CN107248601A - 一种滤波器 - Google Patents

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马才兵
杨继聪
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters

Abstract

本发明公开了一种滤波器，体积更小，且结构稳定，适合大规模生产的交叉耦合微波陶瓷介质滤波器。本发明中一种滤波器，包括：本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。

Description

一种滤波器
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及一种滤波器。
背景技术
滤波器是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中。
一般的，滤波器按所处理的信号分类可以包括模拟滤波器和数字滤波器两种。若按所通过信号的频段分类可以包括低通、高通、带通和带阻滤波器四种。常见的滤波器还包括声表面波滤波器、介质滤波器以及有源电力滤波器。其中，介质滤波器具体为利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的滤波器。该滤波器由数个长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。其特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄，特别适合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，便携电话、汽车电话、无线耳机、无线麦克风、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤波。
现有微波介质滤波器通常由矩形波导谐振单元构成的介质波导滤波器结构简单，比较容易实现，而且多个单元一体生产成本也较低，是当前应用较多的结构形式。矩形介质波导滤波器比较常见的控制耦合量的办法是两侧开槽，在相邻两个波导谐振器之间形成耦合窗口，根据开槽的大小，影响耦合窗的大小，从而控制耦合强度。这种滤波器从结构上看，耦合窗口的大小改变就会改变滤波器的结构稳定性，尤其这种大体积的陶瓷器件的加工，两侧开槽会导致陶瓷基材的不稳定，出现变形和微裂纹等问题。
发明内容
本发明提供了一种滤波器，体积更小，且结构稳定，适合大规模生产的交叉耦合微波陶瓷介质滤波器。
本发明提供的一种滤波器，包括：
本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；
所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；
至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；
至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。
可选的，
所述耦合窗包括圆形、多边形和/或U形。
可选的，
所述第一陶瓷体分体开设至少一个通孔。
可选的，
所述通孔边沿距所述第一陶瓷体边沿距离至少为1.0mm。
可选的，
所述通孔具有多个，且排列在一条直线上。
可选的，
所述通孔被设置在所述本体与其横向截面的交线上，其中所述截面与所述焊接面将所述本体分割为6个空间，包括第一空间、第二空间、第三空间、第四空间、第五空间和第六空间；
所述第一空间与所述第二空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第三空间之间设置至少两个通孔；
所述第四空间与所述第五空间之间设置至少两个通孔；
所述第五空间与所述第六空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第五空间的耦合窗被设置为U形；
所述第三空间与所述第四空间的耦合窗被设置为矩形。
可选的，
所述滤波器还包括第二陶瓷体，所述第二陶瓷体与所述第一陶瓷体焊接。
可选的，
所述第二陶瓷体的表层均镀有导电层，且不具有通孔。
可选的，
所述第一陶瓷体和所述第二陶瓷体层叠排布。
可选的，
所述第二陶瓷体包括至少2个第二陶瓷体分体；
至少2个所述第二陶瓷体分体彼此焊接。
下面对本发明提供的滤波器制造方法及装置所带来的核心有益效果进行描述：
该滤波器包括：本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。从而通过调整耦合窗面积的大小控制耦合量的多少。与矩形介质波导滤波器相比，该滤波器用于控制耦合量的办法并非是两侧开槽，取而代之的是在至少两个第一陶瓷体分体的焊接面进行开窗。这样便有效解决了两侧开槽导致陶瓷基材的不稳定，出现变形和微裂纹等问题。
具体实施方式
本发明提供了一种滤波器，体积更小，且结构稳定，适合大规模生产的交叉耦合微波陶瓷介质滤波器。
