CN107210506A - 具有空腔结构的射频滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有空腔结构的射频滤波器，上述射频滤波器包括：外壳，内部中空，一侧设置有开放面，从而具备空腔；盖，用于密封外壳的开放面；以及谐振器件，位于外壳的中空的部分，在盖中，在与各个谐振器件相对应的部位形成有贯通孔，并以堵塞贯通孔的方式设置有用于调谐频率的调谐结构物，调谐结构物由热膨胀系数低或高于盖的材质的热膨胀系数的材质来制造。

Description

具有空腔结构的射频滤波器

技术领域

本发明涉及使用于无线通信系统的无线信号处理装置，尤其，涉及如空腔滤波器具有空腔结构的射频滤波器。

背景技术

通常，具有空腔结构的射频滤波器通过金属材质的外壳具有长方体等收容空间，即，具有多个空腔，通过在各空腔结构内部分别设置电由介质谐振器件(DR：DielectricResonance element)或由金属谐振棒构成的谐振器件来发生超高频率的谐振。并且，在具有如上所述的空腔结构的射频滤波器中，通常在空腔结构的上部设置有用于遮蔽相应空腔的开放面的盖，作为用于对相应射频滤波器的滤波特性进行调谐的调谐结构，可在盖设置有多个调谐螺钉及用于固定上述调谐螺钉的螺母。作为具有空腔结构的射频滤波器的一例，可例举由本申请人在先申请的韩国公开专利公报第10-2004-100084号(名称：“射频滤波器”，公开日：2004年12月02日，发明人：朴钟圭外2名)中所公开的发明。

具有如上所述的空腔结构的射频滤波器在无线通信系统中用于处理收发无线信号，尤其，在移动通信系统中代表性地适用于基站或中继器等。

另一方面，在由本申请人在先申请的韩国公开专利公报第10-2014-0026235号(名称：“具有空腔结构的射频滤波器”，公开日：2014年03月05日，发明人：朴男信外2名)中提出可在不采用调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构的情况下调谐频率的简单且简化的滤波器结构。在上述韩国公开专利公报第10-2014-0026235号中提出当利用铝或镁材质(包括合金)的板形状母材来通过冲压加工或压铸加工等方式制造盖时，在盖中，与谐振器件相对应的位置形成一个或多个凹陷部位的技术。并且，借助作为外部冲压设备的冲压销(pin)进行冲压或按压来在如上所述的凹陷部位形成多个点喷丸(dot peen)结构。如上所述的凹陷部位及点喷丸结构用于代替为了调谐频率而通常使用的调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构，通过使凹陷部位(及点喷丸结构)与谐振器件之间的距离变小，从而可进行适当的调谐作业。

由于在上述韩国公开专利公报第10-2014-0026235号中所公开的技术不采用通常的调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构，因此，适合于用于小型化及轻量化的滤波器结构。

但是，尤其在制造较大尺寸的滤波器的情况下，在上述韩国公开专利公报第10-2014-0026235号中所公开的技术需要通过压铸加工来在盖形成上述凹陷结构，这反而可引起加工费的上升。

并且，在上述韩国公开专利公报第10-2014-0026235号中所公开的技术，通过考虑材质的强度、重量、制造费用及工作的简单性等来由铝(包括合金)等轻量金属制造上述盖以及外壳，但是由于铝金属自身的热膨胀系数大，因而因在外部的温度变化及产品自身发生的发热现象而可能存在引起滤波器的特性变化的问题。

更加详细地说明如下。在使用滤波器的天线装置等中的滤波器使用环境通常处于恒温、高温状态，并且因天线装置的周边其他部件(例如，放大器)发热而受到影响。尤其，当空腔滤波器被用作高电力收发滤波器时，因插入损失而产生相当大的热量。在周边温度变化的情况下，空腔滤波器的外壳、谐振器等会引起热收缩和膨胀。因这种各结构要素的间隔变化而使电容值及电感值发生变化，由此使滤波器的固有特性发生变化，从而可能发生工作障碍。尤其，在利用金属谐振棒的谐振器结构中，上述问题产生更大的影响。

