介质波导滤波器的制作方法

1.本发明涉及通信技术领域，尤其提供一种介质波导滤波器。


背景技术：

2.随着5g通信系统的建设，其设备对集成度要求越来越高，微波滤波器的小型化及轻量化是未来的应用趋势，介质波导具有高q值，温漂小等优点，是一种很好的滤波器小型化解决方案。
3.介质波导滤波器是由多个介质谐振器组成，其具有小型化、高性能的特点。采用三模滤波器可以大幅度地减小滤波器的体积和重量，随着介质材料的技术日趋成熟，三模介质谐振器的量产已经可以实现。但现有技术中，介质波导滤波器在成型后，存在谐波近，不易实现容性耦合，且一致性差的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种介质波导滤波器，旨在解决现有的介质波导滤波器一致性差的问题。
5.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
6.本发明实施例提供一种介质波导滤波器，包括至少两个三模介质谐振器以及用于实现相邻两个所述三模介质谐振器耦合的单模介质谐振器，各所述三模介质谐振器具有第一连接端面，所述单模介质谐振器具有第二连接端面，各所述三模介质谐振器的所述第一连接端面一体成型于所述单模介质谐振器的所述第二连接端面，并且，所述第一连接端面与所述第二连接端面的共面连接面为第一耦合窗口。
7.本发明的有益效果：本发明实施例提供的介质波导滤波器包括至少两个三模介质谐振器以及单模介质谐振器。根据实际结构以及连接位置的要求，将三模介质谐振器的第一连接端面一体成型于单模介质谐振器的第二连接端面，这样，确保各三模介质谐振器与单模介质谐振器连接的一致性，以及，第一连接端面和第二连接端面的共面连接面均为第一耦合窗口，从而确保三模介质谐振器在对应的模式下对单模介质谐振器进行能量传输。
8.在一个实施例中，所述三模介质谐振器的所述第一连接端面一体成型于所述单模介质谐振器相对设置的所述第二连接端面，和/或，所述三模介质谐振器的所述第一连接端面一体成型于所述单模介质谐振器相邻设置的所述第二连接端面。
9.在一个实施例中，所述介质波导滤波器具有输入端和输出端，首位的所述三模介质谐振器的外壁上设有与所述输入端相连接的第一馈电结构；末位的所述三模介质谐振器的外壁上设有与所述输出端相连接的第二馈电结构。
10.在一个实施例中，所述三模介质谐振器的外壁上开设有调谐结构。
11.在一个实施例中，所述三模介质谐振器为方形结构，所述三模介质谐振器的非相对的三个外壁上各开设一个所述调谐结构。
12.在一个实施例中，所述三模介质谐振器为方形结构，所述三模介质谐振器的至少
两个非平行的棱边部开设有耦合槽结构，所述耦合槽结构的长度方向与所述棱边部的延伸方向相同。
13.在一个实施例中，所述三模介质谐振器的非平行的三个棱边部上开设有所述耦合结构。
14.在一个实施例中，所述单模介质谐振器的外壁上开设有谐振孔。
15.在一个实施例中，所述单模介质谐振器包括介质块主体以及设于所述介质块主体上的连接部，所述连接部背离所述介质块主体的端面为所述第二连接端面。
16.在一个实施例中，所述介质块主体具有第三连接端面，所述连接部具有第四连接端面，所述连接部的所述第四连接端面一体成型于所述介质块主体的所述第三连接端面，并且，所述第四连接端面与所述第三连接端面的共面连接面为第二耦合窗口。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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。
18.图1为本发明实施例一提供的介质波导滤波器的结构示意图；
19.图2为本发明实施例提供的介质波导滤波器的三模介质谐振器的结构示意图；
20.图3为本发明实施例提供的介质波导滤波器的单模介质谐振器的结构示意图；
21.图4为本发明实施例一提供的介质波导滤波器的主视图；
22.图5为本发明实施例二提供的介质波导滤波器的俯视图；
23.图6为图1中的介质滤波器的幅频特性曲线图。
