CN107706488A - 一种结构型多阶谐振带通滤波器 - Google Patents

一种结构型多阶谐振带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明一种结构型多阶谐振带通滤波器，包括基体、输入电极和输出电极；所述基体包括开放面、短路面以及顶面；所述基体上贯穿设置有若干共振孔，所述开放面设有第一镂空区域，所述顶面设置有两个第二镂空区域，所述输入电极和所述输出电极分别设置在两个所述第二镂空区域中；所述基体进一步包括接地金属层以及共振涂层；每一共振孔沿所述开放面到所述短路面的方向上依次设置有同轴设置的第一槽部和第二槽部，所述第一槽部沿平行于所述开放面的横截面为矩形，所述第二槽部沿平行于所述开放面的横截面为圆形。本发明在保证电特性不变的情况下，大大减小了滤波器的整体体积。

Description

一种结构型多阶谐振带通滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器领域，尤其是一种结构型多阶谐振带通滤波器。
背景技术
介质滤波器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，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。
介质滤波器的主要优点是功率容量大，插入损耗低，但现有介质滤波器体积都比较大，普遍在厘米量级，且现有介质滤波器因其物理特性的影响，当其体积变小时，其电特性也随之变差。
因此，需要提供一种体积小、电特性好的结构型多阶谐振带通滤波器。
发明内容
本发明提供一种结构型多阶谐振带通滤波器，旨在克服现有介质滤波器体积大的现状。
本发明采用了以下技术措施：
一种结构型多阶谐振带通滤波器，包括基体、输入电极和输出电极；
所述基体为矩形结构，包括开放面、与所述开放面相对设置的短路面以及连接于所述开放面和所述短路面之间的顶面；所述基体上贯穿设置有若干共振孔，且所述共振孔并排设置，所述共振孔从所述开放面延伸到所述短路面；所述开放面设有第一镂空区域，所述第一镂空区域环绕每一共振孔设置；所述顶面设置有两个第二镂空区域，每一第二镂空区域分别延伸到所述开放面并与所述第一镂空区域连接；所述输入电极和所述输出电极分别设置在两个所述第二镂空区域中；所述基体进一步包括接地金属层以及共振涂层；所述接地金属层涂覆于所述基体除了镂空区域以外的其他外表面；所述共振涂层涂覆于所述共振孔内，且所述接地金属层与所述共振涂层在所述短路面连接，形成短路端；
每一共振孔沿所述开放面到所述短路面的方向上依次设置有同轴设置的第一槽部和第二槽部，所述第一槽部沿平行于所述开放面的横截面为矩形，所述第二槽部沿平行于所述开放面的横截面为圆形。
作为进一步改进，定义所述开放面与所述顶面的共有边为第一线段，多个所述矩形关于所述第一线段在所述开放面上的中垂线对称。
作为进一步改进，所述圆形的直径相同，在每一共振孔中，所述矩形的最小边长大于所述圆形的直径。
作为进一步改进，所述第一槽部和所述第二槽部沿所述开放面到所述短路面方向上的深度比为1/3～1/5。
作为进一步改进，所述基体上贯穿设置有五个共振孔。
作为进一步改进，所述第一镂空区域关于所述第一线段在所述开放面上的中垂线对称，两个所述第二镂空区域关于所述第一线段在所述顶面上的中垂线对称。
作为进一步改进，所述第一镂空区域包括间隔设置的第一子区域、第二子区域和第三子区域，所述第二子区域环绕中间的三个共振孔设置，所述第一子区域和所述第三子区域分别环绕两侧的共振孔设置。
作为进一步改进，两个所述第二镂空区域分别与所述第一子区域和所述第三子区域连接。
作为进一步改进，定义所述第一线段为所述开放面以及所述顶面的长边，所述长边的长度为6.2mm～5.4mm，所述开放面的短边的长度为2.5mm～1.7mm，所述顶面的短边的长度为3.4mm～2.6mm。
作为进一步改进，所述输入电极和所述输出电极分别通过丝网印刷设置在所述第二镂空区域上。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、本发明一种结构型多阶谐振带通滤波器通过在基体上贯穿设置若干共振孔，且每一共振孔均由截面为矩形第一槽部和截面为圆形的第二槽部组成，在保证滤波器的电特性良好的前提下，大大缩减的滤波器整体的体积，使滤波器的可应用场景增加。
2、本发明一种结构型多阶谐振带通滤波器在基体上贯穿设置了五个共振孔，且所述第一线段的长度为6.2mm～5.4mm，所述开放面除第一线段以外的另一边的长度为2.5mm～1.7mm，所述顶面除第一线段以外的另一边的长度为3.4mm～2.6mm，使本滤波器尤其适用于4GHz～7GHz的频率波段。
