CN111816960B - 一种具有新型组合式结构的介质滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有新型组合式结构的介质滤波器，包括介质滤波器主体，介质滤波器主体设有贯穿介质滤波器主体的通槽、窗口和若干个通孔；在位于通槽两侧的2个通孔内分别设有管状独立调谐器，在2个管状独立调谐器的管腔内分别安装输入端馈电针和输出端馈电针从而实现信号的传输能力；在余下的至少1个通孔内设有独立调谐器；独立调谐器和管状独立调谐器与介质滤波器主体通过烧制成整体结构。本发明通过控制独立调谐器的长度和直径控制介质滤波器各振子的频率，通过独立调谐器的材料和尺寸(长度和直径)可以实现介质滤波器各振子之间的耦合。本发明实现之前只能一体化成型才能实现的物理结构，对产品制造成本控制和成品率提高有明显的帮助。

Description

一种具有新型组合式结构的介质滤波器
技术领域
本发明涉及一种介质滤波器，尤其是涉及一种具有新型组合式结构的介质滤波器。
背景技术
目前，介质波导滤波器以整块陶瓷材质的介质体为主体，通常采用一体化成型半沉孔设计，然后在介质体表面进行金属化。上述设计给制造生产带来很大的局限性，由于介质体形状复杂，全面金属化困难，造成成本高居不下。同时，介质波导滤波器对介质材料的介电常数(εr)稳定性要求极高，瓷件的压制成型及烧成后的瓷件物理尺寸也有很高的精度要求。传统一体化成型半沉孔设计的介质滤波器在压制成型时沉孔深度控制相对困难；且介质波导滤波器瓷件烧制完成后沉孔的深度会产生一定的误差·，给调试带来困难，失去了金属腔滤波器的重复调试能力，若调试不好只能报废处理，因此导致良品率较低，造成很大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的组合式结构的介质滤波器，该介质滤波器由通孔介质陶瓷主体及介质陶瓷调谐器组成，在通孔介质陶瓷主体烧制过程中，将独立调谐器放置在通孔介质陶瓷内，通过精确的控制各种材料的收缩率，在烧制过程中形成组合式结构。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有新型组合式结构的介质滤波器，包括介质滤波器主体1，介质滤波器主体1设有贯穿介质滤波器主体的通槽5、窗口6和若干个通孔4；在位于通槽5两侧的2个通孔4内分别设有管状独立调谐器3，在余下的至少1个通孔4内设有独立调谐器2，即余下的通孔可以安装独立调谐器，也可以不安装独立调谐器；在2个管状独立调谐器3的管腔内分别安装输入端馈电针7和输出端馈电针8，从而实现信号的传输能力。
所述的介质滤波器主体1外立面和通槽5内壁、窗口6内壁部均进行金属化工艺处理，在介质滤波器主体1表面覆盖一层金属层。管状独立调谐器3的管腔可以不进行金属化处理。
所述的通槽6可以居中设置，也可以不居中设置。
所述的介质滤波器主体1的材料为介电常数为7～39的介质陶瓷材料。所述的独立调谐器2和管状独立调谐器3的材料为介电常数为6.5～50的介质陶瓷材料。所述的介质滤波器主体1的材料、独立调谐器2、管状独立调谐器3的材料的介电常数可以相同，也可以不同或是有多种不同材料构建而成。
所述的通孔4为圆柱形、n边型通孔，n≥4。
所述的独立调谐器2为外壁呈圆柱形、n边型的实心或管状调谐器，n≥4。所述的独立调谐器2为中空调谐器时，独立调谐器2的管腔直径小于1.5mm。
所述的管状调谐器3为外壁呈圆柱形、n边型，管腔呈通孔或沉孔状的管状调谐器；所述的管状调谐器3的管腔直径大于1.7mm，用于安装馈电针。
所述的独立调谐器2或管状调谐器3的长度可以相同，也可以不同；所述的独立调谐器2或管状调谐器3的直径可以相同，也可以不同。
