CN103151581A - Tm模介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电子技术领域，提供了一种TM模介质滤波器，包括腔体，具有一个或多个作为谐振空腔的凹腔；盖体，装配于所述腔体；连接座，具有导电能力；介质谐振器，呈柱体形并开设有孔结构，设于所述凹腔内，所述介质谐振器的上部固定于所述连接座后，通过调谐螺柱安装于所述盖体下表面，所述介质谐振器的底部与凹腔的底部连接；所述介质谐振器与连接座固定后的高度略大于所述盖体下表面到所述凹腔底部的距离，所述盖体装配于所述凹腔后产生预变形。借此，本发明的TM模介质滤波器具有优良的电气性能及较高的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种TM模介质滤波器。
背景技术
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模介质谐振器的谐振原理，如图1所示，该类介质滤波器结构方面具有以下两个基本要求：1)TM介质滤波器要求介质谐振器的两端分别与谐振腔的两端面进行优良的接地；2)介质谐振器必须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、盖板203、谐振腔体205、TM介质谐振器206，弹性金属簧片207及钎焊204。其中，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，一端通过钎焊固定在盖板上，另外一端通过弹性金属簧片207与谐振腔体205相连接，盖板203和谐振腔体205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，图中弹性金属簧片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介质谐振器206与谐振腔体205的接地。
该结构在使用中发现，介质谐振器206和金属盖板203钎焊结构降低了产品的维修工艺性，一旦个别介质出现了质量问题，整个产品所有的介质将一同报废。另外弹性金属簧片207与谐振器206和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，现有的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，具有优良的电气性能及较高的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供一种TM模介质滤波器，包括
腔体，具有一个或多个作为谐振空腔的凹腔；
盖体，装配于所述腔体；
连接座，具有导电能力；
介质谐振器，呈柱体形并开设有孔结构，设于所述凹腔内，所述介质谐振器的上部固定于所述连接座后，通过调谐螺柱安装于所述盖体下表面，所述介质谐振器的底部与凹腔的底部连接；
所述介质谐振器与连接座固定后的高度略大于所述盖体下表面到所述凹腔底部的距离，所述盖体装配于所述凹腔后产生预变形。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述介质谐振器的底部与凹腔的底部之间设有一支撑座。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述连接座上侧面中间设有凸台，用于同所述盖体对应区域设置的开孔进行装配以定位所述介质谐振器。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述凸台设置有上下贯穿的螺纹孔，所述调谐螺柱穿过该螺纹孔向下伸入到所述介质谐振器孔结构，用于调节谐振频率。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述凸台低于所述盖体的上表面0.2mm～0.4mm，所述调谐螺柱通过一锁紧螺母拉紧固定。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述盖体具有用于产生预变形的较薄区域，以及与所述连接座连接的较厚区域。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述介质谐振器呈圆柱体形、方柱体形或多边不规则柱体形；
所述介质谐振器的孔结构为通孔结构或盲孔结构。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述凹腔截面为圆形、矩形或其他不规则形状；
所述凹腔之间开设有耦合窗口，所述盖体上设有与所述耦合窗口对应的调谐件，用于调节耦合量。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述腔体及盖体的材料为具有高导电率的金属，或者其它表面可以电镀的工程材料或复合材料。
