[发明专利]适于蜂窝应用的管状直列式滤波器及相关方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。