因此，在以往的空腔滤波器的谐振器结构中，尤其，在利用金属谐振棒的结构中，为了使因温度变化而发生的变化特性达到最小化，研究及采用多种方案。例如，从根本上使用热膨胀率非常小的不胀钢(Invar)等材料来形成谐振棒，或者为了补偿因温度变化而发生的特性变化，谐振器件的下部由与外壳相同的材质(例如，铝)形成，上部采用以由Bs、Sum、Cu等与下部不同的不同种类金属相接合来使用的方式。但是，因适用于空腔滤波器的谐振棒的材质的有限性(价格、热膨胀系数)而在补偿射频(RF)滤波器的温度方面存在困难。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的在于，提供可在不采用调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构的情况下调谐频率的结构，并提供即使在制造较大尺寸的滤波器时，也可简单地进行制造工作以及能够以低廉的费用来制造的具有空腔结构的射频滤波器。

本发明的另一目的在于，提供可稳定地补偿因温度变化而发生的滤波器特性变化，并且能够以比较低廉的费用来制造的具有空腔结构的射频滤波器。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的具有空腔结构的射频滤波器的特征在于，包括：外壳，内部中空，一侧设置有开放面，从而具备空腔；盖，用于密封上述外壳的开放面；以及谐振器件，位于上述外壳的中空的部分；在上述盖中，在与各个上述谐振器件相对应的部位形成有贯通孔，并以堵塞上述贯通孔的方式设置有用于调谐频率的调谐结构物，上述调谐结构物的材质的热膨胀系数与上述盖的材质的热膨胀系数互不相同。

在上述射频滤波器中，上述调谐结构物的材质的热膨胀系数也可低于上述盖材质的热膨胀系数。

发明的效果

如上所述，本发明的具有空腔结构的射频滤波器提供可在不采用普通的调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构的情况下调谐频率的结构，即使在制造较大尺寸的滤波器时，也可简单地进行制造工作以及能够以低廉的费用来制造，且可具有更加轻量化的结构。

尤其，本发明的具有空腔结构的射频滤波器既不使用以往的不胀钢等材质的谐振棒，又可稳定地补偿因温度变化而发生的滤波特性变化，并且能够以低廉的费用来制造。尤其，在适用本发明的情况下，当制造一般铝材质的滤波器外壳时，也可将谐振棒制造成一体等，可更加自由地设计谐振棒。

附图说明

图1为本发明第一实施例的具有空腔结构的射频滤波器的一部分分离立体图。

图2为图1的盖的A-A'部分断面图。

图3为表示在图2的调谐结构物形成有点喷丸的状态的图。

图4为图1的射频滤波器的频率调谐装置的结构图。

图5为表示因温度变化而发生的调谐结构物与谐振器件之间的距离变化的示意图。

图6为本发明第二实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图。

图7为本发明第三实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图。

图8为本发明第四实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。

图1为本发明第一实施例的具有空腔结构的射频滤波器的一部分分离立体图，图2为图1的盖的A-A'部分断面图，图3为表示在图2的金属杯子形成有点喷丸的状态的图。参照图1至图3，与以往的滤波器类似地，本发明第一实施例的具有空腔结构的射频滤波器具有箱体，上述箱体的内部为中空，且具有至少一个与外部隔断的空腔。箱体包括：外壳20，形成各个的空腔，上述外壳20的一侧(例如，上侧)被开放；以及盖10，用于密封上述外壳20的开放面。

