CN110459840B - 通信设备、介质滤波器、介质块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信设备、介质滤波器以及介质块，其中介质块为一体成型结构，介质块的表面分布设置有谐振器盲孔、交叉耦合盲孔以及输入/输出盲孔，输入/输出盲孔的位置与谐振器盲孔的位置相对应，输入/输出盲孔用于接收输入/输出PIN针插置，介质块设有金属镀层，金属镀层覆盖介质块除输入/输出盲孔的区域。本发明提供的介质块结构新颖、体积较小，金属镀层覆盖介质块除输入/输出盲孔的区域，避免了对输入/输出盲孔作金属化，降低了生产难度，大幅度提高批量生产的成品率与效率，可实现稳定可靠的大规模、低成本生产。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信设备、介质滤波器、介质块。
背景技术
随着通信技术的突飞猛进，特别是即将到来的5G通信时代，对系统架构提出更为苛刻技术要求，就是实现高效、大容量通信的同时，系统模块必须要做到高度集成化、小型化、轻量化、低成本的目标，如5G Massive MIMO技术为实现系统信道从目前的8或者16信道，进一步扩展为32、64或者128信道的同时，系统整机架构尺寸不能过大，甚至还需实现一定程度的小型化，而微波滤波器作为系统的核心部件，其性能参数、尺寸大小、成本优劣均对系统的性能、架构尺寸、成本造成较大的影响，特别是上述MIMO系统因采用更多的滤波器集成应用、或者微基站(Small Cells)对架构尺寸的特殊要求，均需要小型化滤波器来匹配系统设计。同时，5G通信系统兼容上代(2G、3G、4G)通信系统，支持多个离散的频段，包括800MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz、2600MHz等。同时5G通信系统引入了新频谱(NewRadio)，包括中低频段的700MHz、3.5GHz、4.8GHz以及毫米波27GHz频段等。由于中低频段分配的移动通信频谱的杂散性，5G通信系统对滤波器有很高的性能需求，需要滤波器具有更好的隔离、近端抑制和选频特性。如何使滤波器在尺寸小型化、微型化、便于系统集成化及成本最优化的前提下实现高性能，是对滤波器产品最为迫切的技术要求。
传统的金属腔体滤波器体积较大，难以适应5G微基站对滤波器的小型化和集成化的需要，故在5G通信系统中一般采用陶瓷介质滤波器，通过高介电常数的陶瓷材料对微波波长的压缩效应，可以大幅度压缩谐振腔的有效尺寸，使滤波器的整体外形尺寸小型化。然而，在传统的金属腔通常采用抽头线分别连接输入/输出端口与首尾两个谐振腔，然而在陶瓷介质滤波器形态中，该结构通常难以实现，尤其难以应用于一体化成型的陶瓷介质滤波器中，理由如下：如果输入输出端口在侧面，则需通过二次加工打通输入/输出端口与谐振器孔并金属化；如果输入输出端口在谐振器孔的同侧或另一侧，则无法实现在陶瓷内部的折弯连接。因此，陶瓷介质滤波器一般采用其他的形式，通常为容性耦合的方式实现输入/输出耦合。实际应用时，一般通过将输入/输出孔内部金属化以实现将两个输入/输出PIN针焊接在输入/输出孔中，从而固定PIN针。
然而，由于输入/输出孔的孔径偏小，液体银浆受浓度、张力等影响，需要特殊工序工艺才能实现将输入/输出孔内部金属化，且无法保证输入/输出孔内部的金属化可靠。该结构需要额外的工艺和工序支撑，且对批量通过率有较大影响。
发明内容
本申请提供一种通信设备、介质滤波器、介质块，以解决现有技术中陶瓷介质滤波器的输入/输出孔金属化困难且对批量通过率有较大影响的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种介质块，其中：
所述介质块为一体成型结构；
所述介质块的表面分布设置有谐振器盲孔、交叉耦合盲孔以及输入/输出盲孔，所述输入/输出盲孔的位置与所述谐振器盲孔的位置相对应，所述输入/输出盲孔用于接收输入/输出PIN针插置，所述介质块设有金属镀层，所述金属镀层覆盖所述介质块除所述输入/输出盲孔的区域。
根据本发明一具体实施例，所述金属镀层为银镀层或者铜镀层。
根据本发明一具体实施例，所述输入/输出盲孔呈为直通式盲孔或台阶式盲孔。
根据本发明一具体实施例，所述输入/输出盲孔内设置有点胶以保持所述输入/输出PIN针插置在所述输入/输出盲孔中；
所述输入/输出盲孔为直通式盲孔时，所述点胶位于所述直通式盲孔的孔壁与所述输入/输出PIN针之间；
所述输入/输出盲孔为台阶式盲孔时，所述台阶式盲孔具有台阶面，所述台阶面承载所述点胶。
根据本发明一具体实施例，所述介质块为陶瓷介质块，所述介质块设有通槽，所述通槽为条形槽、十字槽、T型槽、L型槽中的一种或多种。
根据本发明一具体实施例，所述介质块呈矩形块状，所述介质块的相邻面设有圆弧倒角过渡。