根据本发明的TM模介质滤波器，所述介质谐振器与连接座及支撑座的连接方式包括：超声波压接、摩擦压接焊、过渡液相连、烧釉封接法、烧结金属粉末法、自蔓延高温合成焊接、陶瓷部分瞬间液连接法、固相压力扩散焊、熔焊和钎焊。
本发明通过将介质谐振器安装于腔体的凹腔内，并通过一连接座配置一盖体后，安装于腔体形成谐振结构。具体的，介质谐振器呈柱体形并开设有孔结构，具有电气耦合性能，所述介质谐振器的上部固定于所述连接座后，通过调谐螺柱安装于所述盖体下表面，通过调节调谐螺柱的插入长度即可实现滤波器的电气性能。更好的，介质谐振器与连接座固定后的高度略大于所述盖体下表面到所述凹腔底部的距离，所述盖体装配于所述凹腔后产生预变形。盖体的形变使盖体给谐振器提供了向下的压力，该压力保证了谐振器下表面与凹腔底部的紧密接触，借此保证整个单元谐振腔连接质量和高Q值。
附图说明
图1是现有技术中的TM模介质谐振器原理图；
图2是现有技术中的TM模介质滤波器单元的剖面结构示意图；
图3是现有技术中的TM模介质滤波器单元立体结构示意图；
图4是本发明一实施例的谐振腔单元的剖面结构示意图；
图5是本发明一实施例的谐振腔单元的立体剖视结构示意图；
图6是本发明一实施例的TM模介质滤波器的立体结构示意图；
图7是本发明一实施例的TM模介质滤波器的立体剖视结构示意图；；
图8是本发明一实施例的TM模介质滤波器第一分解结构示意图；
图9是本发明一实施例的TM模介质滤波器第二分解结构示意图；
图10是本发明一实施例的TM模介质滤波器第三分解结构示意图；
图11是本发明一实施例的TM模介质滤波器第四分解结构示意图；
图12是本发明另一实施例的TM模介质滤波器的立体剖视结构示意图；
图13是本发明另一实施例的TM模介质滤波器的立体剖视结构示意图；
图14是本发明另一实施例的TM模介质滤波器的立体剖视结构示意图；
图15是本发明另一实施例的TM模介质滤波器的立体剖视结构示意图。
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11，本发明提供了一种TM模介质滤波器，该TM模介质滤波器100包括腔体401、介质谐振器402、连接座403及盖体405，其中：
腔体401，具有一个或多个作为谐振空腔的凹腔4011，凹腔4011可以是圆形、矩形或其他不规则形状。腔体401的上部装配有盖体405，且该盖体405优选为板体，借此提高与腔体401的连接性能。需要说明的，若腔体401具有多个凹腔4011，则各个凹腔4011可以配置单独的盖体405，也可以共用同一盖体405，本发明优选采用后者，借此减少加工工艺的复杂程度。本发明的腔体401可以是一个整体性零件或几个零件组装而成的部件，构成材料可以是金属或其他表面可以电镀的工程材料或复合材料，零件表面可以电镀或导电化学转化而形成一层高导电率的导电层，也可以使用零件材料自身的导电能力，借此确保射频微波信号在腔体401内部进行低损耗传输。
介质谐振器402，呈柱体形，并开设有孔结构。每个介质谐振器402设于一凹腔4011内，该介质谐振器402上部固定具有导电能力的连接座403，然后通过一调谐螺柱406安装于盖体405的下表面，介质谐振器402的底部与凹腔4021的底部连接。
优选的，介质谐振器402与连接座403固定后的高度略大于盖体405下表面到凹腔4011底部的距离，结合图8中的凹陷结构809，借此使盖体405装配于凹腔4011后产生预变形。
本发明中，每个介质谐振器402与其对应的凹腔4011及其它附属结构形成一谐振腔单元10，对应的，每个TM模介质滤波器100包括一个或多个谐振腔单元10。
图4和图5是本发明一实施例的谐振腔单元10结构示意图。该实施例中，介质谐振器402的底部与凹腔4011的底部之间设有一支撑座404，该支撑座404是一厚度较薄的圆块或方块或异形块状结构件，其下侧面与凹腔4011的底部接触连接。优选的，为提高连接质量，本发明可以仅让支撑座404的外围一圈与凹腔4011底部接触，内部其他区域应用凹陷结构而不与底部接触。
进一步的，所述连接座403也为一厚度较薄的圆块或方块或异形块状结构件，其与介质谐振器402连接的下侧面为平面或者方便连接设置的工艺沟槽。连接座403上侧面在中间设有凸台，该凸台用于同盖体405对应区域设置的开孔进行配合以定位介质谐振器402及连接座403的组合结构。连接座403上的凸台设置有上下贯穿的螺纹孔，该螺纹孔用于安装调谐螺柱406，调谐螺柱406通过该螺纹孔向下伸入介质谐振器402的中间孔结构，并通过调节所述调谐螺柱406的伸入长度实现对谐振频率的调节。
