諧振器支持的基本正交模式的模式）的 零位或最小值處的諧振器主體的表面上的位置。針對這些較高階模式并且特別地針對前兩 個較高階模式的零位將典型地在特定點處重合。針對每一個較高階模式的節(jié)點/零位是線 (在規(guī)則立方體的情況中，是豎直和水平直線）并且這些線將在特定點處交叉，從而給出在 該處二者同時處于零位的位置一一該點是電學中心。
[0128] 在其中面是完美的方形或矩形的情況中，單模式諧振器的面的電學中心將典型地 與物理(或幾何）中心相同。為了實現(xiàn)以上的虛假響應(yīng)抑制，因此，在該示例中，激勵設(shè)備將 需要被放置在(方形）面的確切中心中。
[0129] 現(xiàn)在回到第一目的，關(guān)于單模式諧振器的輸入面上的激勵設(shè)備位置，即針對其激 勵的電磁場而建立合適場強和場圖案，實現(xiàn)該目的所要求的位置典型地不太關(guān)鍵。在大多 數(shù)設(shè)計中，在輸入諧振器的輸入面上存在許多合適的位置，其將提供合適的場圖案和耦合 強度；因此是虛假減少目的可以用作關(guān)于激勵設(shè)備的水平和豎直放置的主要準則。關(guān)于穿 透深度，在其中例如探針被用作激勵設(shè)備的情況中，這將典型地對耦合強度具有影響，而幾 乎不管探針被放置在輸入諧振器的輸入面上或放置到其中的哪里。其典型地將不極大影響 濾波器虛假響應(yīng)并且可以因此被用作影響耦合強度的設(shè)計參數(shù)。
[0130] 注意到，探針直徑可以類似地用作耦合強度的另外的決定因素，再次，幾乎不管探 針被放置在輸入諧振器的輸入面上或其中的哪里。
[0131] 在典型的多模式濾波器設(shè)計的情況中，設(shè)計的一個目的是將存在于多模式諧振器 中的三個（比方說）模式放置成與彼此緊接相鄰，以便實現(xiàn)如果它們?nèi)勘环胖迷谙嗤l率 處的"彼此頂部"則情況將會是的較寬通帶。在近似但不精確的立方體諧振器的情況中，這 通過使近立方體的三個維度略微不同于彼此，從而基于近立方體的略微不同的X、Y和Z維 度以確保每一個模式在與其它模式略微不同的頻率處諧振來實現(xiàn)。
[0132] 情況還可能是，輸入單模式諧振器190的一個或多個面上的孔圖案不是對稱圖 案，如例如圖10 (a) - (C)中所圖示。在該情況中，輸入諧振器190的輸入面1350的電學 中心可能不再與其幾何中心重合，盡管它將典型地靠近，然而它可以通過利用用于設(shè)計濾 波器的電磁模擬工具內(nèi)的優(yōu)化過程而被找到。該優(yōu)化過程將特別地注意通過使輸入諧振器 190的輸入面1350上的探針（比方說）的定位變化來最小化輸入諧振器（比方說）的第一虛 假響應(yīng)。一旦已經(jīng)發(fā)現(xiàn)針對第一虛假響應(yīng)的最小的最小值，其通常稱為"全局最小值"以將 其與其它"局部"最小值區(qū)分開來，則這發(fā)生在的探針（比方說）的位置將典型地為板的面的 電學中心。
[0133] 關(guān)于輸入或輸出探針的尺寸，例如其長度、穿透深度和橫截面面積，這些被選擇成 提供到相關(guān)單模式諧振器中的所要求的耦合強度，使得隨后向（多個）多模式諧振器提供或 者從其提供足夠的耦合并且濾波器中的損耗由此最小化，而同時實現(xiàn)期望的濾波器通帶和 虛假特性。典型地不存在最優(yōu)尺寸的單個集合，并且關(guān)于輸入和輸出探針的尺寸，對給定的 濾波器設(shè)計問題將存在一系列解決方案。
[0134] 以上討論大部分集中在輸入激勵設(shè)備的位置上，然而直接類似的情形典型地還針 對輸出提取設(shè)備存在，其中在輸出單模式諧振器200的輸出面1360上選擇如典型地針對輸 入單模式諧振器190的輸入面1350上的輸入激勵設(shè)備所選擇的所描述的類似的位置。
