[发明专利]多模腔体滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器，并且特别是涉及包括供例如在用于电信应用的频分双工器中使用的谐振器主体的多模滤波器。

背景技术

在本说明书中对任何在先公开（或从其导出的信息）或已知的任何物质的参考并不是且不应理解为该在先公开（从其导出的信息）或已知物质构成在本说明书所涉及的竭力做到的领域中的常见一般知识的一部分的确认或许可或任何形式的暗示。

所有物理滤波器本质上由许多能量储存谐振结构组成，在各种谐振器之间和谐振器与输入/输出端口之间具有用于能量流动的路径。谐振器的物理实施方式及其互连的方式对不同的类型而言将不同，但是相同的基本概念适用于全部。在被耦合在一起的谐振器网络方面可以以数学方式描述此类滤波器，但数学布局（topography）不必与实际滤波器的布局匹配。

由介质谐振器形成的常规单模滤波器是已知的。介质谐振器具有高Q（低损耗）特性，其使得能够实现与腔体滤波器相比具有减小尺寸的高选择性滤波器。这些单模滤波器趋向于被构建为分离物理介质谐振器的级联，有在其之间和到端口的各种耦合。这些谐振器很容易被识别为不同的物理对象，并且耦合也趋向于容易识别。

这类单模滤波器可包括由“冰球（puck）”形状的陶瓷材料形成的分立谐振器网络，其中每个谐振器具有单个主导谐振频率或模。通过提供谐振频率或模而将这些谐振器耦合在一起。这些谐振器通过在腔体之间提供谐振器位于其中的开口而被耦合在一起。通常，谐振器和交叉耦合提供传输极点和“零点”，其可以在特定频率被调谐以提供期望的滤波器响应。通常将要求许多谐振器以实现用于商业应用的适当滤波特性，导致相对大尺寸的滤波设备。

由介质谐振器形成的滤波器的一个示例性应用是用于微波电信应用的频分双工器。传统上在天线支持塔的底部处的基站处提供双工器，但针对微波电信系统设计的当前趋势是将滤波和信号处理设备定位于塔的顶部处以从而使电缆长度最小化并因此减少信号损耗。然而，如上所述的单模滤波器的尺寸可以使得这些对于在天线塔的顶部处实现而言并不期望。

多模滤波器在单个物理主体中实现多个谐振器，使得可以获得滤波器尺寸方面的减小。作为示例，镀银介电体可以在许多不同模下谐振。这些模中的每一个可充当滤波器中的谐振器中的一个。为了提供实际的多模滤波器，必须在主体内的模之间耦合能量，与在单模滤波器中的分立对象之间的耦合相比，这在实践中更容易控制。

实现这些多模滤波器的常见方式是选择性地将来自输入端口的能量耦合到模中的第一个。在第一模下储存的能量然后通过向主体的形状中引入特定缺陷（defect）而被耦合到谐振器内的不同模。以这种方式，可以以与常规单模滤波器实施方式类似的方式将多模滤波器实现为谐振器的有效级联。这种技术导致可以被调谐以提供期望滤波器响应的传输极点。

在美国专利号6,853,271中描述了此类方法的示例，该专利针对三模单体滤波器。使用在形成于谐振器的面上的孔中提供的适当配置输入探测器，能量被耦合到电介质填充单体谐振器的第一模中。通过选择性地在谐振器主体上提供拐角切削或狭槽而实现谐振器的两个其它模与此第一模之间的耦合。

这种技术允许滤波器尺寸方面的显著减小，因为此类型的三模滤波器表示由三个分立单模谐振器构成的单模滤波器的等同物。然而，用来耦合进出谐振器和在谐振器内的模之间的能量以提供有效谐振器级联的方法要求主体具有复杂的形状，增加了制造成本。

可实现这些多模滤波器的替换方式是借助于适当设计的耦合轨道将来自输入端口的能量同时地耦合到模中的每一个。再次地，以这种方式，可以以与常规单模滤波器实施方式类似的方式将多模滤波器实现为谐振器的有效级联。如其中使用缺陷来使得能够在单个谐振器中激励多个模的上述情况一样，这种技术导致可以对传输极点进行调谐以提供期望的滤波器响应。在各种美国（US）专利申请中已经公开了此类型滤波器，例如：US 13/488,123、US 13/488,059、US 13/487,906和US 13/488,182。

可能仍需要将两个或更多三模滤波器级联在一起以提供具有适当滤波特性的滤波器组件。如在美国专利号6,853,271和7,042,314中所述，这可使用单个波导或用于提供两个谐振器单体之间的耦合的位于中心的单个小孔来实现。用这种方法，难以实现向主体耦合、从主体耦合或在主体之间耦合模的精确控制，并且因此实现给定的具有挑战性的滤波器规格是困难的。