CN105244574A - 一种新型腔体滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种新型腔体滤波器，包括PCB基板（1）、多个标准化腔模块（2）以及多个连接器（3），其中：所述PCB基板（1）的表面设置有接地的金属层（10），且在所述金属层（10）上设置有多个绿油耦合窗口（11）；多个标准化腔模块（2）焊接在PCB基板（1）的一侧或双侧上，所述每一标准化腔模块（2）的开口端与金属层（10）形成封闭腔；同侧的不同标准化腔模块（2）之间通过PCB基板（1）中间微带层（12）进行耦合，不同侧的不同标准化腔模块（2）之间通过位于所述封闭腔中的绿油耦合窗口（11）进行耦合。实施本发明实施例，可以降低成本，并能改善滤波器的性能，以及增强设计的灵活性。

Description

一种新型腔体滤波器
技术领域
本发明涉及射频滤波器，尤其涉及一种新型腔体滤波器。
背景技术
腔体滤波器在通信行业应用非常广泛，传统腔体滤波器一般包括腔体谐振杆和盖板。
但是现有的腔体滤波器由于制造工艺等原因，或多或少存在如下的不足之处：
首先，在现有腔体滤波器中，由于腔体大多采用压铸工艺整体制造，其开模及加工成本高，各个尺寸大重量沉，压铸材料限制指标差；
现有腔体滤波器中零部件繁多，装配复杂，成本偏高；其中，盖板使用螺钉紧固，需要额外结构连接功率放大板，差损互调指标差；
每一路滤波器只能使用单面排腔，空间利用率低，交叉耦合限制比较多；
现有形式仿真建模困难不精确，结构设计繁琐，后期调试优化任务重，开发周期长工作效率低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种新型腔体滤波器，由于其使用标准腔模块进行焊接，可以降低成本，并能改善滤波器的性能，以及增强设计的灵活性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种新型腔体滤波器，包括PCB基板、多个标准化腔模块以及多个连接器，其中：
所述PCB基板的表面设置有接地的金属层，且在所述金属层上设置有多个绿油耦合窗口；
多个标准化腔模块焊接在PCB基板的一侧或双侧上，所述每一标准化腔模块的开口端与金属层形成封闭腔；同侧的不同标准化腔模块之间通过PCB基板中间微带层进行耦合，不同侧的不同标准化腔模块之间通过位于所述封闭腔中的绿油耦合窗口进行耦合。
其中，所述标准化腔模块为单腔标准模块或双腔标准模块，所述标准化腔模块由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成。
其中，所述单腔标准模块包括：
腔体本体，大致为筒形且一端开口，腔体内部形成谐振腔空间；
凸柱，在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱端部中心设置有一螺纹孔。
其中，所述双腔标准模块包括：
两个相互拼接的腔体本体，每一腔体本体大致为筒形且一端开口，所述两个腔体本体的开口的朝向相同，在腔体内部形成谐振腔空间，且所述两个腔体本体在相邻的侧壁相连通，并通过耦合杆进行耦合；
两个凸柱，分别由每一腔体本体在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱端部中心设置有一螺纹孔。
其中，所述多个连接器包括焊接在PCB基板上的ANT端（天线端）连接器和TX/RX端（发射端/接收端）的连接器，所述多个连接器通过该PCB基板中间微带层与滤波器腔体形成电容耦合。
其中，在PCB基板上进一步设置有弹片连接结构，所述弹片连接结构通过该PCB基板中间微带层与滤波器腔体形成电容耦合。
其中，进一步包括调试螺杆螺母，用于和所述凸柱端部的螺纹孔相配合，以调节谐振频率。
其中，在所述PCB基板双侧焊接有标准化腔模块结构中，所述PCB板上进一步设置耦合通孔，用于所述PCB基板两侧的两个作为顺序腔的标准化腔模块之间进行调谐耦合。
相应地，本发明实施例的另一方面，还提供一种新型腔体滤波器，包括金属层基板、多个标准化腔模块以及连接器，其中：
所述金属层基板两侧至少形成有金属层，且设置有过孔耦合窗口；
所述多个标准化腔模块焊接金属层基板的一侧或双侧上，每一标准化腔模块与金属层基板形成封闭腔；不同侧的不同标准化腔模块通过过孔耦合窗口进行耦合。
其中，所述金属层基板为全金属基板，或者电镀有金属层的陶瓷基板。
其中，所述标准化腔模块为单腔标准模块或双腔标准模块，所述标准化腔模块由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成。
其中，所述单腔标准模块包括：
腔体本体，大致为筒形且一端开口，腔体内部形成谐振腔空间；
