CN102509826A - 一种tm模介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TM模介质滤波器，包括多个滤波器单元，每个所述滤波器单元包括：弹性连接机构，包括弹性元件和上盖；介质谐振器，设置于谐振腔体内，呈柱体形，在所述柱体中开设有孔结构；所述介质谐振器的上端面与所述弹性元件连接，其下端面与所述谐振腔体的内腔底部连接；谐振腔体，其内包括一个或者多个凹腔，所述凹腔上开设有耦合窗口；所述上盖盖设于所述谐振腔体上。借此，本发明提供了具有优良的电气功能和适用能力以及高可靠性的TM模介质滤波器。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种TM模介质滤波器。
背景技术
射频TM(Transverse Magnetic，横磁波)模介质滤波器是射频滤波器行业中的一个重要组成部分。根据TM模介质滤波器的谐振原理，如图1所示，该类介质谐振器结构方面具有以下两个基本要求：
1)TM模介质滤波器要求介质谐振器206的两端分别与谐振腔体205的两端面进行优良的接地；
2)介质谐振器206必须的至少一端需要设置弹性连接机构，以吸收各零件因温度而引起的形变。只有实现以上两个要求，才能从结构方面实现TM模介质滤波器功能。
参见图2和图3，现有技术中的滤波器单元结构包括，用于调节谐振频率的螺杆201，锁紧螺母202，上盖203，谐振腔体205，钎焊204，TM介质谐振器206，弹性金属簧片207。TM介质谐振器206为TM介质陶瓷材料制成，在上下两端面上通过特殊工艺镀覆了一层高导电率金属如银或铜等，一端通过钎焊204固定在上盖203上，另外一端通过弹性金属簧片207与谐振腔体205相连接；上盖203和谐振腔体206通过螺钉或其他方式装配在一起；弹性金属簧片207在整个结构件装配好后会因TM介质谐振器206所施加的装配压力而压缩变形，从而保证了连接的可靠性。滤波器在使用过程中各零部件会随周围温度变化产生变形，弹性金属簧片207正是用于吸收因为零部件变形所产生的装配间隙，同时因为自身的导电性能而实现TM介质谐振器206与谐振腔体205的接地。
在使用中发现该结构中的TM介质谐振器206与金属壳体的不同热力学性能，钎焊204的结构无法完全适用滤波器的应用温度范围，同时弹性金属簧片207与TM介质谐振器206以及金属壳体的连接，难以实现电气的高插入损耗和高交调等要求。
综上可知，现有TM模介质滤波器在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种TM模介质滤波器，以提供具有优良的电气功能和适用能力以及高可靠性的TM模介质滤波器。
为了实现上述目的，本发明提供一种TM模介质滤波器，包括多个滤波器单元，每个所述滤波器单元包括：
弹性连接机构，包括弹性元件和上盖；
介质谐振器，设置于谐振腔体内，呈柱体形，在所述柱体中开设有孔结构；所述介质谐振器的上端面与所述弹性元件连接，其下端面与所述谐振腔体的内腔底部连接；
谐振腔体，其内包括一个或者多个凹腔，所述凹腔上开设有耦合窗口；所述上盖盖设于所述谐振腔体上。
根据所述的TM模介质滤波器，所述弹性元件包括屏蔽薄片和弹性垫片；
所述屏蔽薄片的一端连接于所述弹性垫片；另一端接触性连接于所述介质谐振器的上端面；
所述谐振腔体的内腔底部设置有与所述介质谐振器的下端面相适配的第一凹槽和/或第一凸台；
所述谐振腔体的内腔底部容置于所述第一凹槽内，并且所述谐振腔体的内腔底部与所述第一凹槽接触性连接；和/或
所述介质谐振器底部开设有与所述第一凸台相适配的第二凹槽，并且所述第一凸台与所述第二凹槽接触性连接。
根据所述的TM模介质滤波器，所述弹性元件包括屏蔽薄片和弹性垫片；
所述屏蔽薄片的一端连接于所述弹性垫片；另一端焊接于所述介质谐振器的上端面；和/或
