CN115189109A - 结构混合型陶瓷介质带通滤波器 - Google Patents

结构混合型陶瓷介质带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其包括陶瓷基体、第一输入输出电极以及第二输入输出电极，陶瓷基体包括开放面、短路面以及IO面；陶瓷基体设置有从开放面贯穿至所述短路面的六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔；六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔沿陶瓷基体的长度方向排布，且两个第二谐振腔分别设置在六个第一谐振器的两侧；第一输入输出电极以及第二输入输出电极设置在IO面的两侧，并延伸至开放面；第一输入输出电极、第二输入输出电极和六个第一谐振腔以耦合方式形成六阶带通滤波器；两个第二谐振腔分别和第一输入输出电极、第二输入输出电极耦合形成两个陷波器。本实施例将两种形态功能的滤波器集成一体，且结构设计简明。

Description

结构混合型陶瓷介质带通滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器领域，尤其是一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器。
背景技术
陶瓷介质滤波器主要应用在微波通信系统中，通过滤波作用，能有效地得到所需频率范围。通信滤波器的类型很多，不同的类型的滤波器在应用上的频率范围及场合不同。
介质滤波器是通过介质谐振腔之间的耦合构成，介质谐振器滤波器由于其Q值高、插入损耗低、尺寸小、重量轻等优点，被广泛应用在路由器、无线基站、卫星通信、导航系统、电子对抗等系统中。一般带通滤波器，在结构和图案确定下，其带外抑制有限，而使用厂商为了更好地获得所需频率，且尽量抑制掉其他非必要频率，需要在高频或低频处具有更好抑制效果的滤波器，然而这种滤波器往往设计复杂，制造成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器，能够将两种形态功能的滤波器集成一体，且结构设计简明。
本发明采用了以下技术措施：
一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其包括陶瓷基体、第一输入输出电极以及第二输入输出电极，其中，所述陶瓷基体包括开放面、与所述开放面相对设置的短路面以及连接于所述开放面和所述短路面之间的IO面；所述陶瓷基体设置有从所述开放面贯穿至所述短路面的六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔；所述六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔沿所述陶瓷基体的长度方向排布，且所述两个第二谐振腔分别设置在所述六个第一谐振器的两侧；所述第一输入输出电极以及第二输入输出电极设置在所述IO面的两侧，并延伸至所述开放面；所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极和所述的六个第一谐振腔以耦合方式形成六阶带通滤波器；所述两个第二谐振腔分别和所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极耦合形成两个陷波器。
优选地，六个所述第一谐振腔在所述陶瓷基体上等高并列排布且大致位于所述陶瓷基体的开放面的中心；两个所述第二谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布，且所述第二谐振腔的高度低于所述第一谐振腔的高度。
优选地，六个所述第一谐振腔为直通孔，孔径范围：0.3mm～1mm。
优选地，两个所述第二谐振腔为同轴的阶梯孔，包括连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段一端位于所述开放面，所述第二孔段一端位于所述短路面，所述第一孔段的孔径大于第二孔段的孔径。
优选地，所述第一孔段和第二孔段的直径比值范围为1.1～2.5；所述第一孔段和第二孔段的长度比值范围为0.25～0.85。
优选地，两个所述第二谐振腔为非对称等径孔。
优选地，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有竖直且水平支撑于所述开放面的屏蔽面以及连接所述屏蔽面且配置于所述陶瓷基体的底面的安装面，所述屏蔽面和所述开放面的距离为0.3～2.5mm；所述安装面设置有限位顶角，所述限位顶角为设置于所述安装面的一对凸起，所述一对凸起勾置于所述底面，以限制所述安装面和所述陶瓷基体的装配位置。