在图1至图3的例中，示出例如6个空腔结构在外壳20的内部以多层的方式相连接的情况的例。即，可以视为6个空腔结构以每3个空腔结构形成1列的方式共形成2列，从而依次电路连接的结构。外壳20的中空，即，各空腔通常在其中心部设置有谐振器件30：30-1、30-2、30-3、30-4、30-4、30-5、30-5。并且，为了在外壳20中使各个空腔结构具有相互依次耦合的结构，在具有相互依次连接的结构的空腔结构之间形成有具有连接通道结构的耦合窗23：23-1、23-2、23-3、23-4、23-5。上述耦合窗23可在相当于空腔结构的相互之间的隔板的部位呈按预先设定的大小去除规定部分的形态。

并且，在图1中，相应射频滤波器的输入端子41及输出端子42能够以分别与输入端及输出端的空腔结构相连接的方式通过可形成于外壳20一侧面的孔(未图示)来附着。

在上述结构中，本发明一实施例的滤波器的外壳20及形成于外壳20的空腔结构和谐振器件30的结构能够以与以往类似的结构构成，并且外壳20及谐振器件30均能够由铝(合金)材质形成。并且，与以往的盖类似地，本发明一实施例的盖10也能够由与外壳20的材质相同的材质，即，由铝(合金)材质形成。

但是，在本发明一实施例的盖10中，在与外壳20的各个空腔内部的各个谐振器件30相对应的部位形成有具有预先设定的大小及形态(图1至图3所示的例中的圆形)，且用于贯通的贯通孔。并且，在上述盖10的各个贯通孔设置有金属材质的调谐结构物12：12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6，上述调谐结构物呈杯子形态，并以堵塞因上述盖10的上述贯通孔而形成的区域的形态来设置，并且具有预先设定的大小及形态。

与各个谐振器件30相向地，上述调谐结构物12的底面具有比较平坦的平面，如在图2及图3中所进一步明确示出，上述调谐结构物12的侧面以紧贴于盖10的贯通孔的侧面b的方式构成。此时，调谐结构物12能够以强行扣入的方式压入盖10的贯通孔来设置，并且，除此之外，可利用锡焊方式、激光焊接方式或高频引导加热方式等来固定设置。

上述调谐结构物12由热膨胀系数与盖10的热膨胀系数互不相同的材质形成。例如，调谐结构物12可由热膨胀系数低于盖10的热膨胀系数的材质形成，在盖10由铝材质形成的情况下，金属杯子12能够由铜(合金)或铁(合金)材质形成。此时，为了便于进行焊接作业，可对调谐结构物12进行镀银处理。

上述盖10的贯通孔及在此附着的调谐结构物12的结构用于代替以往的调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构。在本发明的一实施例中，通过上述贯通孔10在调谐结构物12的外部利用冲压设备(图4的5)形成至少一个(通常为多个)点喷丸(dot peen)结构a，以便在调谐频率时一边对相应滤波特性进行监控，一边使滤波特性得到最优化，或者使调谐结构物12(的底面)与外壳20的谐振器件30的上端之间的距离缩小(并且，通过改变内部中空的体积来使调谐结构物与谐振棒之间的电容值增加)至满足基准值为止。在图2中作为一例来示出一点喷丸结构a被外部冲压设备的冲压销(pin)(图2的502)的所冲压或按压而形成的状态。

图3为表示在图2的调谐结构物12形成有点喷丸的状态的图，例如，可显示完成频率调谐作业后的状态。参照图3，如在图3的一点锁线的圆部分A追加示出其平面形态，当进行频率调谐作业时，例如，可借助外部冲压设备在调谐结构物12形成多个圆形的点喷丸结构a。若完成上述频率调谐作业，则调谐结构物12的底面的一部分(例如，中央部位)被推向下侧，从而在调谐结构物12的底面形成如“U”字形态的凹陷部位，最终，与相对应的谐振器件30的上端部之间的距离比初期设置更加靠近。