优选的是，连接座403的凸台在滤波器100安装好后会低于盖体405上表面0.2毫米到0.4毫米。安装在凸台上的调谐螺柱406向上伸出盖体405的上表面，锁紧螺母407安装在调谐螺柱406上，锁紧螺母407锁紧后支撑在盖体405的上表面，借由凸台与该上表面的高度差，通过锁紧螺母407与调谐螺柱406将连接座403向上拉紧，确保了连接座403上侧面凸台以外的区域与盖体405下表面紧密接触，进一步保证了介质谐振器402及连接座403的组合结构与盖体405之间的紧密接触连接，实现了射频信号在介质谐振器402与盖体405之间的低损耗传输。
本发明中的连接座403和支撑座404均可以是一个整体性零件或几个零件组装而成的部件，材料可以是金属或其他表面可以电镀的工程材料或复合材料，零件表面可以电镀或导电化学转化而形成一层高导电率的导电层，也可以使用零件材料自身的导电能力，确保射频微波信号在其表面进行低损耗传输。
介质谐振器402两端分别与连接座403和支撑座404连接在一起。其连接方式可以为超声波压接、摩擦压接焊、过渡液相连、烧釉封接法、烧结金属粉末法、自蔓延高温合成焊接、陶瓷部分瞬间液连接法、固相压力扩散焊、熔焊和钎焊等等所有可以将陶瓷与连接座403和支撑座404刚性连接在一起的方法，连接工艺均使用低损耗工艺。以上所述连接方式确保了介质谐振器402与上下结构之间连接紧密可靠，保证射频微波信号在谐振器402与上下座之间的低损耗传导，同时也保证整个介质滤波器100中单个谐振腔单元10的高Q值(品质因子)。
需要说明的，结合图7和图12，支撑座404是为用于提高介质谐振器402与凹腔4011底面的电气连接质量所设的辅助零件，该支撑座404可以降低介质谐振器402下端面所承受的压强，避免介质谐振器402下端面局部压强过高而碎裂。当介质谐振器402的下表面和凹腔4011的底面加工平面度和粗糙度确保良好，即可保证介质谐振器402下端面与凹腔4011底部的连接质量。
更好的是，参见图13和图14，若介质谐振器402下端面所受压强不足以破坏谐振器时，可以不需要支撑座404，而直接使介质谐振器402的底面与凹腔4011的底面接触连接。实际应用中，凹腔4011的底面区域较大，难以保证整个表面的加工质量，本发明可以将凹腔4011的底部与介质谐振器4012的对应接触区域设置一凸台结构，如图15所示，该凸台上表面与介质谐振器402底部接触连接。当然，为提高接触质量，也可以仅让凸台外围与介质谐振器402接触连接，内部区域可以应用凹陷结构而不与它们接触。
本发明的实施例中，腔体401未安装介质谐振器402时，盖体405安装到腔体401上后，盖体405与凹腔4011上表面与介质谐振器402接触的表面之间距离小于介质谐振器402与连接座403固定后的高度，且高度差优选设置在0.2毫米到0.5毫米。将介质谐振器402及连接座403装配入凹腔4011后，安装盖体405，盖体405将连接座403顶起发生形变。为适配该形变，本发明一实施例的盖体405设有具有用于产生上述变形的较薄的区域，以及与连接座403连接的较厚区域，可参见图4及图12～图15。
盖体405的形变主要发生在盖板厚度较薄的区域，且形变量较小，其产生的形变主要为弹性形变，本发明称此形变为预变形。该预变形使盖体405给连接座403及介质谐振器402单元提供了向下的压力，该压力可保证谐振器402下表面与凹腔4011底部的紧密接触，借此进一步保证整个单元谐振腔连接质量和高Q值。
更好的，上述盖体405的预变形在提供预压力的同时，还可以吸收环境温度变化所引起的谐振器402及其它结构尺寸的变化。高温时，TM模介质滤波器100各零件发生膨胀变形，而介质谐振器402及相关结构膨胀变形量大于其他零部件，盖体405的形变量增加，压力虽然提升但不会破坏谐振器402，确保滤波器100不会损坏；低温时，介质谐振器402及相关结构的收缩量又大于其他零件，盖体405的变形量减小，压力虽然变小但仍可以确保谐振器402与凹腔4011底部的紧密接触，确保滤波器100的电气性能。优选的，为提高盖体405的弹性能力，可以在其较薄区域加工以谐振器402为中心的波纹褶皱，波纹褶皱具有更好的弹性形变能力，借此可提升预变形功能区的弹性能力。
本发明的介质谐振器402为TM模谐振介质材料，呈圆柱、方柱或者多边不规则柱体结构形状；柱体中间具有孔结构，该孔结构可以是通孔(如图13和图15)或盲孔(如图12和图14)，且孔结构的截面可以是圆形孔或其他截面形状孔。介质谐振器402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，介质谐振器402柱体的两端面可以保持原材料或进行金属化一层高导电率的金属材料。