所述谐振腔体的内腔底部与所述介质谐振器的下端面为焊接性连接。
根据所述的TM模介质滤波器，所述上盖的内侧面设置有与所述谐振腔体的凹腔对应的避孔槽，所述弹性垫片容置于所述避孔槽内；
并且所述避孔槽中设置有用于固定所述弹性垫片的定位柱，所述弹性垫片上设置有对应所述定位柱的定位孔；和/或
所述上盖、屏蔽薄片以及谐振腔体上均开设有第一安装孔，第一安装固定件通过所述第一安装孔将所述上盖、屏蔽薄片以及谐振腔体固定连接。
根据所述的TM模介质滤波器，所述耦合窗口上安装有耦合机构；或者，
在所述谐振腔体的内腔底部开设有对应于所述介质谐振器的孔结构的第二安装孔，所述第二安装孔安装有调节螺栓，所述调节螺栓上套接有一锁紧螺母。
根据所述的TM模介质滤波器，所述介质谐振器呈圆柱体形、方柱体形或者不规则柱体形；
所述介质谐振器的孔结构为盲孔结构或者通孔结构；
所述弹性垫片的横截面呈圆形、方形或者不规则形状。
根据所述的TM模介质滤波器，多个所述滤波器单元的屏蔽薄片为一整片屏蔽薄片；
多个所述滤波器单元的上盖为一整体上盖。
根据所述的TM模介质滤波器，所述TM模介质滤波器包括5个滤波器单元；
所述TM模介质滤波器的两端分别安装有一个用于信号输入和输出的连接器。
根据所述的TM模介质滤波器，所述介质谐振器表面覆镀有高导电率的金属材料；
所述谐振腔体的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料；
所述屏蔽薄片为金属薄片；
所述弹性垫片为橡胶类材料；
所述上盖的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料。
根据所述的TM模介质滤波器，所述介质谐振器表面覆镀的高导电率的金属材料为金属银或者金属铜；
所述屏蔽薄片为铍青铜、锡青铜或者不锈钢材质；
所述弹性垫片为材料为如硅橡胶或者丁晴橡胶；
所述上盖的外表面进行了防氧化处理。
本发明通过将TM模介质滤波器设置为包括弹性连接机构、介质谐振器以及谐振腔体，其中弹性连接机构包括了屏蔽薄片和弹性垫片组合的弹性元件以及上盖。利用弹性垫片的压缩弹力将屏蔽薄片、介质谐振器和谐振腔体压接在一起，保证了介质谐振器两端分别与屏蔽薄片和谐振腔体凹腔底部良好接触连接。同时由于弹性垫片的弹性形变能力，吸收了各零部件尤其是介质谐振器和谐振腔体随温度变化而变形所造成的装配间隙变化，确保介质谐振器均能与屏蔽薄片和谐振腔接触良好。因此，本发明提供的TM模介质滤波器实现了此类介质谐振器中介质谐振器与外壳零件的弹性连接，提供了具有优良的电气功能和适用能力以及高可靠性的TM模介质滤波器。
附图说明
图1是现有技术中的TM介质谐振器原理图；
图2是现有技术中的TM介质谐振器单元的结构；
图3是现有技术中的TM介质谐振器单元的结构的立体图；
图4是本发明一个实施例提供的TM介质谐振器单元的结构示意图；
图5是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的单元结构的立体图；
图6是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构的立体图；
图7是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构的立体图；
图8是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构的剖视图；
图9是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构中去上盖后的剖视图；
图10是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构中去上盖与弹性垫片的剖视图；