3、本发明一种结构型多阶谐振带通滤波器可通过对第一槽部和第二槽部的微调，使滤波器达到电磁耦合平衡或故意不平衡，以使其适应不同的频率波段。
附图说明
附图1是本发明实施例1的一种结构型多阶谐振带通滤波器的正面结构示意图。
附图2是本发明实施例1的一种结构型多阶谐振带通滤波器的背面结构示意图。
附图3是附图1中A-A方向的截面图。
附图4是本发明实施例1的一种结构型多阶谐振带通滤波器的结构等效电路特性曲线示意图。
附图5是本发明实施例2的一种结构型多阶谐振带通滤波器的正面结构示意图。
附图6是本发明实施例2的一种结构型多阶谐振带通滤波器的结构等效电路特性曲线示意图。
主要元件符号说明
基体 1
开放面 11
短路面 12
顶面 13
输入电极 2
输出电极 3
共振孔 4
第一槽部 41
第二槽部 42
第一镂空区域 5
第一子区域 51
第二子区域 52
第三子区域 53
第二镂空区域 6
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
请参考图1-图3，实施例中，一种结构型多阶谐振带通滤波器，包括基体1、输入电极2和输出电极3；
所述基体1为矩形结构，所述基体1由介电陶瓷或其他有机介电物质制成，所述基体1上包括开放面11、与所述开放面11相对设置的短路面12以及连接于所述开放面11和所述短路面12之间的顶面13；本实施例中，定义所述开放面11与所述顶面13的共有边为第一线段，所述第一线段的长度为6.2mm～5.4mm，所述开放面11除第一线段以外的另一边的长度为2.5mm～1.7mm，所述顶面13除第一线段以外的另一边的长度为3.4mm～2.6mm。本尺寸的滤波器较现有介质滤波器的体积整体减小了1/3～2/3，且本尺寸的滤波器尤其适用于4GHz～7GHz的频率波段。
所述基体1上贯穿设置有若干共振孔4，且所述共振孔4并排设置，所述共振孔4从所述开放面11延伸到所述短路面12，若干所述共振孔4均垂直于所述开放面11，这些共振孔4形成滤波器的共振器。本实施例中，所述共振孔4为五个。
所述开放面11设有第一镂空区域5，镂空区域即为不施加金属涂层可使所述基体1的本体外露，同时，所述第一镂空区域5环绕每一共振孔4设置。
所述顶面13设置有两个第二镂空区域6，两个所述第二镂空区域6存在一定的隔离带，彼此互不接触。每一第二镂空区域6分别延伸到所述开放面11并与所述第一镂空区域5连接成一个整体。
所述输入电极2和所述输出电极3分别设置在两个所述第二镂空区域6中，且部分延伸至所述开放面11上。所述输入电极2和所述输出电极3是通过丝网印刷的方式覆盖在所述基体1上，或通过高温金属化银电极的方式，使银电极与基体1连接在一起，也可使用激光蚀刻等方式在所述基体1的外表面上覆盖导电金属层成型。
所述基体1进一步包括接地金属层以及共振涂层；所述接地金属层涂覆于所述基体1除了镂空区域以外的其他外表面。所述共振涂层涂覆于所述共振孔4的内壁上，且所述接地金属层与所述共振涂层在所述短路面12连接，形成短路端。本实施例中，为最大程度保证滤波器的电特性，所述接地金属层的厚度为6um～20um，所述共振涂层的厚度为0.8um～3.0um。
请参考图3，本实施例中，每一共振孔4沿所述开放面11到所述短路面12的方向上依次设置有同轴设置的第一槽部41和第二槽部42，所述第一槽部41沿平行于所述开放面11的横截面为矩形，且所述矩形的四个角为弧形导角，所述第二槽部42沿平行于所述开放面11的横截面为圆形。所述第一槽部41整体呈矩形立方体结构，所述第二槽部42整体呈圆柱体。所述第一槽部41和所述第二槽部42连接处呈台阶状。在每一共振孔4中，所述矩形的最小边长大于所述圆形的直径。即第二槽部42设置在第一槽部41内部。所述第一槽部41的长度为0.4mm～0.8mm，所第二槽部42的长度为2.0mm～2.9mm。
若干共振孔4内的第一槽部41可不完全相同，可根据实际情况调整第一槽部41的的尺寸，但要满足一定的对称要求，即多个所述矩形关于所述第一线段在所述开放面11上的中垂线对称。第二槽部42的尺寸也可适当调整，但要保证每一第二槽部42的直径相同，即所述圆形的直径均相同。
本实施例中，所述第一槽部41和所述第二槽部42沿所述开放面11到所述短路面12方向上的深度比为1/3～1/5。本实施例选取较优值，所述第一槽部41和所述第二槽部42沿所述开放面11到所述短路面12方向上的深度比为1/4。
同时，所述第一槽部和所述第二槽部同轴设置，在制造工艺流程易于操作，提高加工效率。
通过设置共振孔减小滤波器整体体积的原理是，在增大波传输的路程的同时，为保持波的频率不变，其滤波器的整体体积便要相应减小。
本实施例中，为提高滤波器的电特性，镂空区域也要满足一定的对称要求，即第一镂空区域5关于所述第一线段在所述开放面11上的中垂线对称，两个所述第二镂空区域6关于所述第一线段在所述顶面13上的中垂线对称。