凸柱，在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱端部中心设置有一螺纹孔。
其中，所述双腔标准模块包括：
两个相互拼接的腔体本体，每一腔体本体大致为筒形且一端开口，所述两个腔体本体的开口的朝向相同，在腔体内部形成谐振腔空间，且所述两个腔体本体在相邻的侧壁相连通，并通过耦合杆进行耦合；
两个凸柱，分别由每一腔体本体在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱端部中心设置有一螺纹孔。
其中，在所述金属层基板形成有连接头穿孔，用于通过位于所述标准化腔模块的腔体中的抽头与所述连接器相连接，所述连接器包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
其中，在所述标准化腔模块的腔体侧壁上焊接有所述连接器，所述连接器包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
其中，进一步包括调试螺杆螺母，用于和所述凸柱端部的螺纹孔相配合，以调节谐振频率。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
首先，由于使用标准腔模块焊接，减少壁厚减少空间，并减轻重量，免除复杂的压铸模以及机加工；
其次，由于使用标准腔模块焊接，可以减少零部件，可以采用自动化贴片工艺装配，降低成本；
另外，由于采用了新的模块材料和工艺较传统压铸方式，可以改善差损互调指标，具体地，焊接工艺与螺栓紧固方式相比可以消除缝隙;标准模块腔与压铸腔体相比体积小但电镀优良，新的模块材料也不再局限于压铸腔体的材料，可以选择指标性能更好的材料；
其中，在采用PCB基板的实施例中，各谐振腔之间的耦合可以通过布线形式，从而不受排腔拓扑的影响，大大增强了设计灵活性；例如对于中间层的跨腔耦合，传统压铸滤波器只有相邻的腔体才能实现跨腔耦合，而本发明实施例中通过PCB中间层布线的形式即可以实现非相邻的腔体的跨腔耦合；
而且，由于在基板上可以进行双面排腔形成立体拓扑结构，故在滤波的设计中可以高效利用空间；
最后，通过标准化模块腔模块的灵活设计，可以缩短滤波器的开发周期，从而提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1A是本发明提供的一种新型腔体滤波器中的一种标准腔模块的结构示意图；
图1B是图1A的另一视角的结构示意图；
图1C是图1A的纵剖面示意图；
图2A是本发明提供的一种新型腔体滤波器中的另一种标准腔模块的结构示意图；
图2B是图2A的另一视角的结构示意图；
图2C是图2A的纵剖面示意图；
图3是本发明提供的一种新型腔体滤波器一个实施例的结构示意图；
图4是图3的另一视角的结构示意图；
图5是图3中A-A向的结构示意图；
图6是图3的拓扑结构示意图；
图7是本发明提供的一种新型腔体滤波器另一个实施例的结构示意图；
图8是图7中B-B向的结构示意图；
图9是图7的拓扑结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以式例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1A至图1C所示，是本发明提供的一种新型腔体滤波器中的一种标准腔模块的结构示意图；其中，在该实施例中，该标准腔模块2为单腔标准模块，其包括：
腔体本体20，大致为筒形且一端开口，腔体内部形成谐振腔空间；具体地，该腔体本体20可以是长方体或者圆柱体；
凸柱21，在远离开口的一端朝向谐振腔延伸而形成，凸柱21端部中心设置有一螺纹孔22。
具体地，标准化腔模块2由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成，该金属可以是铜、铁、铝等材料或合金材料。采用金属钣金冲压成型的方式，可以使腔体的壁厚更薄，且精度更高；具体采用哪种工艺，需要根据成本和设计尺寸进行决定；可以理解的是，通过将谐振腔采用标准模块化可以简化结构设计，并节省仿真建模工作以及量产的成本。
如图2A至图2C所示，是本发明提供的一种新型腔体滤波器中的一种标准腔模块的结构示意图；其中，在该实施例中，该标准腔模块2为双腔标准模块，其包括：
两个相互拼接的腔体本体20，每一腔体本体20大致为筒形且一端开口，两个腔体本体20的开口的朝向相同，在腔体内部形成谐振腔空间，且两个腔体本体20在相邻的侧壁相连通，并通过耦合杆（在下文中进行说明）进行耦合；
两个凸柱21，分别由每一腔体本体20在远离开口的一端朝向谐振腔延伸而形成，凸柱21端部中心设置有一螺纹孔22。