参照图4来对频率调谐装置的整体结构说明如下，作为调谐对象的本发明的上述第一实施例的射频滤波器1被放置于具备冲压销502的冲压设备5的车床上。冲压设备5能够由通常的点喷丸打标机构成。射频滤波器1的动作特性由计测设备2进行计测，为此，计测设备2与射频滤波器1相连接，以便向射频滤波器1提供预先设定的频率的输入信号并接收由射频滤波器1提供的功率。由计测设备2计测的射频滤波器1的动作特性提供于能够由计算机(PC)等实现的控制设备3。控制设备3一边对射频滤波器1的动作特性进行监控，一边使滤波特性得到最优化，或者直到满足基准值为止控制冲压设备5的动作，从而使冲压设备5通过射频滤波器1的盖10的贯通孔形成适合于金属板12的数量及形状的点喷丸结构a。

例如，点喷丸结构a能够以沿着呈圆形形成的圆状贯通孔及调谐结构物12的底面部位同样分布呈圆形态的方式形成多个。并且，适当地设定调谐结构物12的材质或厚度、大小等，以免在进行形成点喷丸结构a的频率调谐作业时产生的应力下发生不必要的变形等。在此情况下，例如，调谐结构物12由延伸率优秀的铜材质构成，从而可使上述点喷丸结构a更容易地形成。

即使在根据调谐结构物12的大小、厚度或形状等差异来借助相同的冲压设备5进行作业的情况下，也可形成表示不同的可变量的点喷丸结构a。可根据相应设计的射频滤波器1所需的特性或条件等来适当地设计上述调谐结构物12的具体的详细结构。此时，例如，在将盖10的厚度设定为约2.5T(mm)至3T(mm)的情况下，调谐结构物12的厚度可以被设定为约0.2T(mm)至0.3T(mm)。

若观察如上所述的本发明第一实施例的具有空腔结构的射频滤波器，则形成整体上呈板形状的盖10，并形成贯通盖10的贯通孔，在相应贯通孔设置调谐结构物，由此实现频率调谐结构，因而相对于以往的采用调谐螺钉及固定用螺母的紧固结构的结构，具有更加简单的结构，并且能够以更加低廉的费用来快速制造，且可以实现小型化及轻量化。

并且，如上所述的本发明一实施例的利用盖10及调谐结构物12的结构与上述公开专利公报第10-2014-0026235号中的结构进行比较，为了制造与本发明第一实施例的结构相对应的结构，尤其，在制造较大尺寸的滤波器的情况下，上述公开专利公报第10-2014-0026235号的技术需要进行通过车床作业在金属材质的盖中切削盖的对应部位，形成适当大小的槽的作业。这种作业比较复杂且耗用大量的作业时间，甚至槽部位也难以维持恒定的厚度。于此相比，如本发明，在盖形成贯通孔，在此附着如上所述的调谐结构物的作业比较简单，且可迅速完成。

另一方面，在本发明的一实施例中提及可由热膨胀系数不同于(例如，低于)盖10的热膨胀系数的材质形成上述调谐结构物12，这种特征作为非常重要的特征，与上述调谐结构物12的形状一同提供在本发明的空腔滤波器1中补偿因温度变化而发生的谐振频率的变化的功能。

参照图5，对因上述调谐结构物12的温度变化而发生的谐振频率变化进行补偿的功能进行更加详细的说明。在图5中，实线P1-P1'区间简要表示完成频率调谐作业的调谐结构物12的状态，虚线P2-P2'区间简要表示调谐结构物12的状态因温度上升而发生变形的状态。

若观察温度上升的情况，随着温度的上升，滤波器的外壳20及盖10等的整体大小因热膨胀而整体变大，由此，使空腔的尺寸整体变大。空腔大小的变大起到使整体谐振频率的频带进一步向低频频带移动的作用。此时，调谐结构物12由热膨胀率低于盖10的热膨胀率的材质形成，因此，如图5中的箭头方向所示，随着盖10变大，调谐结构物12被拉动，并变形为由虚线表示的状态。由此，相对于温度上升前的调谐结构物12与谐振器件30之间的距离d1，温度上升后调谐结构物12与谐振器件30之间的距离d2会更远。这种调谐结构物12与谐振器件30之间的距离变化起到使调谐结构物12与谐振器件30之间的电容值变小，并有使整体谐振频率的频带进一步向更高频频带移动的作用。即，这种因温度上升而发生的调谐结构物12与谐振器件30之间的距离变化执行对基于因盖1和外壳20的温度上升而发生的尺寸变化的谐振频率变化进行补偿的功能。

