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，现有的腔体滤波器的阻带抑制性能较差。


技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是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。所述滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；八个滤波腔，设置在所述壳体上，所述八个滤波腔沿主耦合路径依次耦合，在所述八个滤波腔中的第三滤波腔和第五滤波腔之间容性交叉耦合，形成所述滤波器的一个容性耦合零点；在所述八个滤波腔中的第一滤波腔和第三滤波腔之间、所述八个滤波腔中的第五滤波腔和第七滤波腔之间分别感性交叉耦合，形成所述滤波器的两个感性耦合零点；其中，所述滤波器的带宽范围为702mhz-734mhz。
6.可选地，所述八个滤波沿所述主耦合路径依次相邻排布，且所述八个滤波腔划分成沿所述第二方向排布的两列；所述八个滤波腔中的第一滤波腔、第三滤波腔、第五滤波器及第七滤波腔为一列且沿所述第一方向依次排布；所述八个滤波腔中的第二滤波腔、第四滤波腔、第六滤波腔及第八滤波腔为一列且沿所述第一方向依次相邻排布；所述第二滤波腔的中心在所述第一方向上的投影位于所述第一滤波腔的中心和所述第三滤波腔的中心在所述第一方向上的投影之间；其中，任意一组相邻设置的滤波腔的中心之间的距离为预设距离。八个滤波腔划分成沿第二方向排布的两列，且每一列滤波腔沿第一方向x排布，能够避免滤波器沿第一方向和沿第二方向的尺寸过大；且该两列滤波腔交错设置，使得滤波器的排腔规则，便于加工及缩小其体积；且任意一组相邻设置的滤波腔等距分布，能够简化滤波腔的加工工艺，节约成本。
7.可选地，所述第一滤波腔与所述第三滤波腔之间、所述第五滤波腔与所述第七滤波腔之间分别设有第一窗口；所述第一窗口设有调节杆。通过第一窗口实现感性交叉耦合，并通过第一窗口的调节杆调节感性交叉耦合的耦合强度。
8.可选地，所述第三滤波腔和所述第五滤波腔之间设有飞杆；其中，所述飞杆包括第一耦合部、第二耦合部及连接部，所述连接部的两端分别与所述第一耦合部和所述第二耦
合部连接。通过飞杆实现容性交叉耦合。
9.可选地，所述第一耦合部和所述第二耦合部呈圆盘状设置，所述第一耦合部与所述第二耦合部平行设置，且与所述连接部垂直设置，所述连接部连接所述第一耦合部的圆心和所述第二耦合部的圆心。这种结构能够增加第一耦合部、第二耦合部的耦合面积。
10.可选地，所述连接部包括第一子连接部、第二子连接部及第三子连接部，其中第一子连接部的一端与所述第一耦合部的圆心连接，所述第一子连接部的另一端与所述第二子连接部的一端连接，所述第二子连接部的另一端与所述第三子连接部的一端连接，所述第三子连接部的另一端与所述第二耦合部的圆心连接；其中，所述第一子连接部沿所述第一耦合部径向方向的尺寸等于所述第三子连接部沿所述第一耦合部径向方向的尺寸，所述第二子连接部沿所述第一耦合部径向的尺寸小于所述第一子连接部沿所述第一耦合部径向方向的尺寸。这种结构能够使得连接部的中部尺寸小于两端的尺寸，以形成凹陷，能够增加连接部与支撑卡座之间的稳定性。
11.可选地，所述滤波器还包括支撑卡座，所述支撑卡座上设有沿所述第一耦合部的轴向方向设置的通孔，所述第二子连接部贯穿设置在所述通孔内，所述第一耦合部设置在所述第三滤波腔内，所述第二耦合部设置在所述第五滤波腔内；所述支撑卡座沿所述径向方向设置的两侧表面设有卡槽，所述卡槽与所述第三滤波腔的腔体壁和所述第五滤波腔的腔体壁卡合。通过这种方式，能够将飞杆固定在支撑卡座上，且将支撑卡座固定在腔体壁上。
12.可选地，所述八个滤波腔沿所述主耦合路径依次相邻设置，且任意一组相邻设置的滤波腔之间均设有第二窗口；所述第二窗口分别设有调节杆和加强筋。通过调节杆调节主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度；通过加强筋提高主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度。
13.可选地，所述滤波腔内设置有：谐振杆，包括侧壁及由所述侧壁形成的中空内腔；调谐杆，所述调谐杆的一端置于所述中空内腔内；其中，所述侧壁包括第一u形侧壁、第二u形侧壁及第三u形侧壁，所述第二u形侧壁的两端分别连接所述第一u形侧壁的一端和所述第三u形侧壁的一端；其中，所述第二u形侧壁的开口方向与所述第一u形侧壁的开口方向和所述第三u形侧壁的开口方向相反。可以通过调节调谐杆在中空内腔内的深度来调节滤波腔的谐振频率；且这种结构能够在侧壁的两端形成翻盘结构；侧壁两端的翻盘结构能够加大谐振杆的信号耦合量。