同样，标准化腔模块2可以由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成。
可以理解的是，上述标准化腔模块可以单腔一体，也可以双腔一体以便装配耦合杆实施平行腔的交叉或调谐耦合。同样，在一些例子中可以根据具体设计尺寸和工艺要求不局限双腔，例如，在拓扑满足要求的前提下，可以采用多个尺寸较小同时平行的腔体进行多交叉耦合，或者可以采用多腔一体成型工艺以便于批量化降低成本。
如图3至图6所示，示出了本发明提供的一种新型腔体滤波器的一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该新型腔体滤波器，其包括PCB基板1、多个标准化腔模块2以及多个连接器3，其中，标准化腔模块2采用如图1A至图2C示出的标准化腔模块；
PCB基板1的表面设置有接地的金属层10，且在金属层10上设置有多个绿油耦合窗口11，该绿油耦合窗口11指此处的金属层被去掉（或者没有覆盖），直接露出了PCB基板的绿油层。其中，该金属层的金属可以是诸如铜，其可以实现导电以及屏蔽的作用。
多个标准化腔模块2焊接在PCB基板1的一侧或双侧上，每一标准化腔模块2的开口端与金属层10形成封闭腔；同侧的不同标准化腔模块2之间通过PCB基板1中间微带层12进行耦合，不同侧的不同标准化腔模块2之间通过位于封闭腔中的绿油耦合窗口11进行耦合。
其中，多个连接器3包括焊接在PCB基板1上的ANT端连接器和TX/RX端的连接器，多个连接器3通过该PCB基板1中间微带层12与滤波器腔体形成电容耦合。可以理解的是，在其他的例子中，也可以将PA或TRX部分电路板做为一体整板，微带线直接连接相应功能电路；通过改变微带线的形状和尺寸来调节耦合量，或者可以装配结构抽头件增强耦合量。
在一些例子中，在PCB基板1上进一步设置有弹片连接结构4，弹片连接结构4通过该PCB基板1中间微带层12与滤波器腔体形成电容耦合。可以理解的是，该弹片连接结构4和连接器4作用是相同的，在一些情况下可以简单地使用弹片连接结构4与外部连接器主杆或者其他PCB板进行搭接，可以节省成本。
进一步包括调试螺杆螺母5，用于和凸柱21端部的螺纹孔22相配合，以调节谐振频率。
在PCB基板双侧焊接有标准化腔模块2结构中，PCB基板上进一步设置耦合通孔13，用于PCB基板1两侧的两个作为顺序腔的标准化腔模块2之间进行调谐耦合。采用这种耦合方式时，进行调试时可以通过刮板或补锡的方法来实现。
可以理解的是，上述PCB基板，由于表面大面积露铜接地，将标准腔模块焊接于PCB基板表面与该露铜区（金属层）形成封闭腔，可以很好地防止泄露的发生；同时，可以将谐振杆与腔体一体化均采用同样材料，这样能够提高滤波器的射频性能指标。
为了便于理解，下面将结合图3至图6中的具体例子，对本发明提供的新型腔体滤波器进行详细的说明。
其中，如图3和4所示，该新型腔体滤波器包括PCB基板1以及焊接在PCB基板1两侧的标准化腔模块。具体地，在PCB基板1一侧焊接有标准化腔模块a、b、c、d；在PCB基板1的另一侧焊接有标准化腔模块e、f、g、h;从图6中的拓扑结构图中，可以看出，该些标准化腔模块2均为单腔标准模块。
其中，在PCB基板1同侧的不同标准化腔模块2之间的耦合通过设置于PCB基板中间的中间微带层12来实现，例如两个相邻的标准化腔模块（c、d）可以通过中间微带层12实现顺序腔的耦合；可以理解的，非相邻的标准化腔模块之间的跨腔交叉耦合也可以通过中间微带层12实现耦合。例如，在一些情形下，如果需要将两个非相邻的标准化腔模块（a、d）进行耦合，则可以设置跨接标准化腔模块a和d之间的中间微带层来实现。可以理解的是，由于PCB刻蚀较结构件设计灵活，这样可以很自由地实现跨腔交叉耦合，弥补了传统压铸滤波器跨腔耦合的受排腔限制的不足，大大增加了设计灵活性并且提高了空间利用率；同样通过改变微带线的形状和尺寸来调节耦合量，以及可以装配结构抽头件增强耦合量。
而PCB基板2不同侧的不同标准腔模块2之间的耦合，可以通过绿油耦合窗口11来实现，图中标示有“*”的区域均为绿油耦合窗口；例如，标准化腔模块a与另一侧的标准化腔模块e可以通过绿油耦合窗口11来实现耦合；标准化腔模块b与另一侧的标准化腔模块g可以通过绿油耦合窗口11来实现耦合。
同时，PCB基板2不同侧的不同标准腔模块2之间的耦合，也可以通过设置于PCB基板2上的耦合通孔13来实现；例如，标准化腔模块a与另一侧的标准化腔模块g即可以通过耦合通孔13来实现。