在温度下降的情况下，与温度上升的情况相反，调谐结构物12与谐振器件30之间的距离更加靠近，因此，可以补偿因温度变化而发生的谐振频率变化。

如参照图5来进行的说明，在本发明一实施例的射频滤波器1中，在与谐振器件30的上端部相对应的盖10部位设置热膨胀系数低于盖10的热膨胀系数的不同种类金属材质的调谐结构物12，从而当温度变化时，使调谐结构物12与谐振器件30之间的距离变远或靠近，由此调节形成于盖10与谐振器件30之间的电容值。由此，可以对基于因温度变化而发生的外壳的大小变化的谐振频率变化进行补偿。

另一方面，除此之外，在盖10中，可在与在外壳20中作为各个空腔结构的连接通道结构的耦合窗23相对应的部位形成有用于设置耦合调谐螺钉(未图示)的耦合调谐螺钉孔13：13-1、13-2、13-3、13-4、13-5。可使用于耦合调谐的耦合调谐螺(未图示)以适当的深度插入于上述耦合调谐螺钉孔13来执行耦合调谐作业。此时，可利用环氧树脂等额外的粘结剂来在适当位置固定耦合调谐螺钉。

并且，可在调谐结构物12分别形成微细尺寸的导电销注入用孔，当进行频率调谐作业时，上述孔用于注入导电销，上述导电销使外壳20的谐振器件30与调谐结构物12相互短路(short)。更加详细地说明如下，可根据频率调谐方式使用按各个空腔的谐振器件依次单独执行频率调谐作业的方式，在此情况下，在除了目前进行着调谐作业的空腔以外的剩余空腔中，有必要使谐振器件电短路。在此情况下，通过形成于调谐结构物12的导电销注入用孔来注入导电性销，从而可使相应空腔的谐振器件短路。

图6为本发明第二实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图，图6的例中示出具有单个空腔的滤波器。在图6所示的第二实施例中，盖10、外壳20及谐振器件30可由与上述第一实施例中所述的材质相同的材质形成，并且可具有类似的结构。但是，相对于上述第一实施例，图6所示的第二实施例的调谐结构物14具有略微变形的结构。即，如在图6的一点锁线的圆部分A追加示出其立体图，杯子形状的调谐结构物14具有在杯子形状的上端向外侧面延伸而成的卡止部件142。这种卡止部件142在上述盖10与上述贯通孔的周边部位相接触，并借助热锡焊或焊接等方式附着于盖10的贯通孔的周边部位，从而起到进一步提高调谐结构物14的固定力的作用。

图7为本发明第三实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图，示出了在图7的例中示出的滤波器与在上述图6中示出的第二实施例的滤波器具有几乎类似的结构。尤其，图7示出的第三实施例的调谐结构物16也与图6所示相同地在杯子形状的上端具有卡止部件162。

此时，在图7所示的第三实施例中示出了如下结构，即，与上述调谐结构物16的卡止部件162相对应的盖10的贯通孔的周边部位以与调谐结构物16的卡止部件162的厚度相对应的方式被切削并形成槽a的结构。这种结构可更加稳定地固定调谐结构物16。

图8为本发明第四实施例的具有空腔结构的射频滤波器的结构图，与上述图6及图7所示的实施例相同，在图8的例中示出了具有单个空腔的滤波器。在图8所示的第四实施例中，盖10、外壳20及谐振器件30可由与上述第二及第三实施例中所述的材质相同的材质形成，并且可具有类似的结构。但是，与以往的实施例不同，在图8所示的第四实施例的调谐结构物18呈薄金属板形状。