现在将在下文示出了一些但并非全部实施例。当然，在此描述实例不应被理解为限制本发明的保护范围、可应用性或者结构。更确切地说，这些实施例被提供以使得本发明将满足可适用的法律要求。全文中同样的结构名称可以指的是同样的零件。如在此使用的连通应被理解为涉及直接或间接连接导通，在任一情形中，该连通都能使彼此连通的组件通过中间介质构成唯一存在的虚体空间。
本发明提供了一种滤波器，体积更小，且结构稳定，适合大规模生产的交叉耦合微波陶瓷介质滤波器。
本发明提供的一种滤波器，包括：
本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；
所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；
至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；
至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。
本实施例中的滤波器包括本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。从而通过调整耦合窗面积的大小控制耦合量的多少。与矩形介质波导滤波器相比，该滤波器用于控制耦合量的办法并非是两侧开槽，取而代之的是在至少两个第一陶瓷体分体的焊接面进行开窗。这样便有效解决了两侧开槽导致陶瓷基材的不稳定，出现变形和微裂纹等问题。
需要说明的是，所述耦合窗包括圆形、多边形和/或U形。
下面对本发明提供的滤波器进一步说明：
所述第一陶瓷体分体开设至少一个通孔。
所述通孔边沿距所述第一陶瓷体边沿距离至少为1.0mm。
可选的，
所述通孔具有多个，且排列在一条直线上。
下面以四个实际应用中的例子对本发明中的滤波器进行说明：
实施例1：
该滤波器包括：
本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；
所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；
至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；
至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗；
所述通孔被设置在所述本体与其横向截面的交线上，其中所述截面与所述焊接面将所述本体分割为6个空间，包括第一空间、第二空间、第三空间、第四空间、第五空间和第六空间；
所述第一空间与所述第二空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第三空间之间设置至少两个通孔；
所述第四空间与所述第五空间之间设置至少两个通孔；
所述第五空间与所述第六空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第五空间的耦合窗被设置为U形；
所述第三空间与所述第四空间的耦合窗被设置为矩形。
两个相邻腔体之间的耦合是通过使用不与陶瓷边沿联通的通孔来调整剩余陶瓷体的体积大小和位置来达到需要的耦合量，使用多个通孔使得耦合量变得连续可调，并且方便在通用的滤波器设计软件上仿真。
通孔外置与陶瓷边沿距离大于1.0mm，这个设计能保证滤波器不同谐振腔之间的耦合，也能保证在滤波器的陶瓷块体制备加工过程整个陶瓷块的解构完整，不变型，使得滤波器的制备过程变得更加可控。
第二空间与所述第五空间的耦合和第三空间与所述第四空间的耦合是为滤波器增加了两个零点，使得滤波器的带外抑制更大。
第二空间与所述第五空间的耦合窗被设置为U形，同时考虑到耦合和抑制带内波动。
第三空间与所述第四空间的耦合窗被设置为矩形，使得交叉耦合量的控制更精确，带外抑制更好，且第一个零点的距离更好设计。
滤波器陶瓷体采用介电常数为21的微波介质陶瓷材料制备，滤波器参数为：中心频率为1900MHz，带宽20MHz，插入损耗小于2dB，带外抑制小于2.0dB，带内波动小于1.2dB，带外抑制大于65dB，驻波比小于1.3。
第2实施例：
该滤波器具有三块陶瓷块，第一块陶瓷块和第二块陶瓷块相同，均具有两个通孔，第一块陶瓷块和第二块陶瓷块表面具有导电层，且彼此面积最小的面焊接。
第三块陶瓷块大小与第一块陶瓷块和第二块陶瓷块焊接后的大小相同，且叠放在第一块陶瓷块和第二块陶瓷块的下方。这个设计是为了给滤波器设置零点，保证带外抑制大于80dB，且从结构上进一步缩小了滤波器的尺寸，滤波器的结构更加稳定，机械强度进一步提升。
第三块陶瓷块与第一块陶瓷块和第二块陶瓷块的通孔位置相对应位置具有同样的通孔。
第三块陶瓷块的通孔还设置在第一块陶瓷块和第二块陶瓷块焊接面的交线上。
两个相邻腔体之间的耦合是通过使用不与陶瓷边沿联通的通孔来调整剩余陶瓷体的体积大小和位置来达到需要的耦合量，使用多个通孔使得耦合量变得连续可调，并且方便在通用的滤波器设计软件上仿真。
通孔外置与陶瓷边沿距离大于1.0mm，这个设计能保证滤波器不同谐振腔之间的耦合，也能保证在滤波器的陶瓷块体制备加工过程整个陶瓷块的解构完整，不变型，使得滤波器的制备过程变得更加可控。
