CN115036659A - 一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器 - Google Patents

一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，属于微波通信技术领域。其技术方案为：包括位于中部的中部介质基板，中部介质基板两侧对称设置内层介质基板、外层介质基板及金属地；内层介质基板、外层介质基板及金属地由内至外依次排布设置在中部介质基板外侧；两个内层介质基板上分别设置第一馈线和第二馈线，第一馈线和第二馈线分别作为滤波器的输入和输出端口。本发明的有益效果为：本方案通过采用工作于TM01模，以圆柱形介质块为主，结合上下层空气孔结构及封装基板构成的具有可封装特性的高Q值介质基片集成谐振器，实现了具有易馈电、高集成度、低损耗及低成本特点的圆柱形介质谐振器滤波器。

Description

一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器。
背景技术
介质谐振器由于具有高空载品质因数、高功率容量、高温度稳定性等特点，在蜂窝基站、卫星有效载荷、各种天线等现代无线通信系统中得到了广泛的应用。在过去的几十年里，基于介质谐振器的各种高性能微波器件和电路，如滤波器、多路复用器、振荡器和天线，已经被开发出来。在这些设计中使用的最常见和最流行的介质是矩形和圆柱形谐振器。此外，介质谐振器滤波器的馈电方式广受关注因为其馈电会影响整体滤波器的装配。因此，将易馈电结构应用到介质谐振器滤波器中具有重要的研究价值和意义。
现有的圆柱形介质谐振器滤波器有很多种馈电结构。第一种方法是将探针弯折进行馈电，探针弯折加工困难，所以这种方式在实现装配中不易进行；第二种方法是直接将探针悬空放置在金属腔内进行馈电，这种方式增加了馈电结构的不稳定性，且上述的两种馈电结构实现的滤波器不易于与其他射频器件集成，在集成度上有待提高。
发明内容
本发明的目的在于改善圆柱形介质谐振器滤波器馈电结构的基础上，提供一种基片集成的，易馈电的圆柱形介质谐振器滤波器。
为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：包括位于中部的中部介质基板，中部介质基板两侧对称设置内层介质基板、外层介质基板及金属地；
所述内层介质基板、外层介质基板、金属地成对设置，分别两两对称设置在所述中部介质基板两侧；
所述内层介质基板、外层介质基板及金属地由内至外依次排布设置在中部介质基板外侧，内层介质基板靠近所述中部介质基板，金属地远离所述中部介质基板；
两个所述内层介质基板上分别设置第一馈线和第二馈线，所述第一馈线和第二馈线分别作为滤波器的输入和输出端口。
优选为，所述外层介质基板、内层介质基板均为低介电常数介质基板，所述中部介质基板为高介电常数介质基板。
优选为，所述内层介质基板的板体上开设有通孔，通孔贯穿所述内层介质基板。
优选为，所述中部介质基板包括两个介质块，两个所述介质块的两侧对称设置介质固定带，两个所述介质固定带平行设置；
所述介质块位于介质固定带之间，且两个所述介质块沿介质固定带长轴方向排布；
两个所述介质块与介质固定带之间通过若干戒指连接条带相连。
优选为，所述介质固定条带包括中间条带及侧部条带；
所述中间条带位于所述中部介质基板中部，中间条带两端分别连接两个所述介质块；
所述侧部条带分别设置在所述介质块两侧，侧部条带两端分别连接介质块及介质固定带。
所述侧部条带设置有四根，所述中间条带设置有一根。
优选为，所述介质块为圆柱体，所述介质块的轴线与所述介质固定带的长轴在竖直面的投影垂直。
优选为，所述通孔为对应所述介质块的圆孔，每个所述内层介质基板的板体上开设有两个所述通孔。
所述通孔的内径大于介质块的外径，两个所述内层介质基板分别与中部介质基板两侧面相贴，介质块上下两端均不延伸入通孔内。
优选为，所述第一馈线和第二馈线均为金属馈线；所述第一馈线和第二馈线均包括弧形部和直线部，所述弧形部为设置在所述通孔一侧的圆弧形条状体，所述直线部一端与所述弧形部端部连接，另一端朝向所述内层介质基板外侧。
优选为，两个所述内层介质基板完全一致，所述中部介质基板两侧的内层介质基板为相互水平旋转180°的对应关系。
优选为，所述外层介质基板为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.203mm；
所述内层介质基板为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.913mm；
所述中部介质基板为RO3010的基板，其介电常数为10.2，损耗角正切为0.0023，厚度为0.318mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本方案相比于现有的介质谐振器滤波器，本发明通过采用工作于TM01模，以圆柱形介质块为主，结合上下层空气孔结构及封装基板构成的具有可封装特性的高Q值介质基片集成谐振器，实现了具有易馈电、高集成度、低损耗及低成本特点的圆柱形介质谐振器滤波器。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例的爆炸结构示意图。
其中，附图标记为：1、金属地；2、外层介质基板；3、内层介质基板；31、通孔；4、中部介质基板；41、介质块；42、介质固定带；43、介质连接条带；5、第一馈线；6、第二馈线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参见图1，本发明提供其技术方案为一种基片集成的，易馈电的圆柱形介质谐振器滤波器，包括位于中部的中部介质基板4，中部介质基板4两侧对称设置内层介质基板3、外层介质基板2及金属地1；
内层介质基板3、外层介质基板2、金属地1成对设置，分别两两对称设置在中部介质基板4两侧；
内层介质基板3、外层介质基板2及金属地1由内至外依次排布设置在中部介质基板4外侧，内层介质基板3靠近中部介质基板4，金属地1远离中部介质基板4；
两个内层介质基板3上分别设置第一馈线5和第二馈线6，第一馈线5和第二馈线6分别作为滤波器的输入和输出端口。
外层介质基板2、内层介质基板3均为低介电常数介质基板，中部介质基板4为高介电常数介质基板。
内层介质基板3的板体上开设有通孔31，通孔31贯穿内层介质基板。
中部介质基板4包括两个介质块41，两个介质块41的两侧对称设置介质固定带42，两个介质固定带42平行设置；
介质块41位于介质固定带42之间，且两个介质块41沿介质固定带42长轴方向排布；
两个介质块41与介质固定带42之间通过若干戒指连接条带43相连。
介质固定条带43包括中间条带及侧部条带；
中间条带位于中部介质基板4中部，中间条带两端分别连接两个介质块41；
侧部条带分别设置在介质块41两侧，侧部条带两端分别连接介质块41及介质固定带42。
侧部条带设置有四根，中间条带设置有一根。
介质块41为圆柱体，介质块41的轴线与介质固定带42的长轴在竖直面的投影垂直。
通孔31为对应介质块41的圆孔，每个内层介质基板3的板体上开设有两个通孔31。
所述通孔31的内径大于介质块41的外径，两个所述内层介质基板3分别与中部介质基板4两侧面相贴，介质块41上下两端均不延伸入通孔31内。
第一馈线5和第二馈线6均为金属馈线；第一馈线5和第二馈线6均包括弧形部和直线部，弧形部为设置在通孔31一侧的圆弧形条状体，直线部一端与弧形部端部连接，另一端朝向内层介质基板3外侧。
第一馈线5和第二馈线6的弧形角度为90°。
两个内层介质基板3完全一致，中部介质基板4两侧的内层介质基板3为相互水平旋转180°的对应关系。
本方案的圆柱形介质谐振器滤波器，信号从一端的半环形金属馈线馈入，例如，由第二馈线6进入，进入的信号激励起介质块41的TM01模式，信号耦合激励起另一个介质块41的TM01模式，最后从另一端的第一馈线5输出。第一馈线5和第二馈线6结构完全对称，所以在加工时只需加工一块内层介质基板3，然后将其翻转就可用做另一块使用，节约了成本。
圆柱形介质谐振器存在两个结构特点：1主体结构部分为介质结构，用半环状金属馈线的方式馈电，相比于传统的金属谐振器具有较高的集成度；2内层介质基板3的两个圆柱形空气孔，即通孔31为基片集成型谐振器进一步降低了介质损耗。由此可见，由该谐振器构成的介质滤波器具有高集成度，易馈电，低损耗和低成本的特点。
本方案通过采用工作于TM01模，以圆柱形的介质块41为主，结合上下层空气孔的通孔31结构及封装基板构成的具有可封装特性的高Q值介质基片集成谐振器，此处的封装基板是指外层介质基板2和金属地1形成的组合。实现了具有易馈电、高集成度、低损耗及低成本特点的圆柱形介质谐振器滤波器。
本方案在两个内层介质基板3上各印刷一个半环状的金属馈线分别给两个介质块41馈电，避免了用探针弯折或者悬空进行馈电，降低装配难度的同时也提高了滤波器的集成度。
本方案通孔31分别位于内层介质基板3的两侧，用于提高滤波器的空载品质因数Q，降低损耗。
实施例2
在实施例1的基础上，本方案的外层介质基板2为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.203mm；