24.其中，图中各附图标记：
25.100、介质波导滤波器；100a、输入端；100b、输出端；
26.10、三模介质谐振器；10a、第一连接端面；10b、第一耦合窗口；11、第一馈电结构；12、第二馈电结构；13、调谐结构；14、耦合槽结构；
27.20、单模介质谐振器；20a、第二连接端面；23、谐振孔；21、介质块主体；22、连接部；21a、第三连接端面；22a、第四连接端面；20b、第二耦合窗口。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.此外，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.请参考图1至图3，本发明实施例的介质波导滤波器100包括至少两个三模介质谐振器10以及用于实现相邻的三模介质谐振器10耦合的单模介质谐振器20。可以理解地，三模介质谐振器10的数量可根据实际结构需要进行调整，并且，相邻的两个三模介质谐振器10通过单模介质谐振器20进行耦合连接。这样，能够克服单模介质滤波器的尺寸偏大的问题。
33.示例地，三模介质谐振器10的数量为两个，即，在两个三模介质谐振器10之间设置一个单模介质谐振器20。两个三模介质谐振器10以及单模介质谐振器20为一字排开呈并排状态，即，该两个三模介质谐振器10分别设于单模介质谐振器20相对的两个端面上。或者，两个三模介质谐振器10以及单模介质谐振器20呈l型排列，即，该两个三模介质谐振器10分别设于单模介质谐振器20相邻的两个端面上。
34.示例地，三模介质谐振器10的数量为两个以上，即，每两个或两个以上的三模介质谐振器10通过单模介质谐振器20耦合连接。例如，三模介质谐振器10的数量为三个，该三个三模介质谐振器10以及两个单模介质谐振器20为一字排开呈并排状态，并且，单模介质谐振器20设于相邻的两个三模介质谐振器10之间。或者，三个三模介质谐振器10在空间上呈立体设置，并且，该三个三模介质谐振器10依次设于单模介质谐振器20相邻的三个端面上，当然，根据其他结形式的需求，可增加三模介质谐振器10的数量以及调整其在单模介质谐振器20上的设置位置，这里不做限定。
35.具体地，各三模介质谐振器10具有第一连接端面10a，可以理解地，各三模介质谐振器10均是通过第一连接端面10a与单模介质谐振器20连接，在同一三模介质谐振器10上，第一连接端面10a的数量可一个或多个。以及，单模介质谐振器20具有第二连接端面20a，那么，每个三模介质谐振器10的第一连接端面10a是与单模介质谐振器20的第二连接端面20a连接的，同样地，在同一单模介质谐振器20上，第二连接端面20a的数量可为一个或多个。这里，三模介质谐振器10与单模介质谐振器20的连接关系应即包括物理空间上的结构连接，也包括信号传输的电性连接。
36.为确保成品的介质波导滤波器100具有良好的一致性，各三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20的第二连接端面20a。即，各三模介质谐振器10与单模介质谐振器20之间通过铸造等加工工艺一次成型，相对于焊接或拼接连接工艺来说，各三模介质谐振器10与单模介质谐振器20的安装一致性更好。
37.并且，在三模介质谐振器10和单模介质谐振器20进行一体化成型时，第一连接端面10a与第二连接端面20a的共面连接面为第一耦合窗口10b。这里，第一耦合窗口10b的面积的大小等于第一连接端面10a与第二连接端面20a相重合的面积大小。可以理解地，当三
模介质谐振器10和单模介质谐振器20一体成型，二者的连接处则有相重合的部分，然而由于采用一体成型工艺，使得二者重合的部分为第一耦合窗口10b，这样，使得三模介质谐振器10和单模介质谐振器20之间更容易实现能量传输。
