CN111342182B - 一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，包括陶瓷基体、输出入电极，陶瓷基体包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，第一与第二表面之间形成有沿水平方向贯穿的五个第一谐振腔、两个第二谐振腔及两个第三谐振腔；两个第二谐振腔分别位于五个第一谐振腔的两侧，两个第三谐振腔分别位于两个第二谐振腔外侧；五个第一谐振腔及两个第三谐振腔在位于第二表面的一端均涂有金属，谐振腔内均涂有金属；输出入电极设置于第一表面，分别连接于两个第二谐振腔，两个第二谐振腔和五个第一谐振腔，以耦合形成五阶带通滤波器，第二谐振腔和第三谐振腔分别耦合形成两个带阻滤波器。能够将多种形态功能的滤波器集成一体多腔滤波器，且结构设计简单。

Description

一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器领域，尤其是一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器。

背景技术

陶瓷滤波器按幅频特性分为带阻滤波器(又称陷波器)、带通滤波器(又称滤波器)，主要用于选频网络、中频调谐、鉴频和滤波电路中，达到分隔不同频率电流的目的，具有Q值高、幅频、相频特性好、体积小、信噪比高等特点。但是带通滤波器就是只让指定的一个频段内的信号通过，其他频率的信号都抑制掉的滤波器；而带阻滤波器则是抑制特定频段的信号，其他频率的信号都通过的滤波器，使得现有的陶瓷滤波器功能形态单一，无法满足全频需求下的频段使用。

发明内容

本发明提供一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，能够将多种形态功能的滤波器集合成一体多腔滤波器，实现在通带外低频和高频部份具有高抑制功能带通滤波。

本发明采用了以下技术措施：

一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，包括陶瓷基体以及两个输出入电极。所述陶瓷基体包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面。所述第一表面与所述第二表面之间形成有沿水平方向贯穿的五个第一谐振腔、两个第二谐振腔以及两个第三谐振腔。所述五个第一谐振腔位于所述陶瓷基体的第一表面的中间位置，两个所述第二谐振腔分别位于五个所述第一谐振腔的两侧，两个所述第三谐振腔分别位于两个所述第二谐振腔的外侧。

每个谐振腔的内壁涂有金属，且五个所述第一谐振腔以及两个所述第三谐振腔在位于所述第二表面的一端均涂有金属。所述输出入电极设置于第一表面，并分别电连接于两个所述第二谐振腔。五个所述第一谐振腔耦合形成一五阶带通滤波器，相互邻近的所述第二谐振腔和所述第三谐振腔分别耦合形成两个带阻滤波器。

在其中一个实施例中，所述第一谐振腔以及第三谐振腔为二分之一波长谐振腔，所述第二谐振腔为四分之一波长谐振腔。

在其中一个实施例中，五个所述第一谐振腔以及两个所述第二谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布且大致位于所述陶瓷基体的第一表面的中心；两个所述第三谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布，且所述第三谐振腔的高度稍低于所述第一谐振腔以及所述第二谐振腔的高度。

在其中一个实施例中，所述陶瓷基体为矩形结构。

在其中一个实施例中，所述第三谐振腔包括同轴的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面，所述第一段孔和第二段孔的直径之比为1:1.1～1:2.5，所述第一段孔和第二段孔的长度之比为1:1～1:1.5。

在其中一个实施例中，两个所述第三谐振腔为等径孔。

在其中一个实施例中，还包括金属图案，所述输出入电极为由所述陶瓷基体自身形成的金属块，且所述输出入电极通过所述金属图案连接谐振腔位于所述第一表面的一端。

在其中一个实施例中，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有与所述第一表面对应设置以罩设所述第一表面的屏蔽面，所述屏蔽面和所述第一表面的距离为0.5～3mm。

在其中一个实施例中，所述屏蔽罩还具有连接所述屏蔽面且配置于所述陶瓷基体的第三表面的安装面，所述安装面设置有限位部，所述限位部用以限制所述安装面和所述陶瓷基体的配置位置。