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，具有相互垂直的第一方向和第二方向；八个滤波腔，设置在壳体上，八个滤波腔沿主耦合路径依次耦合，在八个滤波腔中的第三滤波腔和第五滤波腔之间容性交叉耦合，形成滤波器的一个容性耦合零点；在八个滤波腔中的第一滤波腔和第三滤波腔之间、八个滤波腔中的第五滤波腔和第七滤波腔之间分别感性交叉耦合，形成滤波器的两个感性耦合零点；其中，滤波器的带宽范围为702mhz-734mhz。本技术实施例滤波器能够实现702mhz-734mhz带宽的滤波；本技术实施例滤波器能够实现一个容性耦合零点，能够获得较好的带宽低端抑制，且能够
实现两个感性耦合零点，能够获得较好的带宽高端抑制，因此，能够提高滤波器的阻带抑制性能。
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是本技术滤波器一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实施例滤波器中调谐杆、谐振杆及安装柱组合结构的结构示意图；
20.图4是图1实施例滤波器中飞杆和支撑卡座组合结构的结构示意图；
21.图5是图1实施例滤波器中支撑卡座的结构示意图；
22.图6是图1实施例滤波器的等效电路结构示意图；
23.图7是图1实施例滤波器的仿真结构示意图；
24.图8是本技术通信设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
25.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。
26.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。
27.本技术首先提出一种滤波器，如图1至图7所示，图1是本技术滤波器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；图3是图1实施例滤波器中调谐杆、谐振杆及安装柱组合结构的结构示意图；图4是图1实施例滤波器中飞杆和支撑卡座组合结构的结构示意图；图5是图1实施例滤波器中支撑卡座的结构示意图；图6是图1实施例滤波器的等效电路结构示意图；图7是图1实施例滤波器的仿真结构示意图。本实施例滤波器10包括：壳体11和八个滤波腔a1-a8，其中，壳体11具有相互垂直的第一方向x和第二方向y；八个滤波腔a1-a8设置在壳体11上，八个滤波腔a1-a8沿主耦合路径依次耦合，在八个滤波腔a1-a8中的第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间容性交叉耦合，以形成滤波器10的一个容性耦合零点；在八个滤波腔a1-a8中的第一滤波腔a1和第三滤波腔a3之间、八个滤波腔a1-a8中的第五滤波腔a5和第七滤波腔a7之间分别感性交叉耦合，形成滤波器10的两个感性耦合零点；其中，滤波器10的带宽范围为702mhz-734mhz。
28.其中，八个滤波腔a1-a8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。
29.滤波腔是一种选频和抑制信号的通信设备，滤波腔主要起频率控制的作用，凡涉及频率的发射和接收的通信设备都需要滤波腔。
30.区别于现有技术，本实施例滤波器10能够实现702mhz-734mhz带宽的滤波；本实施例滤波器10能够实现一个容性耦合零点，能够获得较好的带宽低端抑制，且能够实现两个感性耦合零点，能够获得较好的带宽高端抑制，因此，能够提高滤波器10的阻带抑制性能。
31.可选地，如图1所示，八个滤波腔a1-a8沿主耦合路径依次相邻排布，且八个滤波腔a1-a8划分成沿第二方向y排布的两列；八个滤波腔a1-a8中的第一滤波腔a1、第三滤波腔a3、第五滤波腔a5及第七滤波腔a7为一列且沿第一方向x依次排布；八个滤波腔a1-a8中的第二滤波腔a2、第四滤波腔a4、第六滤波腔a6及第八滤波腔a8为一列且沿第一方向x依次排布；第二滤波腔a2的中心在第一方向x上的投影位于第一滤波腔a1的中心和第三滤波腔a3的中心在第一方向x上的投影之间。
32.由上述分析可知，八个滤波腔a1-a8划分成沿第二方向y排布的两列，且每一列滤波腔沿第一方向x排布，能够避免滤波器10沿第一方向x和沿第二方向y的尺寸过大；且该两列滤波腔交错设置，使得滤波器10的排腔规则，便于加工及缩小其体积。
33.其中，任意一组相邻设置的滤波腔的中心之间的距离为预设距离，即任意一组相邻设置的滤波腔等距分布，能够简化滤波腔的加工工艺，节约成本。
34.如图1和图3所示，八个滤波腔a1-a8内均设置有谐振杆20和调谐杆30；其中，谐振杆20包括侧壁210及由侧壁210形成的中空内腔220，调谐杆30的一端置于中空内腔220内；可以通过调节调谐杆30在中空内腔220内的深度来调节滤波腔的谐振频率。
35.其中，本实施例的谐振杆20、中空内腔220及调谐杆30同轴设置。
