技术领域

本发明涉及通信设备领域， 尤其涉及一种谐振器、 滤波器、 双工器、 多工 器及通信设备。 背景技术

无线通信宽带化发展趋势，要求基站射频前端 双工器具有更小体积、 更大 功率容量、 更低成本的同时能够维持损耗等性能基本不变 。 空腔（即充满空气 的同轴谐振腔）滤波器是基站双工器的传统技 术， 技术成熟， 成本低廉。 空腔 滤波器通常包括盖板及多个腔体，每个腔体中 设有多个谐振管。每个腔体的功 能相当于一个电子振荡电路， 当滤波器被调谐到所接收信号的适当波长时， 所 述振荡电路可表示为包括电感部分和电容部分 的并联振荡电路，通过调整电感 部分或电容部分， 即可对滤波器的谐振频率进行调整。

对电容调整的一种方法是调节谐振管到盖板之 间的间距，所述间距的调整 通常通过调谐螺丝旋进或旋出于盖板上的螺丝 孔来实现。随着单腔体积不断减 小， 其表面电流密度上升， 损耗不断增大； 体积减小也使单腔内部导体表面之 间的距离减小， 导致电场强度增大从而超过空气击穿阈值， 使功率容量变小。 因此， 空腔滤波器体积越小， 损耗越大， 功率容量越小， 不能满足更小体积并 维持性能不变的要求。

空腔滤波器通常采用金属谐振器， 即腔体、谐振管等均采用金属材料或者 至少内表面金属化的制成， 在与空腔滤波器单腔体积相同的情况下， TM ( transverse magnetic )模介质滤波器因采用高性能陶瓷谐振器替代� �属谐振器, 当其减小的导体损耗大于其带来的介质损耗时 ， 可以实现更小的插损。 并且由 于 TM模介质滤波器电场最强的地方集中在介质内� ��，介质材料的击穿场强远 远高于空气， 也可以极大提升功率容量。 但高性能陶瓷材料往往含有稀土， 由 于稀土资源的全球稀缺性， 其价格昂贵。 发明内容

本发明提供一种可减少导体损耗且成本较低的 谐振器，以及采用该谐振器 的滤波器、 双工器、 多工器及通信设备。 - - 第一方面， 提供了一种谐振器， 包括谐振腔体， 该谐振腔体具有一谐振腔 及一开口端，该谐振器还包括覆盖所述开口端 并与所述谐振腔体相连接的盖板, 位于所述谐振腔内的谐振管， 其特征在于， 所述谐振器还包括填充于所述谐振 腔内的介电常数大于 1的介质材料，所述谐振管包括谐振管本体以� �与所述谐 振管本体相结合的弹性结构， 所述介质材料填充于所述谐振腔内的电容区域 ， 所述电容区域包括所述谐振管与所述盖板之间 的区域；所述弹性结构用于提供 沿所述谐振管轴向方向的弹性压力，使所述介 质材料的上下端面分别与所述盖 板的下表面及所述谐振管的上表面紧密接触。

在第一方面的第一种可能的实现方式中， 所述谐振器还包括调谐螺釘， 所 述调谐螺釘与所述盖板连接并伸入所述谐振管 围成的空间中。

在第一方面的第二种可能的实现方式中， 所述电容区域还包括： 所述调谐 螺釘与所述调谐管内壁之间的区域，或者所述 谐振管的外缘与所述谐振腔的腔 壁之间的区域中的至少一个。

在第一方面的第三种可能的实现方式中,所述� �性结构与所述谐振管本体 焊接固定或者与所述谐振管成型为一体。

在第一方面的第四种可能的实现方式中,所述� �性结构设置于所述谐振管 的顶部、 中部或者底部。

在第一方面的第五种可能的实现方式中,所述� �性结构开设缺口以增强弹 性。

在第一方面的第六种可能的实现方式中, 所述弹性结构为金属片。

在第一方面的第七种可能的实现方式中, 所述介质材料的品质因子 Qf 大 于 1000。

在第一方面的第八种可能的实现方式中,所述� �充的介质材料分别与所述 盖板及所述谐振管压接。

在第一方面的第九种可能的实现方式中,所述� �质材料的一面与所述盖板 及所述谐振管中的一个粘结或焊接，相对的另 一面通过弹性结构提供的弹力压 力与所述盖板及所述谐振管中的另一个紧密接 触。