介质滤波器主体1的通孔4内壁和独立调谐器2或管状独立调谐器3具有相同的物理结构，在烧制过程中使独立调谐器2、管状独立调谐器3和介质滤波器主体通孔的材料表面形成微晶界层面的互熔形成紧密一致的陶瓷结构。即所述的独立调谐器2、管状独立调谐器3分别与介质滤波器主体1通过烧制成整体结构。
本发明组合式结构的介质滤波器通过介质滤波器主体和独立调谐器、管状独立调谐器自由组合，实现之前只能一体化成型才能实现的物理结构，介质滤波器主体结构更加易于生产，也避免了一体化全盲孔成型介质滤波器对耦合及盲孔深度控制的困难，对产品制造成本控制和成品率提高有明显的帮助。本发明组合式结构的介质滤波器实现多种介质陶瓷材料在一个器件上的复合结构，自根本上解决了一体化成型只能采用一种陶瓷材料的加工局限性。独立调谐器、管状独立调谐器可采用同种或者多种不同介电常数的介质陶瓷材料实现灵活的组合，为介质陶瓷滤波器的设计提供了全新的设计思路。同时，通过精确控制独立调谐器的长度、直径和介质陶瓷材料的介电常数，更为灵活和精确的实现对介质滤波器各振子之间耦合；通过调整独立调谐器的长度和直径也可以精确调整介质滤波器的频率和性能。同时也可以在整体器件制作完成后，如果需要可根据实际的性能指标，通过分别调整独立调谐器的顶面，来实现进一步调整优化介质滤波器的频率和性能的目的。以实现最大的调试灵活性和可能性。
本发明通过组合不同尺寸和介电常数的独立调谐器，在组合式介质滤波器32mm×17.5mm×6.0mm的外形尺寸下，可获得中心频率3500MHz±200MHz，带宽：100～300MHz，插损：-0.5～-1.8dB的多种介质滤波器产品。
本发明的另一个目的是提供一种具有组合式结构的介质滤波器的制备方法，包括：由介质陶瓷粉料经过机械压力机压制成型得到介质滤波器主体生胚，再分别压制得到独立调谐器生胚和管状独立调谐器生胚，独立调谐器生胚、管状独立调谐器生胚经预烧制后分别放置进介质滤波器主体生胚的相应通孔中，烧制成型，通过精确控制介质滤波器主体和独立调谐器2、管状独立调谐器3之间的收缩率和相应材料的匹配使独立调谐器2、管状独立调谐器3和介质滤波器主体通孔的材料表面形成微晶界层面的互熔形成紧密一致的整体陶瓷结构，得到组合式介质滤波器瓷件；对介质滤波器主体1表面进行金属化(通常用银浆进行涂布并烧制的工艺以形成致密牢固的金属表面层或者采用电镀工艺)，在介质滤波器主体1表面覆盖一层金属层，在2个管状独立调谐器3的管腔内分别安装输入端馈电针7和输出端馈电针8，分别以输入端馈电针7和输出端馈电针8作为电极。
本发明陶瓷烧制、介质滤波器主体表面金属化均可以由本领域技术人员按照常规操作实现。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过控制独立调谐器的长度和直径实现介质滤波器各振子的频率，通过调整介质滤波器主体上通孔的直径和间距及选取独立调谐器的材料和尺寸(长度和直径)可以实现介质滤波器各振子之间的耦合。
在两个介质滤波器振子之间采用设置独立圆柱状或管状(多边形)调谐器来实现负耦合，此结构改变了之前一体化制造形成的负耦合结构只能由一种材料组成的状况，通过选取不同的材料和尺寸并设置金属隔离层来实现全新的组合式负耦合结构，实现电容耦合和零点，改善滤波器的性能。为介质陶瓷滤波器的设计提供了全新的可能和更多的灵活性。
附图说明
图1为本发明一种具有组合式结构的介质滤波器的俯视图；
图2为本发明一种具有组合式结构的介质滤波器的组装示意图；
图3为本发明一种具有组合式结构的介质滤波器的结构示意图；
图4为独立调谐器的结构示意图；
图5为管状独立调谐器的结构示意图。
