本发明专利技术公开了一种5G频段腔体滤波器及其设计方法，所述5G频段腔体滤波器包括输入端口、输出端口、输入耦合装置、输出耦合装置、多个谐振器、多个调谐装置和腔体；所述输入端口与所述输入耦合装置连接，所述输出端口与所述输出耦合装置连接，多个所述谐振器和多个所述调谐装置设置在所述腔体内，所述调谐装置包括第一调谐装置和第二调谐装置；本发明专利技术为5G系统射频部分提供了良好的信号选择，可以解决5G通信系统易受外界干扰、通信速率不稳定的问题，可以提高5G系统的通信距离和通信容量，改善通信质量，提高5G系统用户对无线网络的体验感，推动5G系统网络的推广建设，促进通信事业的发展；本发明专利技术可广泛应用于滤波器设备技术领域。本发明专利技术可广泛应用于滤波器设备技术领域。本发明专利技术可广泛应用于滤波器设备技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种5G频段腔体滤波器及其设计方法
[0001]本专利技术涉及滤波器设备
，尤其是一种5G频段腔体滤波器及其设计方法。
技术介绍
[0002]滤波器作为5G系统必须使用的微波器件之一，在系统里面起着关键的作用，它能起到频带和信道选择的作用，使得带内信号几乎无阻碍的通过，并且能滤除谐波，抑制杂散和其它干扰信号，可以说，5G系统的正常运行离不开性能优良的滤波器；目前，滤波器的形式有很多种，如集总LC带通滤波器，微带滤波器，腔体滤波器等，但集总LC带通滤波器尺寸较大、插入损耗较大，且不适合于高频段的滤波器；微带滤波器功率偏低，而普通单模腔体滤波器尺寸较大。对于现在正在建设5G系统，其频段较高，频率资源紧张；目前使用的滤波器都不能适用于5G系统。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种5G频段腔体滤波器及其设计方法。
[0004]本专利技术所采取的技术方案是：
[0005]一方面，本专利技术实施例包括一种5G频段腔体滤波器，包括输入端口、输出端口、输入耦合装置、输出耦合装置、多个谐振器、多个调谐装置和腔体；所述输入端口与所述输入耦合装置连接，所述输出端口与所述输出耦合装置连接，多个所述谐振器和多个所述调谐装置设置在所述腔体内，所述调谐装置包括第一调谐装置和第二调谐装置；
[0006]所述输入端口用于接收原始信号；
[0007]所述输出端口用于输出经多个所述谐振器处理后的信号；
[0008]所述输入耦合装置用于控制所述输入端口与第一谐振器之间的耦合，所述第一谐振器为与所述输入端口相邻的谐振器；
[0009]所述输出耦合装置用于控制所述输出端口与第二谐振器之间的耦合，所述第二谐振器为与所述输出端口相邻的谐振器；
[0010]多个所述谐振器用于控制所述原始信号中5G频段的信号通过；
[0011]所述第一调谐装置用于调整所述谐振器产生的谐振频率在5G频段内；
[0012]所述第二调谐装置用于调整所述谐振器之间的耦合系数。
[0013]进一步地，所述谐振器为金属谐振器或者介质谐振器，所述谐振器为圆柱形或者正方体。
[0014]进一步地，多个所述谐振器之间采用空间耦合的方式进行耦合。
[0015]进一步地，所述腔体为金属矩形腔体，所述谐振器为圆柱形时，圆柱形的直径不超过所述金属矩形腔体的宽边，所述谐振器为正方体时，所述正方体的边长不超过所述金属矩形腔体的宽边。
[0016]进一步地，所述第一调谐装置和所述第二调谐装置为金属螺杆或介质螺杆；所述
金属螺杆或介质螺杆的长度由耦合系数决定；当所述第一调谐装置和所述第二调谐装置为介质螺杆时，在所述介质螺杆的外层电镀铜或银。
[0017]另一方面，本专利技术实施例包括一种5G频段腔体滤波器的设计方法，包括：
[0018]确定所述5G频段腔体滤波器的第一设计指标，所述设计指标包括所述5G频段腔体滤波器的频宽、带内插入损耗、带内回波损耗、驻波比、阶数、传输函数及整体结构；
[0019]根据所述第一设计指标，利用求解切比雪夫函数，得到第一数值，所述第一数值为切比雪夫函数类型低通原型各电路元件的归一化元件值；
[0020]根据所述第一数值和所述5G频段腔体滤波器的相对带宽，得到相邻谐振器间的耦合系数和5G频段腔体滤波器的外部品质因数；
[0021]确定谐振器的第二设计指标，所述第二设计指标包括谐振器的材料、形状尺寸、谐振频率；
[0022]根据所述相邻谐振器间的耦合系数确定所述谐振器之间的距离；
[0023]根据所述第一设计指标、第二设计指标和谐振器的数量，通过高级射频仿真软件进行仿真，得到初步的仿真结果；
[0024]将初步仿真结果进行微调、优化，得到5G频段腔体滤波器。
[0025]进一步地，所述确定所述5G频段腔体滤波器的第一设计指标，具体为：
[0026]设置所述5G频段腔体滤波器的频宽为5G频段，带内插入损耗不超过0.8dB，带内回波损耗超过25dB，驻波比不超过1.25；
[0027]确定所述5G频段腔体滤波器的阶数和传输函数；
[0028]确定所述5G频段腔体滤波器的整体结构包括输入端口、输出端口、输入耦合装置、输出耦合装置、多个谐振器、多个调谐装置和腔体；所述输入端口与所述输入耦合装置连接，所述输出端口与所述输出耦合装置连接，多个所述谐振器和多个所述调谐装置设置在所述腔体内，所述调谐装置包括第一调谐装置和第二调谐装置；所述输入端口用于接收原始信号；所述输出端口用于输出经多个所述谐振器处理后的信号；所述输入耦合装置用于控制所述输入端口与第一谐振器之间的耦合，所述第一谐振器为与所述输入端口相邻的谐振器；所述输出耦合装置用于控制所述输出端口与第二谐振器之间的耦合，所述第二谐振器为与所述输出端口相邻的谐振器；多个所述谐振器用于控制所述原始信号中5G频段的信号通过；所述第一调谐装置用于调整所述谐振器产生的谐振频率在5G频段内；所述第二调谐装置用于调整所述谐振器之间的耦合系数。
