一种滤波器及通信设备的制作方法

1.本技术涉及通信技术领域，特别是涉及一种滤波器及通信设备。


背景技术：

2.腔体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；腔体滤波器是由射频连接器、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。
3.本技术的发明人在长期的研发工作中发现，现有的腔体滤波器内多个滤波腔排布复杂不规则，增加滤波器体积，导致腔体滤波器的阻带抑制性能较差。


技术实现要素：

4.本技术提供一种滤波器及通信设备，以提高滤波器的阻带抑制性能。
5.为解决上述技术问题，本技术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；滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的八个滤波腔组成，所述滤波支路的第一滤波腔和第三滤波腔之间感性交叉耦合，所述滤波支路的第三滤波腔和第五滤波腔之间、第五滤波腔和第八滤波腔之间、第六滤波腔和第八滤波腔之间分别容性交叉耦合，以形成所述滤波支路的四个交叉耦合零点；其中，所述滤波器的带宽范围为2515mhz-2675mhz。
6.可选地，所述滤波支路的第一滤波腔和第三滤波腔设有第一窗口；所述滤波支路的第三滤波腔和第五滤波腔之间、第五滤波腔和第八滤波腔之间、第六滤波腔和第八滤波腔之间均设有容性耦合组件。
7.可选地，所述容性耦合组件包括由支撑卡座和耦合探针，所述耦合探针固定在所述支撑卡座上，所述支撑卡座设置于所述滤波支路的第三滤波腔和第五滤波腔之间、第五滤波腔和第八滤波腔之间以及第六滤波腔和第八滤波腔之间的窗口。通过容性耦合组件可以实现容性交叉耦合。
8.可选地，所述滤波支路的八个滤波腔依次窗口耦合，所述滤波支路中依次耦合的两个滤波腔之间均设有第二窗口。通过滤波器支路耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器的成本。
9.可选地，所述第一窗口和所述第二窗口均设有第一调谐杆，用于调节耦合强度。
10.可选地，所述滤波支路的第三滤波腔与第四滤波腔之间、第四滤波腔与第五滤波腔之间、第五滤波腔与第六滤波腔之间、第六滤波腔与第七滤波腔之间、第七滤波腔与第八滤波腔之间分别设置有加强筋。通过设置加强筋可以提高第三滤波腔与第四滤波腔之间、第四滤波腔与第五滤波腔之间、第五滤波腔与第六滤波腔之间、第六滤波腔与第七滤波腔之间、第七滤波腔与第八滤波腔之间的耦合强度，从而减少能量的损失，提高能量传输的质量。
11.可选地，所述滤波支路的八个滤波腔划分成沿所述第二方向排布的两列，所述第二方向与第一方向相互垂直设置；所述滤波支路的第一滤波腔、第四滤波腔、第六滤波腔及第七滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排布；所述滤波支路的第二滤波腔、第三滤波腔、第五滤波腔及第八滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排布。八个滤波腔划分成沿第二方向依次排列成的两列，八个滤波腔排腔规则，缩小滤波支路的体积，进而缩小滤波器的体积。
12.可选地，每个所述滤波腔内设置有：谐振杆，包括u形侧壁及由所述u形侧壁形成的中空内腔；第二调谐杆，所述第二调谐杆的一端置于所述中空内腔内；所述壳体上还设有安装柱，所述u形侧壁固定在所述安装柱上；其中，所述u形侧壁的两端向背离所述中空内腔的方向弯折延伸，以在所述u形侧壁的两端形成盘状结构，所述盘状结构与所述u形侧壁的底部平行设置。u形侧壁两端的盘状结构能够加大谐振杆的信号耦合量。谐振杆通过安装柱可以固定在壳体上，并且通过调节调谐杆在中空内腔内的深度可以调节谐振腔的谐振频率。
13.所述滤波器还包括：第一端口，与所述滤波支路的第一滤波腔连接；第二端口，与所述滤波支路的第八滤波腔连接。
14.为解决上述技术问题，本技术采用的又一个技术方案是：提供一种通信设备。所述通信设备包括天线和与所述天线连接的射频单元，所述射频单元包括上述滤波器，用于对射频信号进行滤波。
15.本技术的有益效果是：区别于现有技术，本技术实施例滤波器包括：壳体，具有相互垂直设置的第一方向和第二方向；滤波支路，设置在所述壳体上，由依次耦合的八个滤波腔组成，所述滤波支路的第一滤波腔和第三滤波腔之间感性交叉耦合，所述滤波支路的第三滤波腔和第五滤波腔之间、第五滤波腔和第八滤波腔之间、第六滤波腔和第八滤波腔之间分别容性交叉耦合，以形成所述滤波支路的四个交叉耦合零点；其中，所述滤波器的带宽范围为2515mhz-2675mhz。本技术实施例滤波支路的第一滤波腔和第三滤波腔之间感性交叉耦合感性交叉耦合，能够很好地控制滤波支路带宽的高端抑制，获得较好的带宽高端抑制，且滤波支路的第三滤波腔和第五滤波腔之间、第五滤波腔和第八滤波腔之间、第六滤波腔和第八滤波腔之间分别容性交叉耦合，能够实现三个容性耦合零点，可以很好地控制滤波器带宽的低端抑制，以获得较好的带宽低端抑制，因此，能够提高滤波器的阻带抑制性能；此外滤波支路的带宽范围为2515mhz-2675mhz，能够精确地控制滤波支路的带宽。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术滤波器实施例的结构示意图；