图11是本发明一个实施例提供的TM模介质滤波器的结构的内部的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图4～图6，本发明提供了一种TM模介质滤波器100，包括多个滤波器单元10，每个所述滤波器单元10包括：
弹性连接机构11，包括弹性元件和上盖111；
介质谐振器12，设置于谐振腔体13内，呈柱体形，在所述柱体中开设有孔结构121；介质谐振器12的上端面与弹性元件连接，其下端面与谐振腔体13的内腔底部连接；
谐振腔体13，其内包括一个或者多个凹腔131，凹腔131上开设有耦合窗口；上盖111盖设于谐振腔体13上。
在本发明中，将TM模介质滤波器100设置为包括多个滤波器单元10，并且多个滤波器单元10是水平并列排布的。每个滤波器单元10都包括了弹性连接机构11、介质谐振器12以及谐振腔体13；介质谐振器12设置于谐振腔体13内，弹性连接机构11连接于介质谐振器12的上端面。通过弹性连接机构11适应100在工作时由于温度的变化而引起的变形，弹性连接机构11包括了弹性元件和上盖111，通过上盖111将弹性元件压紧连接于上盖111的介质谐振器12。其中，介质谐振器12呈圆柱体形、方柱体形或者不规则柱体形；介质谐振器12的孔结构121为盲孔结构或者通孔结构，可以是圆形截面孔或其他截面形状孔。介质谐振器12柱体的两端面为柱体的横切端面，两个端面可以完整的横切面，也可以进行开槽减重等措施以减少与其他配合零件的接触面积，以适应不同应用环境的需要。谐振腔体13是具有一个凹腔131或多个凹腔131的板块状零部件，可以是一个整体性零件或几个零件组装而成的部件，
参见图4、图7～图10，在本发明的一个实施例中，弹性元件包括屏蔽薄片112和弹性垫片113；
屏蔽薄片112的一端连接于弹性垫片113；另一端接触性连接于介质谐振器12的上端面；
谐振腔体13的内腔底部设置有与介质谐振器12的下端面相适配的第一凹槽132和/或第一凸台；
谐振腔体13的内腔底部容置于第一凹槽132内，并且谐振腔体13的内腔底部与第一凹槽132接触性连接；和/或
介质谐振器12底部开设有与第一凸台相适配的第二凹槽，并且第一凸台与第二凹槽接触性连接。
在该实施例中，弹性连接机构11通过弹性垫片113、屏蔽薄片112和上盖111组合实现。而在该实施例中介质谐振器12与谐振腔体13以及屏蔽薄片112的连接方式为接触式连接，并依靠设置在谐振腔体13内或屏蔽薄片112上的定位机构进行定位，即所述定位机构包括了第一凹槽132、第一凸台以及第二凹槽等。通过弹性垫片113的压缩弹力将屏蔽薄片112、介质谐振器12和谐振腔体13压接在一起，保证了介质谐振器12两端分别与屏蔽薄片112和谐振腔体13的凹腔131底部良好接触连接。同时由于弹性垫片113具有弹性形变能力，吸收了各零部件，尤其是介质谐振器12和谐振腔体13随温度变化而变形所造成的装配间隙变化，通过弹性垫片113受压缩所产生的弹力保证屏蔽薄片112与介质谐振器12和谐振腔体13接触连接的可靠性，确保介质谐振器12均能与屏蔽薄片112和谐振腔体13接触良好，实现介质谐振器12两端优良接地。
参见图7～图10，在本发明的另一个实施例中，弹性元件包括屏蔽薄片112和弹性垫片113；
屏蔽薄片112的一端连接于弹性垫片113；另一端焊接于介质谐振器12的上端面；和/或
谐振腔体13的内腔底部与介质谐振器12的下端面为焊接性连接。
与上一实施例不同的是，本实施例中的介质谐振器12与屏蔽薄片112以及谐振腔体13凹腔131底部的连接可以一端或两端采用焊接连接定位，以达到更优良的电性能。同时为了TM模介质滤波器100连接更为紧密，也可以采用固定机构进行进一步的固定。
由此可见，在本发明中，介质谐振器12两端分别与谐振腔体13的内腔底部以及屏蔽薄片112连接，该连接方式可以是接触性连接或焊接性连接，以实现TM模介质滤波器100要求的介质谐振器12两端接地要求。
