[发明专利]一种5G系统滤波器及其设计方法

权利要求书

1.一种5G系统滤波器，其特征在于，包括输入端口、输出端口、多模谐振器、腔体和多个调谐装置，所述输入端口和所述输出端口均与所述多模谐振器相连，所述多模谐振器与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；所述滤波器还包括与所述多模谐振器平行设置的微扰控制装置；所述第一调谐装置穿过所述腔体的顶面，所述输出端口位于所述腔体的底面，所述第二调谐装置穿过所述腔体的一个侧面，所述输入端口和所述第二调谐装置分别位于所述腔体相对的两个侧面；

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所述多模谐振器处理后的信号；所述输入端口和所述输出端口均通过带有金属圆片的金属探针与所述多模谐振器相连；通过调整所述金属探针的大小及所述金属探针连接所述多模谐振器的位置，调整输入输出耦合的大小；或者通过调整所述金属圆片离所述多模谐振器的距离，调整输入输出耦合的大小；

所述多模谐振器用于产生谐振频率在5G系统频段内的多个简并模；

所述第一调谐装置用于使所述多模谐振器产生的多个简并模发生耦合；所述多模谐振器为圆柱形介质谐振器，所述圆柱形介质谐振器通过调整圆柱形的直径和高度，改变谐振频率；

所述第二调谐装置用于控制所述5G系统滤波器的传输零点；

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多个所述简并模的耦合系数决定；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；所述滤波器体积为28mm×28mm×26mm。

2.根据权利要求1所述的一种5G系统滤波器，其特征在于，所述圆柱形介质谐振器采用磁导率为1，损耗正切为0.0002，介电常数为24的介质。

3.根据权利要求1所述的一种5G系统滤波器，其特征在于，所述5G系统滤波器还包括支撑块，所述支撑块为圆柱形介质支撑块，通过设置所述圆柱形介质支撑块的高度，确定所述多模谐振器的谐振频率和所述多模谐振器的外部品质因数。

4.一种权利要求1-3任一项所述的5G系统滤波器的设计方法，其特征在于，包括：

确定多模谐振器的第一指标，所述第一指标包括多模谐振器的材料、形状尺寸、谐振频率、谐振模式及谐振模式之间的耦合系数；

根据所述第一指标，利用电磁场仿真软件进行仿真，得到所述多模谐振器；

确定所述5G系统滤波器的第二指标，所述第二指标包括所述5G系统滤波器的频宽、带内插入损耗、带内回波损耗、驻波比及整体结构；

根据所述第二指标，结合所述多模谐振器，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系统滤波器。

5.根据权利要求4所述的一种5G系统滤波器的设计方法，其特征在于，所述确定多模谐振器的第一指标这一步骤，具体包括：

设置所述多模谐振器为圆柱形，并根据预设尺寸设置所述圆柱形的直径和高度；

根据5G系统的频段，选择相应的介质材料；

使用开波导法确定所述多模谐振器的谐振频率与谐振模式，所述谐振频率在所述5G系统频段内；

利用高频电磁场仿真软件建立模型，分析所述多模谐振器的各谐振模式的电磁场分布特性；

根据所述分析结果，确定个所述谐振模式之间的耦合系数。

6.根据权利要求4所述的一种5G系统滤波器的设计方法，其特征在于，所述确定所述5G系统滤波器的第二指标这一步骤，具体包括：

设置所述5G系统滤波器的频宽为5G频段，带内插入损耗不超过0.8dB，带内回波损耗超过21dB，驻波比不超过1.299；

确定所述5G系统滤波器的整体结构包括输入端口、输出端口、多模谐振器、腔体和多个调谐装置，所述输入端口和所述输出端口均与所述多模谐振器相连，所述多模谐振器与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所述多模谐振器处理后的信号；所述多模谐振器用于产生谐振频率在5G系统频段内的多个简并模；所述第一调谐装置用于使所述多模谐振器产生的多个简并模发生耦合；所述第二调谐装置用于控制所述5G系统滤波器的传输零点。