18.图2是图1实施例滤波器的拓扑结构示意图；
19.图3是图1实施例滤波器中容性耦合组件的结构示意图；
20.图4是图1实施例滤波腔的第二调谐杆、谐振杆及安装柱组合结构的结构示意图；
21.图5是图1实施例滤波器的等效电路结构示意图；
22.图6是图1实施例滤波器的仿真结构示意图；
23.图7是本技术通信设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，均属于本技术保护的范围。
25.本技术中的术语“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。本技术的描述中，“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。
26.本技术首先提出一种滤波器，请参阅图1和图2，图1是本技术滤波器第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和八个滤波腔；滤波支路12设置在壳体11上，由依次耦合的八个滤波腔组成。
27.具体地，滤波支路12的八个滤波腔包括：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、第八滤波腔a8；滤波支路12的第一滤波腔a1和第三滤波腔a3之间感性交叉耦合，滤波支路12的第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5和第八滤波腔a8之间、第六滤波腔a6和第八滤波腔a8之间分别容性交叉耦合；其中，滤波器10的带宽范围为2515mhz-2675mhz。
28.可见，滤波支路12的第一滤波腔a1和第三滤波腔a3感性交叉耦合，能够很好地控制滤波支路12带宽的高端抑制，获得较好的带宽高端抑制，且滤波支路12的第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5和第八滤波腔a8之间分别容性交叉耦合，能够实现三个容性耦合零点，可以很好地控制滤波支路12带宽的低端抑制，以获得较好的带宽低端抑制，因此，能够提高滤波器10的阻带抑制性能；此外，滤波支路12的带宽范围为2515mhz-2675mhz，能够精确地控制滤波支路12的带宽。
29.可选地，如图1所示，滤波支路12的八个滤波腔划分成沿第二方向y排布的两列，第二方向y与第一方向x相互垂直设置；滤波支路12的第一滤波腔a1、第四滤波腔a4、第六滤波腔a6及第七滤波腔a7为一列且沿第一方向x依次排布；滤波支路12的第二滤波腔a2、第三滤波腔a3、第五滤波腔a5及第八滤波腔a8为一列且沿第一方向x依次排布。
30.可见，八个滤波腔划分成沿第二方向y依次排列成的两列，八个滤波腔排腔规则，从而缩小滤波支路12的体积，进而缩小滤波器10的体积。
31.可选地，滤波支路12的第一滤波腔a1和第三滤波腔a3设有第一窗口；滤波支路12的第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5和第八滤波腔a8之间、第六滤波腔a6和第八滤波腔a8之间均设有容性耦合组件。
32.请参阅图3，图3是图1实施例滤波器中容性耦合组件的结构示意图。可选地，容性耦合组件包括由支撑卡座70和耦合探针60，耦合探针60固定在支撑卡座70上，滤波支路12
的第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5和第八滤波腔a8之间、第六滤波腔a6和第八滤波腔a8之间的窗口均设置有支撑卡座70。通过容性耦合组件可以实现容性交叉耦合。
33.具体地，耦合探针60包括第一耦合部610、第二耦合部620及连接部630，连接部630的两端分别与第一耦合部610和第二耦合部620连接，且第一耦合部610和第二耦合部620位于连接部630的同一侧。第一耦合部610、连接部630及第二耦合部620依次连接，形成耦合探针60；第一耦合部610与第三滤波腔a3中的谐振杆20耦合设置，以第一耦合部610与谐振杆20之间形成耦合电容，第二耦合部620与第六滤波腔a6中的谐振杆20耦合设置，以第二耦合部620与谐振杆20之间形成耦合电容。
34.如图1及图3所示，支撑卡座70可以设置在壳体11上，支撑卡座70设有通孔(图未标)，其中，连接部630贯穿该通孔，以将耦合探针60固定在支撑卡座70。
35.本实施例的耦合探针60可采用金属探针实现，固定座由ptfe或者工程塑料实现。
36.可选地，如图1所示，滤波支路12的八个滤波腔依次窗口耦合，滤波支路12依次耦合的两个滤波腔之间均设有第二窗口。即第一滤波腔a1与第二滤波腔a2之间设置有第二窗口，第二滤波腔a2与第三滤波腔a3之间设置有第二窗口，第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间设置有第二窗口，第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间设置有第二窗口，第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间设置有第二窗口，第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间设置有第二窗口，第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间设置有第二窗口。
