适于蜂窝应用的管状直列式滤波器及相关方法技术

直列式滤波器可以包括定义沿着纵向轴线延伸的单个内腔体的管状金属壳体，以及在单个内腔体内沿着纵向轴线隔开的多个谐振器，每个谐振器具有杆。所述谐振器中彼此相邻的第一谐振器和第二谐振器的杆被旋转，以具有不同的角度定向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适于蜂窝应用的管状直列式滤波器及相关方法
本专利技术一般而言涉及通信系统，并且更具体地涉及适于在蜂窝通信系统中使用的滤波器。
技术介绍
滤波器是公知的基于信号的频率选择性地使信号通过的设备。在蜂窝通信系统中使用各种不同类型的滤波器。而且，随着新一代蜂窝通信服务的引入(通常没有逐步淘汰现有的蜂窝通信服务)，所使用的滤波器的数量和类型都显著扩大。例如，可以使用滤波器以允许不同频带中的射频(“RF”)信号共享蜂窝通信系统的某些部件和/或将RF数据信号与功率和/或控制信号分离。随着在典型蜂窝通信系统中使用的滤波器的数量激增，对更小、更轻和/或更便宜的滤波器的需求已经增加。常规地，金属谐振腔滤波器已被用于实现蜂窝通信系统中使用的许多滤波器。如图1中所示，以其最简单的形式，金属谐振腔滤波器10可以由金属壳体12组成，金属壳体12具有形成于其中的、定义一排腔体18-1至18-4的壁14。虽然图1A中示出的示例滤波器10包括总共四个腔体18，但是应该认识到的是，可以根据需要提供任何适当数量的腔体18，以提供具有期望滤波特性的滤波器。注意到，在本文中，当提供多个相同的元件或结构时，在一些情况下可以使用两部分的附图标记来指代它们，其中这两个部分由短划线隔开。在本文中，这些元件可以通过它们的完整附图标记(例如，腔体18-2)来单独地指代，还可以由适用的附图标记的第一部分(例如，腔体18)来共同地指代。仍然参考图1A，同轴谐振元件或“谐振器”20-1至20-4可以被设置在每个相应的腔体18-1至18-4中。壁14可以包括开口或“窗口”16，该开口允许在相邻的腔体18中的谐振器20沿着从滤波器10的输入端22向输出端24延伸的主耦合路径相互耦合。这些耦合的谐振可以形成具有没有传输零点并且缩窄到中等分数带宽(例如，取决于腔体和谐振器的具体的几何形状和尺寸，至多到通带的中心频率的10-20％的带宽)的通带响应的滤波器。当需要更宽的带宽时，有可能反转每隔一个同轴谐振器20的定向。在图1B中示出具有这种配置的滤波器30。在滤波器30中，相邻谐振器20之间的耦合的电分量和磁分量的相位相加，因此可以增加耦合的总量。由于滤波器的带宽与耦合的总量成比例，因此与图1A的滤波器10相比，图1B的滤波器30可以具有增加的带宽。滤波器的“响应”是指从滤波器的第一端口(例如，输入端口)传递到滤波器的第二端部口(例如，输出端口)的作为频率的函数的能量的曲线图。滤波器响应通常将包括一个或多个通带，这些通带是滤波器使信号以相对小的衰减量通过的频率范围。滤波器响应通常还包括一个或多个阻带。阻带是指滤波器基本上不使信号通过的频率范围，通常是因为滤波器被设计为向后反射在这个频率范围内入射在滤波器上的任何信号。在一些应用中，重要的是滤波器响应表现出高度“局部选择性”，这意味着从通带到相邻阻带的转变发生在窄的频率范围内。用于增强局部选择性的一种技术是在滤波器响应中添加传输零点。“传输零点”是指滤波器频率响应中通过的信号量非常低的一部分。通常以三种方式之一实现传输零点：(1)通过使用交叉耦合、(2)通过设计谐振耦合或(3)通过控制谐振元件的反共振。作为用于增加谐振腔滤波器中的局部选择性的最常用技术，交叉耦合是指非相邻腔体的谐振元件之间的有意耦合。取决于传输零点相对于通带的相对位置，所需的交叉耦合的符号(sign)可能会变化。当交叉耦合被用于产生传输零点时，腔体常常以某种形式的平面网格布置，与图1A-1B的滤波器10和30中包括的单行腔体相反。这种腔体的二维分布促进非相邻腔体之间的耦合(即，交叉耦合)。其内容通过引用并入本文的美国专利No.5,812,036(“'036专利”)公开了具有包括交叉耦合的这种二维腔体布置的各种谐振腔滤波器。本申请的图2是'036专利中公开的二维谐振腔滤波器40的顶部截面图。如图2中所示，滤波器40包括总共六个腔体18-1至18-6，每个腔体具有部署在其中的相应的同轴谐振器20-1至20-6。设置耦合窗口16-1至16-5以使得六个同轴谐振器20-1至20-6中的相邻谐振器之间(即，腔体18-1和18-2之间、腔体18-2和18-3之间、腔体18-3和18-4之间、腔体18-4和18-5之间，以及腔体18-5和18-6之间)能够进行“主”耦合。