在第一方面的第十种可能的实现方式中， 所述介质材料包括： 陶瓷、 单晶 石英、 或者氧化铝。

第二方面，提供一种滤波器，包括至少一个上 述第一方面所提供的谐振器。 - - 第三方面， 提供一种双工器， 包括发射通道滤波器和接收通道滤波器， 所 述发射通道滤波器和接收通道滤波器采用上述 第二方面所提供的滤波器进行 滤波。

第四方面，提供一种多工器， 包括多个发射通道滤波器和多个接收通道滤 波器，所述发射通道滤波器和接收通道滤波器 采用第二方面所提供的滤波器进 行滤波。

第五方面， 提供一种通信设备， 其特征在于， 包括至少一个上述第一方面 所提供的谐振器。 根据各种实施方式提供的第一方面的谐振器， 通过在谐振腔内填充介电常 数大于空气介电常数的介质材料， 可减小谐振器的体积， 并提升谐振器功率容 量， 因其填充的介质材料体积较小， 所以相对成本较低； 同时通过在谐振管上 设置弹性结构， 所述弹性结构用于提供沿所述谐振管轴向方向 的弹性压力，使 所述介质材料的上下端面分别与所述盖板的下 表面及所述谐振管的上表面紧 密接触，从而确保介质材料同时与盖板及谐振 管紧密接触，有效地解决了结构 制造误差和装配公差带来的问题，使得各种介 质材料都能与盖板及谐振管紧密 接触， 强化了谐振器功率容量提升和体积减小的效果 。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ，下面将对实施例中所需要 使用的附图作筒单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一 些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明第一实施方式提供的谐振器的剖视� �；

图 2是本发明第二实施方式提供的谐振管的剖视� �；

图 3是本发明第三实施方式提供的谐振管的剖视� �；

图 4是本发明第四实施方式提供的谐振管的剖视� �；

图 5是本发明第五实施方式提供的谐振管的剖视� �；

图 6是本发明第六实施方式提供的谐振管的剖视� �；

图 7是本发明第七实施方式提供的滤波器的结构� �意图； - - 图 8是本发明第七实施方式提供的滤波器的立体� �解图;

图 9是本发明第八实施方式提供的双工器的示意� �；

图 10是本发明第九实施方式提供的多工器的示意� ��。 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明 实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

请参阅图 1 , 为本发明第一实施方式提供的一种谐振器 100的剖视图。 所 述谐振器 100包括： 谐振腔体 11、 盖板 12和谐振管 13。 进一步的， 该谐振器 100还可以包括调谐螺釘 14。

所述谐振腔体 11为一金属腔体，所述谐振腔体 11可以整体为金属材料或 者为至少内表面金属化的腔体， 其具有一谐振腔 112及一开口端 113。 所述盖 板 12覆盖所述开口端 113, 并与所述谐振腔体 11连接， 该盖板 12与所述谐 振腔体 11的连接方式可以为螺釘连接等。所述盖板 12可以为独立的部件，也 可以为 PCB ( printed circuit board )板， 当 PCB板与所述谐振腔体 11安装固 定并覆盖所述开口端 113时， 所述 PCB板作为盖板 12。

所述谐振管 13位于所述谐振腔 112内。 在本实施方式中， 所述谐振管 13 可以与所述谐振腔体 11一体形成， 即该谐振管 13—体形成于所述谐振腔体 11的底部的内侧面。 在其他实施方式中， 所述谐振管 13也可以是独立设置的 部件， 并与所述谐振腔体 11通过固定元件进行固定连接。

所述调谐螺釘 14与所述盖板 12连接并伸入所述谐振管 13内， 通过旋转 调谐螺釘 14,改变调谐螺釘 14伸入谐振管 13内的长度，可进行频率的调节。 本实施方式中， 所述调谐螺釘 14与所述谐振管 13同轴设置。 所述盖板 12上 固定设置锁紧螺母 121 , 所述调谐螺釘 14与所述锁紧螺母 121螺纹连接。

