CN115663430A - 一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法，包括螺旋缠绕轴、软基材微带、微带电路、聚四氟乙烯轴套、金属外壳、信号输入输出端盖和扁式射频绝缘子导体，与现有技术相比，本发明从器件级的滤波、模块级的开关滤波组、收发前端、上下变频到系统级的雷达通信、侦测机、干扰机均可覆盖，本发明体积精密小巧、空间立体式屏蔽特征、易实现、指标优良、可靠性高、适应性强等优势，可广泛推广。

Description

一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法

技术领域

本发明涉及射频微波及雷达通信技术领域，尤其涉及一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法。

背景技术

随着电子技术的进一步发展，射频通信及雷达系统在功能应用领域要求越来越多，其内部所使用的信号处理也随之复杂，轻量小型化的设计也要求越来越普遍，Roger5880材质的微带滤波器由于基材本身介电常数较低，因而以此基础上仿真设计出来的微带滤波器尺寸较大，平面安装会占用较大平面尺寸，因此限制了其应用场景，特别时平面尺寸过小的场合。螺旋缠绕轴式微带滤波器的发明，恰如其分地弥补了上述不足。它通过缠绕的方式，将射频微波信号以独特的方式进行轴向和径向立体式缠绕传输。如此，微带滤波器在牺牲了少许立体空间的情况下大大缩减了平面尺寸，能有效地为模块、整机节省尺寸。紧密式安装的固定方法缔造了螺旋缠绕轴式微带滤波器的使用可靠和稳定性。

发明内容

本发明的目的是要提供一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明螺旋缠绕轴式微带滤波器包括螺旋缠绕轴、软基材微带、微带电路、聚四氟乙烯轴套、金属外壳、信号输入输出端盖和扁式射频绝缘子导体，所述螺旋缠绕轴的外壁设置有螺旋缠绕凹槽，所述螺旋缠绕凹槽螺旋设置于所述螺旋缠绕轴的外壁，所述软基材微带缠绕于所述螺旋缠绕轴的外壁，并位于所述螺旋缠绕凹槽内，所述微带电路敷设于所述微带电路上所述聚四氟乙烯轴套套装于所述螺旋缠绕轴外，所述聚四氟乙烯轴套位于所述金属外壳内，所述信号输入输出端盖为两个，所述金属外壳的端部设置有外壳螺钉孔，所述信号输入输出端盖通过螺钉连接所述端盖螺钉孔和所述外壳螺钉孔连接，所述扁式射频绝缘子导体穿过所述信号输入输出端盖，所述扁式射频绝缘子导体与所述微带电路电性连接。

本发明螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法包括以下步骤：

S1：螺旋缠绕轴采用系铝合金材料进行铣削加工，轴加工中心机床，调取直径与设计的软基板宽度相符的平底铣刀，铣槽宽度按

，Z方向设置缠绕槽的深度，A轴沿X轴为中心旋转进给加工螺旋缠绕凹槽成型；

S2：螺旋缠绕轴加工成型后采用电化学镀涂工艺进行表面镀金处理；

S3：软基材微带采用沉金工艺在正面设置微带电路，背面敷设铜层；

S4：在螺旋缠绕凹槽内涂覆导电胶，与软基材微带在高温箱内烘烤粘结固定；

S5：将安装软基材微带的螺旋缠绕轴嵌入聚四氟乙烯轴套中；

S6：金属外壳内部铣出通孔，将聚四氟乙烯轴套嵌入金属外壳的通孔中；

S7：将信号输入输出端盖的扁式射频绝缘子导体与微带电路连接后，再将信号输入输出端盖与金属外壳连接即完成安装。

本发明的有益效果是：

本发明是一种螺旋缠绕轴式微带滤波器及制备方法，与现有技术相比，本发明从器件级的滤波、模块级的开关滤波组、收发前端、上下变频到系统级的雷达通信、侦测机、干扰机均可覆盖，本发明体积精密小巧、空间立体式屏蔽特征、易实现、指标优良、可靠性高、适应性强等优势，可广泛推广。

