具有带负耦合的谐振器的滤波器的制作方法

具有带负耦合的谐振器的滤波器
1.本技术是申请日为2019年12月13日、申请号为201911278405.0、发明名称为“具有带负耦合的谐振器的滤波器”的发明专利申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本技术要求于2018年12月14日提交的美国临时专利申请no.62/779,687和2019年1月25日提交的美国临时专利申请no.62/796,809的优先权，这些申请中的每个申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
4.本公开涉及通信系统，并且尤其涉及射频(rf)滤波器。


背景技术：

5.用于rf应用的一种类型的滤波器是包括同轴谐振器的组的谐振器滤波器。谐振器滤波器的整体传递函数是个体的谐振器的响应以及组内谐振器的不同的对之间的电磁耦合的函数。
6.其全部公开内容通过引用并入本文的美国专利no.5,812,036(“'036专利”)公开了具有谐振器的不同的配置和拓扑的不同的谐振器滤波器。本说明书的图1a与'036专利的图3对应，其描绘了六级谐振器滤波器200的顶部截面图，该六级谐振器滤波器200具有在输入端子204和输出端子206之间的腔的2
×
3阵列，其中每个腔在其中具有相应的谐振器(谐振器r1-r6当中)。
7.谐振器滤波器200在壁中具有五个耦合孔h1-h5，该五个耦合孔h1-h5定义谐振器r1-r6的五个顺序对之间的腔，这些腔使得在顺序对之间的主耦合成为可能。此外，谐振器滤波器200具有第一旁路耦合孔a
c1
，该第一旁路耦合孔a
c1
使得在方向y上的在谐振器r2和r5的非顺序对之间的交叉耦合成为可能。谐振器滤波器200还具有第二旁路耦合孔a
c2
，该第二旁路耦合孔a
c2
使得在谐振器r1和r6的非顺序对之间的交叉耦合成为可能。在谐振器的五个顺序对之间的主耦合以及在谐振器的两个非顺序对之间的交叉耦合对谐振器滤波器200的整体传递函数有贡献。
8.谐振器滤波器200还包括导电壳体208，该导电壳体208定义谐振器r1-r6中的每个谐振器的外部导体的一部分。每个谐振器外部导体的其余部分由内部公共壁w1、w2、w3形成，该内部公共壁w1、w2、w3还定义耦合孔h1-h5，谐振器r1-r6中的顺序的谐振器通过该耦合孔h1-h5彼此耦合。谐振器r1-r6可以包括例如充气腔谐振器或是介电负载的同轴谐振器。
9.与美国专利公开no.2017/0346148(“'148公开”)的图4对应的本说明书的图1b描绘了直列式谐振器滤波器400的侧截面图，该直列式谐振器滤波器400具有五个内部导体410(1)-410(5)。'148公开的全部公开内容通过引用并入本文。内部导体410(1)-410(5)中的每个内部导体具有(1)短路到底部地平面402的高阻抗基部412和(2)不接触顶部地平面404的低阻抗的、成形的头414。谐振器滤波器400还具有横向的地平面406。而且，内部导体
410可以用作阶跃阻抗谐振器(sir)。
10.直列式谐振器滤波器400的五个内部导体410(1)-410(5)被线性地布置为形成导体的一维阵列。内部导体410可以但不必完美地对准。内部导体410中的一个或多个内部导体可以朝着谐振器滤波器400的前面或后面移位(即，进或出图1b的页面)。在谐振器滤波器400中的相邻的内部导体410之间可以没有介于中间的壁，因而使得在非相邻的内部导体410的对之间能够发生更实质的交叉耦合。
11.谐振器滤波器400中的每个内部导体410具有对应的调谐元件420。谐振器滤波器400还具有位于对应的相邻的内部导体410之间的四个附加的调谐元件422(1)-422(4)，其中附加的调谐元件422(1)和422(2)从顶部地平面404延伸，而附加的调谐元件422(3)和422(4)从底部地平面402延伸。
12.如图1b中所示，谐振器滤波器400具有四个导电连接器418(1)-418(4)，每个导电连接器提供在四对相邻的内部导体410中的不同内部导体之间的物理(即，欧姆)连接。
13.谐振器滤波器400的内部导体410的头414中的一些头具有不同的形状，并且内部导体410之间的导体间间距因相邻对的变化而变化。在图1b中，头414(1)和414(5)可以是杯形或是叉形，而头414(2)-414(4)是叉形的。而且，导体间连接器418的高度因相邻对的变化而变化。谐振器滤波器400沿着其横向维度是非对称的，因为绕例如内部导体410(3)的基部412(3)的垂直轴旋转180度导致与图1b中所示的谐振器滤波器400的视图不同的视图。谐振器滤波器400的所有这些不同和变化的特征都对其整体滤波器传递函数有贡献。因此，特征可以被特定地设计为实现期望的滤波器传递函数。
14.一般而言，基于谐振器滤波器400的特定的设计，在四对相邻的内部导体410中的每对内部导体之间存在电感性主耦合和电容性主耦合两者，其中对于每对内部导体，电容性主耦合的符号与电感性主耦合的符号相反，使得电容性主耦合和电感性主耦合在至少某种程度上彼此补偿。此外，谐振器滤波器400已被设计为使得不可忽略的(例如，电感性)交叉耦合在非相邻的内部导体410的某些对之间，其中，在不采用欧姆地连接非相邻的内部导体410的分立的旁路连接器的情况下，实现不可忽略的交叉耦合，无论那些旁路连接器在谐振器滤波器400内部还是外部。例如，内部导体410(1)和内部导体410(3)之间可以存在不可忽略的交叉耦合。此外，在内部导体410(1)和410(4)之间或甚至在内部导体410(1)和410(5)之间可以存在较小的、但仍然不可忽略的交叉耦合。一般而言，两个内部导体之间的间隔距离越大，耦合强度越小。
