[发明专利]轻重量空腔滤波器和无线电的子系统结构

说明书

本发明的实施例提供用于减小无线电频率空腔滤波器(230,330,430)和无线电的子系统诸如天线(502)和滤波器(230,330,430)的结构重量的新颖制造方法和结构。通过将所需结构电镀到模具、外壳或基板上来制造新颖的结构。电淀积复合层可以由具有补偿热膨胀系数的若干金属层或金属合金形成。第一或顶层为高传导率材料或化合物诸如银，其具有在预期工作频率的趋肤深度数倍的厚度。顶层提供这种滤波器结构所需的很低损失性能和高Q因数而随后的化合物层提供机械强度。

技术领域

本发明一般而言涉及用于过滤无线电波的方法和结构。更特定而言，本发明针对于用于制造轻重量空腔谐振器滤波器的方法和结构。

背景技术

本文所公开的实施例涉及通常被称作空腔谐振器滤波器的电路族/系列，空腔谐振器滤波器用于无线电频率收发器链中。空腔谐振器滤波器有助于接收和发送在选定频带的无线电波。通常，通过经由电容器、变压器，或者通过在分隔所述谐振器的壁中的孔口来耦合多个同轴空腔谐振器或电介质负载空腔谐振器，而形成了这种滤波器结构。应当指出的是不同于近年来已经实现的显著小型化的电气和电子装置中的一般趋势，已制约了减小无线电频率（“RF”）滤波器大小的努力。这主要是由于以下现实：为了满足低损失和高选择性要求，需要尺寸与自由空间波长的分数相接近的空气-空腔滤波器。美国专利No. 5,894,250为一种这样的滤波器实施方式的示例。图3描绘了一种在实践中通常实现的同轴空腔滤波器，其可满足电气性能要求。

在蜂窝基础结构中对改进RF带宽效率的追求已导致在RF前端处越来越严格的滤波要求。需要高选择性和低插入损失滤波器以便保存宝贵的频谱并且增强系统直流至无线电频率的转换效率。需要具有无杂散（spurious-free）性能的滤波器结构来满足频带外要求。而且，也希望这种滤波器具有低成本和小形状因数以装配到紧凑的无线电收发器单元内，常常远程部署用于覆盖优化。由于多输入多输出（“MIMO”）收发器的出现，对大小和重量约束甚至更进一步加剧。取决于在MIMO系统中的实施，双工器滤波器的数量可能在单输入单输出（“SISO”）单元的两倍到八倍的范围，这全都需要更小和更轻的滤波器结构。对于更小大小的需要与谐振器实现很高的无载Q因数的电气性能要求相冲突，实现很高的无载Q因数的电气性能要求需要更大的谐振元件。

RF带通滤波器能通过增加极数（即谐振器数量）而实现了更高的选择性。然而，由于谐振器的品质因数是有限的，滤波器的带通插入损失随着谐振器数量增加而增加。因此，在选择性与带通插入损失之间总是存在权衡/折衷。另一方面，为了规定的滤波器选择性，需要不仅满足选择性要求而且也导致最小带通插入损失的特定类型的滤波器特征。具有这些特征的一种此类滤波器为椭圆函数响应滤波器。已在改进滤波器的大小和带内和带外性能方面做出了显著的进步。然而，这种结构的大小和相关联的重量减轻成为远程无线电头产品的严峻挑战。

图1描绘了具有电容耦合的带通滤波器的等效集总元件电路示意图。图2示出了其中正使用集总和分布式部件的组合的分布式实施方式。这种滤波器结构被称作梳状线滤波器。在这种结构中，由传输线的部段形成同轴谐振器，传输线部段的电气长度通常在30°与90°之间。分布线的电气长度决定了滤波器在其阻带/抑制频带（stop band）中的杂散带通响应。

采用集总电容元件允许实现可调谐性但混合的集总分布式结构改进了杂散响应抑制。由于这些原因，梳状线滤波器结构实际上是很流行的。通过在谐振器之间施加交叉耦合来辅助实施椭圆响应。

大部分蜂窝标准以频分双工（“FDD”）模式工作。这意味着，对于每个收发器而言，存在形成双工滤波器结构的一对滤波器。如之前所提到的那样，更近来的架构，诸如MIMO系统，合并了在单个无线电封壳中所包装的若干双工器。与预期较大滤波器选择性相结合的相对较大大小的空腔谐振器意味着（多个）双工器实际上占据较大空间并且形成远程无线电头（“RRH”）单元的主要质量。这特别地在分配给移动电话服务的千兆赫以下频带中是不能克服的设计挑战。