附图说明

图1为螺旋缠绕轴；

图2为软基材微带展开图；

图3为软基材微带卷曲图；

图4为聚四氟乙烯轴套；

图5为金属外壳；

图6为信号输入输出端盖；

图7为软基材微带安装流程图；

图8为聚四氟乙烯轴套安装流程图；

图9为金属外壳安装流程图；

图10为软基材微带尺寸结构参数；

图11为螺旋缠绕轴式微带滤波器仿真结果图。

图中：螺旋缠绕轴1、螺旋缠绕凹槽2、软基材微带3、微带电路4、聚四氟乙烯轴套5、金属外壳6、外壳螺钉孔7、信号输入输出端盖8、端盖螺钉孔9、扁式射频绝缘子导体10。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-10所示：本发明螺旋缠绕轴式微带滤波器包括螺旋缠绕轴1、软基材微带3、微带电路4、聚四氟乙烯轴套5、金属外壳6、信号输入输出端盖8和扁式射频绝缘子导体10，所述螺旋缠绕轴1的外壁设置有螺旋缠绕凹槽2，所述螺旋缠绕凹槽2螺旋设置于所述螺旋缠绕轴1的外壁，所述软基材微带3缠绕于所述螺旋缠绕轴1的外壁，并位于所述螺旋缠绕凹槽2内，所述微带电路4敷设于所述微带电路4上所述聚四氟乙烯轴套5套装于所述螺旋缠绕轴1外，所述聚四氟乙烯轴套5位于所述金属外壳6内，所述信号输入输出端盖8为两个，所述金属外壳6的端部设置有外壳螺钉孔7，所述信号输入输出端盖8通过螺钉连接所述端盖螺钉孔9和所述外壳螺钉孔7连接，所述扁式射频绝缘子导体10穿过所述信号输入输出端盖8，所述扁式射频绝缘子导体10与所述微带电路4电性连接。

如图7-11所示：本发明螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法：

螺旋缠绕轴1采用切削性能优良、电化学镀涂工艺成熟的6系铝合金材料进行铣削加工，用XYZ+A型的4轴加工中心机床，调取直径与设计的软基板宽度相符的平底铣刀，铣槽宽度一般按印制板设计宽度的正公差，即

，Z方向设置缠绕槽的深度，A轴沿X轴为中心旋转进给加工成型。一般地，槽的深度根据微带滤波电路仿真计算，设定螺旋缠绕轴直径D1，轴向长度为L，缠绕距P，缠绕槽轴在轴向的投影直径D2，则有空气腔高度H=(D1-D2)/2，空气腔的高度应大于软基材厚度。螺旋缠绕轴1加工成型后采用电化学镀涂工艺进行表面镀金处理，满足优良的可靠的焊接电气性能。

软基材微带电路板相关参数根据三维电磁仿真软件计算出微带滤波器电路板的尺寸，平面长度L，宽度W。根据螺旋轴式微带滤波器的宽度W，缠绕升角α，缠绕圈数n，可知软基材的设计长度L1=π·D1·n/cosα，缠绕后的轴向长度与螺旋缠绕轴长度匹配，即L=L’，L’表示缠绕后的轴向尺寸。软基材微带电路板在缠绕中，螺旋缠绕轴中凸出部分就存在缠绕隔离，保证了良好的信号传输，有效避免了信号的轴向空间窜扰。软基材微带线电路板背面敷铜层皆采用沉金工艺，在满足可靠性的前提上尽可能的增强它的可缠绕性和和延展韧性。在螺旋缠绕轴凹槽内均匀的涂上导电胶，使用相关辅助工具，将微带滤波器电路板与缠绕轴凹槽完美贴合粘接固定。如图10所示的本实施例软基材微带尺寸结构参数，其中A为微带电路4的厚度0.018，B为软基材微带3的厚度0.127，C为软基材微带线电路板背面敷铜层厚度0.018.