再参见图8～图11，TM模介质滤波器100具有四个谐振腔单元10，即：腔体401具有四个凹腔4011。同时，为实现滤波器电性能，本发明在部分凹腔4011之间的腔壁上加工出耦合窗口901，以实现谐振腔单元10之间的电信号耦合，且耦合窗口901根据电性能需要可以安装耦合机构，也可以在腔体401的底部或在盖体405的上部与耦合窗口901对应处设置螺孔用于装配调谐件以调节谐振腔单元10之间的射频信号的耦合量。
图7示出了本发明一实施例的耦合窗口701的结构。当然，耦合窗口的结构可以根据不同的电气需求作不同的结构调整，同时也对应不同的调谐件。
本发明的腔体401还可以设置如滤波器接头安装孔的其他辅助结构，可安装用于射频信号输入输出的射频连接器。同时，盖体405为板状零件，可以是一个整体性零件或几个零件组装而成的部件，材料可以是具有高导电率的金属或其他表面可以电镀的工程材料或复合材料。零件全表面或仅在传输电信号区域进行电镀或导电化学转化而形成一层高导电率导电层，也可以不电镀而使用高导电率材料，以确保盖体405与腔体401及介质谐振器402之间能够低损耗传输射频微波信号。所述腔体401的壁上表面为盖体405的安装面，该表面可以设置螺纹孔，定位销等以安装定位盖板。再结合图4，盖体405通过螺丝408固定于腔体401，需要说明的，螺纹固定只是盖体405与腔体401连接的一种方式，也可以使用其它方式连接，比如焊接，压接等连接方式。
综上所述，本发明通过将介质谐振器安装于腔体的凹腔内，并通过一连接座配置一盖体后，安装于腔体形成谐振结构。具体的，介质谐振器呈柱体形并开设有孔结构，具有电气耦合性能，所述介质谐振器的上部固定于所述连接座后，通过调谐螺柱安装于所述盖体下表面，通过调节调谐螺柱的插入长度即可实现滤波器的电气性能。更好的，介质谐振器与连接座固定后的高度略大于所述盖体下表面到所述凹腔底部的距离，所述盖体装配于所述凹腔后产生预变形。盖体的形变使盖体给谐振器提供了向下的压力，该压力保证了谐振器下表面与凹腔底部的紧密接触，借此保证整个单元谐振腔连接质量和高Q值。
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
腔体，具有一个或多个作为谐振空腔的凹腔；
盖体，装配于所述腔体；
连接座，具有导电能力；
介质谐振器，呈柱体形并开设有孔结构，设于所述凹腔内，所述介质谐振器的上部固定于所述连接座后，通过调谐螺柱安装于所述盖体下表面，所述介质谐振器的底部与凹腔的底部连接；
所述介质谐振器与连接座固定后的高度略大于所述盖体下表面到所述凹腔底部的距离，所述盖体装配于所述凹腔后产生预变形。
2.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述介质谐振器的底部与凹腔的底部之间设有一支撑座。
3.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述连接座上侧面中间设有凸台，用于同所述盖体对应区域设置的开孔进行装配以定位所述介质谐振器。
4.根据权利要求3所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述凸台设置有上下贯穿的螺纹孔，所述调谐螺柱穿过该螺纹孔向下伸入到所述介质谐振器孔结构，用于调节谐振频率。
5.根据权利要求3所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述凸台低于所述盖体的上表面0.2mm～0.4mm，所述调谐螺柱通过一锁紧螺母拉紧固定。
6.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述盖体具有用于产生预变形的较薄区域，以及与所述连接座连接的较厚区域。
7.根据权利要求1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、方柱体形或多边不规则柱体形；
所述介质谐振器的孔结构为通孔结构或盲孔结构。
8.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述凹腔截面为圆形、矩形或其他不规则形状；
所述凹腔之间开设有耦合窗口，所述盖体上设有与所述耦合窗口对应的调谐件，用于调节耦合量。
9.根据权利要求1所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述腔体及盖体的材料为具有高导电率的金属，或者其它表面可以电镀的工程材料或复合材料。
10.根据权利要求2所述的TM模介质滤波器，其特征在于，所述介质谐振器与连接座及支撑座的连接方式包括：超声波压接、摩擦压接焊、过渡液相连、烧釉封接法、烧结金属粉末法、自蔓延高温合成焊接、陶瓷部分瞬间液连接法、固相压力扩散焊、熔焊和钎焊。
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