内层介质基板3为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.913mm；
中部介质基板4为RO3010的基板，其介电常数为10.2，损耗角正切为0.0023，厚度为0.318mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，包括位于中部的中部介质基板(4)，中部介质基板(4)两侧对称设置内层介质基板(3)、外层介质基板(2)及金属地(1)；
所述内层介质基板(3)、外层介质基板(2)、金属地(1)成对设置，分别两两对称设置在所述中部介质基板(4)两侧；
所述内层介质基板(3)、外层介质基板(2)及金属地(1)由内至外依次排布设置在中部介质基板(4)外侧，内层介质基板(3)靠近所述中部介质基板(4)，金属地(1)远离所述中部介质基板(4)；
两个所述内层介质基板(3)上分别设置第一馈线(5)和第二馈线(6)，所述第一馈线(5)和第二馈线(6)分别作为滤波器的输入和输出端口。
2.根据权利要求1所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述外层介质基板(2)、内层介质基板(3)均为低介电常数介质基板，所述中部介质基板(4)为高介电常数介质基板。
3.根据权利要求2所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述内层介质基板(3)的板体上开设有通孔(31)，通孔(31)贯穿所述内层介质基板。
4.根据权利要求3所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述中部介质基板(4)包括两个介质块(41)，两个所述介质块(41)的两侧对称设置介质固定带(42)，两个所述介质固定带(42)平行设置；
所述介质块(41)位于介质固定带(42)之间，且两个所述介质块(41)沿介质固定带(42)长轴方向排布；
两个所述介质块(41)与介质固定带(42)之间通过若干戒指连接条带(43)相连。
5.根据权利要求4所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述介质固定条带(43)包括中间条带及侧部条带；
所述中间条带位于所述中部介质基板(4)中部，中间条带两端分别连接两个所述介质块(41)；
所述侧部条带分别设置在所述介质块(41)两侧，侧部条带两端分别连接介质块(41)及介质固定带(42)。
6.根据权利要求5所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述介质块(41)为圆柱体，所述介质块(41)的轴线与所述介质固定带(42)的长轴在竖直面的投影垂直。
7.根据权利要求6所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述通孔(31)为对应所述介质块(41)的圆孔，每个所述内层介质基板(3)的板体上开设有两个所述通孔(31)；
所述通孔(31)的内径大于介质块(41)的外径，两个所述内层介质基板(3)分别与中部介质基板(4)两侧面相贴。
8.根据权利要求4所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述第一馈线(5)和第二馈线(6)均为金属馈线；所述第一馈线(5)和第二馈线(6)均包括弧形部和直线部，所述弧形部为设置在所述通孔(31)一侧的圆弧形条状体，所述直线部一端与所述弧形部端部连接，另一端朝向所述内层介质基板(3)外侧。
9.根据权利要求8所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，两个所述内层介质基板(3)完全一致，所述中部介质基板(4)两侧的内层介质基板(3)为相互水平旋转180°的对应关系。
10.根据权利要求1-9任一所述的基片集成的易馈电圆柱形介质谐振器滤波器，其特征在于，所述外层介质基板(2)为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.203mm；
所述内层介质基板(3)为RO4003C的基板，其介电常数为3.38，损耗角正切为0.0027，厚度为0.913mm；
所述中部介质基板(4)为RO3010的基板，其介电常数为10.2，损耗角正切为0.0023，厚度为0.318mm。
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