15.可以发生两种基本的耦合机制，两者都对相邻的内部导体和非相邻的内部导体之间的耦合(电容性耦合和电感性耦合)的量有贡献。
16.可以通过调节每个内部导体410的电容性头414的长度和/或阻抗(例如，通过独立地调节内部导体410(3)的尺寸a、b和c)来控制电容性耦合。这种相互作用将为内部导体410的相邻对贡献负的电容性耦合的量，并且为内部导体的非相邻对贡献正的电容性耦合的量。
17.可以通过调节连接相邻的内部导体的不同对的导体间连接器418的长度d和/或高度e来控制电感性耦合，其中距离和高度可以因连接变化而变化。这种相互作用将为内部导体410的相邻对和非相邻对两者贡献正的电感性耦合的量。
18.主耦合(即，相邻的导体之间)和交叉耦合(即，非相邻的导体之间)的电容性贡献
和电感性贡献可以被设计为满足指定的耦合值，至少在指定的耦合值的一定范围内。对于所考虑的结构，交叉耦合的符号总是为正，而主耦合的符号可以根据电容性耦合和电感性耦合的具体混合方便地设置。那么有可能实现混合的符号耦合和耦合的谐振器的网络。
19.依赖于耦合到适当选择的内部导体的输入/输出(i/o)端口的数量和位置，可以实施不同类型的直列式谐振器滤波器。诸如图1b的直列式谐振器滤波器400的直列式谐振器滤波器可以由哈尔马(halma)拓扑表示，该哈尔马拓扑指示相邻的导体和非相邻的导体之间的不可忽略的主耦合和交叉耦合。


技术实现要素：

20.根据本文的一些实施例，滤波器设备可以包括多个低频带谐振器。而且，滤波器设备可以包括彼此仅具有负耦合的多个高频带谐振器。
21.在一些实施例中，滤波器设备可以包括单个机械加工件或压铸件，该单个机械加工件或压铸件包括多个高频带谐振器。多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的第一谐振器头可以与多个高频带谐振器中的第二高频带谐振器的第二谐振器头相对，使得第一谐振器头和第二谐振器头彼此电容性耦合。单个机械加工件或压铸件可以包括多个低频带谐振器和壳体，多个高频带谐振器和多个低频带谐振器从该壳体延伸。而且，第一谐振器头和第二谐振器头之间的最短距离可以为至少4-6毫米(mm)。
22.根据一些实施例，滤波器设备可以包括基板，并且滤波器设备的第一谐振器层可以包括在基板的第一侧上的多个高频带谐振器和/或多个低频带谐振器。而且，滤波器设备的第二谐振器层可以在基板的相对的第二侧上。如同第一谐振器层，第二谐振器层可以包括高频带谐振器层和/或低频带谐振器层。第二谐振器层可以通过一个或多个从基板的第一侧延伸到基板的第二侧的金属化通孔电耦合到第一谐振器层。附加地或可替代地，第二谐振器层可以通过从基板的第一侧延伸到基板的第二侧的金属镀层电耦合到第一谐振器层。例如，金属镀层可以在基板的开口中的基板的侧壁上，其在多个高频带谐振器中的相邻的高频带谐振器之间或在多个低频带谐振器中的相邻的低频带谐振器之间。因而，滤波器设备可以具有双侧谐振器结构。
23.根据本文的一些实施例，滤波器设备可以包括多个低频带谐振器。而且，滤波器设备可以包括多个高频带谐振器。多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的第一谐振器头可以与多个高频带谐振器中的第二高频带谐振器的第二谐振器头相对，使得第一谐振器头和第二谐振器头彼此电容性耦合。
24.在一些实施例中，第一谐振器头和第二谐振器头之间的最短距离可以为至少4-6毫米(mm)。附加地或可替代地，第一谐振器头或第二谐振器头中的至少一个可以包括切口区域。例如，滤波器设备可以包括在切口区域中的调谐元件。
25.根据一些实施例，多个高频带谐振器中的第三高频带谐振器的第三谐振器头可以与第一谐振器头相对，使得第一谐振器头和第三谐振器头彼此电容性耦合。多个高频带谐振器中的第三高频带谐振器的柄(stalk)可以比多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的柄短，并且多个高频带谐振器中的第三高频带谐振器的柄可以比多个高频带谐振器中的第二高频带谐振器的柄短。而且，多个高频带谐振器中的第四高频带谐振器的第四谐振器头可以与第三谐振器头相对，使得第四谐振器头和第三谐振器头彼此电容性耦合。第四谐
振器头可以与多个高频带谐振器中的第五高频带谐振器的第五谐振器头相对，使得第四谐振器头和第五谐振器头彼此电容性耦合。第三谐振器头可以在第二谐振器头和第五谐振器头之间。
26.在一些实施例中，滤波器设备可以包括在多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的柄上的调谐元件。附加地或可替代地，滤波器设备可以包括金属壳体。金属壳体、多个低频带谐振器以及多个高频带谐振器一起可以具有整体的金属结构。
27.根据一些实施例，多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的平面表面可以与多个低频带谐振器中的第一低频带谐振器的平面表面共面。多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器的平面表面可以具有至少5毫米(mm)的均匀的厚度。附加地或可替代地，多个高频带谐振器中的第一高频带谐振器可以比多个低频带谐振器中的第一低频带谐振器短。
28.在一些实施例中，多个高频带谐振器中的相邻的高频带谐振器可以彼此间隔开第一距离，该第一距离比多个低频带谐振器中的相邻的低频带谐振器彼此间隔开的第二距离宽。附加地或可替代地，滤波器设备可以包括射频(rf)组合器，该射频(rf)组合器包括多个低频带谐振器和多个高频带谐振器。
29.根据本文的一些实施例，滤波器设备可以包括多个低频带谐振器。滤波器设备可以包括多个高频带谐振器。多个高频带谐振器的相邻的谐振器头可以彼此间隔开比多个低频带谐振器的相邻的谐振器头彼此间隔开更远。而且，多个高频带谐振器的相邻的柄可以彼此间隔开比多个低频带谐振器的相邻的柄彼此间隔开更远。
