CN109672011B - 天线及其介质波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及其介质波导滤波器，该介质波导滤波器包括：滤波器本体及低通电路层，所述滤波器本体的外壁设有作为电壁的第一金属层及短路层，所述短路层包括与所述第一金属层电连接的连接端、以及与所述连接端相连的短接线，所述第一金属层与所述短接线之间设有第一绝缘凹槽，所述第一绝缘凹槽的底壁为介质层；低通电路层的一端与所述短接线电连接、且另一端设有输入输出连接端。该介质波导滤波器通过在基板上设置低通电路层，构成了一种具有宽频谐波抑制的介质波导滤波器，能有效解决带外抑制宽度过窄的问题；该天线利用了上述介质波导滤波器，具有更加可靠地辐射性能。

Description

天线及其介质波导滤波器

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种天线及其介质波导滤波器。

背景技术

随着通信系统的高速发展进入到5G时代，部件的小型化是其通信设备发展的关键，波导滤波器作为无线通信中的关键部件，也必将朝着小型化方向发展。

高介电常数的介质材料可以应用在介质波导滤波器件上获得介质波导滤波器，介质波导滤波器将传统波导滤波器的空气填充形式改进成高介电常数介质材料填充的形式，介质材料通过成型后起到传输信号和结构支撑的作用，而金属层附着在介质材料表面形成电壁，起到电磁屏蔽作用，这种结构能明显的减小波导滤波器的尺寸和重量。

目前，传统的介质波导滤波器中，高介电常数的介质材料可以做到介质波导滤波器的小型化。但其会带来高次模的拉近，这样造成了带外抑制宽度过窄，带外抑制宽度无法满足要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种天线及其介质波导滤波器，该介质波导滤波器通过在基板上设置低通电路层，构成了一种具有宽频谐波抑制的介质波导滤波器，能有效解决带外抑制宽度过窄的问题；该天线利用了上述介质波导滤波器，具有更加可靠地辐射性能。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种介质波导滤波器，包括：滤波器本体，所述滤波器本体的外壁设有第一金属层及短路层，所述短路层包括与所述第一金属层电连接的连接端、以及与所述第一金属层绝缘设置的短接线；及低通电路层，所述低通电路层的一端与所述短接线电连接、且另一端设有第一输入输出电极。

上述介质波导滤波器使用时，利用与低通电路层集成共同构成了一种具有宽频谐波抑制的介质波导滤波器，与传统的介质波导滤波器相比，本申请的介质波导滤波器可以将高次模进行大幅度的抑制，可以将带外抑制大宽度做到3倍频外。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述低通电路层为带状线，所述带状线设有滤波枝节。如此可以通过设置滤波枝节的长度更加精确地进行宽频谐波抑制。

在其中一个实施例中，所述低通电路层设置于所述滤波器本体上。

在其中一个实施例中，所述短路层包括两个，两个所述短路层之间间隔设置；所述介质波导滤波器还包括与所述滤波器本体相对设置的基板，所述基板包括与所述第一金属层相对设置的第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面设有接地层及与所述接地层绝缘设置的两条开路线，其中一条所述开路线与对应的一条所述短接线电连接、并形成一个输入输出电极，所述低通电路层的一端与另一条所述短接线电连接，所述输入输出连接端与所述开路线电连接、并形成另一个输入输出电极。如此，该介质波导滤波器与现有技术相比，减少了同轴连接器和线缆，降低了成本，且进一步减小了体积；且利用开路线作为输入输出电极，使得介质波导滤波器与其他部件的连接更加灵活；进一步地，可以通过改变短接线尺寸来控制波导滤波器的端口耦合带宽，调试方法简单，且调节可以达到很宽的端口耦合带宽。

在其中一个实施例中，所述低通电路层设于所述基板上。

在其中一个实施例中，所述第一表面设有与所述短接线一一对应电连接的连接线，其中一条所述连接线通过一个金属过孔与所述开路线，另一条所述连接线通过另一个金属过孔与所述低通电路层的一端电连接。

在其中一个实施例中，所述基板还设有至少两个所述金属过孔及电连接其中两个所述金属过孔的导线，所述导线的一端通过其中一个所述金属过孔与所述连接线电连接，且所述导线的另一端通过另一个所述金属过孔与所述开路线电连接。

在其中一个实施例中，所述第一金属层与所述短接线之间设有第一绝缘凹槽，所述第一绝缘凹槽的底壁为介质层。

在其中一个实施例中，所述第一绝缘凹槽内设有介质填充层。

在其中一个实施例中，所述连接线的形状与所述短接线的形状相同或近似，且所述连接线的面积小于所述短接线的面积。

另一方面，本申请还提供了一种天线，包括上述的介质波导滤波器，所述滤波器本体的材质为高介电常数的陶瓷介质。

该天线利用了上述介质波导滤波器，使得其体积可以进一步缩小，有利于基站天线小型化发展。此外，利用上述介质波导滤波器能有效解决带外抑制宽度过窄的问题，有利于保证整机性能的可靠性。