根据本发明一具体实施例，所述输入/输出盲孔的直径大于所述输入/输出PIN针的直径以使得所述输入/输出PIN针能够与所述输入/输出盲孔的孔壁相间隔。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种介质滤波器，所述介质滤波器包括输入/输出PIN针、电路板以及前述的介质块，所述输入/输出PIN针与所述电路板电连接。
根据本发明一具体实施例，所述电路板设有金属化过孔，所述电路板的两个表面在所述金属化过孔的两端分设有焊盘和引线，所述焊盘用于与所述输入/输出PIN针焊接，或者所述电路板上设有弹性夹，所述弹性夹用于夹住所述输入/输出PIN针以使所述输入/输出PIN针与所述电路板电连接。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，所述通信设备包括前述的介质滤波器。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的介质块结构新颖、体积较小，金属镀层覆盖介质块除输入/输出盲孔的区域，避免了对输入/输出盲孔作金属化，降低了生产难度，大幅度提高批量生产的成品率与效率，可实现稳定可靠的大规模、低成本生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是本发明实施例提供的一种介质块的立体结构示意图；
图2是图1中所示的介质块的背面立体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种介质块的立体结构示意图；
图4是图3中所示的介质块的背面立体结构示意图；
图5是本发明实施例提供的介质滤波器的立体结构示意图；
图6是图5中所示的介质滤波器一视角的分解结构示意图；
图7是图5中所示的介质滤波器另一视角的分解结构示意图；
图8是图5中所示的介质滤波器局部放大截面示意图；
图9是本发明实施例提供的介质滤波器的频率响示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供一种介质块100，该介质块100为一体成型结构，可采用陶瓷材料一体成型，该介质块100可呈矩形块状等形状，该介质块100的相邻表面设有圆弧倒角过渡，设置圆弧倒角过渡可以优化产品通性指性能，并可避免刮碰损伤。
介质块100设有通槽，介质块100的第一表面分布设置有谐振器盲孔和交叉耦合盲孔，介质块100的第二表面分布设置有输入/输出盲孔，输入/输出盲孔的位置与谐振器盲孔的位置相对应，本实施例中，输入/输出盲孔为台阶式盲孔，第一表面和第二表面为一对平行的表面，输入/输出盲孔与谐振器盲孔呈背对式设置，在其它实施例中，输入/输出盲孔也可设置在与第一表面相邻的侧表面。
通槽的形状、尺寸以及数量可以根据实际需求进行调整。通槽可为条形槽、十字槽、T型槽、L型槽中的一种或多种。本实施例中，通槽包括条形槽111、第一T型槽112、第二T型槽113，第一T型槽112、第二T型槽113分别设置于条形槽111的两侧，第一T型槽112、第二T型槽113相对条形槽111可以呈对称或非对称设置。
谐振器盲孔和交叉耦合盲孔的尺寸以及数量可以根据实际需求进行调整。本实施例中，谐振器盲孔包括围绕第一T型槽112设置的第一谐振器盲孔121、第二谐振器盲孔122、第三谐振器盲孔123、第四谐振器盲孔124以及围绕第二T型槽113设置的第五谐振器盲孔125、第六谐振器盲孔126、第七谐振器盲孔127、第八谐振器盲孔128。各谐振器盲孔的直径可相同或相异，各谐振器盲孔的深度可相同或相异。交叉耦合盲孔包括设置于第二谐振器盲孔122和第三谐振器盲孔123之间的第一交叉耦合盲孔131以及设置于第六谐振器盲孔126和第七谐振器盲孔127之间的第二交叉耦合盲孔132。第一交叉耦合盲孔131、第二交叉耦合盲孔132的直径可相同或相异，第一交叉耦合盲孔131、第二交叉耦合盲孔132的深度可相同或相异。
输入/输出盲孔包括与第一谐振器盲孔121对应的第一台阶式盲孔141以及与第八谐振器盲孔128对应的第二台阶式盲孔142。当然，第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142也可以与其它谐振器盲孔相对应。第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142用于接收输入/输出PIN针400(见图6及图8)插置，输入/输出PIN针400通过容性耦合方式实现信号传输，第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的直径大于输入/输出PIN针400的直径，以使得输入/输出PIN针400能够轻松的插入第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142中并与第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的孔壁相间隔，输入/输出PIN针400可呈悬空式插置于第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142中。输入/输出PIN针400的直径较小，例如为1毫米左右，第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的直径大于输入/输出PIN针400的直径，第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的尺寸工差要求相对放宽，可以极大的简化介质块100的制造。