所述谐振器 100还包括填充于所述谐振腔 112内的介电常数大于 1的介质 材料 17。 所述介质材料 17填充于谐振腔 112内的电容区域。

所述电容区域具体可包括： 所述谐振管 13与所述盖板 12之间的区域； 还 可以包括所述调谐螺釘 14与所述调谐管 13内壁之间的区域，或者所述谐振管 - -

13的外缘区域与所述谐振腔 112的腔壁之间的区域中的至少一个。 这些区域 具有较强的电场强度。

所述谐振管 13包括谐振管本体 131以及与所述谐振管本体 131相结合的 弹性结构 132。所述弹性结构 132提供沿所述谐振管 13轴向方向的弹性压力， 使所述介质材料 17的上下端面分别与所述盖板 12的下表面及所述谐振管 13 的上表面紧密接触。 所述弹性结构 132可以设置于所述谐振管 13的顶部、 中 部或者底部。

所述介质材料 17包括但不限于： 陶瓷、 单晶石英或者氧化铝。

在一实施方式中， 所述介质材料 17压接于所述盖板 12与所述谐振管 13 之间。 其实现方式可以是， 适当设置介质材料 17的厚度， 当所述盖板 12固定 安装至所述谐振腔体 11时， 该盖板 12挤压所述介质材料 17, 将该介质材料 17紧密压接于所述盖板 12与谐振管 13之间。

在一实施方式中， 所述介质材料 17的一面与所述盖板 12及所述谐振管 13中的一个粘结或焊接，相对的另一面通过弹� ��结构 132提供的弹力压力与盖 板 12及所述谐振管 13中的另一个紧密接触。

进一步地，所述介质材料 17的品质因子 Qf大于 1000,以降低介质损耗。 其中， 通常情况下， Qf为 1000是介质材料为塑料还是陶瓷的分界线。 所述品 质因子为所述介质材料 17的介质损耗的倒数。 由于可以填充低损耗的介质材 料 17, 本实施方式的谐振器 100与 SIR谐振器（P介梯阻抗谐振器， Stepped Impedance Resonator )在谐振腔体积相同的情况下， 介质材料 17的损耗可以 更低，从而可以使填充的介质材料带来的介质 损耗的增加小于导体损耗的减小, 因此本发明实施例提供的谐振器 100其损耗较 SIR技术更小。

本发明实施方式的谐振器 100产生的有益效果如下：

( 1 )本发明实施方式的谐振器 100, 其填充的介质材料 17的介电常数大 于空气介电常数， 介质材料 17的介电常数越大则等效电容越大， 所述谐振管 13与所述盖板 12之间的电容较空腔时变大， 使所述谐振腔 112可以工作在更 低频率， 或在使用相同谐振频率的单腔时， 较完全采用空气填充的谐振腔， 本 实施方式的谐振器 100的体积更小，从而本发明实施例可以达到减 小谐振器体 积的效果。

( 2) 本发明实施方式的谐振器 100,在所述谐振腔 112内电场强度较强区 - - 域填充所述介质材料 17, 而填充的介质材料 17的介电常数大于 1 , 其击穿场 强往往高于空气的击穿场强数倍至数十倍，所 以本发明实施方式相对于采用空 气填充的谐振腔， 可以提升谐振器功率容量。

( 3 )本发明实施方式的谐振器 100,通过在谐振管 13上设置弹性结构 132。 所述弹性结构 132提供沿所述谐振管 13轴向方向的弹性压力， 使所述介质材 料 17的上下端面分别与所述盖板 12的下表面及所述谐振管 13的上表面紧密 接触， 从而确保介质材料 17同时与盖板 12及谐振管 13紧密接触， 有效地解 决了结构制造误差和装配公差带来的问题， 并使得各种介质材料 17都能与盖 板 12及谐振管 13紧密接触， 提高了适应性， 最大程度使得上述（1 )、 （2 )方 面的效果得到充分发挥。

( 4 )本发明实施方式的谐振器 100中， 仅在所述谐振腔 112内电场强度 较强的地方局部填充少量介质材料 17, 填充的介质材料 17体积较小， 成本较 低。 谐振管 13的弹性结构 132, 其制造和安装成本也较低， 同时兼容传统空 腔谐振器低成本、 频率调节可靠的优点。 请参见图 2, 为本发明第二实施方式提供的一种谐振管 13的结构图， 所 述谐振管 13包括谐振管本体 231以及设置于所述谐振管本体 231顶部的弹性 结构 232。