36.可选地，如图3所示，侧壁210包括第一u形侧壁211、第二u形侧壁212及第三u形侧壁213，第二u形侧壁212的两端分别连接第一u形侧壁211的一端和第三u形侧壁213的一端；其中，第二u形侧壁212的开口方向与第一u形侧壁211的开口方向和第三u形侧壁213的开口方向相反。这种结构能够在侧壁210的两端形成翻盘结构。
37.侧壁210两端的翻盘结构能够加大谐振杆20的信号耦合量。
38.可选地，本实施例的八个滤波腔a1-a8可以为金属滤波腔，谐振杆20可以为金属谐振杆。
39.其中，本实施例的谐振杆20材质可以是hpb59-1铅黄铜。当然，在其它实施例中，谐振杆还可以是m8号或者m4号螺杆等，采用银材质等材质。
40.八个滤波腔a1-a8的尺寸相同，便于生产，节约成本。八个滤波腔a1-a8的半径可以小于29mm，例如，28mm、27mm、26mm等。
41.可选地，如图3所示，壳体11上还设有安装柱40，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。
42.进一步地，还可以在侧壁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.进一步地，滤波器10还包括盖板(图未示)，盖设在八个滤波腔a1-a8上，且调谐杆30的另一端穿设在盖板上，其中，调谐杆30可以是金属螺杆。
44.耦合零点也称为传输零点。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。
45.可选地，本实施例在第一滤波腔a1和第三滤波腔a3之间、第五滤波腔a5与第七滤波腔a7之间分别设有第一窗口，通过第一窗口实现感性交叉耦合。
46.可选地，为调节感性交叉耦合的耦合强度，可以在第一窗口设置调节杆51。例如在第一滤波腔a1和第三滤波腔a3之间的第一窗口、第五滤波腔a5与第七滤波腔a7之间的第一窗口分别设置调节杆51。
47.在其它实施例中，为提高感性交叉耦合的耦合强度，可以在第一窗口设置金属耦合筋。
48.可选地，可以在第三滤波腔a3和第五滤波腔a5之间设有飞杆60。通过飞杆60实现容性交叉耦合。
49.可选地，如图1及图4所示，本实施例的飞杆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。
50.可选地，如图4所示，第一耦合部610和第二耦合部620呈圆盘状设置，第一耦合部610与第二耦合部620平行设置，且与连接部630垂直设置，连接部630连接第一耦合部610的圆心和第二耦合部620的圆心。这种结构能够增加第一耦合部610、第二耦合部620的耦合面积。
51.可选地，如图4所示，连接部630包括第一子连接部631、第二子连接部(图未标)及第三子连接部632，其中第一子连接部631的一端与第一耦合部610的圆心连接，第一子连接部631的另一端与第二子连接部的一端连接，第二子连接部的另一端与第三子连接部632的一端连接，第三子连接部632的另一端与第二耦合部620的圆心连接；其中，第一子连接部631沿第一耦合部610径向方向的尺寸等于第三子连接部632沿第一耦合部610径向方向的尺寸，第二子连接部沿第一耦合部610径向的尺寸小于第一子连接部631沿第一耦合部610径向方向的尺寸。这种结构能够使得连接部630的中部尺寸小于两端的尺寸，以形成凹陷，能够增加连接部630与支撑卡座70之间的稳定性。
52.可选地，如图1、图4及图5所示，滤波器10还包括：支撑卡座70，支撑卡座70上设有沿第一耦合部610的轴向方向设置的通孔71，第二子连接部贯穿设置在通孔71内，第一耦合部610设置在第三滤波腔a3内，以与第三滤波腔a3内的谐振杆20之间形成耦合电容，第二耦合部620设置在第五滤波腔a5内，以与第五滤波腔a5内的谐振杆20之间形成耦合电容；支撑卡座70沿径向方向设置的两侧表面设有卡槽72，卡槽72与第三滤波腔a3的腔体壁和第五滤波腔a5的腔体壁卡合，以将飞杆60与支撑卡座70固定。通过这种方式，能够将飞杆60固定在支撑卡座70上，且将支撑卡座70固定在腔体壁上。
53.本实施例的飞杆60可采用金属探针实现，支撑卡座70由ptfe或者工程塑料实现。
54.如图1所示，八个滤波腔a1-a8沿主耦合路径依次相邻排布，且任意一组相邻设置的滤波腔之间均设有第二窗口(图未标)，主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间通过第二窗口进行电磁能量传递。例如在第一滤波腔a1与第二滤波腔a2之间、第二滤波腔a2与第三滤
波腔a3之间、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之间分别设置第二窗口。
55.本实施例滤波器10还包括多个调节杆50和多个加强筋80。