介质块100上设有金属镀层，金属镀层可为银镀层或者铜镀层。金属镀层覆盖介质块100除第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的区域，即金属镀层不覆盖第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142而将其它区域进行覆盖，以使得谐振器盲孔构成谐振器，交叉耦合盲孔构成交叉耦合，金属镀层覆盖介质块100除输入/输出盲孔的区域，避免了对输入/输出盲孔作金属化，降低了生产难度。其中，谐振器在通信时用于进行谐振，可通过打磨谐振器盲孔上的金属镀层来调节谐振频率，交叉耦合用于实现四个传输零点(如图9中所示的四个传输零点)。
输入/输出PIN针400用于与首尾两个谐振器(即由第一谐振器盲孔121、第八谐振器盲孔128构成的谐振器)耦合。
本实施例中，由于第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142无需设置金属镀层，在进行金属化作业时该区域的遮蔽简单易行，利用与第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142匹配的T形塞塞住即可，T形塞的外端面与介质块100的表面齐平，不会影响介质块100表面的金属化，T形塞可以很好的避免金属镀层渗入到第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的底部，在金属化作业时，若有少量金属进入到第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的端口部位也不影响产品性能。输入/输出PIN针400与第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142为插置配合，可通过改变输入/输出PIN针400插入第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142的深度来调节输入/输出PIN针400与首尾谐振器的耦合强度，即更换不同长度的输入/输出PIN针400与第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142对插即可，耦合强度调节相对方便。
进一步地，第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142具有台阶面(未标号)，台阶面能够承载点胶(图未示出)，点胶能够保持输入/输出PIN针400插置在第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142中。
请一并参阅图3和图4，本发明实施例还提供一种介质块200，该介质块200为一体成型结构，可采用陶瓷材料一体成型，该介质块200可呈矩形块状等形状，该介质块200的相邻表面设有圆弧倒角过渡，设置圆弧倒角过渡可以优化产品通性指性能，并可避免刮碰损伤。
介质块200设有通槽，介质块200的第一表面分布设置有谐振器盲孔和交叉耦合盲孔，介质块200的第二表面分布设置有输入/输出盲孔，输入/输出盲孔的位置与谐振器盲孔的位置相对应，本实施例中，输入/输出盲孔为直通式盲孔，第一表面和第二表面为一对平行的表面，输入/输出盲孔与谐振器盲孔呈背对式设置，在其它实施例中，输入/输出盲孔也可设置在与第一表面相邻的侧表面。
通槽的形状、尺寸以及数量可以根据实际需求进行调整。通槽可为条形槽、十字槽、T型槽、L型槽中的一种或多种。本实施例中，通槽包括十字槽211、第一条形槽212、第二条型槽213，第一条形槽212、第二条型槽213分别设置于十字槽211的两侧，第一条形槽212、第二条型槽213相对十字槽211可以呈对称或非对称设置。
谐振器盲孔和交叉耦合盲孔的尺寸以及数量可以根据实际需求进行调整。本实施例中，谐振器盲孔包括围绕第一条形槽212设置的第一谐振器盲孔221、第二谐振器盲孔222、第三谐振器盲孔223、第四谐振器盲孔224以及围绕第二条型槽213设置的第五谐振器盲孔225、第六谐振器盲孔226、第七谐振器盲孔227、第八谐振器盲孔228。各谐振器盲孔的直径可相同或相异，各谐振器盲孔的深度可相同或相异。交叉耦合盲孔包括设置于第一谐振器盲孔221和第二谐振器盲孔222之间的第一交叉耦合盲孔231以及设置于第七谐振器盲孔227和第八谐振器盲孔228之间的第二交叉耦合盲孔232。第一交叉耦合盲孔231、第二交叉耦合盲孔232的直径可相同或相异，第一交叉耦合盲孔231、第二交叉耦合盲孔232的深度可相同或相异。