附图说明

图1为一实施例中所述的介质波导滤波器的结构示意图；

图2为图1所示的一实施例中所述的介质波导滤波器的结构爆炸示意图（输入输出结构示意图）；

图3为所述的介质波导滤波器的应曲线示意图。

附图标记说明：

100、滤波器本体，110、第一金属层，120、短路层，122、连接端，124、短接线，130、第一绝缘凹槽，200、基板，210、接地层，220、开路线，230、金属过孔，240、低通电路层，242、滤波枝节，244、输入输出连接端，250、连接线，260、导线，270、第二金属层，280、第二绝缘凹槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件与另一个元件“电连接”，二者可以是可拆卸连接方式，也可以不可拆卸连接方式，如焊接、电粘接、镀金属层等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图2所示，本实施例中，提供一种介质波导滤波器，包括：滤波器本体100，滤波器本体100的外壁设有第一金属层110及短路层120，短路层120包括与第一金属层110电连接的连接端122、以及与第一金属层110绝缘设置的短接线124；还设有低通电路层240，低通电路层240的一端与一条短接线124电连接、且另一端设有输入输出连接端244。

上述介质波导滤波器使用时，利用与低通电路层240集成共同构成了一种具有宽频谐波抑制的介质波导滤波器，与传统的介质波导滤波器相比，本申请的介质波导滤波器可以将高次模进行大幅度的抑制，可以将带外抑制大宽度做到3倍频外。

需要说明的是，上述介质波导滤波器可以采用传统的输入输出装置进行信号的输入输出，如同轴连接器及线缆。

在上述实施例的基础上，如图2及图3所示，一实施例中，低通电路层240为带状线，带状线设有滤波枝节242。如此可以通过设置滤波枝节242的长度更加精确地进行宽频谐波抑制。

在上述任一实施例的基础上，如图2及图3所示，一实施例中，短路层120包括两条，两条短路层120之间间隔设置；介质波导滤波器还包括基板100，基板100设置于第一金属层110上，基板200包括靠近第一金属层110设置的第一表面202、以及与第一表面202相对的第二表面204，第二表面204设有接地层210及与接地层210绝缘设置的两条开路线220，两条开路线220分别与对应的短路层120的短接线124电连接。如此，其中一条开路线220可为输入电极，另外一条开路线220可为输出电极。

进一步地，其中一条开路线220与对应的一条短接线124电连接、并形成一个输入输出电极，低通电路层240的一端与另一条短接线124电连接，输入输出连接端244与开路线220电连接、并形成另一个输入输出电极。如此，通过滤波器本体100及基板200之间夹设有第一金属层110及短路层120，并通过基板200上的开路线220与短接线124电连接（间接及直接电连接），使得开路线220能够成为输入输出电极，如此可以通过开路线220与与其他部件连接（焊接固定等），实现介质波导滤波器的信号输入及信号输出。如此，该介质波导滤波器与现有技术相比，减少了同轴连接器和线缆，降低了成本，且进一步减小了体积；且利用开路线220作为输入输出电极，使得介质波导滤波器与其他部件的连接更加灵活；进一步地，可以通过改变短接线124尺寸来控制波导滤波器的端口耦合带宽，调试方法简单，且调节可以达到很宽的端口耦合带宽。

上述实施例中，该低通电路层240设置于基板200的任意位置上，只要不与开路线220、接地层210或连接线发生短路即可。当然了，在其他实施例中，该低通电路层240也可以设置于滤波器本体100上。

该低通电路层240与其他导电结构不发生短路现象。

在上述实施例的基础上，如图2所示，一实施例中，基板200设有电连接开路线220及短接线124的金属过孔230。进而可以通过金属过孔230的形式实现设置在第二表面204上的开路线220与设置在第一表面202上的短接线124的电连接，使得开路线220与短接线124的电连接更加可靠。

进一步地，如图2所示，第一表面202设有与短接线124一一对应电连接的连接线250，一条连接线250通过金属过孔230与开路线220电连接，另一条连接线250通过金属过孔230与低通电路层240的一端电连接。如此可以在基板200上形成连接线250，并通过利用印刷电路板技术制造出开路线220、低通电路层及金属过孔230，然后利用连接线250与短接线124的电连接（如焊接、电粘接等），实现在与滤波器本体100进行集成印刷电路板获得输入输出电极，进而滤波器本体100及基板200上的结构可以分开设计制造，再进行组合，可以提高生产效率，同时保证波导滤波器的性能（避免在滤波器本体100上进行过多的制造工序）。

具体地，如图2所示，一实施例中，该连接线250的形状与短接线124的形状相同或近似，且连接线250的面积小于短接线124的面积。如此，可以避免连接线250的连接，影响设定好的介质波导滤波器的端口耦合带宽。