[0135] -些濾波器規(guī)范例如在其通帶到阻帶滾降特性的陡度方面要求特別高，并且因此 單個多模式諧振器(甚至在添加其相關(guān)聯(lián)的輸入和輸出單模式諧振器的情況下）和因此其 濾波特性不足以滿足指定的要求。在這樣的情況中，可以在諧振器的級聯(lián)內(nèi)采用附加的多 模式諧振器。該第二多模式諧振器可以被制作成與第一多模式諧振器的相同的設(shè)計、形狀 和尺寸并且由相同材料制成，或者其可以在這些方面中的一個或多個中不同。無論其如何 被配置或制造，其必須能夠以盡可能更低水平的損耗從濾波器級聯(lián)中的在前元件提取能量 并且向濾波器級聯(lián)中的后續(xù)元件供給能量。圖16圖示了用于配置這樣的濾波器的一個選 項：采用位于濾波器級聯(lián)的中心的兩個多模式諧振器1450, 1460之間的另外的單模式諧振 器1470。該另外的單模式諧振器1470的目的是以簡單和直接的方式促進從第一多模式諧 振器到第二多模式諧振器的耦合。濾波器的其余部分在布置方面與圖13 (a)類似，具有輸 入單模式諧振器190、輸出單模式諧振器200,每一個都由相應(yīng)探針1200, 1210饋送并且每 一個都使用耦合孔1410, 1440來向相鄰的多模式諧振器1450, 1460提供激勵或從其提取能 量。
[0136] 濾波器的操作同樣類似于圖13 (a)的，特別是關(guān)于輸入和輸出探針、輸入和輸出 單模式諧振器及其相關(guān)聯(lián)的耦合孔的使用。因此將不進一步描述這些方面。主要的區(qū)別方 面在于另外的單模式諧振器1470的使用以促進多個模式從第一多模式諧振器1450到第二 多模式諧振器1460的親合。親合過程典型地如下發(fā)生。第一多模式諧振器1450 (其多個 諧振模式具有經(jīng)由輸入孔1410經(jīng)歷的激勵）可以具有大部分以與已經(jīng)關(guān)于圖6的耦合孔 130描述的類似的方式經(jīng)由耦合孔1420提取的該能量。被包含在第一多模式諧振器1450 的多個模式中的能量將由此大部分以單模式激勵的形式傳遞到單模式諧振器1470中。該 單模式激勵然后可以大部分經(jīng)由耦合孔1430激勵第二多模式諧振器1460中的多個模式。 再次，在該情況中，激勵機制類似于之前關(guān)于圖6中的孔120和圖14 (b)的孔321a，321b， 321c描述的那些。單模式諧振器1470因此充當用于第一多模式諧振器1450的輸出單模式 諧振器和用于第二多模式諧振器1460的輸入單模式諧振器二者。從第一多模式諧振器到 第二多模式諧振器的耦合可以因此通過使用被放置在兩者之間的單個單模式諧振器來得 以促進。同樣地，通過擴展，多個多模式諧振器可以借助于被放置在相鄰的多模式諧振器之 間的單個單模式諧振器耦合在一起。
[0137] 如剛才描述的多模式諧振器之間的居間單模式諧振器的使用使得能夠提供對多 模式諧振器之間的模式到模式耦合的高程度的控制。這利用直接的多模式諧振器到多模式 諧振器耦合更加難以實現(xiàn)，以下將參照圖17更加詳細地對此進行討論。
[0138] 圖17圖示了單個多模式諧振器110的輸入端和輸出端二者上的兩個單模式諧振 器1530, 1540和1550, 1560的使用。向輸入端或輸出端或二者添加第二單模式諧振器的主 要目的是在濾波器特性中創(chuàng)建附加的零點，其可以被調(diào)諧或放置成使得它可以從總體濾波 器特性移除某些帶外虛假響應(yīng)。另外，這些附加的單模式諧振器還將以與關(guān)于圖13討論的 單個輸入和輸出單模式諧振器相同的方式提供附加的濾波能力。
[0139] 圖18示出在多模式諧振器濾波器的輸入端和輸出端二者上的單模式諧振器 1640, 1650對的使用，然而在該情況中，兩個多模式諧振器被示出為級聯(lián)，其具有從第一多 模式諧振器1610到第二多模式諧振器1620的直接耦合。這與圖15中所示的配置形成對 照，其中居間單模式諧振器1470用于促進多模式諧振器到多模式諧振器耦合。雖然在所要 求的程度上控制直接的多模式到多模式諧振器耦合以滿足一些要求高的濾波器規(guī)范典型 更難，然而這對于其它是合適的。