37.可选地，滤波支路12的第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间、第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间、第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间、第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间分别设置有加强筋80。
38.由此可知，滤波支路12耦合路径上相邻的两个滤波腔之间为纯窗口耦合，降低滤波器10的成本，并且通过加强筋80提高滤波支路12耦合路径上第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间、第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间、第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间、第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间、第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间的耦合强度。
39.可选地，第一窗口和第二窗口均设有第一调谐杆31，用于调节耦合强度，具体地，第一调谐杆31可以用于调节第一滤波腔a1和第三滤波腔a3的耦合带宽。通过滤波支路12耦合路径上相邻的两个滤波腔之间通过窗口可以进行电磁能量传递，其第一调谐杆31可以调节耦合带宽。
40.请参阅图4，图4是图1实施例滤波腔的第二调谐杆、谐振杆及安装柱组合结构的结构示意图。可选地，每个滤波腔内设置有：谐振杆20，包括u形侧壁210及由u形侧壁210形成的中空内腔220；第二调谐杆30，第二调谐杆30的一端置于中空内腔220内；其中，u形侧壁210的两端向背离中空内腔220的方向弯折延伸，以在u形侧壁210的两端形成盘状结盘状结构230与u形侧壁210的底部平行设置。壳体11上还设有安装柱40，u形侧壁210固定在安装柱40上，谐振杆20通过安装柱40固定在壳体11上。
41.其中，本实施例的谐振杆20、中空内腔220及第二调谐杆30同轴设置。
42.进一步地，还可以在u形侧壁210的底部上设置安装孔(图未标)，安装柱40的一端固定在壳体11上，安装柱40的另一端安装在安装孔内，以将谐振杆20固定在安装柱40上；该安装孔可以是通孔，该安装孔可以是螺纹孔，安装柱40为螺柱。在其它实施例中，该安装孔
还可以是盲孔。
43.可选地，本实施例的八个滤波腔可以为金属滤波腔，谐振杆20可以为金属谐振杆。
44.其中，本实施例的谐振杆20材质可以是易切1215ms。当然，在其它实施例中，谐振杆20还可以是m8号或者m4号螺杆等，采用铜或银材质等材质。
45.八个滤波腔的尺寸相同，便于生产，节约成本。八个滤波腔的半径可以小于21mm，例如，20mm、19mm、18mm等。
46.由此可知，谐振杆20通过安装柱40可以固定在壳体11上，并且通过调节第二调谐杆30在中空内腔220内的深度可以调节谐振腔的谐振频率。
47.进一步地，滤波器10还包括盖板(图未示)，盖设在八个滤波腔上，且第二调谐杆30的另一端穿设在盖板上，其中，第二调谐杆30可以是金属螺杆。
48.如图2所示，滤波支路12的第一滤波腔a1和第三滤波腔a3之间感性交叉耦合，形成感性耦合零点l1；第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点c1；第五滤波腔a5和第八滤波腔a8之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点c2；第六滤波腔a6和第八滤波腔a8之间容性交叉耦合，形成容性耦合零点c3；以形成滤波支路12的四个交叉耦合零点。其中，交叉耦合零点也称为传输零点。传输零点是滤波器10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。
49.滤波器10还包括：第一端口，与滤波支路12的第一滤波腔a1连接；第二端口，与滤波支路12的第八滤波腔a8连接。
50.本实施例滤波器10的等效电路如图5所示，输入端口处的阻抗z1约为50欧姆，输出端口处的阻抗z2约为50欧姆；为保证电磁信号在滤波器10的八个滤波腔之间传输，需要在输入端口与第一滤波腔a1之间、耦合路径上的相邻滤波腔之间、形成交叉耦合的非级联的滤波腔之间及第八滤波腔a8与输出端口之间分别设置阻抗调节器zv1，以实现阻抗匹配。