所述弹性结构 232采用具有弹性的材料制成， 例如金属片。所述弹性结构 232包括一底板 2321以及从所述底板 2321周缘垂直延伸出的周壁 2323。底板 2321与谐振管本体 231的顶部连接， 并向谐振管 231的外侧延伸。 周壁 2323 顶部与介质材料 4氏接。 这样， 当周壁 2323受到轴向的压力时， 所述弹性结构 232的底板 2321可沿轴向产生弹性形变， 从而提供使所述介质材料的上下端 面分别与盖板的下表面及谐振管 23的上表面紧密接触的弹性压力。 通过设置 周壁 2323可增加弹性结构 232的变形量，从而提高提供的弹性压力。底板 2321 与谐振管本体 231可以是一体成型， 也可以通过焊接固定。 此外， 进一步的， 如图 2所示， 在本实施方式中， 所述周壁 2323的顶部进行倒圆角的设计， 但 并不对此进行限定。 请参见图 3 , 为本发明第三实施方式提供的一种谐振管 13的结构图， 所 述谐振管 13包括谐振管本体 331以及设置于所述谐振管本体 331顶部的弹性 结构 332。

所述弹性结构 332采用具有弹性的材料制成， 例如金属片。所述弹性结构 332 包括一碗口部 3321 以及从所述碗口部 3321顶部周缘垂直延伸出的周壁 3323。所述碗口部 3321的底部与谐振管本体 331连接。碗口部 3321在远离所 述谐振管本体 331的轴向方向上，口径逐渐增大。周壁 3323与介质材料 4氐接。 这样， 当周壁 3323受到轴向的压力时， 所述弹性结构 332的碗口部 3321可向 外扩张而产生弹性形变，从而提供使所述介质 材料的上下端面分别与盖板的下 表面及谐振管 33的上表面紧密接触的弹性压力。通过设置碗� ��部 3321可增加 弹性结构 332的变形量， 从而提高提供的弹性压力。 碗口部 3321与谐振管本 体 331可以是一体成型，也可以通过焊接固定。此 外，进一步的，如图 2所示， 在本实施方式中， 所述碗口部 3321的顶部进行倒圆角的设计， 但并不对此进 行限定。 请参见图 4, 为本发明第四实施方式提供的一种谐振管 13的结构图， 所 述谐振管 13包括谐振管本体 431以及设置于所述谐振管本体 431顶部的弹性 结构 432。

所述弹性结构 432采用具有弹性的材料制成， 例如金属片。所述弹性结构 432形成一沿谐振管 43径向向外凸出的鼓形结构。 所述弹性结构 432的下端 面与谐振管本体 431的顶部连接， 上端面与介质材料抵接。 这样， 当弹性结构 受到轴向的压力时，所述弹性结构 332通过其鼓形结构的弹性形变，提供使所 述介质材料的上下端面分别与盖板的下表面及 谐振管 43的上表面紧密接触的 弹性压力。 在其他实施方式中， 所述鼓形结构也可以沿谐振管 43的径向向内 凹， 鼓形结构的数量可以是一个， 也可以是多个。 弹性结构 432与谐振管本体 431可以是一体成型， 也可以通过焊接固定。 请参见图 5 , 为本发明第五实施方式提供的一种谐振管的结 构图， 所述谐 振管的弹性结构 532开设有若干缺口 5321 , 以增强其弹性。 如图 5所示， 可 以在弹性结构 532的周缘开设沿谐振管径向的若干缺口 5321 ,图中示出 6个， 这样， 在弹性结构 532受到轴向力时， 这些缺口 5321形成的间隙可增加弹性 - - 结构 532变形的空间， 增强弹性， 同时由于谐振器内特殊的电流分布， 该结构 对电性能没有影响。 请参见图 6, 为本发明第六实施方式提供的一种谐振管的结 构图， 所述谐 振管 13包括谐振管本体 631以及设置于所述谐振管本体 631中部的弹性结构 632。

所述谐振管本体 631包括位于弹性结构 632两端的第一本体部 6312和第 二本体部 6314。 弹性结构 632的两端分别与第一本体部 6312和第二本体部 6314相连接。 弹性结构 632呈鼓形， 并沿谐振管 63的径向内凹（或外凸）。 第 一本体部 6312顶部设置有抵接部 6319, 所述抵接部 6319与介质材料抵接。 延伸的周壁 6316。 在 4氏接部 6319受到轴向的压力时， 弹性结构 632产生弹性 形变， 从而提供使所述介质材料的上下端面分别与盖 板的下表面及谐振管 63 的上表面紧密接触的弹性压力。