[0140]目前所示和討論的所有示例是以電介質(zhì)諧振器的線性級聯(lián)的形式。然而，并不是 必需將根據(jù)本發(fā)明的多模式濾波器的所有實施例布置為線性級聯(lián)。多模式諧振器內(nèi)的多 個模式可以典型地經(jīng)由多模式諧振器的多個面中的任一個或任何面被激勵，通過該一個或 多個面上的一個或多個適當設(shè)計的孔的提供和與孔相鄰的合適電磁場的提供，以提供激勵 源。作為可替換的布置的示例，為了圖示該一般原理，圖19示出具有出現(xiàn)在多模式諧振器 110的垂直面上的輸入和輸出耦合諧振器190, 200的三諧振器濾波器。這是與較早前在圖 13 (a)中示出的類似的配置。諸如圖19中所示的那個之類的諧振器的布置可以典型地在 雙工器應(yīng)用中是有利的，因為對于在發(fā)射和接收濾波器中的每一個內(nèi)采用的給定數(shù)目的諧 振器，這樣的布置可以允許發(fā)射和接收端口在空間上在可能的最大程度上被分離。
[0141] 注意到，如在圖13 (a)中，圍繞諧振器的大多數(shù)金屬化物在圖19中已經(jīng)省略，以 使得能夠更加清楚地看到各種耦合孔和多諧振器濾波器的基本結(jié)構(gòu)。實際濾波器將典型地 以基本上覆蓋形成濾波器的每一個諧振器的所有面的金屬化物為特征，其中移除或省略金 屬化物以形成孔。
[0142] 圖19中所示的濾波器的操作類似于圖13a的那個，盡管一個或多個孔形狀、尺寸、 取向或在多模式諧振器110的輸入面2030上的位置的確切設(shè)計可以不同。連接到輸入探 針1200的輸入信號可以激勵輸入諧振器190中的一個或多個模式。存在于輸入諧振器190 中的一個或多個模式可以進而經(jīng)由孔2021a，2021b和2021c中的一個或多個激勵多模式諧 振器110內(nèi)的多個模式。存在于多模式諧振器110內(nèi)的多個模式可以經(jīng)由孔2022a，2022b 和2022c中的一個或多個被提取并且從而激勵輸出諧振器200內(nèi)的一個或多個模式。最后， 可以借助于被定位成極接近于、觸碰或穿透輸出諧振器200的輸出面2050的探針(未示出） 從輸出諧振器200提取信號。
[0143] 以上描述的示例聚焦于耦合到多達三個模式。將領(lǐng)會到，這允許耦合到諧振器主 體的低階諧振模式。然而，這不是必需的，并且此外或可替換地，耦合可以是到諧振器主體 的較高階諧振模式。
[0144] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會到，眾多變型和修改將變得顯而易見。對本領(lǐng)域技術(shù)人員 變得顯而易見的所有這樣的變型和修改被視為落在描述之前寬泛顯現(xiàn)的本發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種多模式腔體濾波器，包括： 并入電介質(zhì)材料的片段的第一電介質(zhì)諧振器主體，所述電介質(zhì)材料的片段具有使得其 能夠支持至少第一諧振模式和至少第二大幅退化的諧振模式的形狀； 并入電介質(zhì)材料的片段的第二電介質(zhì)諧振器主體，所述電介質(zhì)材料的片段具有使得其 能夠支持至少一個諧振模式的形狀； 用于以下中的至少一個的激勵設(shè)備： 在第二電介質(zhì)諧振器主體的面外部但是與其緊接相鄰地建立電磁場以及 從位于第二電介質(zhì)諧振器主體的面外部但是與其緊接相鄰的電磁場提取能量； 與第一和第二電介質(zhì)諧振器主體接觸并且覆蓋第一和第二電介質(zhì)諧振器主體并且沿 第一和第二電介質(zhì)諧振器主體之間的界面延伸的導電材料層；以及 在所述界面處的導電材料層中的至少一個孔，用于在第一電介質(zhì)諧振器主體和第二電 介質(zhì)諧振器主體之間傳遞信號， 其中激勵設(shè)備在至少兩個維度上位于針對具有比所述第一和第二諧振模式更高階的 一個或多個模式的、靠近第二電介質(zhì)諧振器主體的至少一個面或在所述至少一個面上存在 的電場中的零位處。2. 如權(quán)利要求1中要求保護的多模式腔體濾波器，其中面是矩形或方形。3. 如權(quán)利要求2中要求保護的多模式腔體濾波器，其中第一和第二諧振器主體是矩形 體。4. 如前述權(quán)利要求中任一個中要求保護的多模式腔體濾波器，其中第一和第二電介質(zhì) 諧振器主體之間的界面與第二電介質(zhì)諧振器主體的另一不同面重合。5. 如權(quán)利要求4中要求保護的多模式腔體濾波器，其中所述另一面與在該處激勵設(shè)備 建立電磁場或從電磁場提取能量的面相對。