在上述两个实施例中，屏蔽薄片112与谐振腔体13配合形成密闭的射频谐振腔。屏蔽薄片112的厚度可以很薄，以保证屏蔽薄片112具有良好的弹性形变能力，在介质谐振器12工作时中，谐振腔体13和介质谐振器12会随温度发生形变，屏蔽薄片112因为具有良好的弹性形变能力，通过自身的形变以吸收其他零部件的形变，以保证介质谐振器12与屏蔽薄片112在任何温度下都保持良好的连接。
弹性垫片113可以为圆形或多边形，弹性垫片113上设置有用于辅助其固定的圆孔等结构，同时为了达到良好的电气性能，弹性垫片113上设置了减料结构。弹性垫片113固定在上盖111上。安装介质谐振器12时，该弹性垫片113被压缩在屏蔽薄片112和上盖111之间，弹性垫片113在组装好介质谐振器12后受到预压缩，压缩所产生的弹力将屏蔽薄片112和介质谐振器12压紧在一起，并将介质谐振器12压紧在谐振腔体13的凹腔131内，而实现介质谐振器12的固定。同时保证了介质谐振器12两端分别与屏蔽薄片112和谐振腔体13的凹腔131底部良好的电性能连接。当介质谐振器12各零部件因温度变化而发生形变时，弹性垫片113可以通过变形来吸收零部件间空隙变化，同时保持向屏蔽薄片112和介质谐振器12提供可靠的弹力，以保证介质谐振器12与谐振腔体13和屏蔽薄片112连接始终牢固可靠。介质谐振器12表面覆镀有高导电率的金属材料；介质谐振器12柱体的两端面可以保持原材料或镀覆一层高导电率的金属材料，如金属银或者金属铜等。谐振腔体13的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料；弹性垫片113为橡胶类材料；如硅橡胶或者丁晴橡胶。弹性垫片113为具有良好弹性的平垫，材料为橡胶类材料如硅橡胶，丁晴橡胶等等，也可以为其他满足弹性要求的材料。
参见图8～图10，在上述两个实施例中，弹性连接机构11、介质谐振器12以及谐振腔体13之间还通过固定机构进行固定，该固定机构包括：上盖111的内侧面设置有与谐振腔体13的凹腔131对应的避孔槽1311，弹性垫片113容置于避孔槽1311内；
并且避孔槽1311中设置有用于固定弹性垫片113的定位柱，弹性垫片113上设置有对应所述定位柱的定位孔；和/或
上盖111、屏蔽薄片112以及谐振腔体13上均开设有第一安装孔1121，第一安装固定件1112通过第一安装孔1121将上盖111、屏蔽薄片112以及谐振腔体13固定连接。通过这样的定位机构将上盖111、屏蔽薄片112以及谐振腔体13进行固定连接。
在本发明的一个实施例中，参见图4、图7～图10，在谐振腔体13的内腔底部开设有对应于介质谐振器12的孔结构121的第二安装孔134，第二安装孔134安装有调节螺栓135，调节螺栓135上套接有一锁紧螺母136。
其中，谐振腔体13的凹腔131为用于谐振的空腔，可以是圆形，矩形或其他不规则形状，其底部与介质谐振器12连接，连接方式为接触连接或焊接；凹腔131底部可以设置有凹槽、凸台等可以定位介质谐振器12的结构；凹腔131底部与介质谐振器12接触的表面可以是平面，也可以进行开槽减重等措施以减少与谐振器的接触面积；凹腔131底部设置有螺纹通孔，即第二安装孔134以安装调节螺柱135。谐振腔体13在凹腔131与凹腔131之间，以及谐振腔体13周边为腔体壁；所述腔体壁的上表面为屏蔽薄片112的安装面，该表面设置有安装螺纹孔，即第一安装孔1121，同时设置有定位销，即第一安装固定件1112以定位屏蔽薄片112和上盖111；谐振腔体13按照电性能要求在部分凹腔131之间的腔壁上加工出耦合窗口，以实现凹腔131之间的电信号耦合，该耦合窗口根据电性能需要可以安装耦合机构，或在腔体底部与窗口对应处加工出第二安装孔134，如螺孔用于装配调节螺柱135以调节射频信号耦合量，此外，谐振腔体13还可以设置具有如滤波器接头安装孔的其他辅助结构。