需要说明的是，“形状相同或近似”是指二者的形状可以是一样的，也可以是近似一样的，只要满足上述要求即可。

更进一步地，一实施例中，连接线250与短接线124焊接固定。如此可以保证滤波器本体100与基板200本体的连接强度。

当然了，在其他实施例中，也可以在滤波器本体100上设置基板200，然后再进行接地层210、开路线220机及金属过孔230的制造。

在上述任一实施例的基础上，如图2所示，一实施例中，第一金属层110与短接线124之间设有第一绝缘凹槽130，第一绝缘凹槽130的底壁为介质层；第一表面还设有第二金属层270，第二金属层270设有与第一绝缘凹槽130相对的第二绝缘凹槽280，第二金属层270中位于第二绝缘凹槽280内的金属层作为连接线250。进而可以通过在第一金属层110上设置第一绝缘凹槽130，并围设形成短接线124，该实施方式简单又可靠，可以保证第一金属层110与短接线124基本在同一个平面上，减少制造误差；同理，在基板200的第一表面上设置第二金属层270，并在第二金属层270上设置第二绝缘凹槽280、围设形成连接线250，如此，提高第一金属层110与第二金属层270的贴合紧密程度，同时可以通过焊接第一金属层110与第二金属层270、以及短接线124与连接线250，使得短接线124与连接线250焊接固定牢靠。此外，只需加工出不同尺寸的短接线124或/及第一绝缘凹槽130，即可实现本介质波导滤波器的端口耦合带宽的调整，调节方式简单，易于实施。

具体地，如图2所示，一实施例中，第二绝缘凹槽280的形状与第一绝缘凹槽130的形状相同（允许有制造误差），且第二绝缘凹槽280的面积大于第一绝缘凹槽130的面积；该连接线250的形状与短接线124的形状相同（允许有制造误差），且连接线250的面积小于短接线124的面积。如此，可以避免连接线250的连接，影响设定好的介质波导滤波器的端口耦合带宽。第二绝缘凹槽280与第一绝缘凹槽130、以及连接线250与短接线124，二者属于相似图形（形状相同，但大小不一样）。

具体地，该第一金属层110与短接线124的厚度相等或近似相等（允许有一定的制造误差）。

此外，一实施例中，第一绝缘凹槽内130设有介质填充层。如此可以通过在第一绝缘凹槽130内填充介质填充层来调整介质波导滤波器的端口耦合带宽。该介质填充层可为气体介质、固体介质等。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，滤波器本体100的的材质为陶瓷介质材料。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，基板200设有至少两个金属过孔230、以及电连接其中两个金属过孔的导线260，导线260的一端通过其中一个金属过孔230与连接线250电连接，且导线260另一端通过另一个金属过孔230与开路线220电连接。如此，可以在接地层上灵活的设置开路线220，避开其他线路的干涉。该导线260可以设置于基板200内，并通过金属过孔的形式实现与连接线250及开路线220的电连接。该导线的具体数量可以根据实际需要进行设置，在此不做限制。

一实施例中，还提供了一种天线，包括上述的滤波器，滤波器本体100的材质为高介电常数的陶瓷介质。

该介质波导滤波器利用了上述介质波导滤波器，该介质波导滤波器可以解决陶瓷波导的瓷体硬度大，加工成型后不可改变，端口耦合带宽很难调节的问题，同时该输入输出结构连接固定更加可靠，有利于保证整机性能的可靠性；且使得其体积可以进一步缩小，有利于基站天线小型化发展。此外，上述介质波导滤波器能有效解决带外抑制宽度过窄的问题，有利于保证整机性能的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种介质波导滤波器，其特征在于，包括：

滤波器本体，所述滤波器本体的外壁设有作为电壁的第一金属层及短路层，所述短路层包括与所述第一金属层电连接的连接端、以及与所述连接端相连的短接线，所述第一金属层与所述短接线之间设有第一绝缘凹槽，所述第一绝缘凹槽的底壁为介质层；及

低通电路层，所述低通电路层的一端与所述短接线电连接、且另一端设有输入输出连接端。

2.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述低通电路层为带状线，所述带状线设有滤波枝节。

3.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述低通电路层设置于所述滤波器本体上。

4.根据权利要求1所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述短路层包括两个，两个所述短路层之间间隔设置；所述介质波导滤波器还包括与所述滤波器本体相对设置的基板，所述基板包括与所述第一金属层相对设置的第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面设有接地层及与所述接地层绝缘设置的两条开路线，其中一条所述开路线与对应的一条所述短接线电连接、并形成一个输入输出电极，所述低通电路层的一端与另一条所述短接线电连接，所述输入输出连接端与所述开路线电连接、并形成另一个输入输出电极。

5.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述低通电路层设于所述基板上。

6.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一表面设有与所述短接线一一对应电连接的连接线，其中一条所述连接线与所述开路线电连接，另一条所述连接线与所述低通电路层的一端电连接。

7.根据权利要求4所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述基板还设有至少两个所述金属过孔及电连接其中两个所述金属过孔的导线，所述导线的一端通过其中一个所述金属过孔与连接线电连接，且所述导线的另一端通过另一个所述金属过孔与所述开路线电连接。

8.根据权利要求6所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述连接线的形状与所述短接线的形状相同或近似，且所述连接线的面积小于所述短接线的面积。

9.根据权利要求1至8任一项所述的介质波导滤波器，其特征在于，所述第一绝缘凹槽内设有介质填充层。

10.一种天线，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的介质波导滤波器，所述滤波器本体的材质为高介电常数的陶瓷介质。