CN102931463B - 控制二次谐波迁移的tm模介质谐振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，所述介质谐振器是一个具有T形纵截面的实心台阶圆柱，该实心台阶圆柱的一端涂覆有金属层或两端均涂覆有金属层，实心台阶圆柱上部为第一实心圆柱，该实心台阶圆柱下部为第二实心圆柱，第一实心圆柱直径大于第二实心圆柱直径，第一实心圆柱与第二实心圆柱交界处为倒角圆弧区，第二实心圆柱高度大于4.5mm。本发明提供可以控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，该介质谐振器能将二次谐波抑制在远离主频带的位置。

Description

控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器

技术领域

本发明涉及一种微波介质谐振器，属于互易性微波器件领域。

背景技术

我国3G标准的公布，新一轮无线通信基础设施的部署已经全面铺开，其中，基站部署是重要的课题之一，在目前的移动通信中，移动通信基站的射频部分用滤波器与双工器谐振子大都采用镀银金属同轴腔，由于这种同轴腔的Q值有限（Q_u约在3500），而且谐振频率温度稳定性很差（由金属腔固有的较大热膨胀系数所决定），为了使其频率不随环境温度的变化而产生较大的漂移，整个基站须工作在恒温环境，造成基站的体积庞大，能耗高，不适应低碳经济。而高Q值、小体积的TM模介质谐振器克服了以上缺陷，但目前常规设计的TM模介质谐振器普遍存在二次谐波离目标谐振频率较近的技术问题。以TD—SCDMA来说，常规TM介质谐振器的二次谐波仅离目标谐振峰值60MHZ左右。导致用它来制成的滤波器或双工器的寄生通带离主频通带太近，造成了滤波器波形畸变，增加能量损耗，致使功率因数降低，影响通讯设备正常工作使用，制约快速发展。因此，能否使二次谐波远离主频通带成为滤波器与双工器发展的关键因素。

发明内容

本发明目的是提供一种控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，该介质谐振器能将二次谐波抑制在远离主频带的位置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，所述介质谐振器是一个具有T形纵截面的实心台阶圆柱，该实心台阶圆柱的一端涂覆有金属层或两端均涂覆有金属层，实心台阶圆柱上部为第一实心圆柱，该实心台阶圆柱下部为第二实心圆柱，第一实心圆柱直径大于第二实心圆柱直径，第一实心圆柱与第二实心圆柱交界处为倒角圆弧区，第二实心圆柱高度大于4.5mm，所述实心台阶圆柱（1）相对介电常数为45、Q_ƒ为45000的介质陶瓷材料制成。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述实心台阶圆柱由碳酸钙、氧化铝、氧化钕、二氧化钛组成，该组合物各组分质量百分含量具体为：

碳酸钙 25～35%；

氧化铝 6～12%；

氧化钕 15～25%；

二氧化钛 30～40%；。

2、上述方案中，所述金属层为银层。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明由于采用了实心的圆柱结构克服了现有介质谐振器中磁场的一致性分布，将介质谐振器中心线的中心磁场分布设计成强弱不一致分布；再次，本发明采用一个具有T形纵截面的实心台阶圆柱，改变了谐振器两端磁场分布形式，通过改变谐振器上部和下部圆柱直径，可迁移二次谐波与主频通带的远近。使使用此结构谐振器的滤波器、双工器的二次通带远离目标谐振通带，从而能够更好的满足TD-SCDMA 、TD-LET等通信基站的使用指标，防止了滤波器波形的畸变、减小能量损耗，提高了功率因数，达到了更好的带外抑制指标，本发明成功解决了二次谐波贴近谐振通带这一个制约TM模腔体滤波器和双工器快速发展的关键技术问题。

附图说明

附图1为本发明控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器结构示意图；

附图2A为本发明Ansoft三维有限元仿真软件中的3D电场分布图；

附图2B为本发明Ansoft三维有限元仿真软件中的3D磁场分布图。

以上附图中：1、实心台阶圆柱；2、金属层；3、第一实心圆柱；4、第二实心圆柱；5、倒角圆弧区。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，

如附图1所示，所述介质谐振器是一个具有T形纵截面的实心台阶圆柱1，该实心台阶圆柱1的一端涂覆有金属层或两端均涂覆有金属层2，实心台阶圆柱1上部为第一实心圆柱3，该实心台阶圆柱下部为第二实心圆柱4，第一实心圆柱直径大于第二实心圆柱直径，第一实心圆柱与第二实心圆柱交界处为倒角圆弧区5，第二实心圆柱高度大于4.5mm。

所述实心台阶圆柱由碳酸钙、氧化铝、氧化钕、二氧化钛组成，该组合物为相对介电常数为45、Q_ƒ为45000的介质陶瓷材料制成，该组合物各组分质量百分含量具体为：

碳酸钙 25～35%；

氧化铝 6～12%；

氧化钕 15～25%；

二氧化钛 30～40%；

所述金属层为银层。

如附图2所示，给出了本实施例的介质谐振器的电场和磁场分布，同时给出了在Ansoft三维有限元仿真软件中的3D电磁分布图给与验证，颜色随着分布密度的加大而加深，换言之，色彩越浓重，场的分布密度越大。可以看出，所述的可迁移二次谐波的外台阶—T形结构的TM介质谐振器，磁场是以介质谐振器的中心轴为圆心的同心圆，在直径较小的那一端分布较强，集中于两端的连接处。其电场是平行于介质谐振器中轴线的平行线，电场在介质顶部和底部较强，在介质的中心也相当强，集中于两端的连接处。区别于一般TM介质谐振器换设计的电场、磁场分布均匀的形式。取得了更好的模式隔离，成功的把二次谐波迁移至主频点600MHZ 后。彻底改变了常规TM介质谐振器的二次谐波仅离目标谐振峰值60MHZ左右状况。

本实例通过对介质谐振器的模场选择、谐振器本身结构特性对TM模的特性影响研究，并运用理论计算与Ansoft三维有限元仿真相结合的设计方法对关键技术建立3D电磁模型。预测了谐振器的电场分布形式，确定了影响介质谐振器模场选择，频率特性的一系列关键因素，采用了外台阶—T形结构、底部镀银，与腔体焊接安装。成功地获得中心频段1890～1900MHZ，Q：5500min，二次谐波：2.55GHZmin的TM模介质谐振器。测试腔体46×39×20（mm）。介质陶瓷温度系数可调，此款介质谐振器温漂可达±500KHZ 。比相同频率的TM模介质谐振器体积模式分隔更好，在倍频程（的阻带内没有寄生模。适用于TD-SCDMA通信基站发射用滤波器指标要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种控制二次谐波迁移的TM模介质谐振器，其特征在于：所述介质谐振器是一个具有T形纵截面的实心台阶圆柱（1），该实心台阶圆柱（1）的一端涂覆有金属层或两端均涂覆有金属层（2），实心台阶圆柱（1）上部为第一实心圆柱（3），该实心台阶圆柱下部为第二实心圆柱（4），第一实心圆柱直径大于第二实心圆柱直径，第一实心圆柱与第二实心圆柱交界处为倒角圆弧区（5），第二实心圆柱高度大于4.5mm；所述实心台阶圆柱（1）由相对介电常数为45、Q_ƒ为45000的介质陶瓷材料制成，Q_ƒ为品质因数；

所述实心台阶圆柱（1）由碳酸钙、氧化铝、氧化钕、二氧化钛组成，该组合物各组分质量百分含量具体为：

碳酸钙 25～35%；

氧化铝 6～12%；

氧化钕 15～25%；

二氧化钛 30～40%；

所述金属层为银层。