30.在一些实施例中，多个高频带谐振器可以分别包括多个平面y形谐振器。附加地或可替代地，多个低频带谐振器的相邻的谐振器头可以分别包括平面矩形谐振器头。
31.根据一些实施例，多个高频带谐振器中的至少三个高频带谐振器之间的电磁耦合可以仅为负耦合。多个高频带谐振器中的该至少三个高频带谐振器可以包括多个高频带谐振器中的至少两对相对的高频带谐振器。附加地或可替代地，多个高频带谐振器中的偶数个高频带谐振器的相邻的柄之间的正耦合可以比该负耦合小。
32.根据本文的一些实施例，双工器滤波器设备可以包括仅具有直列的谐振器的低频带滤波器。而且，双工器滤波器设备可以包括具有相对的谐振器的高频带滤波器。
33.在一些实施例中，相对的谐振器可以包括相对面对的直列的谐振器的两个集合。两个集合当中的第一集合的第一谐振器可以与第一集合的第二谐振器相对面对，该第一集合的第二谐振器与两个集合当中的第二集合的第三谐振器成直线。而且，第三谐振器可以与第二集合的第四谐振器相对面对，该第二集合的第四谐振器与第一谐振器成直线。第一集合和第二集合之间的电磁耦合可以仅为负耦合。
34.根据一些实施例，双工器滤波器设备可以包括单个金属件，该单个金属件包括低频带滤波器和高频带滤波器两者。附加地或可替代地，相对的谐振器中的相邻的谐振器可以彼此间隔开第一距离，该第一距离比仅直列的谐振器中的相邻的谐振器彼此间隔开的第二距离宽。
35.根据本文的一些实施例，滤波器设备可以包括低频带滤波器。滤波器设备可以包括高频带滤波器，该高频带滤波器包括直列的高频带谐振器。直列的高频带谐振器可以在第一方向上的单个列中。而且，直列的高频带谐振器中的第一高频带谐振器可以包括在直列的高频带谐振器中的第二高频带谐振器的部分上方在第一方向上延伸的部分，使得直列
的高频带谐振器中的第一高频带谐振器的所述部分在垂直于第一方向的第二方向上与直列的高频带谐振器中的第二高频带谐振器的所述部分重叠并电容性耦合。
36.在一些实施例中，直列的高频带谐振器可以是高频带滤波器的仅有的高频带谐振器，并且低频带滤波器可以仅包括直列的低频带谐振器。附加地或可替代地，直列的高频带谐振器中的第一高频带谐振器可以是l形谐振器，以及直列的高频带谐振器中的第二高频带谐振器可以是t形谐振器或y形谐振器。而且，滤波器设备可以包括在直列的高频带谐振器中的第一高频带谐振器和第二高频带谐振器之间的调谐元件。
37.根据一些实施例，直列的高频带谐振器中的第二高频带滤波器的所述部分可以是第一部分，并且直列的高频带谐振器中的第三高频带滤波器可以包括在直列的高频带谐振器中的第二高频带滤波器的第二部分上方在第一方向上延伸的部分，使得直列的高频带谐振器中的第三高频带滤波器的所述部分在第二方向上与直列的高频带谐振器中的第二高频带谐振器的第二部分重叠并且电容性耦合。而且，滤波器设备可以包括在直列的高频带谐振器中的第一高频带谐振器和第三高频带谐振器之间的调谐元件。
38.根据本文的一些实施例，滤波器设备可以包括低频带滤波器、高频带滤波器以及第一欧姆连接，该第一欧姆连接在低频带滤波器和高频带滤波器之间并且将低频带滤波器和高频带滤波器电耦合到滤波器设备的公共端口。低频带滤波器可以包括叉指状低频带谐振器。低频带谐振器中的第一低频带谐振器和第二低频带谐振器可以通过第二欧姆连接彼此电耦合。
39.在一些实施例中，高频带滤波器可以包括第一高频带谐振器，该第一高频带谐振器与高频带滤波器的第二高频带谐振器相对并且电容性耦合。而且，高频带滤波器可以包括第三高频带谐振器，该第三高频带谐振器与第一高频带谐振器相对并且电容性耦合。第二高频带谐振器和第三高频带谐振器可以彼此成直线。
附图说明
40.图1a是根据现有技术的具有同轴谐振器的2
×
3阵列的六级谐振器滤波器的顶部截面图。
41.图1b是根据现有技术的直列式谐振器滤波器的侧截面图。
42.图1c是根据本发明构思的实施例的滤波器设备的侧视图。
43.图1d是图1c的滤波器设备的高频带谐振器的放大视图。
44.图1e是图1c的滤波器设备的低频带谐振器的放大视图。
45.图2是根据本发明构思的实施例的滤波器设备的响应的曲线图。
46.图3是根据本发明构思的实施例的滤波器设备的侧视图。
47.图4是根据本发明构思的实施例的滤波器设备的侧视图。
48.图5是根据本发明构思的实施例的滤波器设备的响应的曲线图。
具体实施方式
49.根据本发明构思的实施例，提供了诸如包括谐振器滤波器的rf组合器的滤波器设备。rf组合器的高频带信道通常包括具有位于通带之下的阻带的滤波器。为了高效地实现这一点，可以引入在通带之下的频率处的传输零点。
50.提供在通带之下的阻带的常规的方法可以包括使用交叉耦合和/或抑制腔(rejection cavities)。然而，这些方法中的两者均可能导致机械零件数量的增加，其转而可以引起以下一种或多种情况：更高的成本、更高的组装时间、更高的插入损耗、更大的尺寸等。
51.另一种常规的方法利用相邻的同轴谐振器之间的混合的耦合(即，正耦合和负耦合两者)，与非相邻的同轴谐振器之间的正的寄生耦合一起，来提供高频带滤波器的通带之下的传输零点。可以调节谐振器之间的耦合以提供传输零点。这个方法的缺点是可能要求在相邻的谐振器的开放(电容性耦合)端之间的相对小的距离(例如，3mm或更小)，以实现相邻的和非相邻的谐振器对两者之间的混合符号耦合。例如，相对于非相邻的谐振器之间的耦合，这个方法可能要求相邻的谐振器之间的非常高的耦合和非常小的距离。这可能使滤波器响应对机械公差敏感，超出耦合螺钉的调谐能力。作为示例，参考图1b，虽然将调谐元件放置在头414(1)和头414(2)之间可能是期望的，但是头414(1)和头414(2)它们之间可能缺乏用于能够调谐谐振器的调谐元件的足够的空间。