38.本发明实施例提供的介质波导滤波器100包括至少两个三模介质谐振器10以及单模介质谐振器20。根据实际结构以及连接位置的要求，将三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20的第二连接端面20a，这样，确保各三模介质谐振器10与单模介质谐振器20连接的一致性，以及，第一连接端面10a和第二连接端面20a的共面连接面为第一耦合窗口10b，从而确保三模介质谐振器10在对应的模式下对单模介质谐振器20进行能量传输，以及，再由当前的单模介质谐振器20在当前的模式下对另一三模介质谐振器10进行能量传输，更容易实现能量传输。
39.在一个实施例中，三模介质谐振器10包括第一介质块和覆盖于第一介质块的表面的第一导电层；单模介质谐振器20包括第二介质块和覆盖于第二介质块的表面的第二导电层。当第一介质块和第二介质块一体成型时，二者的连接处，即第一耦合窗口10b是没有覆盖第一导电层或第二导电层的。而焊接或者拼接等连接工艺，在连接时需要先刮掉耦合窗口部分的导电层，或者使用耦合窗口处不覆盖导电层的介质块，然后在连接部分的周围进行焊接或拼接等操作，显而易见的，通过此种方式，耦合窗口处无导电层的部位的大小极难控制，进行连接操作时也难免会出现误差，这样就会使耦合窗口的指标受到影响；并且焊接或拼接等连接工艺，不可避免的会出现连接稳定性差、不牢固等问题，因此，综上所述，焊接或拼接等其他连接方式制成的介质波导滤波器，其三模谐振器和单模谐振器之间能量传输效果差，一致性差。
40.请参考图4和图5，在一个实施例中，三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20相对设置的第二连接端面20a。可以理解地，如图4所示，当单模介质谐振器20为立方体结构时，该单模介质谐振器20的任意两个相对的端面即为第二连接端面20a，这样，在与各三模介质谐振器10相连接后，则呈“一”字排列。
41.或者，如图5所示，三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20相邻设置的第二连接端面20a。可以理解地，在本实施例中，当单模介质谐振器20为立方体结构时，单模介质谐振器20的任意两个相邻的端面即为第二连接端面20a，以及，相邻的两个第二连接端面20a可为单模介质谐振器20周向的两个端面，或者，其顶部的端面和其周向的其中一个端面，或者，其底部的端面和其周向的其中一个端面，这样，相邻的两个三模介质谐振器10的中心点与单模介质谐振器20的中心点的连线之间呈夹角，从而实现介质波导滤波器100具有更多的拓扑结构形式。
42.或者，三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20相对设置和相邻设置的第二连接端面20a。可以理解地，在本实施例中，当单模介质谐振器20为立方体结构时，其六个端面均可作为第二连接端面20a，即，各三模介质谐振器10在与当前的单模介质谐振器20进行一体成型时，三模介质谐振器10的设置位置是不做限定，从而进一步地实现介质波导滤波器100具有更多的拓扑结构形式。
43.请参考图1，在一个实施例中，介质波导滤波器100具有输入端100a和输出端100b，首位的三模介质谐振器10的外壁上设有与输入端100a相连接的第一馈电结构11；末位的三模介质谐振器10的外壁上设有与输出端100b相连接的第二馈电结构12。这里，当三模介质
谐振器10的数量为多个时，首位的三模介质谐振器10为排序位置第一的三模介质谐振器；而末位的三模介质谐振器10为排序位置最后的三模介质谐振器，这样，以确保信号由首位的三模介质谐振器10传输至末位的三模介质谐振器10。第一馈电结构11和第二馈电结构12均为盲孔、凹槽以及凸柱，当然，第一馈电结构11和第二馈电结构12还可为其他结构形式，这里不做限定。
44.请参考图1和图2，在一个实施例中，三模介质谐振器10的外壁上开设有调谐结构13。可以理解地，调谐结构13用于对当前的三模介质谐振器10进行谐振调频，以及，调谐结构13可设置在当前三模介质谐振器10的外壁的任意位置。具体地，第一调节结构为开设于三模介质谐振器10的外壁上的盲孔，该盲孔的形状、深度以及开设方向可根据实际调频需求进行调整。