参见图4，使用固定螺钉1112将上盖111和屏蔽薄片112打紧固定在谐振腔体13上。打紧后，居于屏蔽薄片112与上盖111之间的弹性垫片113受到压缩，弹性垫片113受压弹力将屏蔽薄片112压紧在介质谐振器12上，并同时将介质谐振器12压紧在谐振腔体13内。然后在谐振腔体13的底部安装上调节螺柱135和锁紧螺母136用于介质谐振器12的调谐。
参见图6和图10，在本发明的一个优选实施例中，滤波器单元10的屏蔽薄片112为一整片屏蔽薄片；屏蔽薄片112为金属薄片；
多个滤波器单元10的上盖111为一整体上盖；上盖111的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料。
在该实施例中，屏蔽薄片112为金属材料的薄片，材料可以为铍青铜和锡青铜或其它如不锈钢等金属材料。而上盖111为金属材料或其他能满足本发明结构和电气要求的工程材料，上盖111表面进行了防氧化处理。上盖111将屏蔽薄片112压紧在谐振腔体13腔壁上保证屏蔽薄片112内侧与谐振腔体13腔壁上表面接触紧密，同时与介质谐振器12和屏蔽薄片112配合对弹性垫片113进行压缩，以产生弹性力。
图6～图11，在实际应用中滤波器经常需要几个甚至几十个单腔组合集成起来形成滤波器整机，以达到理想的电性能。在本发明的其他实施例中，TM模介质滤波器100包括5个滤波器单元10；谐振腔体13上设置了5个滤波器单元10腔体，单元腔体之间按滤波器电气功能的需要设置了耦合窗口；介质谐振器12安装在每一个单元腔体中；在谐振腔体13的背面对应每个滤波器单元10和耦合窗设置了调节螺柱135；该TM模介质滤波器100的屏蔽薄片112由一整片弹性金属片实现；每个滤波器单元10对应一个弹性垫片113；上盖111由一整块金属结构件实现，在每个滤波器单元10设置了类似滤波器单元10上盖111的结构。并且TM模介质滤波器100的两端分别安装有一个用于信号输入和输出的连接器14。通过这两个连接器14，分别与TM模介质滤波器100内部首尾的滤波单元10连接，以进行电信号的输入和输出而实现滤波器的功能。
在本发明的其他实施例中，第一安装固定件1112可以为一固定螺钉1112，该固定螺钉1112为普通不锈钢螺钉，固定螺钉1112穿过上盖111和屏蔽薄片112旋入谐振腔体13壁上的第一安装孔1121，如一螺纹孔内，从而将屏蔽薄片112和上盖111安装在谐振腔体13上；在安装过程中，谐振腔体13的凹腔131内的介质谐振器12通过屏蔽薄片112与上盖111配合对弹性垫片113进行与压缩。调节螺柱135则为金属材料或其他工程材料，可以为全螺纹或部分螺纹。调节螺柱135安装在谐振腔体13的底部的螺纹孔内以调节TM模介质滤波器100电性能。锁紧螺母136用于在TM模介质滤波器100调试完后将调节螺柱135锁紧固定在谐振腔体13上。
综上所述，本发明通过将TM模介质滤波器设置为包括弹性连接机构、介质谐振器以及谐振腔体，其中弹性连接机构包括了屏蔽薄片和弹性垫片组合的弹性元件以及上盖。利用弹性垫片的压缩弹力将屏蔽薄片、介质谐振器和谐振腔体压接在一起，保证了介质谐振器两端分别与屏蔽薄片和谐振腔体凹腔底部良好接触连接。同时由于弹性垫片的弹性形变能力，吸收了各零部件尤其是介质谐振器和谐振腔体随温度变化而变形所造成的装配间隙变化，确保介质谐振器均能与屏蔽薄片和谐振腔接触良好。因此，本发明提供的TM模介质滤波器实现了此类介质谐振器中介质谐振器与外壳零件的弹性连接，提供了具有优良的电气功能和适用能力以及高可靠性的TM模介质滤波器。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种TM模介质滤波器，其特征在于，包括多个滤波器单元，每个所述滤波器单元包括：
