CN113131148A - 通信设备及其滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信设备及其滤波器。该滤波器包括：滤波支路，由依次耦合的八个滤波腔组成；滤波支路的八个滤波腔呈“一”字形排列；滤波支路的第n滤波腔与第n+1滤波腔之间的间距为预设的固定值，其中，n为大于0小于8的整数，滤波器的工作频带为350MHz～450MHz。通过上述方式，本申请的滤波器的结构简单，滤波腔之间的耦合一致性好，成本低，无需设置其它物料，且能够减小滤波器的体积，满足目前最新型5G移动通信系统的使用。

Description

通信设备及其滤波器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信设备及其滤波器。

背景技术

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；腔体滤波器具有结构可靠、滤波频带宽、寄生通带远离信道、Q值高、电性能稳定、散热性能好等优点。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有350MHz低频率的高功率腔体滤波器，因频率较低，谐振波长较长，为实现350M频率，需要较大体积，滤波器体积庞大，重量不能满足5G小型化要求。

发明内容

为了解决现有技术的滤波器存在的上述问题，本申请提供一种通信设备及其滤波器。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种滤波器，该滤波器包括：滤波支路，由依次耦合的八个滤波腔组成；滤波支路的八个滤波腔呈“一”字形排列；滤波支路的第n滤波腔与第n+1滤波腔之间的间距为预设的固定值，其中，n为大于0小于8的整数，滤波器的工作频带为350MHz～450MHz。

其中，滤波腔包括：腔体，谐振杆，容置于腔体内，且谐振杆设置有一中空内腔；调谐杆，调谐杆的一端置于中空内腔内，用于调节滤波腔的谐振频率；腔体和谐振杆一体成型。

其中，腔体的高度范围为：21mm-25mm，腔体的直径范围为34mm-38mm。

其中，谐振杆包括金属杆和介质盘，介质盘与金属杆固定连接。

其中，金属杆的材质为铁，介质盘的材质为陶瓷。

其中，依次耦合的两个滤波腔之间设置有耦合片，用于传递电磁能量。

其中，依次耦合的两个滤波腔之间还设置有调节杆，用于调节依次耦合的两个滤波腔之间的耦合强度。

其中，滤波支路的第一滤波腔与第二滤波腔之间、滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、滤波支路的第六滤波腔与第七滤波腔之间、滤波支路的第七滤波腔与第八滤波腔之间的耦合片上分别设置有调节孔，调节杆位于调节孔的上方；滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间和滤波支路的第五滤波腔与第六滤波腔之间的耦合片的一侧上设置有凹陷部，调节杆位于凹陷部的上方。

其中，滤波器还包括第一端口和第二端口，滤波支路的第一滤波腔与第一端口耦合，滤波支路的第八滤波腔与第二端口耦合。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种通信设备，该通信设备包括天线和与天线连接的射频单元，射频单元包括上述实施例的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

区别于现有技术的情况，本申请滤波器的工作频带为350MHz～450MHz，能够满足设计要求，滤波支路的八个滤波腔呈“一”字形排列，且滤波支路的第n滤波腔与第n+1滤波腔之间的间距为预设的固定值，滤波腔排布规则，能够减小滤波器的体积。另外，本申请的滤波器没有设置交叉耦合，使得滤波腔之间耦合的一致性好，成本低，无需设置其它物料，具有较好的结构和电性能稳定性。

附图说明

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。

图1是本申请提供的滤波器一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的滤波器的拓扑结构示意图；

图3是本申请提供的滤波器的滤波腔一实施例的结构示意图；

图4是本申请提供的滤波器的电路结构示意图；

图5是本申请提供的滤波器的仿真结果示意图；

图6是本申请的通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请的滤波器及通信设备可以用于5G通信系统。

本申请首先提供了一种滤波器，如图1所示，图1是本申请提供的滤波器一实施例的立体结构示意图，本实施例的滤波器10包括壳体11和滤波支路12，滤波支路12设置于壳体11上。

具体地，如图1所示，滤波支路12由依次耦合的八个滤波腔组成滤波支路12的八个滤波腔为滤波支路12的第一滤波腔A1、第二滤波腔A2、第三滤波腔A3、第四滤波腔A4、第五滤波腔A5、第六滤波腔A6、第七滤波腔A7和第八滤波腔A8。

如图1所示，滤波支路12的八个滤波腔呈“一”字形排列，且滤波支路12的第n滤波腔与第n+1滤波腔之间的间距为预设的固定值，其中，n为大于0小于8的整数。即本申请的滤波器10的排腔规则，便于布局和调试，且能够减小滤波器10的体积。