所述弹性结构 632的形状不局限于鼓形，也可以采用实施方式 二至五任意 一项的结构， 例如碗口形等等。 以上各实施方式的弹性结构可以采用金属片制 造，当然也可以采用其他具 有弹性的材料， 例如可弹性形变的合金材料等。

弹性结构与谐振管本体的连接方式可以是焊接 ，或者弹性结构与谐振管成 型为一体。

弹性结构的具体形态不限于上述具体实施方式 提供的方式，其具体结构的 设计以可以产生弹性形变以提供使所述介质材 料的上下端面分别与盖板的下 表面及谐振管的上表面紧密接触的弹性压力即 可。 请参见图 7及图 8, 分别为本发明第七实施方式提供的滤波器 700的组装 状态的立体剖视图和立体分解图。所述滤波器 700采用谐振器进行组合构造而 成， 其中， 所述谐振器中的至少一个采用上述的谐振器的 结构。 一般情况下， 滤波器 700中各个谐振器的盖板合并为该滤波器的盖板 ， N个谐振器的谐振腔 称为该滤波器的 N个谐振腔（N为不小于 1的整数） 。 所述滤波器 700包括 - - 一盒体 71 , 以及覆盖所述盒体 71的盖板 72。 所述盒体 71为金属盒体， 所述 盖板 72为金属盖板，所述盒体 71可以为整体为金属材料或者至少内表面金属 化的腔体， 所述金属盖板 72可以整体为金属材料或者至少下表面金属化� ��板 体。

在本实施方式中， 所述滤波器 700为三腔滤波器。 所述盒体 71具有一开 口端以及三个谐振腔 712。 所述盖板 72覆盖所述开口端。 每个谐振腔 712内 设置一谐振管 73 , 以及对应于所述谐振腔 712的调谐螺釘 74。 至少一个谐振 腔 712内在电场强度较强区域填充介质材料 77。

至少一个所述谐振管 73采用上述实施方式中任意一种的结构。

可以理解的是，本发明实施例提供的滤波器中 的至少一个谐振腔中在电场 强度较强区域填充介电常数大于 1的介质材料 77, 所述介质材料 77填充于谐 振腔 712内形成的电容区域。 所述电容区域具体可包括： 所述谐振管 73与所 述盖板 72之间的区域； 还可以包括所述调谐螺釘 74与所述调谐管 73内壁之 间的区域， 或者所述谐振管 73的外缘区域与所述谐振腔 712的腔壁之间的区 域中的至少一个。 这些区域具有较强的电场强度。 而且， 在前述的至少一个谐 振腔内的谐振管可以采用上述实施例方式中任 意一种结构，如图 1至图 6所对 应的实施例的描述。而对于该滤波器中的其他 部分的结构可以参考现有技术中 的滤波器的结构， 在此不予赘述， 也不予限定（即可以与未来的一些滤波器的 结构相结合使用） 。 请参见图 9, 为本发明第八实施方式提供的双工器 801的结构示意图， 所 述双工器 801包括： 发射通道滤波器 8011和接收通道滤波器 8012, 所述发射 通道滤波器 8011和接收通道滤波器 8012采用上述滤波器 500进行滤波。发射 通道滤波器 8011用于处理发射机的发射信号，接收通道滤� �器 8012用于处理 接收机的接收信号。

请参见图 10, 为本发明第九实施方式提供的多工器 902的结构示意图， 所述多工器 902包括： 包括多个发射通道滤波器 9021和多个接收通道滤波器 9022, 所述发射通道滤波器 9021和接收通道滤波器 9022采用上述的滤波器 700进行滤波。图中示出两个发射通道滤波器 9021和两个接收通道滤波器 9022, 其他实施方式还可以为 3个或者 3个以上。 发射通道滤波器 9021用于处理发 - - 射机的发射信号， 接收通道滤波器 9022用于处理接收机的接收信号。

可以理解的是， 以上实施例提供的滤波器， 双工器或多工器， 可以应用于 通信系统， 如一种通信设备（比如基站或终端） 中， 也可以应用于雷达系统， 在此可以不予限定。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限 制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说 明，本领域的普通技术人员 应当理解： 本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本 技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明 的 保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为 准。