52.然而，根据本发明构思的实施例，适合于高频的方法可能涉及以在整个高频带信道滤波器中仅(或几乎仅)使用负耦合的这样的方式来布置谐振器的形状和位置。这可以以在尺寸、机械复杂性、阻带抑制以及插入损耗之间的可接受的折衷来实现期望的/优化的高频带信道响应。而且，在一些实施例中，因为高频带谐振器的开放端(open end)之间的最小距离可以大于4mm，所以高频带信道滤波器可以更稳健地抵抗机械公差。
53.通过使用仅负耦合，可以提供良好的高频带信道滤波器。可以基于高频带谐振器的形状和拓扑来实现排他性负耦合的使用。例如，高频带谐振器可以不全部布置成一列，并且因而可以不提供直列的高频带信道滤波器。而是，可以将高频带谐振器布置并成形为，在高频带谐振器中的相邻的高频带谐振器和非相邻的高频带谐振器之间提供电容性耦合，而不在高频带谐振器之间提供(一个或多个)电感性耦合。如本文所使用的，术语“相邻的谐振器”是指在它们之间没有另一个谐振器的谐振器对。相反，术语“非相邻的谐振器”是指在它们之间具有另一个谐振器的谐振器对。
54.将参考附图更详细地描述本发明构思的示例实施例。
55.图1c是根据本发明构思的实施例的滤波器设备100的侧视图。如图1c中所示，滤波器设备100可以包括第一组谐振器110(1)-110(5)和第二组谐振器110(6)-110(10)。虽然在两组中的每组中示出了五个谐振器，但是在任一组中可以包括更多(即，六个或更多)或更少(例如，三个或四个)的谐振器。在一些实施例中，谐振器110(1)-110(5)可以是滤波器设备100的高频带信道滤波器的高频带谐振器，而谐振器110(6)-110(10)可以是滤波器设备100的低频带信道滤波器的低频带谐振器。例如，滤波器设备100可以包括rf组合器(双工器)，该rf组合器(双工器)包括高频带信道滤波器的高频带谐振器110(1)-110(5)和低频带信道滤波器的低频带谐振器110(6)-110(10)。
56.滤波器设备100的高频带信道滤波器具有在通带之下的阻带。高频带可以包括范围从1.9吉赫兹(ghz)到2.2ghz的频率，而相对于高频带为低的低频带可以包括范围从1.7-1.9ghz的频率。
57.高频带信道滤波器的高频带谐振器110(1)-110(5)和低频带信道滤波器的低频带谐振器110(6)-110(10)可以各自从壳体105在方向z上延伸。例如，壳体105可以定义围绕高
频带谐振器110(1)-110(5)和低频带谐振器110(6)-110(10)的矩形周界。壳体105可以是金属壳体，并且高频带谐振器110(1)-110(5)和低频带谐振器110(6)-110(10)可以短路到金属壳体。例如，在一些实施例中，单个机械加工件或压铸件可以包括壳体105、高频带信道滤波器的高频带谐振器110(1)-110(5)以及低频带信道滤波器的低频带谐振器110(6)-110(10)。因而，壳体105、高频带谐振器110(1)-110(5)和低频带谐振器110(6)-110(10)可以一起构成同一单块的金属结构。
58.在一些实施例中，高频带谐振器110(1)-110(5)和低频带谐振器110(6)-110(10)可以是平面谐振器，这些平面谐振器在进入图1c的页面的方向上具有基本均匀的厚度。例如，谐振器110可以各自从相同的平面金属板机械加工而来。因而，图1c中所示的谐振器110的表面可以是平面表面，这些平面表面可以各自具有至少例如5mm的均匀的厚度。尤其是，高频带谐振器110(1)-110(5)中的至少一个高频带谐振器的平面表面可以与图1c中所示的x-z平面中的低频带谐振器110(6)-110(10)中的至少一个低频带谐振器的平面表面共面。
59.方向z可以垂直于方向x。在一些实施例中，图1c中所示的视图可以是滤波器设备100的侧视图，并且因而方向z可以是垂直方向。可替代地，图1c中所示的视图可以是滤波器设备100的顶视图，并且垂直方向可以是进入图1c的页面的。因而，滤波器设备100可以定向成使得图1c中所示的谐振器110的平面表面为水平地面向外，或者如果滤波器设备100旋转九十度，那么为垂直地向上。谐振器110的平面表面面向的方向可以与方向x和z两者垂直。
60.图1d是图1c的滤波器设备100的高频带谐振器110(1)-110(5)的放大视图。高频带谐振器110(1)-110(5)包括相应的柄112(1)-112(5)和相应的谐振器头114(1)-114(5)。谐振器头114(1)在方向z上与谐振器头114(2)和114(3)相对(例如，在壳体105的与谐振器头114(2)和114(3)相对的部分上)，而不是在方向x上与谐振器头114(2)和114(3)成直线。类似地，谐振器头114(4)在方向z上与谐振器头114(3)和114(5)相对。因而，谐振器头114(1)在方向z上电容性耦合到谐振器头114(2)和114(3)，并且反之亦然。类似地，谐振器头114(4)在方向z上电容性耦合到谐振器头114(3)和114(5)，并且反之亦然。
61.谐振器头114(3)还在方向x上电容性耦合到谐振器头114(2)和114(5)，并且反之亦然。然而，谐振器头114(1)和114(4)可以在方向x上彼此足够远地间隔开，从而相对彼此将发生可忽略的电容性耦合。
62.在一些实施例中，高频带谐振器110(1)-110(5)之间的电磁耦合可以仅为负。排他性负耦合是高频带谐振器110(1)-110(5)中的相邻的高频带谐振器和非相邻的高频带谐振器之间的电容性耦合以及不存在电感性耦合的结果，并且该排他性负耦合归因于高频带谐振器110(1)-110(5)的形状和拓扑。通过在高频带谐振器110(1)-110(5)之间具有仅负耦合，可以提供具有良好性能的高频带信道滤波器。