图中，1-介质滤波器主体，2-独立调谐器，3-管状独立调谐器，4-通孔，5-通槽，6-窗口，7-输入端馈电针，8-输出端馈电针。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1-图5所示，一种具有新型组合式结构的介质滤波器，包括介质滤波器主体1，在介质滤波器主体1表面覆盖一层金属层；介质滤波器主体1设有贯穿介质滤波器主体的通槽5和若干个通孔4，通槽6居中设置，于通槽5两侧分别设有窗口6；在位于通槽5两侧的2个通孔4内分别设有管状独立调谐器3，管状调谐器3的管腔直径大于1.7mm，在2个管状独立调谐器3的管腔内分别安装输入端馈电针7和输出端馈电针8，从而实现信号的传输能力；在余下的至少1个通孔4内设有独立调谐器2。
所述的介质滤波器主体1的材料为介电常数为7～39的介质陶瓷材料。
所述的独立调谐器2和管状独立调谐器3的材料为介电常数为6.5～50的介质陶瓷材料。
所述的通孔为圆柱形通孔，通孔4的直径为2.0～6.0mm。所述的独立调谐器2为外壁呈圆柱形的实心或管状调谐器；所述的管状独立调谐器3为外壁呈圆柱形、管腔呈通孔或沉孔状的管状调谐器。
通过组合不同尺寸(长度和直径)和介电常数的独立调谐器，在组合式介质滤波器32mm×17.5mm×6.0mm的外形尺寸下，可获得中心频率3500MHz±200MHz，带宽：100～300MHz，插损：-0.5～-1.8dB的多种介质滤波器产品。
本实施例介质滤波器的制备方法，包括：由介质陶瓷粉料经过机械压力机压制成型得到介质滤波器主体生胚，再分别压制得到独立调谐器生胚和管状独立调谐器生胚，独立调谐器生胚、管状独立调谐器生胚经预烧制后分别放置进介质滤波器主体生胚的相应通孔中，高温烧制成型使独立调谐器、管状独立调谐器和介质滤波器主体通孔的材料表面形成微晶界层面的互熔形成紧密一致的整体陶瓷结构，得到组合式介质滤波器瓷件；对介质滤波器主体表面进行金属化在介质滤波器主体表面覆盖一层金属层，在2个管状独立调谐器的管腔内分别安装输入端馈电针和输出端馈电针作为电极以实现信号传输的目的。

Claims (6)

1.一种具有新型组合式结构的介质滤波器，包括介质滤波器主体，介质滤波器主体设有贯穿介质滤波器主体的通槽、窗口和若干个通孔；其特征在于在位于通槽两侧的2个通孔内分别设有管状独立调谐器，在余下的至少1个通孔内设有独立调谐器；独立调谐器和管状独立调谐器与介质滤波器主体通过烧制形成整体结构，所述的介质滤波器主体的材料为介电常数为7～39的介质陶瓷材料，所述的独立调谐器和管状独立调谐器的材料为介电常数为6.5～50的介质陶瓷材料；在介质滤波器主体表面覆盖一层金属层；在2个管状独立调谐器的管腔内分别安装输入端馈电针和输出端馈电针从而实现信号的传输能力。
2.根据权利要求1所述的具有新型组合式结构的介质滤波器，其特征在于所述的通孔为圆柱形、n边型通孔，n≥4。
3.根据权利要求1所述的具有新型组合式结构的介质滤波器，其特征在于所述的独立调谐器为外壁呈圆柱形、n边型的实心或管状调谐器，n≥4。
4.根据权利要求3所述的具有新型组合式结构的介质滤波器，其特征在于所述的独立调谐器为中空调谐器时，独立调谐器的管腔直径小于1.5mm。
5.根据权利要求1所述的具有新型组合式结构的介质滤波器，其特征在于所述的管状独立调谐器为外壁呈圆柱形、n边型，管腔呈通孔或沉孔状的管状调谐器；所述的管状调谐器的管腔直径大于1.7mm。
6.一种权利要求1所述的具有组合式结构的介质滤波器的制备方法，其特征在于包括：分别由介质陶瓷粉料压制成型得到介质滤波器主体生胚、独立调谐器生胚、管状独立调谐器生胚，独立调谐器生胚、管状独立调谐器生胚经预烧制后分别放进介质滤波器主体生胚的相应通孔中，烧制成型，使独立调谐器、管状独立调谐器和介质滤波器主体形成整体陶瓷结构，得到组合式介质滤波器瓷件；对介质滤波器主体表面进行金属化，在2个管状独立调谐器的管腔内分别安装输入端馈电针和输出端馈电针作为电极。
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