CN1132571A - 同轴谐振器构件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种组合式同轴谐振器构件和一种可以用所说构件构成的滤波器。如在本发明中所描述的，该谐振器是由两个或者多个具有矩形横截面、彼此粘结的基块、或模块构成的。这些模块的带有导电镀层的表面构成谐振器的中间导体和至少一部分屏蔽层。绝缘层是由制成模块的材料构成的，这种材料通常是陶瓷。这些模块较可取的是由陶瓷基板切割而成。

Description

同轴谐振器构件

本发明的目的是提供一种同轴谐振器构件，在该构件中，一个中间导体由一导电屏蔽层同轴包围着。在中间导体与该屏蔽层之间有一绝缘层。该绝缘层可以是例如陶瓷或者空气。

已知同轴谐振器可以用一个具有一下表面、一上表面和几个侧表面陶瓷块制成。一个镀有导电物质的孔从陶瓷块的上表面到下表面穿过陶瓷块。这个孔构成了该谐振器的中间导体。屏蔽层是由陶瓷块外表面上的导电物质镀层形成的。外表面上的镀层覆盖各个侧表面和大部分下表面。陶瓷块的上表面上至少在构成中间导体的孔附近没有镀层。中间导体的镀层与陶瓷块下表面上的屏蔽镀层电连接。由陶瓷块构成的同轴谐振器也被称作陶瓷谐振器。

陶瓷谐振器在频率范围超过1000MHz的无线电装置中尤其有用。在非常高的频率范围，谐振器中间导体的长度可以只有几个毫米，这个长度大约等于波长的四分之一。

陶瓷谐振器的制造工艺是存在技术难题的。因为陶瓷是一种非常硬的物质，所以加工陶瓷块是很困难的。为了制造各种不同型号的陶瓷谐振器，必须制作不同的专用工具，这些工具将谐振器压制成所需形状并在陶瓷块上成孔。在陶瓷坯料制成以后，要烧掉坯料的多余部分，最后将陶瓷块在大约1200°温度下烧结。这些用于制造工艺的专用工具很昂贵，并且机加工陶瓷材料对于工具的磨损很快。由于工具的磨损，陶瓷块的尺寸会发生变化，从而无法再实现，例如，屏蔽层直径与由陶瓷块中镀有导电材料的孔形成的中间导体的直径之间的最佳比值。这种变化引起了谐振器电学特性的改变。用于在非常小的谐振器中成孔的冲头非常之细，使得它们无法承受制造工艺中采用的压力，因而经常容易折断。

制造滤波器也是困难的。在滤波器的制造工艺中，在每个陶瓷块上都要钻几个孔，作为谐振器。各个孔之间的电感和电容耦合程度是通过将各个孔彼此按适当距离设置来进行控制的。但是由于制造工艺和所用工具的原因，滤波器的谐振器之间的耦合程度并不能总是满足技术要求。现有技术提供了一些用于控制谐振器之间耦合程度的方法和构件。耦合程度可以用陶瓷块表面导体的形状来控制，例如在芬兰专利说明书87407中所介绍的。但是没有一种现有技术能够解决下列问题，即能够“将一个孔从一个地方移动到另一个地方”。必须经常筛去不合格的部件，因而导致生产线产量很低。

另一个制造上的难题与工具本身有关，早期的工具模具通常不能满足为其设计的技术要求，所以用这些工具制成的谐振器的尺寸无法满足规定的技术标准。烧结工艺尤其会造成难以预料的收缩。如果工具的构件不合理，在压力下生产的谐振器就会由于内部应力的作用而破碎。由于上述的原因，在技术标准被满足之前，不得不制作一些该工具的改进形式制作和测试这些新的工具形式是很费时的，这增加了费用，从而影响了最终产品的价格。

本发明提供了一种不存在上述制造问题的同轴谐振器构件。

本发明的构件是组合式的。这个构件由若干绝缘材料制成的块或模块构成。这些模块被连接在一起构成所需的构件，这种构件是一种无需现在已知的工具就可以很容易调节的同轴谐振器构件。

下面参照附图详细介绍本发明。

图1表示在本发明中描述的谐振器构件的第一实施例；

图2表示在本发明中描述的谐振器构件的第二实施例；

图3表示在本发明中描述的谐振器构件的第三实施例；

图4表示利用本发明描述的构件实现的滤波器的一个实例。

本发明中描述的谐振器是由两个或多个模块构成的。这些模块的横截面通常是长方形或矩形的。适合的模块最好是从，例如，陶瓷基板上切割而成的。这些模块彼此连接构成例如如图1所示的谐振器，这个图表示了谐振器构件的最简单模式，而这正是本发明的目的。

图1中所示的谐振器是由一个主体块11和一个中间导体块12构成的。主体块11由绝缘材料，如陶瓷制成。中间导体块12固定在主体块11上，中间导体块12中的中间导体是由导电镀层，如银涂料形成的。该中间导体块相当于现有技术中同轴谐振器的中间导体或者带有镀层的孔。中间导体块12可以用陶瓷或者任何能够镀上导电材料的其他材料制成。中间导体块材料也可以是导电的，在这种情况下就不需要导电镀层了。中间导体块12就用，例如镀覆中间导体块的银涂料粘结到主体块11上。主体块11的下表面13和侧表面14a，14b，14c和14d都镀有导电镀层，它们构成谐振器屏蔽层的一部分。在图1所示的谐振器中，屏蔽层的其余部分是一个导电盖板15构成的，这个导电盖板固定在由主体块11和中间导体块12构成的组件上面，并且距中间导体块适当的距离。盖板15(图中虚线所示)用导电镀层材料粘结在侧表面14a和14c上。在图1中所示的谐振器的屏蔽层与中间导体之间的绝缘层主要是由盖板15与中间导体块12之间的空气层构成的。主体块11构成了约三分之一的绝缘层。中间导体块12的长度L相当于波长的四分之一，以符合传输线谐振器的特性。

利用图2所示的构件可以制造一个更小的谐振器。在此图中，通过在由主体块21和中间导体块22构成的组件上面增加一个覆盖块23而改进了图1中所示的构件。覆盖块23是采用与主体块相同的方式从一个陶瓷基板上切割下来的，并且用，例如，银涂料镀层材料粘结到中间导体块22上。覆盖块23的上表面24和侧表面25a，25b，25c和25d都镀有导电镀层材料。图2中虚线所示的导电材料侧板26和27可以根据相关的谐振器的用途而加以选择采用，因为主体块和覆盖块的侧面导电电镀层已经形成了足够的屏蔽表面面积。在这个实例中，陶瓷主体块和覆盖块构成了谐振器三分之二以上的绝缘层。绝缘层的其余部分是由中间导体块22与选定的侧板之间的空气层形成的。由于图2中绝缘层的介电常数大于图1中绝缘层的介电常数，所以中间导体块22的长度L比图1实例中的中间导体块长度小。

图3表示本发明描述的构件的另一个改进。图3中的谐振器也具有一个主体块31和一个覆盖块32，但是用边块33和34代替了中间导体块，它们是从适当厚度的陶瓷基板上切割下来的。如图3所示，主体块、覆盖块和边块彼此之间用，例如，银涂料带粘结到一起。谐振器的中间导体是由带有镀层的孔35构成的，取代了前两个实施例中所使用的中间导体块。中间导体的导电镀层是由主体块、覆盖块和边块上带有导电镀层的侧面之一构成的。谐振器的屏蔽层是由主体块、覆盖块和边块构成的组件的带有导电镀层的外表面构成的。这个实施例的构件与现有技术中“陶瓷块中的孔”构件功能是相同的。

图4中的实例表示本发明所描述的构件是如何用来构成一个滤波器的。主体块41用作几个中间导体块42的底座。图4中所示的滤波器是由三个谐振器构成的。中间导体块42构成谐振器的中间导体。如同图1中所示的实施例一样，这个谐振器用盖板43覆盖着。在此图中盖板是用虚线画出的。

本发明的各种变型，诸如图1、2、3中所示的，都可以用于由若干个谐振器构成的滤波器。如在图2中的实施例所示，可以在中间导体块42的上面放置一个陶瓷覆盖块。平行的谐振器的中间导体可以由被主体块、覆盖块和边块包围的孔构成，如图3中的实施例所示。在中间导体块42的侧面之间和侧面上也可以放置具有适当横截面尺寸的边块，这些边块将会影响谐振器之间的耦合程度。通过改变它们之间的相对距离，即将中间导体块42彼此相对移动，就可以很容易地调节谐振器之间的耦合程度。也可以如已知的那样，通过在陶瓷块的表面上印刷导电图案来调节其耦合程度。

图4表示本发明的一个优选实施例，其中主体块41取代了印刷电路板，用作一个分立电子器件44的安装底板，以安装例如一个放大器。并且，由于陶瓷具有较高的介电常数，所以采用印刷在陶瓷板上的导电图案所构成的电容要比采用印刷在常规的印刷电路板上的导电图案所构成的电容质量更好。

本发明所描述的构件可以被用于以与自动电路板组装相同的原理组装谐振器。自动组装机可以象处理分立电子元件，如电阻或电容那样，处理谐振器的各个部件，或主体块、中间导体块、覆盖块和边块。

在本发明的一个优选实施例中，基本的谐振器块和可能用到的其他元件被按照给定的设计图装配到半成品的陶瓷基板上，然后将装配好的半成品切割成各个部分，以构成，例如，不同种类的滤波器。这些块和仕一导电图案在装配半成品之前可以镀上导申材料。在陶瓷基板的平坦表面上添加导电图案比在陶瓷块的小表面上增加导电图案，就象在现有技术中所作的那样，要较为容易。