56.为调节主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度，可以在第二窗口设置调节杆50，例如在第一滤波腔a1与第二滤波腔a2之间的第二窗口、第二滤波腔a2与第三滤波腔a3之间的第二窗口、第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间的第二窗口、第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间的第二窗口、第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间的第二窗口、第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间的第二窗口、第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间的第二窗口分别设置调节杆50。
57.为提高主耦合路径上相邻的两个滤波腔之间的耦合强度，可以在第二窗口设置加强筋80，例如在第一滤波腔a1与第二滤波腔a2之间的第二窗口、第二滤波腔a2与第三滤波腔a3之间的第二窗口、第三滤波腔a3与第四滤波腔a4之间的第二窗口、第四滤波腔a4与第五滤波腔a5之间的第二窗口、第五滤波腔a5与第六滤波腔a6之间的第二窗口、第六滤波腔a6与第七滤波腔a7之间的第二窗口、第七滤波腔a7与第八滤波腔a8之间的第二窗口分别设置加强筋80。
58.进一步地，如图1所示，本实施例滤波器10还包括：输入端口(图未示)和输出端口(图未示)，输入端口与滤波器10的第一滤波腔a1连接，输出端口与滤波器10的第八滤波腔a8连接。
59.输入端口和输出端口均为抽头，输入端口与第一滤波腔a1内的谐振杆20连接，将电磁信号输入至第一滤波腔a1；输出端口与第八滤波腔a8内的谐振杆20连接，将第八滤波腔a8内的电磁信号输出。
60.本实施例滤波器10的等效电路如图6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的滤波腔a1-a8之间传输，需要在输入端口与第一滤波腔a1之间、主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zv，以实现阻抗匹配。
61.本实施例滤波器10的仿真结果如图7所示，从图7中可知，本实施例滤波器10的带宽约为702mhz-734mhz；如频带曲线s1所示，共有一个低端耦合零点a和两个高端耦合零点b、c；频点703mhz(m1)的抑制为-0.963db，频点733mhz(m2)的抑制为-1.493db，使得滤波器10具有带内损耗小(小于1.55db)的特性；且频点693mhz(m3)的抑制为-59.189db，频点743mhz(m4)的抑制为-51.951db，频点758mhz(m5)的抑制为-85.143db，使得滤波器10具有强抗干扰能力(通带外10mhz大于45db抑制，通带外25mhz频段抑制大于80db)的性能。
62.本实施例滤波器10是一种应用于5g移动通信系统的8阶微波滤波器，其工作频段为702mhz-734，具有带内损耗小(小于4.55db),强抗干扰能力(通带外10mhz大于45db抑制，通带外25mhz频段抑制大于80db)的特点。
63.本技术实施例滤波器损耗小，能够确保通信模块低能耗；滤波器由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；滤波器能够满足目前最新型5g移动通信系统的使用，滤波器主要涉及700mhz频段。
64.本技术进一步提出一种通信设备，如图8所示，图8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32和与天线32连接的射频单元31，射频单元31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。
65.在其他实施例子中，射频单元31还可以和天线32一体设置，一形成有源天线单元(active antenna unit，aau)。
66.区别于现有技术，本技术实施例滤波器包括：壳体，具有相互垂直的第一方向和第二方向；八个滤波腔，设置在壳体上，八个滤波腔沿主耦合路径依次耦合，在八个滤波腔中的第三滤波腔和第五滤波腔之间容性交叉耦合，形成滤波器的一个容性耦合零点；在八个滤波腔中的第一滤波腔和第三滤波腔之间、八个滤波腔中的第五滤波腔和第七滤波腔之间分别感性交叉耦合，形成滤波器的两个感性耦合零点；其中，滤波器的带宽范围为702mhz-734mhz。本技术实施例滤波器能够实现702mhz-734mhz带宽的滤波；本技术实施例滤波器能够实现一个容性耦合零点，能够很获得较好的带宽低端抑制，且能够实现两个感性耦合零点，能够获得较好的带宽高端抑制，因此，能够提高滤波器的阻带抑制性能。
67.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。