优选地，所有谐振腔的内壁均涂覆有金属，且六个所述第一谐振腔以及两个所述第二谐振腔在位于所述第二短路面的一端均涂覆有金属；所述金属的厚度为4～20um。
优选地，所述开放面还设有第一镂空区域，所述第一镂空区域包括间隔设置的第一子区域、第二子区域、第三子区域、第四子区域和第五子区域，其中，所述第一子区域和所述第五子区域分别环绕所述的第一谐振腔的最外侧的两个谐振腔以及两个所述的第二谐振腔，所述的第三子区域环绕所述的第一谐振腔的中间两个谐振腔，所述的第二子区域和所述的第四子区域分别环绕剩余的两个第一个谐振腔。
优选地，所述IO面设置有两个第二镂空区域，两个所述第二镂空区域彼此互不接触；且每一第二镂空区域7分别延伸到所述开放面并与所述第一镂空区域连接成一个整体；其中，所述第一输入输出电极和所述第二输入输出电极电极分别设置在两个所述第二镂空区域中，且部分延伸至所述开放面上。
综上所述，本实施例提供的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，通过在所述陶瓷基体形成有沿水平方向贯穿的所述六个第一谐振腔、所述两个第二谐振腔。所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极和所述的六个第一谐振腔，以耦合方式形成六阶带通滤波器。所述两个第二谐振腔分别和所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极耦合形成两个陷波器。本实施例将两种形态功能的滤波器集成一体，形成带外抑制性能优异的多腔带通滤波器，且结构设计简明。
附图说明
图1是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器的正面结构示意图。
图2是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器的背面结构示意图。
图3是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器焊接屏蔽罩的正面结构示意图。
图4是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器焊接屏蔽罩的背面结构示意图。
图5是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器的单独带通滤波器焊接屏蔽罩后的电路特性曲线示意图。
图6是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器的陷波器的电路特性曲线示意图。
图7是本发明实施例的结构混合型陶瓷介质带通滤波器的带通滤波器结合陷波器焊接屏蔽罩后的电路特性曲线示意图。
主要元件符号说明
陶瓷基体A；开放面1；短路面2；第一输入输出电极3；第二输入输出电极4；第一谐振腔5；第二谐振腔6；IO面8；屏蔽罩20；第一镂空区域11；第二镂空区域7；第一子区域12；第二子区域13；第三子区域14；第四子区域15；第五子区域16。
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：
请参考图1至图7，本发明实施例提供的一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器，包括陶瓷基体A、第一输入输出电极3和第二输入输出电极4。其中，所述陶瓷基体A包括开放面1、与所述开放面1相对设置的短路面2以及连接于所述开放面和所述短路面之间的IO面8；所述陶瓷基体A设置有从所述开放面1贯穿至所述短路面2的六个第一谐振腔5以及两个第二谐振腔6；所述六个第一谐振腔5以及两个第二谐振腔6沿所述陶瓷基体A的长度方向排布，且所述两个第二谐振腔6分别设置在所述六个第一谐振器5的两侧；所述第一输入输出电极3以及第二输入输出电极4设置在所述IO面8的两侧，并延伸至所述开放面1；所述第一输入输出电极3、所述第二输入输出电极4和所述的六个第一谐振腔5以耦合方式形成六阶带通滤波器；所述两个第二谐振腔6分别和所述第一输入输出电极3、所述第二输入输出电极4耦合形成两个陷波器。
具体地，在本实施例中，所述陶瓷基体A为长方体结构，所述陶瓷基体A由微波介电材料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＝5～20)微波粉料烧制而成，所述陶瓷基体A的外形尺寸长度范围：8.0～10.0mm、宽度范围：1.5～3mm、高度范围：2.5～4.5mm。