输入/输出盲孔包括与第一谐振器盲孔221对应的第一直通式盲孔241以及与第八谐振器盲孔228对应的第二直通式盲孔242。当然，第一直通式盲孔241和第八谐振器盲孔228也可以与其它谐振器盲孔相对应。第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242用于接收输入/输出PIN针400(见图6及图8)插置，第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242的直径大于输入/输出PIN针400的直径以使得输入/输出PIN针400能够轻松的插入第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242中并与第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242的孔壁相间隔，输入/输出PIN针400可呈悬空式插置于第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242中。输入/输出PIN针400的直径较小，例如为1毫米左右，第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242的直径大于输入/输出PIN针400的直径，第一谐振器盲孔221和第二直通式盲孔242的尺寸工差要求相对放宽，可以极大的简化介质块200的制造。
介质块200上设有金属镀层，金属镀层为银镀层或者铜镀层。金属镀层覆盖介质块200除第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242的区域，即金属镀层不覆盖第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242而将将其它区域进行覆盖，以使得谐振器盲孔构成谐振器，交叉耦合盲孔构成交叉耦合，金属镀层覆盖介质块200除输入/输出盲孔的区域，避免了对输入/输出盲孔作金属化，降低了生产难度。其中，谐振器在通信时用于进行谐振，可通过打磨谐振器盲孔上的金属镀层来调节谐振频率，交叉耦合用于实现两个传输零点(如图9中所示的两个传输零点)。
输入/输出PIN针400用于与首尾两个谐振器(即由第一谐振器盲孔221、第八谐振器盲孔228构成的谐振器)耦合。
本实施例中，由于第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242无需设置金属镀层，在进行金属化作业时该区域的遮蔽简单易行，用于与第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242匹配的塞子塞住即可。输入/输出PIN针400与第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242为插置配合，可通过改变输入/输出PIN针400插入第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242的深度来调节输入/输出PIN针400与首尾谐振器的耦合强度，即更换不同长度的输入/输出PIN针400与第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242对插即可，耦合强度调节相对方便。
进一步地，第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242内设置有点胶(图未示出)以保持输入/输出PIN针400插置在第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142中，点胶位于第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242的孔壁与输入/输出PIN针400之间。
在其它实施例中，第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242也可以作金属化并与输入/输出PIN针400焊接连接，但此时第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242尺寸较小，且金属化工艺较为困难，成品率低，当第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242的孔径较小时(例如1毫米左右)，液体银浆(金属镀层为银镀层时)受浓度、张力等影响，需要特殊工序工艺才能实现第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242内部的可靠金属化。该结构需要额外的工艺和工序支撑，且对批量通过率有一定影响。