如果谐振器是按照本发明所述方式构成，就很容易调节新型谐振器样品的参数。很容易将中间导体块移动到所要求的位置。中间导体与屏蔽层之间的绝缘层可以用本发明所述的块来增强。通过将这些块从谐振器构件中去掉可以减小介电常数。如果针对样品的试制达到了所要求的结果，可以将最后的位置数据输入到自动组装机器的存储器中，并且可以生产无限多的相同的谐振器构件。

运用同样的原理，也可以手工生产谐振器，但是不再使用现有技术中所使用的昂贵的工具。

本发明中所描述的制造工艺是简单的：在一个专业大规模生产陶瓷基板的工厂制作或者定制陶瓷基板。例如，用氧化铝制成的标准尺寸的陶瓷基板就是可以在市场上购买到的。可以将陶瓷基板切割成适当大小的陶瓷块，然后用它们装配谐振器。

各个块的长度可以是不同的。例如，中间导体块可以比主体块或覆盖块短，在这种情况下，中间导体块就隐藏在构件之内。

在一个优选实施例中，构成中间导体的中间导体块是空心的并且端部是开口的，从而得到更轻的构件。

中间导体块可以用一种导电材料完全镀覆，也可以只镀覆其一个或几个纵向表面。如果必要的话，构成中间导体的镀层还可以延伸出中间导体块，在实践中，是延伸到中间导体块所粘结的主体块或覆盖块的表面上。

本发明中所描述的构件在许多方面是有意义的。它将谐振器制造技术带入完全新的领域。实际上，可以不再讨论通常与材料处理和专用工具相关的谐振器制造，而是要讨论利用基本元件，或在上述实施例中所述的基块装配谐振器。用基块装配是一个很容易预知生产结果的工艺。制得的谐振器或滤波器是一样的。由于所有基块的相对位置都可以调节，所以，构件的电子参数，例如，谐振频率、特性阻抗、或在某些谐振器的情况下是它们的电感或电容耦合程度，也很容易调节。

尤其是与小型谐振器的中间导体制造相关的问题由本发明的构件在两个方面给解决了：通过从一个陶瓷基板上切割中间导体块而使得中间导体块的具有小的横截面积，并如在图1或2中所示的实施例中所述，用一种导电材料将其镀覆，或者如图3中的实施例所述利用基块装配谐振器，以形成一个足够小的孔。根据本发明的第三实施例，还很容易调节孔的大小。

图4中所示的方法还适合于制造波导管T形接头。在波导管T形接头制造过程中，分立元件被装配在基块的一端。

构成谐振器的基块的大小、数量和位置并不局限于上述实施例。在本专利申请的权利要求范围内，该构件还可以有许多改进方式。

Claims (11)

1、一种谐振器构件，它由一层导电屏蔽层、一个直的中间导体和一层位于该屏蔽层和该中间导体之间的绝缘层构成，其特征在于：

该构件是组合式的，它包括至少两个彼此粘结、具有长方形横截面、并且至少与中间导体一样长的模块，

中间导体由至少一个模块的至少一个带有导电镀层的纵向侧面或者一个侧面的一部分构成，

屏蔽层部分是由一个模块的至少一个带有导电镀层的侧面构成的，以及

绝缘层部分是由制成模块的材料构成的。

2、如权利要求1所述的谐振器构件，其特征在于：模块的横截面是方形的。

3、如权利要求1所述的谐振器构件，其特征在于：模块是由陶瓷制成的。

4、如权利要求1所述的谐振器构件，其特征在于：中间导体是由一个各个侧面均为导电的模块构成的。

5、如权利要求4所述的谐振器构件，其特征在于：中间导体是由一个导体模块构成的。

6、如权利要求4或5所述的谐振器构件，其特征在于：中间导体是由一个空心且端部开口的模块构成的。

7、一种滤波器，它由至少一个同轴谐振器构件构成，所说谐振器构件由一层导电屏蔽层、一个直的中间导体和一层位于该屏蔽层和该中间导体之间的绝缘层构成，其特征在于：

该构件是组合式的，它包括至少两个彼此粘结、具有长方形横截面、并且至少与中间导体一样长的模块，

中间导体由至少一个模块的至少一个带有导电镀层的纵向侧面或者一个侧面的一部分构成，

屏蔽层部分是由一个模块的至少一个带有导电镀层的侧面构成的，以及

绝缘层部分是由制成模块的材料构成的。

8、如权利要求7所述的滤波器，其特征在于：一个模块是由平面板构成的，该平面板用作一个分立元件的电路板。

9、如权利要求7所述的滤波器，其特征在于：一个模块构成一个平板主体，构成谐振器中间导体的模块粘结在这个平板主体上面。

10、如权利要求9所述的滤波器，其特征在于：一个模块构成平面盖板，该盖板粘结在构成谐振器中间导体的模块上。

11、如权利要求9所述的滤波器，其特征在于：在构成谐振器的中间导体的模块之间，设置了能够用以调节谐振器之间的电感和电容耦合程度的一些模块。

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