51.本实施例的滤波器10的带宽范围为：2515mhz-2675mhz。具体地，第一端口与第一滤波腔a1之间的耦合带宽范围为157mhz-179mhz；第一滤波腔a1与第二滤波腔a2之间的耦合带宽范围为101mhz-116mhz；第一滤波腔a1与第三滤波腔a3之间的耦合带宽范围为72mhz-84mhz；第二滤波腔a2与第三滤波腔a3之间的耦合带宽范围为63mhz-74mhz；第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间的耦合带宽范围为74mhz-87mhz；第三滤波腔a3与第五滤波腔a5之间的耦合带宽范围为(-36)mhz-(-28)mhz；第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间的耦合带宽范围为71mhz-83mhz；第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间的耦合带宽范围为75mhz-87mhz；第五滤波腔a5与第八滤波腔a8之间的耦合带宽范围为(-31)mhz-(-24)mhz；第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间的耦合带宽范围为84mhz-97mhz；第六滤波腔a6与第八滤波腔a8之间的耦合带宽范围为(-69)mhz-(-58)mhz；第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间的耦合带宽范围为106mhz-122mhz；第八滤波腔a8与第二端口之间的耦合带宽范围为157mhz-179mhz，能够满足设计要求。
52.因此，滤波器10的第一滤波腔a1至第八滤波腔a8的谐振频率依次位于以下范围内：2592mhz-2594mhz、2648mhz-2650mhz、2586mhz-2588mhz、2559mhz-2561mhz、2593mhz-2595mhz、2610mhz-2612mhz、2546mhz-2548mhz、2592mhz-2594mhz。可见，各个谐振腔的谐振频率位于设计的带宽范围内，从而提高了制造、调试的便利性；也即采用相类似的规格参数
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。
53.本实施例滤波器10的仿真结果如图6所示，从图6中可知，本实施例滤波器10的带宽约为2515mhz-2675mhz；如频带曲线s1所示，共有两个低端耦合零点a、b和两个高端耦合零点c、d；滤波支路12有五个交叉耦合零点，但是因为零点的射频参数一样，会导致某些仿真点一样，因此仿真中显示三个交叉耦合零点。滤波支路12在频点2.515ghz(m11)的抑制为-1.333db，滤波支路12在频点2.675ghz(m12)的抑制为-1.064db，且滤波支路12在频点2.370ghz(m13)的抑制为-57.313db，滤波支路12在频点2.390ghz(m14)的抑制为-53.986db，滤波支路12在频点2.400ghz(m15)的抑制为-52.239db，滤波支路12在频点2.500ghz(m16)的抑制为-44.625db，滤波支路12在频点2.700ghz(m17)的抑制为-48.440db，滤波支路12在频点2.770ghz(m18)的抑制为-77.904db，滤波支路12在频点2.800ghz(m19)的抑制为-66.100db，滤波支路12在频点2.820ghz(m20)的抑制为-66.200db，因此能够满足滤波器10的带外抑制的设计需求。
54.本实施例滤波器10是一种应用于5g移动通信系统的12阶微波滤波器，其工作频段为2515mhz-2675mhz，强抗干扰能力，整体体积小，重量轻的特点。
55.本技术实施例滤波器10损耗小，能够确保通信模块低能耗；滤波器10由8阶谐振腔组合设计，并且导入耦合零点结构，具备强抗干扰能力，能够确保通信系统不受杂散信号干扰；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；滤波器10能够满足目前最新型5g移动通信系统的使用，滤波器10主要涉及2515mhz-2675mhz频段。
56.本技术进一步提出一种通信设备，如图7所示，图7是本技术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92和与天线92连接的射频单元91，射频单元91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。
57.在其他实施例子中，射频单元91还可以和天线92一体设置，以形成有源天线单元(active antenna unit，aau)。
58.本技术的一些实施方式称为滤波器，也可以称为合路器，即双频合路器。可以理解，在其他一些实施方式中也可以被称为双工器。
59.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术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，均同理包括在本技术的专利保护范围内。