在其中一个实施例中，所述限位部为设置于所述安装面的一对凸起，所述一对凸起设置于所述第三表面。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明的一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器通过在陶瓷基体上贯穿设置两个第二谐振腔以及五个第一谐振腔，以耦合形成五阶带通滤波器，以及相互邻近的所述第二谐振腔和在陶瓷基体上贯穿设置的第三谐振腔分别耦合形成两个带阻滤波器，从而实现将多种形态功能的滤波器集合成一体多腔滤波器，使本滤波器尤其适用于在需求通带宽通常是1GHz～1.8GHz，且在通带外高衰减斜率通常是距通带外100MHz～300MHz滤波的抑制特性，同时在要求高频的二次或三次谐振抑制能力，将谐波抑制在-20～-50dB以上，实现滤波器在高频5GHz及以上频段使用时，具有高抑制衰减量的电性。

2、本发明的一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器通过将两个第二谐振腔分别位于五个第一谐振腔的两侧，两个第三谐振腔分别位于两个第二谐振腔外侧，输出电极和输入电极设置于第一表面，并分别连接于两个所述第二谐振腔，只需要通过简单结构设计设定及金属线路变化便能实现，从而使得经由结构设计可以简化线路图案以及精确的谐振腔的频率控制，减少半成品的调试时间。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的正面结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的背面结构示意图。

图3是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的输出入电极连接谐振腔形成四分之一波长共振耦合的电路特性曲线示意图。

图4是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的带通滤波器的电路特性曲线示意图。

图5是本发明实施例的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的带阻滤波器的电路特性曲线示意图。

图6是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器外焊接屏蔽罩的正面结构示意图。

图7是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器外焊接屏蔽罩的背面结构示意图。

图8是本发明实施例1的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器外焊接屏蔽罩，抑制二倍频和三倍频的谐振效应示意图。

图9是本发明实施例2的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的正面结构示意图。

图10是本发明实施例2的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的背面结构示意图。

图11是本发明实施例2的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的输出入电极连接谐振腔形成四分之一波长共振耦合的电路特性曲线示意图。

图12是本发明实施例2的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器的带通滤波器的电路特性曲线示意图。

主要元件符号说明

陶瓷基体A；第一表面1；第二表面2；第一输出入电极3；第二输出入电极4；第一谐振腔5；第二谐振腔6；第三谐振腔7；顶面8；第二镂空区域9；第一子区域11、第二子区域12；第三子区域13；金属图案14。

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做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至图8，本发明以第三谐振腔7为单一大小同轴异径圆孔组合合成的二个带阻滤波器为例进行电性的原理说明，具体地，本发明实施例提供的一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，包括陶瓷基体A、第一输出入电极3和第二输出入电极4。

在本实施例中，所述陶瓷基体A大致为矩形结构，所述陶瓷基体A由介电陶瓷或其他有机介电物质制成。在其中一个实施例中，所述陶瓷基体A为高介电介质(εγ＝8～20)微波材料，组成尺寸长*宽*高为(8.5～9.6)*(4.0～2.5)*(2.5～1.7)mm的陶瓷滤波器。

在本实施例中，所述陶瓷基体A包括第一表面1以及与所述第一表面1相对的第二表面2，所述第一表面1与所述第二表面2之间形成有沿水平方向贯穿的五个第一谐振腔5、两个第二谐振腔6以及两个第三谐振腔7。其中，所述五个第一谐振腔5位于所述陶瓷基体A的第一表面1的靠近中间的位置，两个所述第二谐振腔6分别位于五个所述第一谐振腔5的两侧，两个所述第三谐振腔7分别位于两个所述第二谐振腔6外侧。

在本实施例中，特别的，五个所述第一谐振腔5等高贯穿所述陶瓷基体A，两个所述第二谐振腔6等高贯穿所述陶瓷基体A；两个所述第三谐振腔7等高贯穿所述陶瓷基体A，且所述第二谐振腔6的高度与所述第一谐振腔5的高度相等，所述第三谐振腔7的高度稍低于(也可以稍高于)所述第一谐振腔5以及所述第二谐振腔6的高度，如此，可以缩小所述陶瓷基体A的整体长度，减小所述滤波器的整体体积。

在本实施例中，可以通过调整陶瓷基体A上的谐振腔的高度来调节滤波器的谐振频率，使得滤波器的谐振频率到达所需的频点位置，以形成共振，具体的高度视情况而定，本发明不做具体限定。