请参考图4，是本实施例中一种结构型多阶谐振带通滤波器的结构等效电路特性曲线示意图，本示意图的测试用滤波器的体积较现有介质滤波器的体积减小了1/3～2/3，结合曲线图可以看出即使滤波器的体积较现有介质滤波器的体积减小了1/3～2/3，仍可保持良好的电特性。滤波器的整体体积减小，既降低了滤波器的生产成本，也是滤波器的可应用场景大大增加。
实施例2：
请参考图5，本实施例相较于实施例1的区别在于，所述第一镂空区域5包括间隔设置的第一子区域51、第二子区域52和第三子区域53，其中，所述第二子区域52同时环绕中间三个所述共振孔4，所述第一子区域51和所述第三子区域53分别环绕所述第一子区域51两侧的共振孔4。
同时，本实施例中，两个所述第二镂空区域6分别于所述第一子区域51和所述第三子区域53连接。
请参考图6，是本实施例中一种结构型多阶谐振带通滤波器的结构等效电路特性曲线示意图，由曲线图可以看出即使滤波器的体积较现有介质滤波器的体积减小了1/3～2/3，仍可保持良好的电特性。滤波器的整体体积减小，既降低了滤波器的生产成本，也是滤波器的可应用场景大大增加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，包括基体、输入电极和输出电极；
所述基体为矩形结构，包括开放面、与所述开放面相对设置的短路面以及连接于所述开放面和所述短路面之间的顶面；所述基体上贯穿设置有若干共振孔，且所述共振孔并排设置，所述共振孔从所述开放面延伸到所述短路面；所述开放面设有第一镂空区域，所述第一镂空区域环绕每一共振孔设置；所述顶面设置有两个第二镂空区域，每一第二镂空区域分别延伸到所述开放面并与所述第一镂空区域连接；所述输入电极和所述输出电极分别设置在两个所述第二镂空区域中；所述基体进一步包括接地金属层以及共振涂层；所述接地金属层涂覆于所述基体除了镂空区域以外的其他外表面；所述共振涂层涂覆于所述共振孔内，且所述接地金属层与所述共振涂层在所述短路面连接，形成短路端；
每一共振孔沿所述开放面到所述短路面的方向上依次设置有同轴设置的第一槽部和第二槽部，所述第一槽部沿平行于所述开放面的横截面为矩形，所述第二槽部沿平行于所述开放面的横截面为圆形。
2.根据权利要求1所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，定义所述开放面与所述顶面的共有边为第一线段，多个所述矩形关于所述第一线段在所述开放面上的中垂线对称。
3.根据权利要求2所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述圆形的直径相同，在每一共振孔中，所述矩形的最小边长大于所述圆形的直径。
4.根据权利要求3所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述第一槽部和所述第二槽部沿所述开放面到所述短路面方向上的深度比为1/3～1/5。
5.根据权利要求3所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述基体上贯穿设置有五个共振孔。
6.根据权利要求5所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述第一镂空区域关于所述第一线段在所述开放面上的中垂线对称，两个所述第二镂空区域关于所述第一线段在所述顶面上的中垂线对称。
7.根据权利要求6所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述第一镂空区域包括间隔设置的第一子区域、第二子区域和第三子区域，所述第二子区域环绕中间的三个共振孔设置，所述第一子区域和所述第三子区域分别环绕两侧的共振孔设置。
8.根据权利要求7所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，两个所述第二镂空区域分别与所述第一子区域和所述第三子区域连接。
9.根据权利要求2所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，定义所述第一线段为所述开放面以及所述顶面的长边，所述长边的长度为6.2mm～5.4mm，所述开放面的短边的长度为2.5mm～1.7mm，所述顶面的短边的长度为3.4mm～2.6mm。
10.根据权利要求1所述的结构型多阶谐振带通滤波器，其特征在于，所述输入电极和所述输出电极分别通过丝网印刷设置在所述第二镂空区域上。
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