此外，滤波器40包括两个旁路耦合窗口26-1、26-2以使得两对非相邻谐振器之间(即，腔体18-1和18-6之间以及腔体18-2和18-之间)能够进行交叉耦合。谐振器20的五个顺序对之间的主耦合和谐振器20的两个非相邻对之间的两个交叉耦合有助于滤波器40的整体传送功能。通过包括某种形式的分布的耦合元件以实现交叉耦合，也可以在直列式(in-line)(即，一维)谐振腔滤波器设计中实现交叉耦合。图3图示了使用这种方法实现的滤波器50。如图3中所示，滤波器50是具有四个腔体18-1至18-4的直列式滤波器，这些滤波器具有安装在其中的相应的同轴谐振器20-1至20-4。设置耦合窗口16以使得四个同轴谐振器20中的相邻谐振器之间能够进行“主”耦合。还设置了同轴谐振器20-1和同轴谐振器20-4之间的直接欧姆连接形式的分布的耦合元件60。直接欧姆连接60可以将谐振器20-1物理地和电气地连接到谐振器20-4，而无需物理地或电气地连接到任何中间谐振器(在这个示例中即是谐振器20-2或20-3)。但是，分布的耦合元件60的使用可能具有各种缺点，包括增加的滤波器尺寸、复杂性和成本、易受损坏、增加的损耗和/或减少的带外衰减。通过在相邻谐振器之间提供某种形式的受控混合耦合，也可以在不使用分布的耦合元件的情况下实现具有交叉耦合的直列式谐振腔滤波器，从而可以在某种程度上控制非相邻谐振器之间的杂散(spurious)(交叉)耦合。这种方法在2014年12月15日提交的美国临时专利申请序列No.62/091,696(“'696申请”)中公开，该申请的全部内容通过引用并入本文。图4是滤波器70的示意性横截面图，该滤波器70是'696申请中公开的滤波器之一。如图4中所示，滤波器70包括金属壳体12，金属壳体12具有形成于其中的单个腔体18。多个同轴谐振器20在腔体18内布置成一行。壳体12的顶部72和底部74表面形成相应的接地平面。在壳体12的延伸到腔体18中的顶表面72和底表面74中设置多个调谐螺钉76。滤波器70还包括四个导电连接器84，每个导电连接器84在谐振器20的相应相邻对之间提供物理(欧姆)连接。谐振器20的接近性和屏蔽壁的缺少会导致相邻和非相邻谐振器20之间的不可忽略的耦合。耦合将包括电容性耦合和电感性耦合。除其它因素之外，电容性和电感性耦合的量是谐振器20之间的距离的函数。电容性耦合的量也可以通过调节每个谐振器20的上部的长度和/或宽度来控制，以在不同谐振器20之间生成更多或更少的电容性耦合。相邻谐振器20之间的电容性耦合将导致负耦合值。可以通过改变谐振器20之间的距离和/或通过调节连接到壳体12的底表面74的每个谐振器20的下部的长度来控制电感性耦合。电感性耦合导致相邻和非相邻谐振器20之间的正耦合。因为滤波器70被设计为在非相邻谐振器20之间具有不可忽略的电感性耦合，所以可以不采用欧姆连接非相邻谐振器20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直列式滤波器，包括：管状金属壳体，定义沿着纵向轴线延伸的单个内腔体；以及多个谐振器，所述多个谐振器在单个内腔体内沿着纵向轴线间隔开，每个谐振器具有横向于纵向轴线的定向的导电杆，其中所述谐振器中彼此相邻的第一谐振器和第二谐振器的杆被旋转，以具有关于纵向轴线的不同角度定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 US 62/363,5091.一种直列式滤波器，包括：管状金属壳体，定义沿着纵向轴线延伸的单个内腔体；以及多个谐振器，所述多个谐振器在单个内腔体内沿着纵向轴线间隔开，每个谐振器具有横向于纵向轴线的定向的导电杆，其中所述谐振器中彼此相邻的第一谐振器和第二谐振器的杆被旋转，以具有关于纵向轴线的不同角度定向。2.如权利要求1所述的直列式滤波器，其中每个谐振器包括第一电容性加载元件，所述第一电容性加载元件从相应谐振器的杆的第一端部延伸。3.如权利要求2所述的直列式滤波器，其中第一电容性加载元件包括第一弧形臂。4.如权利要求3所述的直列式滤波器，其中每个谐振器包括第二弧形臂，所述第二弧形臂从杆的与第一端部相对的第二端部延伸。5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的直列式滤波器，还包括在所述谐振器中的至少两个谐振器之间延伸的传输线，所述至少两个谐振器中的每一个谐振器电容性地耦合到传输线。