若第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242内部存在局部非金属化，则对耦合强度(输入/输出PIN针400与首尾谐振腔之间的耦合)有较大影响，且第一直通式盲孔241和第二台阶式盲孔242的尺寸精度要求相对较高，在焊接连接输入/输出PIN针400后，耦合强度无法调节。
请一并参阅图1-图8，本发明还提供一种介质滤波器10，该介质滤波器10包括输入/输出PIN针400、电路板300以及前述的介质块100(或介质块200)，输入/输出PIN针400一端与电路板300电连接，另一端插置于第一台阶式盲孔141和第二台阶式盲孔142中，或者插置于第一直通式盲孔241和第二直通式盲孔242中。
其中，电路板300设有金属化过孔310，电路板300的两个表面在金属化过孔310的两端分设有焊盘320和引线330，焊盘320用于与输入/输出PIN针400焊接，引线330与用于与电路板300上的其它电路电连接。
或者，电路板300上设有弹性夹(图未示)，弹性夹用于夹住输入/输出PIN针400以使输入/输出PIN针400与电路板300电连接。
如图9所示，图9中横轴为工作频率，单位为GHz，纵轴为滤波器的S参数，单位为dB，由图9可知，本实施例提供的介质滤波器10通带为3200-3360MHz，通带回波损耗(S11参数)：20dB；阻带抑制(S21)：3185MHz前、3370MHz后达到25dB，3180MHz前、3375MHz后达到40dB，由于两个CQ(Cascaded Quadruple)交叉耦合，产生了两对共四个传输零点，极大提高了滤波器在通带两侧近端的抑制，且使其在3140MHz前、3475MHz后可达60dB带外抑制。
此外，本发明还提供了一种通信设备，该通信设备包括前述的介质滤波器10。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提供的介质块100(200)结构新颖、体积较小，金属镀层覆盖介质块100(200)除输入/输出盲孔的区域，避免了对输入/输出盲孔作金属化，降低了生产难度，输入/输出盲孔的直径大于输入/输出PIN针的直径，输入/输出盲孔的尺寸工差要求相对放宽，制造方便，且耦合强度调节方便，只需更换不同长度的输入/输出PIN针400与输入/输出盲孔对插即可，大幅度提高批量生产的成品率与效率，可实现稳定可靠的大规模、低成本生产。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种介质块，其特征在于：
所述介质块为一体成型结构；
所述介质块的表面分布设置有谐振器盲孔、交叉耦合盲孔以及输入/输出盲孔，所述输入/输出盲孔的位置与所述谐振器盲孔的位置相对应，所述输入/输出盲孔用于接收输入/输出PIN针插置，所述介质块设有金属镀层，所述金属镀层覆盖所述介质块除所述输入/输出盲孔的区域，使得所述谐振器盲孔构成谐振器，和使得所述交叉耦合盲孔构成交叉耦合；所述输入/输出盲孔呈为台阶式盲孔，所述输入/输出盲孔的直径大于所述输入/输出PIN针的直径以使得所述输入/输出PIN针能够与所述输入/输出盲孔的孔壁相间隔；
其中所述输入/输出盲孔内设置有点胶以用于保持所述输入/输出PIN针插置在所述输入/输出盲孔中，所述台阶式盲孔具有台阶面，所述台阶面承载所述点胶。
2.根据权利要求1所述的介质块，其特征在于：所述金属镀层为银镀层或者铜镀层。
3.根据权利要求1所述的介质块，其特征在于：所述介质块为陶瓷介质块，所述介质块设有通槽，所述通槽为条形槽、十字槽、T型槽、L型槽中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的介质块，其特征在于：所述介质块呈矩形块状，所述介质块的相邻面设有圆弧倒角过渡。
5.一种介质滤波器，其特征在于，所述介质滤波器包括输入/输出PIN针、电路板以及权利要求1至4中任意一项所述的介质块，所述输入/输出PIN针与所述电路板电连接。
6.根据权利要求5所述的介质滤波器，其特征在于，所述电路板设有金属化过孔，所述电路板的两个表面在所述金属化过孔的两端分设有焊盘和引线，所述焊盘用于与所述输入/输出PIN针焊接，或者所述电路板上设有弹性夹，所述弹性夹用于夹住所述输入/输出PIN针以使所述输入/输出PIN针与所述电路板电连接。
7.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括权利要求5或6所述的介质滤波器。
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