本实施例的滤波器10的工作频带为350MHz～450MHz，能够满足设计要求。本实施例中，滤波支路12的第一滤波腔A1的尺寸至第八滤波腔A8的尺寸可以相同，以便于布局和调试，提高滤波器10的一致性。

如图2所示，图2是本申请提供的滤波器10的拓扑结构示意图，滤波支路12的八个滤波腔依次耦合，并未设置任何交叉耦合，因此滤波腔之间耦合的一致性好，成本低，无需设置其它物料。本实施例的滤波器10设计方案简洁，成本低廉，具有良好的结构与电性能稳定性。

进一步地，如图3所示，图3是本申请提供的滤波器10中的滤波腔一实施例的结构示意图，具体地，滤波腔包括：腔体121、谐振杆122和调谐杆123。谐振杆122容置于腔体121内，且谐振杆122设置有一中空内腔，调谐杆123的一端置于中空内腔内，调谐杆123用于调节滤波腔的谐振频率；其中，腔体121与谐振杆122可以一体成型。本实施例中腔体121与谐振杆122一体成型，而无需采用特定的固定结构将谐振杆122固定在腔体121上，因此，能够简化滤波腔的结构，且滤波腔的一致性好，稳定性高。

本实施例的腔体121呈圆柱形，腔体121至少包括侧壁、底壁及顶壁，顶壁开设有一开孔，以通过该开孔将调谐杆123插入谐振杆122的中空内腔中。该开孔的直径大于调谐杆123的直径，且小于谐振杆122的直径。在其它实施例中腔体121还可以呈方形、三角形等结构。优选地，腔体121的高度范围为：21mm-25mm，腔体121的直径范围为34mm-38mm。现有的滤波器为实现350M频率，需要腔深至少要达到35mm以上，否则调试频率很困难，本实施例的滤波器10中，腔体121的腔深较浅，能够减小滤波器10的体积，减轻滤波器10的重量，使其满足5G小型化的要求。

本实施例的谐振杆122呈阶梯圆柱形结构，容置于腔体121内，且与腔体121的底壁垂直连接；谐振杆122形成有一容置空间。具体地，谐振杆122包括金属杆124和介质盘125，介质盘125与金属杆124固定连接，且介质盘125的直径大于金属杆124的直径。其中金属杆124的材质可以为铁，介质盘125的材质可以为陶瓷。优选地，介质盘125的材质为介电常数为45的陶瓷，以提高滤波器10的稳定性。

在其它实施例中，谐振杆122还可以是直径相等的圆柱形等结构。

本实施例的调谐杆123可以是螺钉，其形状与谐振杆122的中空内腔匹配，以使中空内腔能够容纳调谐杆123，且能避免腔体121中的电磁信号从开孔泄露。具体地，可以使调谐杆123的外表面与谐振杆122的内表面之间的缝隙小于该电磁信号波长的四分之一。

本实施例的腔体121、谐振杆122及调谐杆123同轴设置。且腔体121、谐振杆122及调谐杆123还可以均采用金属材料，该金属材料可以为银、铜、铝、钛或金等。

如图1所示，本实施的滤波器10还包括多个耦合片131，依次耦合的两个滤波腔之间设置有耦合片131，即滤波腔之间通过耦合片131来进行电磁能量传递，并通过八个滤波腔组合，能够使滤波器10满足设计要求。

优选地，耦合片131连接金属杆124，并与金属杆124一体成型设计，耦合片的131的材质可与金属杆124的材质相同，以增加滤波器10的稳定性。且滤波器10中的多个耦合片131的宽度分布规律为：根据滤波器10的特性，滤波器10两端的耦合片131的宽度大于滤波器10中间的耦合片131的宽度。即滤波器10的两端的滤波腔之间的耦合强度大于滤波器10中间位置的滤波腔之间的耦合强度。

进一步地，依次耦合的两个所述滤波腔之间还设置有调节杆132，用于调节依次耦合的两个滤波腔之间的耦合强度。其中调节杆132可以为金属螺杆。在其他实施例中，还可以根据实际产品需要，可以选择性在耦合片131上设置调节杆132。

具体地，滤波支路12的第一滤波腔A1与第二滤波腔A2之间、滤波支路12的第二滤波腔A2与第三滤波腔A3之间、滤波支路12的第六滤波腔A6与第七滤波腔A7之间、滤波支路12的第七滤波腔A7与第八滤波腔A8之间的耦合片131上分别设置有调节孔133，调节杆132位于调节孔133的上方，用于根据实际需要调整滤波腔之间的耦合强度。其中使用调节孔133可增强对耦合强度的调节能力。