45.示例地，调谐结构13为圆形盲孔，并且，圆形盲孔开设于三模介质谐振器10的非第一连接端面10a的任意一个端面上。
46.示例地，调谐结构13还可为多边形孔，以及，该多边形孔还可开设于三模介质谐振器10的第一连接端面10a上，且，避开第一耦合窗口10b。
47.需要说明地是，调谐结构13的数量和在三模介质谐振器10的外壁上的具体位置均不做限定，即，可以在一个外壁的不同位置设置一个或多个调谐结构13。或者，在不同的外壁上设置一个或多个调谐结构13。
48.具体地，请参考图1和图2，当三模介质谐振器10为方形结构时，该三模介质谐振器10则具有六个外壁以及十二个棱边部。其中，方形结构的三模介质谐振器10的非相对的三个外壁上各开设一个调谐结构13。这里，非相对的三个外壁是指该三个外壁两个之间均不相互平行，这样，通过开设于对应外壁上的调谐结构13，使得当前的三模介质谐振器10获得对应的谐振频率。可以理解地，设置有三个调谐结构13可对当前的三模介质谐振器10的三个模式的谐振频率进行调节。优选地，在三模介质谐振器10的三个相邻的外壁上依次开设有一个圆形盲孔，并且，各圆形盲孔位于三模介质谐振器10的外壁的中心位置。如此设置的好处是因为，三模介质谐振器10的外壁的中心位置，此处对电场的影响最为敏感，在此处开设具有调节谐振频率作用的圆形盲孔，可以增加三模介质谐振器10的三个模式的谐振频率的调频精度以及调频敏感度，更有利于调频，调频指标更加精确。
49.需要说明的是，调谐结构13并不限定为盲孔，也可以是调谐螺钉配合调谐螺母等其他能达到调谐作用的设置均可。
50.请参考图1和图2，在一个实施例中，当三模介质谐振器10为方形结构时，三模介质谐振器10的至少两个非平行的棱边部开设有耦合槽结构14，并且，耦合槽结构14的长度方向与棱边部的延伸方向相同。这里，非平行的两个棱边部是指该两个棱边部在同一平面内不平行实现相交，或者，该两个棱边部不共面。可以理解地，耦合槽结构14的作用是实现三模介质谐振器10的三个模式之间的耦合，即三模介质谐振器10的第一模式与第二模式进行耦合，第二模式与第三模式进行耦合；或者，实现三模介质谐振器10的三个模式之间两两相互耦合，进而实现整体的交叉耦合，即三模介质谐振器10的第一模式与第二模式进行耦合，第二模式与第三模式进行耦合,第一模式与第三模式进行耦合。具体地，耦合槽结构14为沿三模介质谐振器10的棱边部的延伸方向开设的凹槽、切边，这里，耦合槽结构14的形状不做限定。
51.还可以地，在三模介质谐振器10的每个棱边部上开设一个耦合槽结构14；或者，也可以在每个棱边部上开设两个或两个以上的耦合槽结构14。每个耦合槽结构14的长度、宽度、深度可以相同，也可以不同，并且，根据实际指标进行设置不同的长度、宽度和深度的耦合槽结构14。
52.而对于方形结构的三模介质谐振器10来说，其共有十二个棱边部，可以只在两个棱边部上开设耦合槽结构14，也可以在多个棱边部上各开设耦合槽结构14，但，多棱边部开设耦合槽结构14时，需要保证其中至少两个棱边部不平行。
53.需要说明地是，在三模介质谐振器10的棱边部开设耦合槽结构14为较优选的方案，在实际中，也可不开设在棱边部，例如，可在靠近棱边部的位置开设耦合槽结构14，也可以在外壁上任意一处位置开设耦合槽结构14。
54.在三模介质谐振器10的棱边部开设耦合槽结构14，加工过程更加简单，便于铸造等加工方式；其次，三模介质谐振器10的整体结构强度更高，更加稳定，不易损坏。
55.在其他实施例中，耦合槽结构14还可与调谐结构13相对应，即，在三模介质谐振器10中开设有的调谐结构13的外壁所在平面内的其中一棱边部上设置耦合槽结构14。
