谐振器a4和第五谐振器a5呈等腰梯形排列，第一谐振器a1、第三谐振器a3和第四谐振器a4组成等腰梯形的底边，第二谐振器a2和第五谐振器a5组成等腰梯形的顶边，第一谐振器a1和第二谐振器a2，以及第四谐振器a4和第五谐振器a5则组成等腰梯形的两侧边。所述第二谐振器a2、第五谐振器a5、第六谐振器a6和第七谐振器a7呈正方形排列，其中，所述第二谐振器a2和第五谐振器a5组成的形状不仅是前面等腰梯形的顶边，还是正方形图形中的一侧边。
33.所述第六谐振器a6、第七谐振器a7和第八谐振器a8呈等边三角形排列，其中，所述第六谐振器a6和第七谐振器a7组成的形状不仅是正方形图形中的一侧边，还是三角形图形中的底边。所述第八谐振器a8、第九谐振器a9和第十谐振器a10同样呈等边三角形排列，第八谐振器a8、第九谐振器a9和第十谐振器a10组成的三角形的顶点，与第六谐振器a6、第七谐振器a7和第八谐振器a8组成的三角形的顶点相同，都是由第八谐振器a8构成；此时第六谐振器a6、第七谐振器a7、第九谐振器a9和第十谐振器a10呈矩形排列。所述第九谐振器a9、第十谐振器a10和第十一谐振器a11呈直角三角形排列，其中，所述第十谐振器a10组成直角三角形图形中的顶角，第九谐振器a9和第十谐振器a10组成直角三角形图形中的一条直角边，第十谐振器a10和第十一谐振器a11组成直角三角形图形中的另一条直角边；而且，第九谐振器a9和第十谐振器a10组成的形状不仅是直角三角形图形中的直角边，还是第八谐振器a8、第九谐振器a9和第十谐振器a10所组成的等边三角形图形中的底边。
34.在图2中，所述滤波支路120还包括输入端口121和输出端口122，所述输入端口121与所述第一谐振器a1耦合，所述输出端口122与所述第十一谐振器a11耦合，所述输入端口121和输出端口122沿所述第一方向d1排列；所述输入端口121与所述第八谐振器a8为一列且沿所述第二方向d2依次排列，所述输出端口122设置在所述第十一谐振器a11远离所述输入端口121的一侧。本技术还进一步将输入端口121和输出端口122做到腔体110中远离谐振
器的边缘区域，避免了相互干扰，而且还通过将输入端口121和输出端口122的位置做到腔体110中的空白区域，合理排布腔体110中的器件，以进一步减小十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的体积。
35.具体的，所述第一谐振器a1通过抽头线123连接到低通滤波器124上，低通滤波器124再通过另一抽头线123与输入端口121连接，使得所述输入端口121与所述第一谐振器a1耦合。所述第十一谐振器a11通过一个抽头线123与输出端口122连接，使得所述输出端口122与所述第十一谐振器a11耦合。本技术中低通滤波器124采用金属葫芦串结构与热缩套管结构，具有使低频信号通过并抑制高频信号的特性；而且，低通滤波器124对远端谐波有较好的抑制作用，可抑制十一阶四交叉耦合零点的滤波器100自身的高频谐波。同时低通滤波器124还有着占用空间小、安装便捷的优点，从而更加优化十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的性能。
36.并且，所述低通滤波器124安装在所述腔体110内部，所述腔体110内对应低通滤波器124的区域进行挖槽，使得匹配低通滤波器124的形状，这样不仅方便低通滤波器124的安装，还减轻了腔体110的总体重量。
37.另外，对于滤波支路120中的谐振器150，可采用如图4所示的谐振器结构，所述谐振器150包括金属调节螺杆151、金属谐振杆152和谐振腔153，所述金属调节螺杆151固定在所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的盖板上，所述金属金属谐振杆152和谐振腔153为一体结构，且通过螺钉固定在腔体110的底部。所述谐振器150采用带盘的分体式结构，相对于常规技术中谐振器150与腔体110一体成形的方案而言，将谐振器150与腔体110分体连接，即将所述谐振器150与所述腔体110设计为分体式结构，能够降低十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的总腔深。
38.由于在进行工艺生产过程中，金属金属谐振杆152的边缘位置容易出现锐边，因此在金属金属谐振杆152的边缘设置倒圆角结构，圆滑化锐边，避免锐边产生的电磁干扰。而且，金属金属谐振杆152的翻边较短，只有1.5mm，进一步降低金属金属谐振杆152的边缘造成的信号干扰问题。
39.另外，所述谐振器150采用易切铁材料制成，所述腔体110采用铝材构成，所述谐振器150的制作材料与腔体110的制作材料不同，从而减小了谐振器150频率温漂，使本技术中十一阶四交叉耦合零点的滤波器100在不同温度条件下性能更加稳定可靠。需要说明的是，图4中谐振器150的结构和尺寸只是一种示意，并不意味着说本技术的谐振器150只能采用这一设计。
40.对于所述滤波支路120中不同谐振器之间的耦合方式，所述第三谐振器a3和第五谐振器a5之间通过飞杆125实现容性交叉耦合，所述第八谐振器a8和第十谐振器a10之间通过飞杆125实现容性交叉耦合；所述第二谐振器a2和第五谐振器a5之间通过耦合窗口130实现感性交叉耦合，所述第六谐振器a6和第八谐振器a8之间通过耦合窗口130实现感性交叉耦合；至于其它的谐振器之间，则可以采用耦合窗口130、金属耦合筋或调试螺杆等方式进行耦合。
41.如图5所示，所述飞杆125包括支撑卡座127和耦合探针126，所述支撑卡座127由绝缘材料构成，并与所述腔体110连接，用于支撑和固定所述耦合探针126；所述耦合探针126由导电材料构成，可以是金属探针，并与所述支撑卡座127连接，且所述耦合探针126的两端
均为月牙形，分别与对应的谐振器耦合。采用双端月牙形金属探针作为耦合探针126不仅能够增大探针与谐振器150之间的相对面积，提高耦合效率，还避免了使用弯折金属片由于小尺寸带来的加工困难问题。
42.而且，所述耦合探针126与所述支撑卡座127是通过注塑工艺一体成型制作出的，只需要在成型支撑卡座127的过程中将耦合探针126放置在预设的位置即可，等支撑卡座127成型后，支撑卡座127就与耦合探针126固定在一起了，这样的制作方式省去了后续人工对支撑卡座127与耦合探针126的安装，还提高了两者之间的稳定性。
43.将耦合探针126与所述支撑卡座127通过注塑工艺一体成型后，将完整的飞杆125固定在腔体110的腔壁160上，具体的，所述支撑卡座127的两侧分别设置第一滑槽128和第二滑槽129，所述第一滑槽128和第二滑槽129分别与所述腔体110内的腔壁160滑动连接。在安装飞杆125时，直接将支撑卡座127两侧的滑槽对准两道腔壁160的侧壁，然后插入即可；另外还通过对支撑卡座127的顶部和底部进行不同形状的设计，使得支撑卡座127安装便捷，且具有防呆特性，避免装配出错。所述第一滑槽128和第二滑槽129的边缘还进行倒圆角设置，方便将支撑卡座127与腔壁160配合。
44.结合图6和图7所示，图6是本技术提供的一种滤波支路的等效电路图，滤波支路中的相邻谐振器之间的主耦合关系等效为r1，第三谐振器和第五谐振器之间的容性耦合关系等效为r2，第八谐振器和第十谐振器之间的容性耦合关系等效为r2，第二谐振器和第五谐振器之间的感性耦合关系等效为r3，第六谐振器和第八谐振器之间之间的感性耦合关系等效为r3。图7是本技术提供的一种滤波支路电路参数响应波形图，频点3.3982ghz(m26)的抑制为-44.0594db，频点3.8793ghz(m27)的抑制为-80.4953db、频点3.2941ghz(m21)的抑制为-110.6864db，频点3.3878ghz(m25)的抑制为-63.2766db，通过这些位置的频点设计能够满足十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的带外抑制的设计需求，使本技术中十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的工作频段为3410mhz-3800mhz。
45.另外，结合图2和图8所示，所述腔体110中设有通孔111，所述输出端口122设置在所述通孔111的一端，所述通孔111的另一端设有屏蔽盖板140，所述屏蔽盖板140固定在所述腔体110上，且密封所述通孔111。本技术还通过在所述十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的背面，在十一阶四交叉耦合零点的滤波器100的输出端口122的背面设置屏蔽盖板140，使得抽头线123的安装焊接更加方便可靠。而且，所述屏蔽盖板140由镀银的铝板构成，从而增大了对通孔111处的屏蔽效果，防止信号泄露造成干扰。
46.采用本技术中的十一阶四交叉耦合零点的滤波器100后，同一滤波支路120中，谐振器150之间通过耦合窗口130、飞杆125或其它耦合结构实现电能量传递，并且通过11个谐振器以及低通滤波器124组合，及交叉耦合零点m结构，实现完整十一阶四交叉耦合零点的滤波器100功能。十一阶四交叉耦合零点的滤波器100还包括与腔体110配合的盖板，采用盖板焊接与固定螺钉结合的方式，即保证了腔体110与盖板接触的可靠，又降低了固定螺钉对有效腔空间的占用，在减轻总体重量的同时，减少了因占腔对性能的影响。
47.以上内容是结合具体地可选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。