6.如权利要求5所述的直列式滤波器，还包括耦合到管状金属壳体的输入连接器和输出连接器。7.如权利要求6所述的直列式滤波器，其中传输线将输入连接器电连接到输出连接器。8.如权利要求1所述的直列式滤波器，还包括在管状金属壳体内的管状介电框架以及在所述谐振器中的至少两个谐振器之间延伸的传输线，所述至少两个谐振器中的每一个谐振器电容性地耦合到传输线，其中传输线被定位于管状介电框架的外表面上。9.如权利要求8所述的直列式滤波器，其中每个谐振器包括从该谐振器的杆的第一端部延伸的第一弧形电容性加载元件，并且其中谐振器的杆延伸通过管状介电框架并且第一弧形电容性加载元件位于管状介电框架的外表面上，其中传输线被定位于每个第一弧形电容性加载元件和管状介电框架之间。10.如权利要求9所述的直列式滤波器，还包括调谐元件，该调谐元件被配置为将第一谐振器的第一弧形电容性加载元件弯曲成更靠近传输线。11.如权利要求1至权利要求10中任一项所述的直列式滤波器，其中管状金属壳体接地，并且其中每个谐振器是电浮动的。12.如权利要求4所述的直列式滤波器，其中每个谐振器还包括多个间隔件，所述间隔件将第一弧形臂和第二弧形臂与管状金属壳体的内表面隔开。13.如权利要求12所述的直列式滤波器，其中谐振器包括至少第一谐振器、与第一谐振器相邻的第二谐振器，以及与第二谐振器相邻的第三谐振器，其中第一谐振器和第三谐振器的杆具有基本相同的角度定向。14.如权利要求13所述的直列式滤波器，其中第二谐振器的杆被旋转，以具有从第一谐振器和第三谐振器的杆的角度定向偏移大约九十度的角度定向。15.如权利要求1至权利要求15中任一项所述的直列式滤波器，其中管状金属壳体具有基本上圆形的横截面。16.如权利要求5所述的直列式滤波器，其中滤波器包括带阻滤波器。17.如权利要求15所述的直列式滤波器，其中滤波器包括带通滤波器，并且滤波器不包括用于在非相邻谐振器之间的耦合的任何分布的耦合元件。18.一种滤波器，包括：电接地的管状金属壳体，定义单个内腔体；多个电浮动谐振器，在单个内腔体内以间隔布置来部署所述多个电浮动谐振器；以及传输线，所述传输线从滤波器的输入延伸到输出，所述传输线电容性耦合到至少一些谐振器。19.如权利要求18所述的滤波器，其中每个谐振器包括杆和从杆的端部延伸的第一电容性加载元件。20.如权利要求19所述的滤波器，其中每个第一电容性加载元件包括第一弧形臂。21.如权利要求于20所述的滤波器，其中每个谐振器包括第二弧形臂，该第二弧形臂从杆的与第一端部相对的第二端部延伸。22.如权利要求19所述的滤波器，其中传输线电容性耦合到所述谐振器中的每个谐振器的第一电容性加载元件。23.如权利要求18至权利要求22中任一项所述的滤波器，还包括耦合到管状金属壳体的输入同轴连接器和输出同轴连接器。24.如权利要求23所述的滤波器，其中传输线将输入连接器的内导体电连接到输出连接器的内导体。25.如权利要求21所述的滤波器，还包括在管状金属壳体内的管状介电框架，其中传输线被定位于管状介电框架的外表面上，并且其中每个谐振器的杆延伸通过管状介电框架并且第一弧形臂和第二弧形臂位于管状介电框架的外表面上，其中传输线被定位于每个第一弧形臂和管状介电框架之间。26.如权利要求21所述的滤波器，其中每个谐振器还包括多个间隔件，所述间隔件将第一弧形臂和第二弧形臂与管状金属壳体的内表面隔开。27.如权利要求19所述的滤波器，其中谐振器包括至少第一谐振器、与第一谐振器相邻的第二谐振器以及与第二谐振器相邻的第三谐振器，其中第一谐振器和第二谐振器的杆被旋转以具有不同的角度定向。28.如权利要求27所述的滤波器，其中第一谐振器和第三谐振器具有基本相同的角度定向。29.如权利要求18至权利要求28中任一项所述的滤波器，其中管状金属壳体具有基本上圆形的横截面。30.一种同轴接插线，包括：同轴线缆，包括：内导体；在周向上环绕内导体的外导体；在内导体和外导体之间的介电空间；围绕外导体的护套；在同轴线缆的第一端上的第一同轴连接器；第二同轴连接器；耦合在同轴线缆和第二同轴连接器之间的直列式滤波器。31.如权利要求30所述的同轴接插线，其中直列式滤波器包括：管状金属壳体，其定义沿着纵向轴线延伸的单个内腔体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·特卡德莱茨，S·塔米阿佐，
申请(专利权)人：康普公司意大利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT