[发明专利]具有带有耦合段的孔布置的多模式滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器，并且具体涉及包括谐振器主体的多模式滤波器，用于例如使用在用于电信应用的频分双工器中。

背景技术

在本说明书中对任何现有公开（或从其得到的信息）或对已知的任何资料的引用不被视为并且不应当被视为承认或容许或任何形式地暗示现有公开（或从其得到的信息）或已知资料形成本说明书涉及的所力图的领域中的公知常识的部分。

所有物理滤波器本质上包括多个能量存储谐振结构，其具有用于使能量在各种谐振器之间以及在谐振器与输入/输出端口之间流动的路径。谐振器的物理实现及其互连的方式将随类型而变化，但是相同的基本概念适用于全体。这样的滤波器可以按照耦合在一起的谐振器的网络来在数学上被描述，尽管数学形貌不必匹配真实滤波器的形貌。

由电介质谐振器形成的常规单模式滤波器是已知的。电介质谐振器具有高Q（低损耗）特性，其使得能够实现相比于腔体滤波器具有减小的尺寸的高度选择性滤波器。这些单模式滤波器倾向于被构建为分离的物理电介质谐振器的级联，其具有在它们之间和到端口的各种耦合。这些谐振器容易标识为不同的物理对象，并且耦合也倾向于是容易标识的。

这种类型的单模式滤波器可以包括由“圆盘（puck）”形状的陶瓷材料形成的分立谐振器的网络，其中每一个谐振器具有单个主谐振频率或模式。通过在谐振器位于其中的腔体之间提供开口来将这些谐振器耦合在一起。典型地，谐振器和交叉耦合提供传输极点（pole）和“零点”，其可以以特定频率被调谐以提供期望的滤波器响应。通常将需要多个谐振器以实现用于商业应用的合适滤波特性，这导致相对大尺寸的滤波装备。

由电介质谐振器形成的滤波器的一个示例应用是在用于微波电信应用的频分双工器中。传统上在天线支撑塔的底部处的基站处提供双工器，尽管对于微波电信系统设计的当前趋势是将滤波和信号处理装备定位在塔的顶部从而最小化线缆敷设长度并且因而减少信号损失。然而，如以上描述的单模式滤波器的尺寸可以使这些对于天线塔的顶部处的实现而言是不合期望的。

多模式滤波器在单个物理主体中实现若干谐振器，使得可以获得滤波器尺寸方面的减小。作为示例，镀银的电介质主体可以以许多不同的模式谐振。这些模式中的每一个可以充当滤波器中的谐振器之一。为了提供实际的多模式滤波器，对主体内的模式之间的能量进行耦合是必要的，这与在单模式滤波器中的分立对象之间的耦合形成对比，后者在实践中更容易控制。

实现这些多模式滤波器的通常方式是将能量从输入端口选择性地耦合到第一个模式。然后通过将特定缺陷引入到主体的形状中而将存储在第一模式中的能量耦合到谐振器内的不同模式。以此方式，多模式滤波器可以以与常规单模式滤波器实现类似的方式被实现为谐振器的有效级联。该技术导致可以被调谐以提供期望的滤波器响应的传输极点。

这样的方法的示例被描述在美国专利No. 6,853,271中，其目的在于三模式单主体滤波器。通过使用在形成于谐振器的面上的孔洞中所提供的适当配置的输入探针将能量耦合到电介质填充的单主体谐振器的第一模式中。该第一模式与谐振器的两个其它模式之间的耦合通过在谐振器主体上选择性地提供切角或槽来完成。

该技术虑及滤波器尺寸方面的相当大的减小，因为该类型的三模式滤波器表示由三个分立单模式谐振器组成的单模式滤波器的等同物。然而，用于将能量耦合到谐振器中和将能量从谐振器耦合出去以及在谐振器内的模式之间耦合能量以提供有效的谐振器级联的方法要求主体是复杂形状的，这增加制造成本。

本发明的优点在于其单独借助于一个或多个耦合结构的设计而提供了用以允许所实现的到多模式滤波器中同时激励的多个模式的耦合程度的细致控制并且从而允许对滤波器频率响应特性的精确定制的手段，而没有对于多模式谐振器的复杂形状的任何需要，也没有对于要应用于多模式谐振器的较简单形状的缺陷的需要。

可以实现这些多模式滤波器的可替换方式是借助于适当设计的耦合轨道从输入端口同时向每一个模式耦合能量。再次，以此方式，多模式滤波器可以以与常规单模式滤波器实现类似的方式实现为谐振器的有效级联。如以上的情况，其中缺陷用于使得多个模式能够在单个谐振器中被激励，该技术导致可以被调谐以提供期望的滤波器响应的传输极点。这种类型的滤波器在各种美国专利提交中已经公开，例如：US 13/488,123，US 13/488,059，US 13/487,906和US 13/488,182。