上述金属板形状的调谐结构物18以堵塞由相应贯通孔形成的区域的形态通过焊接或锡焊等方式附着于盖10的下部面。与其他多个实施例相同地，上述调谐结构物18可由铜材质形成，之后借助外部冲压设备形成凹陷部位。

如上所述，可构成本发明实施例的具有空腔结构的射频滤波器，另一方面，除此之外，可在发明中实施多种实施例或变形例。例如，在上述说明中，以调谐结构物的材质的热膨胀系数低于盖的材质的热膨胀系数为例进行了说明，但是，在本发明的其他实施例中，调谐结构物可由热膨胀系数高于盖材质的热膨胀系数的材质形成。若观察此时的结构，例如，在本发明的其他实施例中，在根据外壳的材质和谐振器件的材质的差异等而使温度上升的情况下，因外壳与谐振器件的热膨胀差异而可能发生整体谐振频率频带向更高频频带移动的情况。在此情况下，为了补偿温度，即，为了使整体谐振频率频带进一步向低频频带移动，调谐结构物也可由热膨胀系数高于盖材质的热膨胀系数的材质形成。

并且，在上述说明中，在盖中按各个空腔形成的贯通孔的数量、形态及设置于此的调谐结构物除了在上述实施例中示出的数量及形状以外可具有多种数量和形态。并且，除此之外，也可按各空腔形成不同形态及数量的贯通孔。

并且，在上述说明中，额外的谐振器件可单独制造并附着在上述外壳的内部，并且，在本发明中，外壳和谐振器件均可由相同的材质形成，因此，外壳和谐振器件能够以一体压铸的方式来制造。或者除此之外，与在上述公开专利公报第10-2014-0026235号中公开的技术相同，外壳和其内部的谐振器件整体上可具有以冲压加工的方式形成为一体的结构。

除此之外，若观察其他实施例的可能性，形成在上述盖的贯通孔可以呈下部直径小于上部直径的锥形(taper)形状，与此相对应地，调谐结构物可以呈上部直径大于下部直径的杯子形状。这种结构在进行频率调谐作业时可更加稳定。

像这样，可以对本发明实施多种变形及变更，因此，本发明的范围不应以所说明的实施例而定，而是应以发明要求保护范围和与发明要求保护范围等同的范围而定。

Claims (9)

1.一种射频滤波器，具有空腔结构，上述射频滤波器的其特征在于，包括：

外壳，内部中空，一侧设置有开放面，从而具备空腔；

盖，用于密封上述外壳的开放面；以及

谐振器件，位于上述外壳的中空的部分，

在上述盖中，在与各个上述谐振器件相对应的部位形成有贯通孔，并以堵塞上述贯通孔的方式设置有用于调谐频率的调谐结构物，

上述调谐结构物的材质的热膨胀系数与上述盖的材质的热膨胀系数互不相同。

2.根据权利要求1所述的射频滤波器，其特征在于，上述调谐结构物呈杯子形状。

3.根据权利要求2所述的射频滤波器，其特征在于，借助外部冲压设备在上述调谐结构物的底面形成多个点喷丸结构。

4.根据权利要求3所述的射频滤波器，其特征在于，随着借助上述外部冲压设备在上述调谐结构物形成上述多个点喷丸结构，在上述调谐结构物的底面形成凹陷部位。

5.根据权利要求1所述的射频滤波器，其特征在于，上述调谐结构物呈金属板形状。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的射频滤波器，其特征在于，上述调谐结构物的热膨胀系数低于上述盖的热膨胀系数。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的射频滤波器，其特征在于，上述调谐结构物的材质为铜。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的射频滤波器，其特征在于，在上述杯子形状的调谐结构物的上端形成有在上述盖与上述贯通孔的周边部位相接触的卡止部件。

9.根据权利要求8所述的射频滤波器，其特征在于，在上述盖的贯通孔的周边部位形成有与上述调谐结构物的上述卡止部件相对应的槽。