参见图1，在本实施例中，所述第一谐振腔5以及第三谐振腔7为二分之一波长谐振腔、第二谐振腔6为四分之一波长谐振腔，其中，所述第三谐振腔7为单一大小同同轴异径圆孔组合合成的。具体地，所述第三谐振腔7包括同轴的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面1，所述第一段孔和第二段孔的直径之比为1:1.1～1:2.5，所述第一段孔和第二段孔的长度之比为1:1～1:1.5，当然，需要说明的是，可以根据实际需要调节两段孔的直径比或者长度比，这些方案均在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，每个谐振腔内均涂有金属，且五个所述第一谐振腔5以及两个所述第三谐振腔7在位于所述第二表面的一端均涂有金属；所述第一输出入电极3和第二输出入电极4设置于第一表面1，并分别连接于两个所述第二谐振腔6，且所述第一输出入电极3和第二输出入电极4再通过金属图案14连接至两个所述第三谐振腔7和五个所述第一谐振腔5。具体地，二个输出入电极由金属图案14直接连接谐振腔一端，每个谐振腔内均涂有金属，另一端形成开放，形成四分之一波长共振耦合，其电性如图3所示。其中，五个所述第一谐振腔5耦合形成一五阶带通滤波器，具体地，五個二分之一所述第一谐振腔5內及一端涂满金属；金属图案14直接贴合在无金属开放一端，形成二分之一个波长五孔带通滤波器，其电性如图4。而相互邻近的所述第二谐振腔6和所述第三谐振腔7分别耦合形成两个带阻滤波器，其腔内及一端涂满金属，在一端形成開开放1/2波波长谐振腔，其电性如图5。可以理解的是，其谐振方式可以是电感耦合或者是电容耦合，本发明不做限定。

在本实施例中，所述第一表面1还设有第一镂空区域，镂空区域即为不施加金属涂层可使所述陶瓷基体A的本体外露，所述第一镂空区域包括间隔设置的第一子区域11、第二子区域12和第三子区域13，其中，所述第二子区域12同时环绕中间三个所述第一谐振腔5，所述第一子区域11和所述第三子区域13分别环绕所述第二子区域11两侧的第二谐振腔6以及第三谐振腔7。当然，可以理解的是，所述第一镂空区域也可以环绕每个第一谐振腔4设置，本发明不再具体限定。

在本实施例中，所述陶瓷基体A还包括连接于所述第一表面1和所述第二表面2之间的顶面8，所述顶面8设置有两个第二镂空区域9，两个所述第二镂空区域9存在一定的隔离带，彼此互不接触。且每一第二镂空区域9分别延伸到所述第一表面1并与所述第一镂空区域连接成一个整体。

其中，所述第一输出入电极3和所述第二输出入电极4分别设置在两个所述第一镂空区域9中，且部分延伸至所述第一表面1上。所述第一输出入电极3和所述第二输出入电极4可以通过丝网印刷的方式覆盖在所述陶瓷基体A上，或通过高温金属化银电极的方式，使银电极与陶瓷基体A连接在一起，也可使用激光蚀刻等方式在所述陶瓷基体A的外表面上覆盖导电金属层成型。

综上所述，本实施例提供的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，通过在所述第一表面1与所述第二表面2之间形成沿水平方向贯穿的五个第一谐振腔5、两个第二谐振腔6以及两个第三谐振腔7，以形成一五阶带通滤波器以及两个带阻滤波器，从而实现了将多种形态功能的滤波器集合成一体的多腔滤波器。特别地，本实施例提供的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器尤其适用于在需求通带宽是1GHz～1.8GHz，且在通带外高衰减斜率要求是距通带外100MHz～300MHz滤波的抑制特性。同时在要求高频的二次或三次谐振抑制能力，本实施例将谐波抑制在-20～-50dB以上，实现滤波器在高频5GHz及以上频段使用时，具有高抑制衰减量的电性。