滤波支路12的第三滤波腔A3与第四滤波腔A4之间、滤波支路12的第四滤波腔A4与第五滤波腔A5之间和滤波支路12的第五滤波腔A5与第六滤波腔A6之间的耦合片131的一侧上设置有凹陷部134，调节杆132位于凹陷部134的上方，用于实现上述滤波腔之间的耦合强度的调节。由于中间位置的滤波腔之间的耦合强度较弱，因此，此处使用凹陷部134可适当减弱调节杆132的调节强度，降低灵敏度。

可选地，滤波器10还包括第一端口141和第二端口142，滤波支路12的第一滤波腔A1与第一端口141耦合，滤波支路12的第八滤波腔A8与第二端口142耦合，第一端口141和第二端口142用于将传输信号引进和引出。其中第一端口141和第二端口142均可以为滤波器10的抽头。

在一个应用场景中，本申请实施例为实现滤波器10的带内损耗小于0.6dB，常温常压承受功率大于2500W，建立如图2所示的拓扑结构，并在先进设计系统(Advanced DesignSystem，ADS)中构建与该拓扑结构相应的电路模型(如图4所示)，该电路模型中包括有滤波腔和阻抗变换器41，其中每个滤波腔对应一个阻抗变换器41，使得通过每个滤波腔的阻抗与传输链路的阻抗相匹配，以实现信号传输。

然后对该电路模型进行电路仿真，得到如图5所示的滤波器10的仿真结果示意图，滤波支路12的仿真带宽如图5中的频带曲线51所示，从仿真图中可以看出，滤波支路12的带宽范围位于350MHz-450MHz的范围内，符合滤波器10的设计要求，能够精准控制滤波支路12的带宽。

且滤波支路12在频率为350MHz时，抑制大于-0.423dB，滤波支路12在频率为450MHz时，抑制大于-0.42dB。因此能够提高滤波支路12的带外抑制等性能。

综上，本实施例提供的滤波器10由8阶滤波腔组合设计，滤波器10设计方案简洁，排腔规则，因此能够减少设计成本，减小滤波器10的体积且具有良好的结构与电性能稳定性。另外，本实施例的滤波腔的腔深较浅，具备强抗干扰能力，使通信系统不受杂散信号干扰，能够满足目前最新型5G移动通信系统使用。

本申请还提供一种通信设备，如图6所示，图6是本申请提供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62和射频单元61。其中，天线62和射频单元61可以安装于基站上，还可以安装在路灯等物体上；天线62与射频单元(Remote Radio Unit，RRU)61连接。该射频单元61包括上述实施例所揭示的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

在其他的一些实施例中，射频单元61可以集成到天线62进而形成有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：

滤波支路，由依次耦合的八个滤波腔组成；

所述滤波支路的八个滤波腔呈“一”字形排列；

所述滤波支路的第n滤波腔与第n+1滤波腔之间的间距为预设的固定值，其中，n为大于0小于8的整数，所述滤波器的工作频带为350MHz～450MHz。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波腔包括：

腔体，

谐振杆，容置于所述腔体内，且所述谐振杆设置有一中空内腔；

调谐杆，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内，用于调节所述滤波腔的谐振频率；

所述腔体和所述谐振杆一体成型。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述腔体的高度范围为：21mm-25mm，所述腔体的直径范围为34mm-38mm。

4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述谐振杆包括金属杆和介质盘，所述介质盘与所述金属杆固定连接。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述金属杆的材质为铁，所述介质盘的材质为陶瓷。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，依次耦合的两个所述滤波腔之间设置有耦合片，用于传递电磁能量。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，依次耦合的两个所述滤波腔之间还设置有调节杆，用于调节依次耦合的两个所述滤波腔之间的耦合强度。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，所述滤波支路的第一滤波腔与第二滤波腔之间、所述滤波支路的第二滤波腔与第三滤波腔之间、所述滤波支路的第六滤波腔与第七滤波腔之间、所述滤波支路的第七滤波腔与第八滤波腔之间的所述耦合片上分别设置有调节孔，所述调节杆位于所述调节孔的上方；

所述滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、所述滤波支路的第四滤波腔与第五滤波腔之间和所述滤波支路的第五滤波腔与第六滤波腔之间的所述耦合片的一侧上设置有凹陷部，所述调节杆位于所述凹陷部的上方。

9.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括第一端口和第二端口，所述滤波支路的第一滤波腔与所述第一端口耦合，所述滤波支路的第八滤波腔与所述第二端口耦合。

10.一种通信设备，其特征在于，其特征在于，所述通信设备包括天线和与所述天线连接的射频单元，所述射频单元包括权利要求1-9任一项所述的滤波器，用于对射频信号进行滤波。

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