[0029]进一步地，所述传输函数的表达式为：
[0030][0031]式中，|S
21
(Ω)|表示从5G频段腔体滤波器的输入端口输入，输出端口输出的信号功率传输系数，IL(Ω)表示传输函数，Ω表示归一化角频率。
[0032]进一步地，所述从5G频段腔体滤波器的输入端口输入，输出端口输出的信号功率传输系数|S
21
(Ω)|通过第一公式得到，所述第一公式为：式中，ε是5G频段腔体滤波器通带内的波纹系数，T
n
(Ω)为切比雪夫函数；其中：
[0033]式中，L
Ar
为5G频段腔体滤波器带内最大插入损耗；
[0034]式中，n表示5G频段腔体滤波器的阶数。
[0035]进一步地，所述相邻谐振器间的耦合系数通过以下公式计算得到：
[0036]式中，FBW表示5G频段腔体滤波器的相对带宽，K
i，i+1
表示相邻谐振器间的耦合系数，g
i
和g
i+1
分别表示切比雪夫函数类型低通原型各电路元件的归一化元件值；
[0037]所述5G频段腔体滤波器的外部品质因数通过以下公式计算得到：
[0038]式中，Q
e
表示5G频段腔体滤波器的外部品质因数，g0为1，g1表示切比雪夫函数类型低通原型电路第1个元件的归一化元件值；
[0039]其中，式中，其中，式中，f2表示下限截止频率、f1表示上限截止频率、f0表示中心频率。
[0040]本专利技术的有益效果是：
[0041]本专利技术所述的5G频段腔体滤波器为5G系统射频部分提供了良好的信号选择，可以解决5G通信系统易受外界干扰、通信速率不稳定的问题，可以提高5G系统的通信距离和通信容量，改善通信质量，提高5G系统用户对无线网络的体验感，推动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种5G频段腔体滤波器，其特征在于，包括输入端口、输出端口、输入耦合装置、输出耦合装置、多个谐振器、多个调谐装置和腔体；所述输入端口与所述输入耦合装置连接，所述输出端口与所述输出耦合装置连接，多个所述谐振器和多个所述调谐装置设置在所述腔体内，所述调谐装置包括第一调谐装置和第二调谐装置；所述输入端口用于接收原始信号；所述输出端口用于输出经多个所述谐振器处理后的信号；所述输入耦合装置用于控制所述输入端口与第一谐振器之间的耦合，所述第一谐振器为与所述输入端口相邻的谐振器；所述输出耦合装置用于控制所述输出端口与第二谐振器之间的耦合，所述第二谐振器为与所述输出端口相邻的谐振器；多个所述谐振器用于控制所述原始信号中5G频段的信号通过；所述第一调谐装置用于调整所述谐振器产生的谐振频率在5G频段内；所述第二调谐装置用于调整所述谐振器之间的耦合系数。2.根据权利要求1所述的一种5G频段腔体滤波器，其特征在于，所述谐振器为金属谐振器或者介质谐振器，所述谐振器为圆柱形或者正方体。3.根据权利要求2所述的一种5G频段腔体滤波器，其特征在于，多个所述谐振器之间采用空间耦合的方式进行耦合。4.根据权利要求2所述的一种5G频段腔体滤波器，其特征在于，所述腔体为金属矩形腔体，所述谐振器为圆柱形时，圆柱形的直径不超过所述金属矩形腔体的宽边，所述谐振器为正方体时，所述正方体的边长不超过所述金属矩形腔体的宽边。5.根据权利要求1所述的一种5G频段腔体滤波器，其特征在于，所述第一调谐装置和所述第二调谐装置为金属螺杆或介质螺杆；所述金属螺杆或介质螺杆的长度由耦合系数决定；当所述第一调谐装置和所述第二调谐装置为介质螺杆时，在所述介质螺杆的外层电镀铜或银。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述的5G频段腔体滤波器的设计方法，其特征在于，包括：确定所述5G频段腔体滤波器的第一设计指标，所述设计指标包括所述5G频段腔体滤波器的频宽、带内插入损耗、带内回波损耗、驻波比、阶数、传输函数及整体结构；根据所述第一设计指标，利用求解切比雪夫函数，得到第一数值，所述第一数值为切比雪夫函数类型低通原型各电路元件的归一化元件值；根据所述第一数值和所述5G频段腔体滤波器的相对带宽，得到相邻谐振器间的耦合系数和5G频段腔体滤波器的外部品质因数；确定谐振器的第二设计指标，所述第二设计指标包括谐振器的材料、形状尺寸、谐振频率；根据所述相邻谐振器间的耦合系数确定所述谐振器之间的距离；根据所述第一设计指标、第二设计指标和谐振器的数量，通过高级射频仿真软件进行仿真，得到初步的仿真结果；将初步仿真结果进行微调、优化，得到5G频段腔体滤波器。7.根据权利要求6所述的一种5G频段腔体滤波器的设计方法，其特征在于，所述确定所述5G频段腔体滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，
申请(专利权)人：广东机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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