63.谐振器头114(1)-114(5)中的相邻的谐振器头可以彼此间隔开至少4-6mm的最短(例如，最小)距离。例如，谐振器头114(2)和114(3)可以在方向x上彼此间隔开至少4mm的距离d23。基于与高频带谐振器110(1)-110(5)使用的频率，距离d23可以更窄(例如，4mm)或更宽(例如，6mm)。谐振器头114(3)和114(5)也可以在方向x上彼此间隔开至少4mm。另一方面，谐振器头114(2)和114(5)在其间具有谐振器头114(3)，并且因而谐振器头114(2)和114(5)是在方向x上彼此成列的非相邻的谐振器头的对。
64.谐振器头114(1)-114(5)中的在方向z上相邻的谐振器头可以在方向z上彼此间隔
开至少6mm。例如，谐振器头114(1)和114(2)可以在方向z上彼此间隔开至少6mm的距离d12。在一些实施例中，距离d12可以比距离d23长。另一方面，谐振器头114(1)和114(5)是非相邻的谐振器头的对，它们彼此对角地相对。类似地，谐振器头114(2)和114(4)是非相邻的谐振器头的对，它们彼此对角地相对。
65.如本文关于图1c所讨论的，谐振器110可以是具有基本均匀的厚度的平面谐振器。因而，柄112和谐振器头114在进入图1d的页面的方向上在厚度上可以基本没有变化。例如，柄112中的每个柄和谐振器头114中的每个谐振器头可以具有在5-6mm的范围中的基本上相同的厚度。此外，柄112的平面表面可以与谐振器头114的平面表面在x-z平面中共面。
66.高频带谐振器110(1)-110(5)中的一个或多个高频带谐振器可以具有在其上的调谐元件120。例如，调谐元件120(1)可以在谐振器110(1)的柄112(1)上。调谐元件120(1)可以是金属调谐元件或介电(dielectric)调谐元件，诸如金属调谐螺钉(screw)或介电调谐螺钉。附加地或可替代地，谐振器头114(1)-114(5)中的一个或多个谐振器头中可以具有用于调谐元件120的切口区域121。作为示例，谐振器头114(4)可以包括切口区域121(4)，该切口区域121(4)被成形为接收作为金属调谐螺钉的调谐元件120。
67.介电调谐元件的优点可以包括它的机械强度以及它的电介质特性。介电调谐元件和金属调谐元件两者均可以改变谐振器110之间的(一个或多个)电容性耦合。对于负耦合，金属调谐元件随着增加的插入深度而使耦合更弱，而介电调谐元件随着增加的插入深度而使耦合更强。
68.在一些实施例中，高频带谐振器110(1)-110(5)中的两个或更多个高频带谐振器可以在进入图1d的页面的方向上彼此重叠。例如，谐振器头114(1)可以与谐振器头114(2)或谐振器头114(3)中的至少一个谐振器头重叠，而不是在方向z上彼此间隔开。这可以增加电容性耦合的量。然而，将谐振器110铸造为一个件中的重叠的谐振器可能更困难。因而，将谐振器110制造为非重叠的谐振器可能更简单且更便宜。非重叠的谐振器的rf信号也可以比重叠的谐振器的rf信号更少可能地彼此干扰。而且，将壳体105和谐振器110中的每个谐振器一起铸造(例如，压铸)为单个件(这对于非重叠的谐振器是更简单的)，可以帮助减少无源互调(pim)问题。另一方面，将谐振器110中的一个或多个谐振器焊接到壳体105可能不期望地引入pim问题。
69.如图1d中所示，高频带谐振器110(1)-110(5)可以是y形谐振器。然而，高频带谐振器110(1)-110(5)不限于y形。例如，高频带谐振器110(1)-110(5)可以是其中可以具有相应的孔(例如，切口区域121)来接收调谐元件120的t形谐振器或l形谐振器。
70.高频带谐振器110(1)-110(5)可以具有在方向z上具有不同长度的柄112。例如，谐振器110(3)的柄112(3)在方向z上可以比柄112(1)、112(2)、112(4)和112(5)短。较短的柄112(3)可以帮助提供期望的谐振频率。作为另一个示例，柄112(1)和112(4)在方向z上可以比柄112(2)、112(3)和112(5)长。尽管使用较长的柄112(1)和112(4)可以在x方向上在谐振器110(1)和110(4)之间引入小的电感性(正)耦合，但是这个电感性耦合还被谐振器110(1)-110(5)当中的负耦合抵消。在一些实施例中，在偶数个(例如，两个或四个)谐振器110(1)-110(5)之间可以存在(一个或多个)小的正耦合。
71.另一方面，谐振器110(1)-110(5)中的在方向z上在高频带信道滤波器的相对侧上的谐振器之间的负耦合可能涉及谐振器110(1)-110(5)中的奇数个(例如，三个或五个)谐
振器。所述奇数个可以包括高频带谐振器110(1)-110(5)中的至少两对相对的高频带谐振器。例如，在三个谐振器110(1)-110(3)当中，谐振器110(1)和110(2)提供一对相对的谐振器，而谐振器110(1)和110(3)提供另一对相对的谐振器。即使在高频带谐振器110(1)-110(5)中的偶数个高频带谐振器的相邻的柄112之间存在(一个或多个)正耦合，总的(一个或多个)正耦合也比高频带谐振器110(1)-110(5)当中的总的负耦合小。
72.图1e是图1c的滤波器设备100的低频带谐振器110(6)-110(10)的放大视图。低频带谐振器110(6)-110(10)可以包括相应的柄112(6)-112(10)和相应的谐振器头114(6)-114(10)。如以上关于图1c所讨论的，谐振器110各自可以是平面谐振器。因而柄112(6)-112(10)和谐振器头114(6)-114(10)可以是平面的。例如，谐振器头114(6)-114(10)可以是平面矩形谐振器头。
73.高频带信道滤波器的谐振器头114(1)-114(5)(图1d)中的相邻的谐振器头可以比低频带信道滤波器的谐振器头114(6)-114(10)中的相邻的谐振器头在方向x上彼此间隔开更远。例如，谐振器头114(8)和谐振器头114(9)之间的方向x上的距离d89可以是3mm或更窄，而图1d中的距离d23可以为至少4mm。而且，高频带信道滤波器的柄112(1)-112(5)(图1d)中的相邻的柄可以比低频带信道滤波器的柄112(6)-112(10)中的相邻的柄在方向x上彼此间隔开更远。高频带谐振器110(1)-110(5)之间的更宽的间距可以帮助减少/防止高频带谐振器110(1)-110(5)之间的(一个或多个)电感性耦合，另外还可以帮助提供(一个或多个)调谐元件120可以补偿的机械公差。
74.低频带谐振器110(6)-110(10)中的一个或多个低频带谐振器可以具有在其上的调谐元件120。例如，柄112(6)可以具有在其上的调谐元件120(6)，并且柄112(10)可以具有在其上的调谐元件120(10)。调谐元件120(10)可以是例如金属调谐螺钉或介电调谐螺钉。此外，高频带谐振器110(1)-110(5)(图1d)中的一个或多个高频带谐振器在方向z上可以比低频带谐振器110(6)-110(10)中的一个或多个低频带谐振器更短。
75.图1e中所示的低频带信道滤波器是直列式(即，仅直列的)谐振器滤波器，在该谐振器滤波器中低频带谐振器110(6)-110(10)中的所有低频带谐振器在方向x上处于直线中。相比之下，图1d中所示的高频带信道滤波器由高频带谐振器110(1)-110(5)提供，该高频带谐振器110(1)-110(5)包括在方向x上不全都在同一直线上的相对的谐振器。尤其是，图1d示出了谐振器110(1)的开放端(即，谐振器头114(1))与谐振器110(2)和110(3)的开放端(即，谐振器头114(2)和114(3))相对，并且谐振器110(4)的开放端与谐振器110(3)和110(5)的开放端相对。
76.在一些实施例中，谐振器110(1)和110(4)可以在方向x上彼此成第一直线，并且谐振器110(2)、110(3)和110(5)可以在方向x上彼此成第二直线。因而，高频带信道滤波器可以包括多组(集合)相对面对的直列的谐振器，在不同的组(集合)之间仅有(或几乎仅有)负耦合。例如，第一集合可以包括谐振器110(1)和110(2)/110(3)，并且第二集合可以包括谐振器110(4)和110(5)/110(3)。高频带信道滤波器的相对的而不是仅直列的拓扑可以帮助在高频带谐振器110(1)-110(5)当中提供间距，该间距减少/防止正耦合并且提供(一个或多个)调谐元件120可以补偿的机械公差。
77.图1e中所示的低频带信道滤波器的拓扑可以适用于较低频率，而图1d中所示的高频带信道滤波器的不同拓扑可以适用于较高频率。如果谐振器110(1)-110(5)被谐振器110
(6)-110(10)替换，那么作为高频带谐振器的谐振器110(6)-110(10)的机械公差可能太大而不能通过其上和/或其间的调谐元件来补偿。因而，(一个或多个)调谐元件120可能不能调谐高频带信道滤波器。谐振器110(6)-110(10)的更紧密的间距也将不期望地导致正耦合。此外，对于低频带信道滤波器，使用图1e中所示的拓扑可以比图1d中所示的拓扑更高效。因而，对于较低频率和较高频率两者使用两种拓扑中的相同拓扑，可能比使用如图1c中所示的两种拓扑的组合导致更低的滤波器设备100的性能。
78.图2是根据本发明构思的实施例的滤波器设备100的响应的曲线图。如图2中所示，对于高频带频率，滤波器设备100的传输特性210接近0分贝(db)，因而指示出基本上所有功率都被传输。在大约1.9ghz处，传输零点出现在响应中，使得滤波器基本上不通过在1.9ghz之下的频率的任何rf能量。在图2中还示出了滤波器设备100的反射功率(回波损耗)220。在通带中，可能期望具有尽可能的小反射。如图2中所呈现的，通过结合图1d中所示的高频带信道滤波器，滤波器设备100可以在传输特性210和反射功率(回波损耗)220两方面均实现良好的性能。
79.在一些实施例中，滤波器设备100可以为诸如小小区基站的小小区应用(其在美国专利申请no.62/722,416中被讨论，该申请的全部公开内容通过引用并入本文)提供紧凑型滤波器。
80.根据本发明构思的实施例的滤波器设备100的谐振器110的拓扑和形状可以提供许多优点。这些优点包括由于与低频带谐振器110(6)-110(10)不同地布置和成形高频带谐振器110(1)-110(5)而改善的高频带信道滤波器性能。在一些实施例中，高频带谐振器110(1)-110(5)的布置和形状可以确保在由高频带谐振器110(1)-110(5)提供的整个高频带信道滤波器中使用仅负耦合。这可以以在尺寸、机械复杂性、阻带抑制以及插入损耗之间的可接受的折衷实现期望的/优化的高频带信道响应。此外，在一些实施例中，因为高频带谐振器110(1)-110(5)的开放端之间的最小距离可以大于4mm，所以高频带信道滤波器可以更稳健地抵抗机械公差。
81.不为低频带信道滤波器复制高频带信道滤波器的拓扑/形状，而是通过使用不同的拓扑/形状，低频带信道滤波器可以更高效地实现在低频带频率中的合适的性能。例如，提供低频带信道滤波器的低频带谐振器110(6)-110(10)可以以更简单和更紧凑的拓扑/形状在低频带频率中实现合适的性能。
82.在一些实施例中，可以通过将低频带谐振器110(6)-110(10)、高频带谐振器110(1)-110(5)和壳体105一起制造为单个金属件来有利地减少滤波器设备100中的pim问题。此外，一些实施例可以有利地使用一个或多个介电调谐元件120来控制谐振器110之间的(一个或多个)电容性耦合。