如图7至图9所示，示出了本发明提供的一种新型腔体滤波器的另一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该新型腔体滤波器，其包括金属层基板7、多个标准化腔模块2以及多个连接器3，其中，标准化腔模块2采用如图1A至图2C示出的标准化腔模块，具体地，其中，图中示出的cd为一个双腔标准模块，图中示出的gh为一个双腔标准模块；其余的各标准化腔模块均采用单腔标准模块；该实施例与前面图3示出的实施例的最大不同在于，采用了金属层基板7。
具体地，在该实施例中，金属层基板7两侧至少形成有金属层10，且设置有过孔耦合窗口73；该金属层基板7可以为全金属基板，或者电镀有金属层的陶瓷基板。
多个标准化腔模块2焊接金属层基板7的一侧或双侧上，每一标准化腔模块2与金属层基板7形成封闭腔；不同侧的不同标准化腔模块2通过过孔耦合窗口73进行耦合。金属基板上对应位置开需要的大小和形状的孔形成俩侧顺序腔体的耦合窗口，水平跨腔的交叉耦合需要使用标准化双腔模块配合耦合杆组件，或者配合相应的阻抗匹配的结构件；
在金属层基板7形成有连接头穿孔74，用于通过位于标准化腔模块2的腔体中的抽头8与连接器3相连接，连接器3包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
进一步包括调试螺杆螺母5，用于和凸柱21端部的螺纹孔22相配合，以调节谐振频率。
可以理解的是，在其他的一些实施例中，可以在标准化腔模块2的腔体侧壁上直接焊接连接器3，连接器3包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
更多的细节以及工作原理，可以结合前述对图3至图6的介绍，在此不一一赘述。
可以理解的是，在本实施例所采用的这种结构中，将标准腔模块焊接于金属板两侧形成封闭腔，可以很好地防止缝隙的产生，同时，可以将谐振杆与腔体一体化均采用铁质材料（铜，铁等），这样能够提高射频性能指标；同时采用模块化的拼搭形式，可以简化结构设计和仿真建模工作。
综上，实施本发明实施例，具有如下有益效果：
首先，由于使用标准腔模块焊接，减少壁厚减少空间，并减轻重量，免除复杂的压铸模以及机加工；
其次，由于使用标准腔模块焊接，可以减少零部件，可以采用自动化贴片工艺装配，降低成本；
另外，由于采用了新的模块材料和工艺较传统压铸方式，可以改善差损互调指标，具体地，焊接工艺与螺栓紧固方式相比可以消除缝隙;标准模块腔与压铸腔体相比体积小但电镀优良，新的模块材料也不再局限于压铸腔体的材料，可以选择指标性能更好的材料；
其中，在采用PCB基板的实施例中，各谐振腔之间的耦合可以通过布线形式，从而不受排腔拓扑的影响，大大增强了设计灵活性；例如对于中间层的跨腔耦合，传统压铸滤波器只有相邻的腔体才能实现跨腔耦合，而本发明实施例中通过PCB中间层布线的形式即可以实现非相邻的腔体的跨腔耦合；
而且，由于在基板上可以进行双面排腔形成立体拓扑结构，故在滤波的设计中可以高效利用空间；
最后，通过标准化模块腔模块的灵活设计，可以缩短滤波器的开发周期，从而提高工作效率。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种新型腔体滤波器，其特征在于，包括PCB基板（1）、多个标准化腔模块（2）以及多个连接器（3），其中：
所述PCB基板（1）的表面设置有接地的金属层（10），且在所述金属层（10）上设置有多个绿油耦合窗口（11）；
多个标准化腔模块（2）焊接在PCB基板（1）的一侧或双侧上，所述每一标准化腔模块（2）的开口端与金属层（10）形成封闭腔；同侧的不同标准化腔模块（2）之间通过PCB基板（1）中间微带层（12）进行耦合，不同侧的不同标准化腔模块（2）之间通过位于所述封闭腔中的绿油耦合窗口（11）进行耦合。
2.如权利要求1所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述标准化腔模块（2）为单腔标准模块或双腔标准模块，所述标准化腔模块（2）由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成。
3.如权利要求2所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述单腔标准模块（2）包括：
腔体本体（20），大致为筒形且一端开口，腔体内部形成谐振腔空间；
凸柱（21），在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱（21）端部中心设置有一螺纹孔（22）。
4.如权利要求2所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述双腔标准模块（2）包括：
两个相互拼接的腔体本体（20），每一腔体本体（20）大致为筒形且一端开口，所述两个腔体本体（20）的开口的朝向相同，在腔体内部形成谐振腔空间，且所述两个腔体本体（20）在相邻的侧壁相连通，并通过耦合杆（6）进行耦合；