为便于对本发明的理解，下面对本发明的一些实施例做更进一步的描述。

参见图6至图8，在上述实施例的基础上，本发明的其他实施例中，还包括屏蔽罩10，所述屏蔽罩10具有竖直且水平支撑于所述第一表面1的屏蔽面101，所述屏蔽面101和所述第一表面1的距离为0.5～3mm。其中，所述屏蔽罩10具有连接所述屏蔽面101且配置于所述陶瓷基体A的安装面102，所述安装面102设置有限位部B，所述限位部B用以限制所述安装面102和所述陶瓷基体A的配置位置。所述限位部B为设置于所述安装面102的一对凸起所述一对凸起设置于第三表面(即底面)，使得金属屏蔽罩与滤波器接合焊接使其外金属被视为一体(如图6和7).本发明外焊屏蔽罩后，所述陶瓷滤波器能够减少谐振腔件电磁耦合干扰、抑制二倍频三倍频谐振效应(其谐振效应效果如图8)。

实施例2，

参见图9和10，本实施例以所述第三谐振腔7为单一同轴直径圆孔合成的二个带阻滤波器为例进行电性说明，具体地，两个所述第三谐振腔7为等径孔，当然，需要说明的是，可以根据实际需要调节孔的直径比或者长度比，这些方案均在本发明的保护范围之内。

其中，具体地，二个输出入电极由金属图案14直接连接谐振腔一端，每个谐振腔内均涂有金属，另一端形成开放，形成四分之一波长共振耦合，其电性如图11所示；五个所述第一谐振腔5耦合形成一五阶带通滤波器，具体地，五個二分之一所述第一谐振腔5内及一端涂满金属；金属图案14直接贴合在无金属开放一端，形成二分之一个波长五孔带通滤波器，其电性如图12。而相互邻近的所述第二谐振腔6和所述第三谐振腔7分别耦合形成两个带阻滤波器，其腔内及一端涂满金属，在一端形成開开放1/2波波长谐振腔，其电性如图5。可以理解的是，其谐振方式可以是电感耦合或者是电容耦合，本发明不做限定。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，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 (9)

1.一种结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，包括陶瓷基体、输出入电极，其中，所述陶瓷基体包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面与所述第二表面之间形成有沿水平方向贯穿的五个第一谐振腔、两个第二谐振腔以及两个第三谐振腔；所述第一谐振腔以及第三谐振腔为二分之一波长谐振腔，所述第二谐振腔为四分之一波长谐振腔；

所述五个第一谐振腔位于所述陶瓷基体的第一表面的中间位置，两个所述第二谐振腔分别位于五个所述第一谐振腔的两侧，两个所述第三谐振腔分别位于两个所述第二谐振腔的外侧；

每个谐振腔的内壁涂有金属，且五个所述第一谐振腔以及两个所述第三谐振腔在位于所述第二表面的一端均涂有金属；所述输出入电极设置于第一表面，并分别电连接于两个所述第二谐振腔；五个所述第一谐振腔耦合形成一五阶带通滤波器，相互邻近的所述第二谐振腔和所述第三谐振腔分别耦合形成两个带阻滤波器。

2.根据权利要求1所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，

五个所述第一谐振腔以及两个所述第二谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布且位于所述陶瓷基体的第一表面的中心；两个所述第三谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布，且所述第三谐振腔的高度稍低于所述第一谐振腔以及所述第二谐振腔的高度。

3.根据权利要求1所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，所述陶瓷基体为矩形结构。

4.根据权利要求1所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，

所述第三谐振腔包括同轴的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面，所述第一段孔和第二段孔的直径之比为1:1.1～1:2.5，所述第一段孔和第二段孔的长度之比为1:1～1:1.5。

5.根据权利要求2所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，两个所述第三谐振腔为等径孔。

6.根据权利要求1所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，还包括金属图案，所述输出入电极为在所述陶瓷基体形成的金属块，且所述输出入电极通过所述金属图案连接谐振腔位于所述第一表面的一端。

7.根据权利要求3所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有与所述第一表面对应设置以罩设所述第一表面的屏蔽面，所述屏蔽面和所述第一表面的距离为0.5～3mm。

8.根据权利要求7所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，所述屏蔽罩还具有连接所述屏蔽面且配置于所述陶瓷基体的第三表面的安装面，所述安装面设置有限位部，所述限位部用以限制所述安装面和所述陶瓷基体的配置位置。

9.根据权利要求8所述的结构型混合异波长谐振陶瓷滤波器，其特征在于，所述限位部为设置于所述安装面的一对凸起，所述一对凸起设置于所述第三表面。

Images