弹性连接机构，包括弹性元件和上盖；
介质谐振器，设置于谐振腔体内，呈柱体形，在所述柱体中开设有孔结构；所述介质谐振器的上端面与所述弹性元件连接，其下端面与所述谐振腔体的内腔底部连接；
谐振腔体，其内包括一个或者多个凹腔，所述凹腔上开设有耦合窗口；所述上盖盖设于所述谐振腔体上。
2.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述弹性元件包括屏蔽薄片和弹性垫片；
所述屏蔽薄片的一端连接于所述弹性垫片；另一端接触性连接于所述介质谐振器的上端面；
所述谐振腔体的内腔底部设置有与所述介质谐振器的下端面相适配的第一凹槽和/或第一凸台；
所述谐振腔体的内腔底部容置于所述第一凹槽内，并且所述谐振腔体的内腔底部与所述第一凹槽接触性连接；和/或
所述介质谐振器底部开设有与所述第一凸台相适配的第二凹槽，并且所述第一凸台与所述第二凹槽接触性连接。
3.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述弹性元件包括屏蔽薄片和弹性垫片；
所述屏蔽薄片的一端连接于所述弹性垫片；另一端焊接于所述介质谐振器的上端面；和/或
所述谐振腔体的内腔底部与所述介质谐振器的下端面为焊接性连接。
4.根据权利要求2或3所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述上盖的内侧面设置有与所述谐振腔体的凹腔对应的避孔槽，所述弹性垫片容置于所述避孔槽内；
并且所述避孔槽中设置有用于固定所述弹性垫片的定位柱，所述弹性垫片上设置有对应所述定位柱的定位孔；和/或
所述上盖、屏蔽薄片以及谐振腔体上均开设有第一安装孔，第一安装固定件通过所述第一安装孔将所述上盖、屏蔽薄片以及谐振腔体固定连接。
5.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述耦合窗口上安装有耦合机构；或者，
在所述谐振腔体的内腔底部开设有对应于所述介质谐振器的孔结构的第二安装孔，所述第二安装孔安装有调节螺栓，所述调节螺栓上套接有一锁紧螺母。
6.根据权利要求2所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述介质谐振器呈圆柱体形、方柱体形或者不规则柱体形；
所述介质谐振器的孔结构为盲孔结构或者通孔结构；
所述弹性垫片的横截面呈圆形、方形或者不规则形状。
7.根据权利要求2所述的TM模介质滤波器，其特征在于，多个所述滤波器单元的屏蔽薄片为一整片屏蔽薄片；
多个所述滤波器单元的上盖为一整体上盖。
8.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述TM模介质滤波器包括5个滤波器单元；
所述TM模介质滤波器的两端分别安装有一个用于信号输入和输出的连接器。
9.根据权利要求2所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述介质谐振器表面覆镀有高导电率的金属材料；
所述谐振腔体的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料；
所述屏蔽薄片为金属薄片；
所述弹性垫片为橡胶类材料；
所述上盖的材料为金属材料或者其他表面电镀金属材质的工程材料。
10.根据权利要求9所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述介质谐振器表面覆镀的高导电率的金属材料为金属银或者金属铜；
所述屏蔽薄片为铍青铜、锡青铜或者不锈钢材质；
所述弹性垫片为材料为如硅橡胶或者丁晴橡胶；
所述上盖的外表面进行了防氧化处理。
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