[发明专利]双模介质腔体谐振器及滤波器

说明书

技术领域

本发明公开了双模介质腔体谐振器及滤波器，属于多模介质滤波器的技术领域。

背景技术

目前无线通讯发展迅猛。在4G时代，多种标准通信标准和网络同时并存，相互竞争将是较长时期内的市场格局。加之其他各种无线应用，包括无线局域网、导航、蓝牙等技术的迅速发展，目前无线频谱资源的使用非常拥挤，相互之间的干扰也非常严重。4G及未来5G移动通信基站滤波器、双工器需要更高的带外抑制、更低的损耗和更小的体积。

基于高介电陶瓷材料的介质腔体谐振器可以将场能量集中于介质内部，降低导体损耗；又因为介质损耗很低，所以介质腔体谐振器相比同轴谐振器具有高得多的Q值。最先人们基于圆柱形介质谐振器的TE_01δ模式可以实现单模介质滤波器，获得了较低的损耗，但是体积较大。

为了缩减体积，学者基于圆柱形谐振器中的简并双模HEH₁₁谐振模式设计双模滤波器，每个谐振器内有两个正交的谐振模式，一个谐振腔可以当两个谐振器使用，体积的使用效率倍增，柱形介质腔体双模谐振器如图1（a）、图1（b）所示。圆柱形谐振器的缺点是HEH11模式并非是最低谐振模式，而TE01d模式作为更低的模式存在，在设计滤波器时会产生低于通带频率的杂波通带。此外圆柱形谐振器的高端杂波模式也很靠近。

另一种双模谐振器为十字形介质谐振器结构如图2（a）、图2（b）所示，其中的两个简并双模的电场结构与HEH11模式类似，但是该模式是基础模式，TE01d模式的谐振频率被远远推高，高端一定频率范围内的杂波模式少，而且无杂波的频率范围大一些。其缺点是体积比柱形介质谐振器要大，在同样体积情况下，十字形介质谐振器的谐振频率不能足够低。

此外有几种双模介质谐振器，其中介质的上下表面与腔体的上下表面接触，体积较小，但是Q值也较低。

虽然出现了多种三模介质腔体谐振器、四模介质腔体谐振器，并且可以应用于滤波器的设计，但是其调试难度极大、难于批量生产。双模介质滤波器仍然是体积相对较小而调试难度适中的微波滤波器方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了双模介质腔体谐振器及滤波器，与相同谐振频率的十字形双模谐振器相比减小了尺寸，增强了耦合，在主模谐振频率高端一定频率范围内的杂散谐振模式数量较少，解决了十字形双模谐振器尺寸过大、滤波器设计带宽不够宽的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

双模介质腔体谐振器，包括：金属腔体、加载在金属腔体内的支撑介质柱、置于支撑介质柱上的耶路撒冷十字形介质，耶路撒冷十字形介质包括十字形介质主体以及与其一体成型的介质边臂。

双模介质腔体滤波器，包含所述双模介质腔体谐振器，所述滤波器的同轴输入端口通过金属探针与一种简并HEH₁₁模式耦合，滤波器的同轴输出端通过金属探针与另一种简并HEH₁₁模式耦合，金属腔体上方盖板旋入有调节简并HEH₁₁模式的调谐调螺。

作为所述双模介质腔体滤波器的进一步优化方案，金属腔体上方盖板在耶路撒冷十字形介质主体与介质边臂所围成空缺处对应的位置上旋入有加强简并双模耦合大小的第一调耦合调螺。

多腔体结构的双模介质腔体滤波器，包含多个所述双模介质腔体谐振器，相邻两个双模介质腔体谐振器通过设置在谐振腔腔体窗口之间的金属探针级联。

作为所述多腔体结构的双模介质腔体滤波器的进一步优化方案，多个双模介质腔体谐振器级联处的金属腔体上盖板旋入有调节相邻谐振器之间简并模式耦合大小的第二调耦合调螺。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）具有四个介质边臂的十字形介质使得本发明涉及的耶路撒冷十字形介质腔体双模谐振器相对于普通十字形双模谐振器的在体积上有较大的减小；

（2）相对于圆柱形双模谐振器，简并双模谐振模式为最低谐振模式，在主模谐振频率高端一定频率范围内的杂散谐振模式数量较少；

（3）耶路撒冷十字形介质腔体双模谐振器的四个介质边臂处产生了较大的电磁场场分布，方便获得较强的输入/输出端耦合和谐振腔之间的模式耦合，此种结构的双模介质腔体谐振器便于实现带宽稍宽的滤波器；

（4）十字形介质柱体与四个边臂所围成的空缺方便插入调耦合调螺，实现简并双模之间的强耦合；