滤波器陶瓷体采用介电常数为21的微波介质陶瓷材料制备，滤波器参数为：中心频率为1750MHz，带宽30MHz，插入损耗小于2dB，带外抑制小于1.80dB，带内波动小于1.2dB，带外抑制小于80dB，驻波比小于1.3。
第3实施例：
该滤波器具有两组陶瓷块，每个陶瓷块结构相近，且具有至少两个通孔。第一陶瓷块与第二陶瓷块彼此并列焊接为一组，第三陶瓷块与第四陶瓷块彼此并列焊接为一组。两组陶瓷块层叠排布。
下面对本发明提供的滤波器进一步说明：
所述滤波器还包括第二陶瓷体，所述第二陶瓷体与所述第一陶瓷体焊接。
需要说明的是，所述第二陶瓷体的表层均镀有导电层，且不具有通孔。
所述第一陶瓷体和所述第二陶瓷体层叠排布。这个设计是给滤波器设置；交叉耦合，为滤波器设置多个零点，保证带外抑制大于80dB，且从结构上进一步缩小了滤波器的尺寸，滤波器的结构更加稳定，机械强度进一步提升。
需要说明的是，所述第二陶瓷体包括至少2个第二陶瓷体分体；至少2个所述第二陶瓷体分体彼此焊接。
两个相邻腔体之间的耦合是通过使用不与陶瓷边沿联通的通孔来调整剩余陶瓷体的体积大小和位置来达到需要的耦合量，使用多个通孔使得耦合量变得连续可调，并且方便在通用的滤波器设计软件上仿真。
通孔外置与陶瓷边沿距离大于1.0mm，这个设计能保证滤波器不同谐振腔之间的耦合，也能保证在滤波器的陶瓷块体制备加工过程整个陶瓷块的解构完整，不变型，使得滤波器的制备过程变得更加可控。
滤波器陶瓷体采用介电常数为21的微波介质陶瓷材料制备，滤波器参数为：中心频率为1800MHz，带宽20MHz，插入损耗小于2dB，带外抑制小于1.80dB，带内波动小于1.2dB，带外抑制小于70dB，驻波比小于1.3。
第4实施例：
该滤波器具有4块陶瓷块，四块陶瓷块表层均镀有导电层，且层叠排列并焊接。
其中，第一块陶瓷块具有至少两个通孔，第二块和第三块陶瓷块对应位置也有通孔。第四块陶瓷块位于第三块陶瓷块的下方，不具有通孔。
这个设计是给滤波器设置；交叉耦合，为滤波器设置多个零点，保证带外抑制大于80dB，且从结构上进一步缩小了滤波器的尺寸，滤波器的结构更加稳定，机械强度进一步提升。
需要说明的是，第四块陶瓷块可以由至少两个小的陶瓷块焊接而成。
滤波器陶瓷体采用介电常数为21的微波介质陶瓷材料制备，滤波器参数为：中心频率为3500MHz，带宽20MHz，插入损耗小于2dB，带外抑制小于1.80dB，带内波动小于1.3dB，带外抑制大于80dB，驻波比小于1.3。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：
本体，所述本体包括第一陶瓷体，所述第一陶瓷体包括中空且彼此焊接的至少两个第一陶瓷体分体；
所述第一陶瓷体分体的表层均镀有导电层；
至少两个所述第一陶瓷体分体焊接；
至少两个所述第一陶瓷体分体的焊接面设有至少一个能够连通两者的耦合窗。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述耦合窗包括圆形、多边形和/或U形。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一陶瓷体分体开设至少一个通孔。
4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，
所述通孔边沿距所述第一陶瓷体边沿距离至少为1.0mm。
5.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，
所述通孔具有多个，且排列在一条直线上。
6.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，
所述通孔被设置在所述本体与其横向截面的交线上，其中所述截面与所述焊接面将所述本体分割为6个空间，包括第一空间、第二空间、第三空间、第四空间、第五空间和第六空间；
所述第一空间与所述第二空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第三空间之间设置至少两个通孔；
所述第四空间与所述第五空间之间设置至少两个通孔；
所述第五空间与所述第六空间之间设置至少两个通孔；
所述第二空间与所述第五空间的耦合窗被设置为U形；
所述第三空间与所述第四空间的耦合窗被设置为矩形。
7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述滤波器还包括第二陶瓷体，所述第二陶瓷体与所述第一陶瓷体焊接。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述第二陶瓷体的表层均镀有导电层，且不具有通孔。
9.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述第一陶瓷体和所述第二陶瓷体层叠排布。
10.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述第二陶瓷体包括至少2个第二陶瓷体分体；
至少2个所述第二陶瓷体分体彼此焊接。
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