CN113725571A - 调谐螺杆、滤波器及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了调谐螺杆、滤波器及通信设备，该调谐螺杆包括：螺杆本体以及金属层；其中，螺杆本体由塑胶材料制成；金属层覆盖在螺杆本体的表面。通过此种方式，设计出来的调谐螺杆，相比黄铜螺杆具有更轻的重量。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及调谐螺杆、滤波器及通信设备。
背景技术
滤波器作为通信系统中应用极为广泛的器件之一，在信号的获取、传输及处理中起着非常重要的作用。随着通信技术尤其是无线通信技术的演进，对滤波器的重量要求越来越轻。
但，随着滤波器的通道的数量的增加，滤波器所使用的调谐螺杆的数量也增加。由于调谐螺杆的重量过重，产生了滤波器的重量过重的技术问题。
发明内容
本申请提供调谐螺杆、滤波器及通信设备，以解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种调谐螺杆，包螺杆本体以及金属层；其中，螺杆本体由塑胶材料制成；金属层覆盖在螺杆本体的表面。
进一步地，金属层的厚度等于预设频率的信号的趋肤深度，以提升调谐螺杆对低于预设频率的信号的抑制能力。
进一步地，塑胶材料包括加入了玻璃纤维增强的聚醚酰亚胺。
进一步地，金属层包括铜覆银层、铜覆金层或者铜锡锌三元合金层。
进一步地，预设频率为1GHz，趋肤深度为2μm。
为解决上述技术问题，本申请提出一种滤波器，包括腔体、谐振杆以及调谐螺杆；其中，调谐螺杆包括：
螺杆本体，由塑胶材料制成；
以及金属层，覆盖在螺杆本体的表面。
进一步地，金属层的厚度等于预设频率的信号的趋肤深度，以提升滤波器对低于预设频率的信号的抑制能力。
进一步地，塑胶材料包括加入了玻璃纤维增强的聚醚酰亚胺。
进一步地，金属层包括铜覆银层、铜覆金层或者铜锡锌三元合金层。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种通信设备，该通信设备包括天线以及与天线连接的射频单元；射频单元包括上述滤波器,用于对接入的射频信号进行滤波。
本申请至少具备如下有益效果：通过将螺杆本体设计成由塑胶材料制成，相比黄铜调谐螺杆，本申请的调谐螺杆具有更轻的重量；又在螺杆本体的表面覆盖金属层，基于电流的趋肤效应，保证了电流能够在金属层流通。因此能够在保证调谐螺杆的导电性能的情况下，实现调谐螺杆的减重。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
图1是本申请调谐螺杆实施例的调谐螺杆的结构示意图；
图2是本申请滤波器实施例的滤波器的结构示意图；
图3是本申请通信设备实施例的通信设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
经本申请发明人的长期研究发现，滤波器的通道中设置有调谐螺杆而随着滤波器的通道的数量的增加，滤波器所使用的调谐螺杆的数量也增加。由于传统的调谐螺杆为黄铜调谐螺杆，其材质为黄铜，而黄铜的密度为8.43g/cm3，导致调谐螺杆的重量过重，产生了滤波器的重量过重的技术问题。
本申请发明人进一步研究发现，滤波器过滤的通常都是高频信号。而当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分。也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使导体的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应(skineffect)。由此，经过进一步地构思，本申请发明人发现，可以利用趋肤效应，用密度比黄铜的密度低的材料制作螺杆本体，在螺杆本体的表面覆盖金属层，以形成调谐螺杆。从而可以减轻调谐螺杆的重量，以改善上述技术问题。为此，本申请提出至少以下实施例。
请参阅图1，图1是本申请调谐螺杆实施例的调谐螺杆的结构示意图。
如图1所示，本实施例的调谐螺杆1包括螺杆本体11和金属层12。其中，螺杆本体11可以为螺杆的形状，该螺杆本体11可以由塑胶材料制成。金属层12覆盖在螺杆本体11的表面，以使电流能够在金属层12流通。
在本实施例中，通过将螺杆本体11设计成由塑胶材料制成，相比黄铜调谐螺杆，本申请的调谐螺杆1具有更轻的重量；又在螺杆本体11的表面覆盖金属层12，基于电流的趋肤效应，保证了电流能够在金属层12流通。因此本实施例能够在保证调谐螺杆1的导电性能的情况下，实现调谐螺杆1的减重。从而使得相比运用黄铜调谐螺杆的滤波器，应用了该调谐螺杆1的滤波器的重量更小。
进一步地，为了加强螺杆本体11的强度和刚度，塑胶材料可以包括加入了玻璃纤维增强的聚醚酰亚胺(Polyetherimide)。聚醚酰亚胺也简称PEI。PEI具有很强的高温稳定性，即使是未加入玻璃纤维增强的PEI，即非增强型的PEI，仍具有很好的韧性和强度。因此利用PEI的制作的器件不仅具耐高温，而且具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能及耐磨性能。PEI还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。并且PEI的玻璃化转化温度很高，达215℃。PEI还具有很低的收缩率及良好的等方向机械特性。因此，在其他实施例中，塑胶材料也可以采用非增强型的PEI。
进一步地，为了使得调谐螺杆1具有良好的导电性能，调谐螺杆1的金属层12可以包括金属银层、金属铜层、金属金层或者铜锡锌三元合金层。
上述金属层12可以采用电镀工艺形成于螺杆本体11的表面，由于直接镀金属银层或者金属金层，金属银层或者金属金层容易从螺杆本体11的表面脱落。为了进一步加强金属层12在螺杆本体11的表面的附着效果，金属层12可以包括第一金属层(图未示)和第二金属层(图未示)，其中，采用金属铜层作为第一金属层覆盖在螺杆本体11的表面，第二金属层覆盖在第一金属层的表面。如此，第二金属层通过金属铜层附着在螺杆本体11的表面，可以通过金属铜层增加第二金属层的附着效果。该第二金属层例如为金属银层或者金属金层。在该第二金属层为金属银层时，由第一金属层和第二金属层形成的金属层也称为铜覆银层；在该第二金属层为金属金层时，由第一金属层和第二金属层形成的金属层也称为铜覆金层。
在本实施例中，采用加入了玻璃纤维增强的PEI制作的螺杆本体11和金属层12形成的调谐螺杆1的平均密度约为1.6g/cm3，黄铜的密度是8.43g/cm3。因此，本实施例中，调谐螺杆1的重量是黄铜调谐螺杆的重量的1/5。即本实施例的调谐螺杆1的重量比黄铜调谐螺杆的重量轻，能够实现减轻滤波器的重量的效果。
具体地，在一个具有8个接收端口和8个发射端口，共16个通道的滤波器中，每个通道用15个调谐螺杆1，且调谐螺杆1的规格是M5，调谐螺杆1的平均长度约为16cm，则所有调谐螺杆1的总重量约为0.088kg。但，如果仍采黄铜调谐螺杆，则黄铜调谐螺杆的总重量约为0.465kg。相对于黄铜调谐螺杆，本申请的调谐螺杆1实现了减重0.377kg。
具体地，参见下方的趋肤深度的计算公式：
其中，δ代表趋肤深度，ρ代表导体的电阻率，ω代表电流的角频率，μ代表导体的磁导率，σ代表导体的电导率。可知影响趋肤深度δ的参数包括导体的电阻率ρ、电流的角频率ω以及导体的磁导率μ。在其他参数保持不变时，电流的角频率ω的算数平方根与趋肤深度δ成反比例关系。电流的角频率ω的计算公式为：
ω＝2πf
其中，f代表电流的频率。可知电流的角频率ω与电流的频率f成正比例关系。由此，结合趋肤深度δ的计算公式和电流的角频率ω的计算公式，可知电流的频率f的算数平方根与趋肤深度δ成反比例关系。从而，电流的频率f越大，该电流的趋肤深度δ越小。
具体地，在一个具体地实施例中，金属层可以为金属银层，经过该金属银层的电流的频率f为3GHz。结合上述趋肤深度δ的计算公式和电流的角频率ω的计算公式可以得出电流的频率f为3GHz时，电流的趋肤深度δ为1.17μm。如此，金属银层的厚度可以为2μm。在信号频率为3GHz的滤波器中，具有2μm的金属银层的调谐螺杆1的电性能与镀有厚度为2μm的金属银层的黄铜螺杆的电性能几乎是等效的。
进一步地，发明人经过研究发现，存在电流的频率f越高，该电流的趋肤深度δ越小这一现象，可以利用这一现象，通过合理地调节金属层12的厚度T来实现：提高调谐螺杆1对低于预设频率的信号的抑制能力。
具体地，如图1所示，金属层12的厚度T等于预设频率的信号的趋肤深度δ，以提升调谐螺杆1对低于预设频率的信号的抑制能力。
例如，该预设频率为1GHz，且金属层12为金属银层，并且该金属银层的厚度为2μm。由于电流的频率f为1GHz时，电流在金属银层的趋肤深度δ约为2μm。从而该调谐螺杆1对频率小于1GHz的电流会有较强的抑制作用，对频率大于1GHz的电流抑制作用几乎可以忽略。如此，在本实施例中，该调谐螺杆1的性能相当于一个高通滤波器。
参阅图2，图2是本申请滤波器实施例的滤波器的结构示意图。
如图2所示，本实施例的滤波器2包括腔体21、谐振杆22、以及调谐螺杆23。谐振杆22设置在腔体内，且谐振杆22形成有中空内腔20。调谐螺杆23至少部分伸入中空内腔20中。其中，该调谐螺杆23可以为上述的调谐螺杆1，在此不再赘述。
腔体21可以包括主体211以及盖体212。主体211设置有开口槽，盖体212盖设于主体211，封闭主体211的开口槽。腔体21内可以设置有安装柱24。谐振杆22包括U型侧壁221，U型侧壁221形成有中空内腔20，U型侧壁221的两端向背离中空内腔20的方向弯折延伸，以在U型侧壁221的两端形成盘状结构222，盘状结构222可以与U型侧壁221的底部平行设置；调谐螺杆23的一端设置于中空内腔20内；其中，U型侧壁221可以固定在安装柱24上。安装柱24可以设置于主体211的底壁。盖体212上可以设置有螺孔，调谐螺杆23可以穿设于螺孔。
参阅图3，图3是本申请通信设备实施例的通信设备的结构示意图。
如图3所示，本实施例的通信设备3包括天线31和射频单元32，该天线31与射频单元32连接，该射频单元32可以是RRU(Remote Radio Unit)。该射频单元32包括上述实施例所揭示的滤波器2，用于对接入的射频信号进行滤波。
在其他的一些实施例中，射频单元32可以集成到天线31进而形成有源天线单元AAU(Active Antenna Unit)。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种调谐螺杆，其特征在于，所述调谐螺杆包括：
螺杆本体，由塑胶材料制成；
以及金属层，覆盖在所述螺杆本体的表面。
2.根据权利要求1所示的调谐螺杆，其特征在于，
所述金属层的厚度等于预设频率的信号的趋肤深度，以提升所述调谐螺杆对低于所述预设频率的信号的抑制能力。
3.根据权利要求2所述的调谐螺杆，其特征在于，
所述塑胶材料包括加入了玻璃纤维增强的聚醚酰亚胺。
4.根据权利要求3所述的调谐螺杆，其特征在于，
所述金属层包括铜覆银层、铜覆金层或者铜锡锌三元合金层。
5.根据权利要求2所述的调谐螺杆，其特征在于，
所述预设频率为1GHz，所述趋肤深度为2μm。
6.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：
腔体；
谐振杆，设置在腔体内，形成有中空内腔；
以及调谐螺杆，至少部分伸入所述中空内腔中；
其中，所述调谐螺杆包括：
螺杆本体，由塑胶材料制成；
以及金属层，覆盖在所述螺杆本体的表面。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，
所述金属层的厚度等于预设频率的信号的趋肤深度，以提升所述滤波器对低于所述预设频率的信号的抑制能力。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，
所述塑胶材料包括加入了玻璃纤维增强的聚醚酰亚胺。
9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，
所述金属层包括铜覆银层、铜覆金层或者铜锡锌三元合金层。
10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括天线以及与所述天线连接的射频单元；所述射频单元包括如权利要求6-9任意一项所述的滤波器,用于对射频信号进行滤波。
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