6. 如權(quán)利要求4或5中要求保護的多模式腔體濾波器，其中所述至少一個孔關(guān)于所述 另一面的幾何中心不均勻地分布。7. 如權(quán)利要求6中要求保護的多模式腔體濾波器，其中激勵設(shè)備在至少兩個維度上位 于從幾何中心移開的位置處。8. 如權(quán)利要求1-5中任一項中要求保護的多模式腔體濾波器，其中激勵設(shè)備在至少兩 個維度上位于激勵設(shè)備建立電磁場或從電磁場提取能量所在的第二電介質(zhì)諧振器主體的 面的幾何中心處。9. 如前述權(quán)利要求中任一個中要求保護的多模式腔體濾波器，其中激勵設(shè)備為以下中 的一個：探針，貼片元件和諧振線或軌道。10. 如前述權(quán)利要求中任一個中要求保護的多模式腔體濾波器，其中激勵設(shè)備定位成 遠離第二電介質(zhì)諧振器主體的電介質(zhì)材料，觸碰第二電介質(zhì)諧振器主體的電介質(zhì)材料的表 面，或者穿透到第二電介質(zhì)諧振器主體的電介質(zhì)材料中。11. 如前述權(quán)利要求中任一個中要求保護的多模式腔體濾波器，其中所述至少一個孔 被布置用于以下中的至少一個：并行地直接將信號耦合到第一和第二諧振模式和并行地從 第一和第二諧振模式直接耦合信號。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個的多模式腔體濾波器，其中界面處的至少一個孔沿著 與第一和第二模式中的一個的磁場平行的軸伸長。13. 根據(jù)權(quán)利要求12的多模式腔體濾波器，其中界面處的至少第一孔沿著與第一模 式的磁場平行的第一軸伸長，并且界面處的第二孔沿著與第二模式的磁場平行的第二軸伸 長。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個的多模式腔體濾波器，其中界面處的至少一個孔沿著 與所述第一和第二模式中任一個的磁場不平行和不垂直的軸伸長。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個的多模式腔體濾波器，其中由第二電介質(zhì)諧振器主體 支持的至少一個諧振模式不同于由第一電介質(zhì)諧振器主體支持的第一和第二諧振模式。16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個的多模式腔體濾波器，其中第一和第二諧振模式二者 都是基本諧振模式。17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個的多模式腔體濾波器，其中第一和第二諧振模式為 n階的，其中n為大于或等于一的整數(shù)，并且其中具有較高階的一個或多個模式至少包括 (n+1)階模式。
【專利摘要】一種多模式腔體濾波器，包括：并入電介質(zhì)材料的片段的至少一個電介質(zhì)諧振器主體，所述電介質(zhì)材料的片段具有使得其能夠支持至少第一諧振模式和至少第二大幅退化的諧振模式的形狀；用于以下中的至少一個激勵設(shè)備：在電介質(zhì)諧振器主體的至少一個面外部但是與其緊接相鄰地建立電磁場或者用于從位于電介質(zhì)諧振器主體的至少一個面外部但是與其緊接相鄰的電磁場提取能量，與電介質(zhì)諧振器主體接觸并且覆蓋電介質(zhì)諧振器主體的導電材料層；在電介質(zhì)諧振器主體的至少一個面上：在導電材料層中的至少一個孔以用于以下中的至少一個：向電介質(zhì)諧振器主體輸入信號和從電介質(zhì)諧振器主體輸出信號，其中激勵設(shè)備在至少兩個維度上位于電介質(zhì)諧振器主體的至少一個面的電學中心處。
【IPC分類】H01P1/208
【公開號】CN104995790
【申請?zhí)枴緾N201480009902
【發(fā)明人】P.B.科寧格頓, D.R.亨德里, S.J.庫珀
【申請人】梅薩普萊克斯私人有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2014年2月21日
【公告號】WO2014128490A2, WO2014128490A3