两个凸柱（21），分别由每一腔体本体（20）在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱（21）端部中心设置有一螺纹孔（22）。
5.如权利要求3或4所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述多个连接器（3）包括焊接在PCB基板（1）上的ANT端连接器和TX/RX端的连接器，所述多个连接器（3）通过该PCB基板（1）中间微带层（12）与滤波器腔体形成电容耦合。
6.如权利要求3或4所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，在PCB基板（1）上进一步设置有弹片连接结构（4），所述弹片连接结构（4）通过该PCB基板（1）中间微带层（12）与滤波器腔体形成电容耦合。
7.如权利要求5所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，进一步包括调试螺杆螺母（5），用于和所述凸柱（21）端部的螺纹孔（22）相配合，以调节谐振频率。
8.如权利要求7所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，在所述PCB基板双侧焊接有标准化腔模块（2）结构中，所述PCB板上进一步设置耦合通孔（13），用于所述PCB基板（1）两侧的两个作为顺序腔的标准化腔模块（2）之间进行调谐耦合。
9.一种新型腔体滤波器，其特征在于，包括金属层基板（7）、多个标准化腔模块（2）以及连接器（3），其中：
所述金属层基板（7）两侧至少形成有金属层（10），且设置有过孔耦合窗口（73）；
所述多个标准化腔模块（2）焊接金属层基板（7）的一侧或双侧上，每一标准化腔模块（2）与金属层基板（7）形成封闭腔；不同侧的不同标准化腔模块（2）通过过孔耦合窗口（73）进行耦合。
10.如权利要求9所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述金属层基板（7）为全金属基板，或者电镀有金属层的陶瓷基板。
11.如权利要求9所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述标准化腔模块（2）为单腔标准模块或双腔标准模块，所述标准化腔模块（2）由金属钣金冲压成型，或者由金属粉末冶金成型而成。
12.如权利要求11所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述单腔标准模块（2）包括：
腔体本体（20），大致为筒形且一端开口，腔体内部形成谐振腔空间；
凸柱（21），在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱（21）端部中心设置有一螺纹孔（22）。
13.如权利要求11所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，所述双腔标准模块（2）包括：
两个相互拼接的腔体本体（20），每一腔体本体（20）大致为筒形且一端开口，所述两个腔体本体（20）的开口的朝向相同，在腔体内部形成谐振腔空间，且所述两个腔体本体（20）在相邻的侧壁相连通，并通过耦合杆（6）进行耦合；
两个凸柱（21），分别由每一腔体本体（20）在远离所述开口的一端朝向所述谐振腔延伸而形成，所述凸柱（21）端部中心设置有一螺纹孔（22）。
14.如权利要求12或13所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，在所述金属层基板（7）形成有连接头穿孔（74），用于通过位于所述标准化腔模块（2）的腔体中的抽头（8）与所述连接器（3）相连接，所述连接器（3）包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
15.如权利要求12或13所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，在所述标准化腔模块（2）的腔体侧壁上焊接有所述连接器（3），所述连接器（3）包括TX/RX端连接器、ANT端连接器。
16.如权利要求12或13所述的一种新型腔体滤波器，其特征在于，进一步包括调试螺杆螺母（5），用于和所述凸柱（21）端部的螺纹孔（22）相配合，以调节谐振频率。
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