83.图3是根据本发明构思的实施例的滤波器设备300的侧视图。滤波器设备300可以包括滤波器设备100的低频带谐振器110(6)-110(10)，以及高频带谐振器110(1)-110(5)中的一个或多个高频带谐振器。例如，图3示出高频带谐振器110(1)和110(4)被包括在滤波器设备300中。除了高频带谐振器110(1)和110(4)之外，滤波器设备300的高频带信道滤波器还包括高频带谐振器310(1)-310(4)。高频带信道滤波器的高频带谐振器110(1)和110(4)中的每一个高频带谐振器可以是t形谐振器或y形谐振器，并且可以与高频带信道滤波器的高频带谐振器310(1)-310(4)中的对成组。
84.作为示例，高频带谐振器310(1)和310(2)可以是第一对l形谐振器。高频带谐振器110(1)在高频带谐振器310(1)和310(2)中的每一个高频带谐振器之间延伸，并且在方向z上电容性耦合到高频带谐振器310(1)和310(2)中的每个高频带谐振器。类似地，高频带谐振器310(3)和310(4)可以是第二对l形谐振器，并且高频带谐振器110(4)在高频带谐振器310(3)和310(4)中的每一个高频带谐振器之间延伸，并且电容性耦合到高频带谐振器310(3)和310(4)中的每个高频带谐振器。因而，高频带谐振器310(1)-310(4)以及高频带谐振器110(1)和110(4)可以在方向x上彼此成单个列(而不是两列)，并且彼此之间可以具有仅(或几乎仅)负耦合。此外，滤波器设备300可以包括一个或多个调谐元件120，该一个或多个调谐元件120可以是调谐螺钉。
85.因而，滤波器设备300可以包括高频带滤波器，该高频带滤波器包括(例如，仅包括)直列的高频带谐振器110和310，该直列的高频带谐振器110和310在方向x上处于单个列中。例如，高频带滤波器可以包括高频带谐振器310(1)，该高频带谐振器310(1)包括在高频带谐振器110(1)的部分110(1-1)上方在方向x上延伸的部分310(1e)，使得部分310(1e)在方向z上与部分110(1-1)重叠并且电容性耦合到部分110(1-1)。在一些实施例中，滤波器设备300还可以包括低频带滤波器，该低频带滤波器仅包括直列的低频带谐振器，诸如低频带谐振器110(6)-110(10)。
86.此外，高频带滤波器可以包括高频带谐振器310(2)，该高频带谐振器310(2)可以包括在高频带谐振器110(1)的部分110(1-2)上方在方向x上延伸的部分310(2e)，使得部分310(2e)在方向z上与部分110(1-2)重叠并且电容性耦合到部分110(1-2)。部分110(1-1)和部分110(1-2)分别为图1d中所示的谐振器头114(1)的左端和右端。在一些实施例中，调谐元件120可以在部分310(1e)和部分310(2e)之间。例如，部分310(1e)和部分310(2e)可以各自包括容纳调谐元件120的切口区域。附加地或可替代地，调谐元件120可以在高频带谐振器310(1)的柄与高频带谐振器110(1)的柄之间。
87.图4是根据本发明构思的实施例的滤波器设备401的侧视图。滤波器设备401可以包括i形(或矩形)的低频带谐振器410(l1)-410(l4)，并且还可以包括高频带谐振器410(h1)-410(h3)。低频带谐振器410(l1)-410(l4)可以以双列配置的方式彼此具有负耦合和正交叉耦合。例如，低频带谐振器410(l2)和410(l4)可以从滤波器设备401的顶部在方向z上延伸，并且可以与从滤波器设备401的底部在方向z上延伸的低频带谐振器410(l1)和410(l3)组合，以提供(一个或多个)主叉指状耦合为负的叉指状低频带信道滤波器。图4中的曲折形状是在低频带信道滤波器和高频带信道滤波器的公共端口433处的t形结411。在一些实施例中，t形结411可以是低频带信道滤波器和高频带信道滤波器之间的欧姆连接。
88.作为示例，滤波器设备401可以包括低频带滤波器、高频带滤波器以及欧姆连接411，该欧姆连接411在低频带滤波器和高频带滤波器之间并且将低频带滤波器和高频带滤波器电耦合到滤波器设备401的公共端口433。然而，在一些实施例中，欧姆连接411可以被省略。
89.滤波器设备401的低频带滤波器可以包括叉指状低频带谐振器410(l1)-410(l4)，这些叉指状低频带谐振器410(l1)-410(l4)中的相邻的叉指状低频带谐振器可以是彼此负耦合的同轴谐振器。附加地或可替代地，滤波器设备401的高频带滤波器可以包括高频带谐振器410(h1)，该高频带谐振器410(h1)可以具有在方向z上与高频带谐振器410(h2)的谐振
器头414(h2)相对并且电容性耦合到高频带谐振器410(h2)的谐振器头414(h2)的谐振器头414(h1)。此外，高频带滤波器可以包括高频带谐振器410(h3)，该高频带谐振器410(h3)可以具有在方向z上与谐振器头414(h1)相对并且电容性耦合到谐振器头414(h1)的谐振器头414(h3)。高频带谐振器410(h2)和410(h3)可以在方向x上彼此成直线。
90.在一些实施例中，滤波器设备401可以包括将低频带谐振器410(l1)和410(l3)彼此电耦合的欧姆连接413。类似地，滤波器设备401可以包括将低频带谐振器410(l2)和410(l4)彼此电耦合的欧姆连接424。欧姆连接413可以在滤波器设备401的底部地平面402与低频带谐振器410(l1)和410(l3)之间，并且欧姆连接424可以在滤波器设备401的顶部地平面404与低频带谐振器410(l2)和410(l4)之间。可以通过欧姆连接413来实现低频带谐振器410(l1)和410(l3)之间的正交叉耦合，并且可以通过欧姆连接424来实现低频带谐振器410(l2)和410(l4)之间的正交叉耦合。转而，这可以实现通带之上的传输零点，因而提供良好的低频带滤波器。