56.具体地，请参考图1和图2，当三模介质谐振器10为方形结构时，该三模介质谐振器10则具有六个外壁以及十二个棱边部。其中，方形结构的三模介质谐振器10的非相对的三个外壁上各开设一个调谐结构13，以及，三模介质谐振器10的非平行的三个棱边部上开设有耦合结构14。可以理解地，在使用时，三模介质谐振器10的耦合槽结构14可与调谐结构13是相对应。如图1所示，在三模介质调谐器10的三个相邻的外壁上各设有一个调谐结构13，以及，在当前的三模介质调谐器10的三个棱边部上开设有耦合槽结构14，并且，每个耦合槽结构14的延伸方向均不相同。
57.示例地，如图1所示，在本实施例中，三模介质谐振器10的数量为两个，而单模介质谐振器20的数量为一个。该单模介质谐振器20具有相对设置的两个第二连接端面20a，以及，两个三模介质谐振器10间隔设置，并且，其第一连接端面10a相对设置，这样，两个三模介质谐振器10的第一连接端面10a一体成型于单模介质谐振器20的第二连接端面20a时，三者呈并排设置。首位的三模介质谐振器10上设有三个调谐结构13。具体地，其中一个调谐结构13设于与第一连接端面10a相对的周向端面上；第二个调谐结构13设于与第一连接端面10a相邻的周向端面上，以及，最后一个调谐结构13设于与第一连接端面10a相邻的底部端面上。同时，首位的三模介质谐振器10上还设有三个耦合槽结构14。具体地，在与第一连接端面10a相对的周向端面和顶部端面相连接的棱边部上设有一个耦合槽结构14；在与第一连接端面10a相对的周向端面和与第一连接端面10a相邻的周向端面相连接的棱边部上设有一个耦合槽结构14；以及，在与第一连接端面10a相邻的周向端面和底部端面相连接的棱边部上设有一个耦合槽结构14，并且，三个耦合槽结构14的开槽方向均不相同。同理地，末位的三模介质谐振器10上也设有三个调谐结构13和三个耦合槽结构14。这样，首位的三模介质谐振器10的三个模式均可进行谐振频率的调节，并且，通过对应的耦合槽结构14实现三种模式之间的相互耦合，进而实现整体的交叉耦合，形成首位的三模介质谐振器10的传输零点，以达到强抑制的作用；同理地，末位的三模介质谐振器10也能够形成传输零点，以达到强抑制的作用。
58.请参考图1和图3，在一个实施例中，单模介质谐振器20的外壁上开设有谐振孔23。
可以理解地，谐振孔23的作用是对单模介质谐振器20进行调频。这里，谐振孔23的形状结构以及设置位置不做限定。优选地，谐振孔23为圆形盲孔，并且，该圆形盲孔沿垂直于当前的单模介质谐振器20的外壁的方向向内进行延伸。相对于单模介质谐振器20仅为一个实心介质块来说，如此设置，可以通过谐振孔23来推远谐波，实现了谐波远的性能，解决了谐波较近的技术问题。
59.请参考图1和图3，在一个实施例中，单模介质谐振器20包括介质块主体21以及设于介质块主体21上的连接部22，连接部22背离介质块主体21的端面为第二连接端面20a。可以理解地，介质块主体21与连接部22也可采用一体成型工艺连接，由于介质块主体21是通过连接部22与三模介质谐振器10相连接的，因此，第一耦合窗口10b的大小可进行调整，即，调整连接部22背离介质块主体21的端面的大小。
60.优选地，请参考图1和图3，在一个实施例中，介质块主体21具有第三连接端面21a，连接部22具有第四连接端面22a，连接部22的第四连接端面22a一体成型于介质块主体21的第三连接端面21a，并且，第四连接端面22a与第三连接端面21a的共面连接面为第二耦合窗口20b。可以理解地，当介质块主体21与连接部22采用一体成型工艺连接时，二者的连接处则有相重合的部分，然而由于采用一体成型工艺，使得二者重合的部分为第二耦合窗口20b，这样，使得三模介质谐振器10和单模介质谐振器20之间更容易实现容性耦合。
61.请参阅图6，通过对图1中所示的介质波导滤波器进行仿真，获得介质波导滤波器的幅频特性曲线图(也即s参数特性仿真图)，从图6中可以看出，在介质波导滤波器的通带的左侧(或低端)和右侧(或高端)均产生了传输零点，且二次谐波距离通带较远，因此介质波导滤波器具有较好的带外抑制性能。
62.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。