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。
在本实施例中，六个所述第一谐振腔5在所述陶瓷基体A上等高并列排布且大致位于所述陶瓷基体A的开放面1的中心；两个所述第二谐振腔6在所述陶瓷基体A上等高排布，且所述第二谐振腔6的高度稍低于所述第一谐振腔5的高度。其中，这里的高度是以与IO面8对应的底面为基准面，即第二谐振腔6的轴线与底面的距离小于第二谐振器的轴线与所述底面的距离。
在本实施例中，六个所述第一谐振腔5是直通孔，孔径范围：0.3mm～1mm。
在本实施例中，两个所述第二谐振腔6为非对称等径孔。特别的，两个所述第二谐振腔6是同轴的阶梯孔，包括连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段一端位于所述开放面1，所述第二孔段一端位于所述短路面2，另一端与所述第一孔段连通。所述第一孔段和第二孔段的直径比值范围为1.1～2.5，所述第一孔段和第二孔段的长度比值范围为0.25～0.85。
在本实施例中，所有谐振腔的内壁和陶瓷基体A表面均采用高温金属化方式涂覆有金属，涂覆的金属的厚度范围为4～20um。
在本实施例中，所述开放面1还设有第一镂空区域11，镂空区域即为采用激光方式将金属涂层高温刻蚀，可使所述陶瓷基体A的本体按刻蚀图案规则外露。所述第一镂空区域11包括间隔设置的第一子区域12、第二子区域13、第三子区域14、第四子区域15和第五子区域16，其中，所述第一子区域12和所述第五子区域16分别环绕所述最外侧的两个第一谐振腔5(即靠近第二谐振器6的两个第一谐振腔5，按排列顺序为第一个第一谐振器和第六个第一谐振器)以及两个所述的第二谐振腔6，所述的第三子区域14环绕所述位于中间的两个第一谐振腔5(即按排列顺序为第三个第一谐振器和第四个第一谐振器)，所述的第二子区域13和所述的第四子区域15分别环绕剩余的两个第一谐振腔5(即按排列顺序为第二个第一谐振器和第五个第一谐振器)。
在本实施例中，所述IO面8设置有两个第二镂空区域7，两个所述第二镂空区域7存在一定的隔离带，彼此互不接触。且每一所述第二镂空区域7分别延伸到所述开放面1并与所述第一镂空区域11连接成一个整体。所述第一输入输出电极3和所述第二输入输出电极电极4分别设置在两个所述第二镂空区域7中，且部分延伸至所述开放面1上。所述第一输入输出电极3和所述第二输入输出电极电极4可以通过丝网印刷的方式覆盖在所述陶瓷基体A上，或激光等方式在所述陶瓷基体A的外表面上蚀刻涂敷金属层而成型，本发明不做具体限定。
在本实施例中，特别的，还包括屏蔽罩20。
所述屏蔽罩20的材质可为合金；所述屏蔽罩20具有竖直且水平支撑于所述开放面1的屏蔽面201以及连接所述屏蔽面201且配置于所述陶瓷基体A的安装面202，所述屏蔽面201和所述开放面1的距离为0.3～2.5mm。所述安装面202设置有限位顶角B，所述限位顶角B用以限制所述安装面202和所述陶瓷基体A的装配位置。
具体地，所述限位顶角B为设置于所述安装面202的一对凸起，所述一对凸起勾置于底面，使得屏蔽罩20与陶瓷接合焊接使其外金属被视为一体(如图3和图4所示)。
其中，本实施例通过外焊屏蔽罩后，所述陶瓷滤波器能够减少谐振腔件电磁耦合干扰。
综上所述，本实施例提供的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，通过在所述陶瓷基体A形成有沿水平方向贯穿的所述六个第一谐振腔5、所述两个第二谐振腔6。所述第一输入输出电极3、所述第二输入输出电极4和所述的六个第一谐振腔5，以耦合方式形成六阶带通滤波器。所述两个第二谐振腔6分别和所述第一输入输出电极3、所述第二输入输出电极4耦合形成两个陷波器。本实施例将两种形态功能的滤波器集成一体，形成带外抑制性能优异的多腔带通滤波器，且结构设计简明。
如图5至图7所示，图5是单独六阶带通滤波器焊接屏蔽罩后的电路特性曲线示意图，图6是陷波器的电路特性曲线示意图，图7是本实施例的六阶带通滤波器结合陷波器焊接屏蔽罩后的电路特性曲线示意图。
具体地，图5所示，在低端频率5895MHz附近的带外抑制在46dB左右，在高端频率6585MHz附近的带外抑制在49dB左右。如图6所示，由于本实施例在低端和高端处可以同时形成抑制较高的陷波，使得本实施例最终的产品电性会在低端频率5895MHz附近的带外抑制提高到56dB左右，在高端频率6585MHz附近的带外抑制提高到54dB左右。如图7所示，本实施例的中心频率6265MHz，带宽为320MHz，低端频率5895MHz距低端通带外的频差为210MHz，高端频率6585MHz距高端通带外的频差为160MHz，因此本实施例尤其适用于在需求带宽是200MHz～500MHz，且在通带外低频和高频处同时需求高衰减的斜率，一般是距通带外100MHz～300MHz滤波的抑制特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，包括陶瓷基体、第一输入输出电极以及第二输入输出电极，其中，所述陶瓷基体包括开放面、与所述开放面相对设置的短路面以及连接于所述开放面和所述短路面之间的IO面；所述陶瓷基体设置有从所述开放面贯穿至所述短路面的六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔；所述六个第一谐振腔以及两个第二谐振腔沿所述陶瓷基体的长度方向排布，且所述两个第二谐振腔分别设置在所述六个第一谐振器的两侧；所述第一输入输出电极以及第二输入输出电极设置在所述IO面的两侧，并延伸至所述开放面；所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极和所述的六个第一谐振腔以耦合方式形成六阶带通滤波器；所述两个第二谐振腔分别和所述第一输入输出电极、所述第二输入输出电极耦合形成两个陷波器。
2.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，六个所述第一谐振腔在所述陶瓷基体上等高并列排布且大致位于所述陶瓷基体的开放面的中心；两个所述第二谐振腔在所述陶瓷基体上等高排布，且所述第二谐振腔的高度低于所述第一谐振腔的高度。
3.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，六个所述第一谐振腔为直通孔，孔径范围：0.3mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，两个所述第二谐振腔为非对称等径孔。
5.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，两个所述第二谐振腔为同轴的阶梯孔，包括连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段一端位于所述开放面，所述第二孔段一端位于所述短路面，所述第一孔段的孔径大于第二孔段的孔径。
6.根据权利要求5所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，所述第一孔段和第二孔段的直径比值范围为1.1～2.5；所述第一孔段和第二孔段的长度比值范围为0.25～0.85。
7.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有竖直且水平支撑于所述开放面的屏蔽面以及连接所述屏蔽面且配置于所述陶瓷基体的底面的安装面，所述屏蔽面和所述开放面的距离为0.3～2.5mm；所述安装面设置有限位顶角，所述限位顶角为设置于所述安装面的一对凸起，所述一对凸起勾置于所述底面，以限制所述安装面和所述陶瓷基体的装配位置。
8.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，所有谐振腔的内壁均涂覆有金属，且六个所述第一谐振腔以及两个所述第二谐振腔在位于所述第二短路面的一端均涂覆有金属；所述金属的厚度为4～20um。
9.根据权利要求1所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，所述开放面还设有第一镂空区域，所述第一镂空区域包括间隔设置的第一子区域、第二子区域、第三子区域、第四子区域和第五子区域，其中，所述第一子区域和所述第五子区域分别环绕所述的第一谐振腔的最外侧的两个谐振腔以及两个所述的第二谐振腔，所述的第三子区域环绕所述的第一谐振腔的中间两个谐振腔，所述的第二子区域和所述的第四子区域分别环绕剩余的两个第一个谐振腔。
10.根据权利要求9所述的结构混合型陶瓷介质带通滤波器，其特征在于，所述IO面设置有两个第二镂空区域，两个所述第二镂空区域彼此互不接触；且每一第二镂空区域7分别延伸到所述开放面并与所述第一镂空区域连接成一个整体；其中，所述第一输入输出电极和所述第二输入输出电极电极分别设置在两个所述第二镂空区域中，且部分延伸至所述开放面上。
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