91.图5是根据本发明构思的实施例的滤波器设备401的响应的曲线图。如图5中所示，滤波器设备401的低频带滤波器中的正交叉耦合可以导致通带之上的传输零点，因而提供良好的低频带滤波。
92.可以使用(a)一层谐振器或(b)两层谐振器来实现根据本发明构思的实施例的滤波器设备100、300、401。例如，滤波器设备100、300、401中的任何滤波器设备都可以使用双侧谐振器结构来实现，其在2019年1月25日提交的美国专利申请no.62/796,752(“'752申请”)中被描述，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。因而，可以使用'752申请的包括第一谐振器层110rl和第二谐振器层110rl'的双侧pcb 110来实现本发明构思的滤波器设备100、300、401中的一个或多个滤波器设备。可替代地，第一谐振器层110rl和第二谐振器层110rl'可以在诸如电介质基板的非pcb基板110sub上。第一谐振器层110rl和第二谐振器层110rl'可以各自包括高频带谐振器层和/或低频带谐振器层。
93.作为示例，参考本技术的图1c-图1e，第一谐振器层可以包括在诸如'752申请的pcb(或非pcb)基板110sub的基板的第一侧上的谐振器110(1)-110(5)和/或谐振器110(6)-110(10)。因而，在'752申请中所描述的第一谐振器层110rl(例如，如其图1c中所示)可以包括本发明构思的谐振器110(1)-110(5)和/或谐振器110(6)-110(10)。此外，在'752申请中所描述的第二谐振器层110rl'可以在基板的相对的第二侧上，并且可以通过从基板的第一侧延伸到基板的第二侧的金属电耦合到第一谐振器层110rl。
94.如'752申请中所描述的，将第一谐振器层110rl和第二谐振器层110rl'彼此电耦合的金属可以包括一个或多个金属化通孔110v和/或金属镀层110ep。例如，金属镀层110ep可以在基板侧壁110sw上，该基板侧壁110sw被本发明构思的谐振器110(1)-110(5)中的相邻的谐振器和/或谐振器110(6)-110(10)中的相邻的谐振器之间的开口603所暴露，如'752申请的图7c中所示。
95.在一些实施例中，第二谐振器层110rl'中的谐振器形状可以与第一谐振器层110rl中的谐振器形状对应(例如，镜像)。例如，第一谐振器层110rl中的谐振器110(1)可以与第二谐振器层110rl'中的谐振器垂直地重叠，该第二谐振器层110rl'中的谐振器具有与谐振器110(1)相同的尺寸和形状。在一些实施例中，谐振器110(1)-110(10)可以在第二谐振器层110rl'中完全垂直地与对应的谐振器重叠。可替代地，如'752申请的图5d中所示，第
一谐振器层110rl和第二谐振器层110rl'之间的重叠可以是部分的。
96.作为另一个示例，参考本技术的图3，在'752申请中所描述的第一谐振器层110rl可以包括在基板的第一侧上的谐振器310(1)-310(4)、110(1)、110(4)和/或110(6)-110(10)。此外，第二谐振器层110rl'可以在基板的相对的第二侧上，并且可以通过从基板的第一侧延伸到基板的第二侧的(一个或多个)金属化通孔110v和/或金属镀层110ep电耦合到第一谐振器层110rl。
97.类似地，参考本技术的图4，在'752申请中所描述的第一谐振器层110rl可以包括在基板的第一侧上的谐振器410(l1)-410(l4)和/或410(h1)-410(h3)，并且第二谐振器层110rl'可以在基板的相对的第二侧上，并且可以通过从基板的第一侧延伸到基板的第二侧的(一个或多个)金属化通孔110v和/或金属镀层110ep电耦合到第一谐振器层110rl。
98.上面已参考附图描述了本发明构思。本发明构思不限于所示出的实施例。而是这些实施例旨在向本领域技术人员完全地和完整地公开本发明构思。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。为了清楚起见，一些部件的厚度和尺寸可能被夸大。
99.为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的关系。将理解的是，除了附图中所描绘的朝向之外，空间相对术语还旨在涵盖设备在使用或操作中的不同朝向。例如，如果附图中的设备被翻转，那么被描述为在其它元件或特征“之下”或“下面”的元件将被定向为在其它元件或特征“之上”。因而，示例术语“之下”可以涵盖上方和下方的朝向两者。可以以其它方式定向设备(旋转90度或在其它朝向上)，并且相应地解释本文所使用的空间相对描述语。
100.在本文中，除非另外说明，否则术语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“安装”等可以意味着元件之间的或者直接或者间接的附接或接触。
101.为了简洁和/或清楚起见，不会详细地描述众所周知的功能或构造。如本文所使用的，表达“和/或”包括相关列出的项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
102.本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明构思。如本文所使用的，单数形式“一(a/an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”和/或“包含(includes/including)”指定所述特征、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。