缠绕成型固定后的组件需套入聚四氟乙烯轴套中，因聚四氟乙烯具有良好的阻抗匹配、电磁屏蔽、延展韧性等物理特性，其表面摩擦系数μ=0.05～0.1，介电常数ε=2.1，屈服强度21~23MPa，电阻率约10¹⁸Ω·cm等物理特性，易加工成型。其内径尺寸D3螺旋缠绕轴外径D1为孔轴配合安装，外径尺寸为D4公差配合要求设计，选用过盈配合，保证安装的牢固可靠，即完成了螺旋缠绕轴式微带滤波器的内层主要部分。

金属外壳设计成需求的外形，内部铣出通孔，其孔径尺寸D5与聚四氟乙烯轴套外径D4通过孔轴过盈配合，将螺旋缠绕轴式微带滤波器的内层主要部分装入金属外壳内部，轴向两端设计微带滤波信号的输入输出端盖，对应位置安装扁式射频绝缘子导体，将扁式射频绝缘子导体内侧压入安装在软基材微带电路板的信号端，保证可靠的接触传导，再用螺钉固定端盖完成。这种螺旋缠绕轴式微带滤波器，结构简单，体积精小，造型别致，极易实现，有效地缩短了微带线的长度，具有体积精小，造型别致，电压驻波比优良、插入损耗小等优势能广泛应用于射频微波通信行业。

如图6所示，本发明专利公开的一种螺旋缠绕轴式微带滤波器，软基材微带滤波电路板通过螺旋缠绕轴，因接触面都进行电化学镀涂工艺处理，具有优异的可粘接性能，通过涂覆导电胶的方式，并利用相关辅助工具，将微带滤波器电路板与缠绕轴凹槽完美贴合粘接固定。

如图7所示，将装配成型螺旋缠绕轴式微带滤波器内部组成部分装入聚四氟乙烯轴套内，因聚四氟乙烯轴套的材质有优良的韧性和延展性及耐高低温的物理特性，可实现过盈配合安装，保证安装的牢靠；

如图8所示，外层设计金属层进行安装，采用过盈配合安装。信号端两侧通过输入输出端盖实现封盖，在输入输出端盖的对应位置设计开孔，安装扁式射频绝缘子，其内导体扁针压入至与信号端微带线配合，保证了精密式的匹配接触。再利用螺钉固定，即完成了螺旋缠绕轴式微带滤波器的整体设计与实现流程。

这种螺旋缠绕轴式微带滤波器通过缠绕的方式，将射频微波信号以独特的方式进行轴向和径向立体式缠绕传输，微带线设计的匹配电路产生滤波特性。如此，有效地缩短了传输路径，减少了信号衰减与反射，紧密式安装的固定方法缔造了螺旋缠绕轴式微带滤波器的使用可靠和稳定性。因此，与现有技术相比，本发明专利具有实质性的特点，实现了跨越式进步。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋缠绕轴式微带滤波器，其特征在于：包括螺旋缠绕轴（1）、软基材微带（3）、微带电路（4）、聚四氟乙烯轴套（5）、金属外壳（6）、信号输入输出端盖（8）和扁式射频绝缘子导体（10），所述螺旋缠绕轴（1）的外壁设置有螺旋缠绕凹槽（2），所述螺旋缠绕凹槽（2）螺旋设置于所述螺旋缠绕轴（1）的外壁，所述软基材微带（3）缠绕于所述螺旋缠绕轴（1）的外壁，并位于所述螺旋缠绕凹槽（2）内，所述微带电路（4）敷设于所述微带电路（4）上所述聚四氟乙烯轴套（5）套装于所述螺旋缠绕轴（1）外，所述聚四氟乙烯轴套（5）位于所述金属外壳（6）内，所述信号输入输出端盖（8）为两个，所述金属外壳（6）的端部设置有外壳螺钉孔（7），所述信号输入输出端盖（8）通过螺钉连接所述端盖螺钉孔（9）和所述外壳螺钉孔（7）连接，所述扁式射频绝缘子导体（10）穿过所述信号输入输出端盖8，所述扁式射频绝缘子导体（10）与所述微带电路（4）电性连接。

2.一种如权利要求1所述的螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：螺旋缠绕轴（1）采用6系铝合金材料进行铣削加工，4轴加工中心机床，调取直径与设计的软基板宽度相符的平底铣刀，铣槽宽度按

，Z方向设置缠绕槽的深度，A轴沿X轴为中心旋转进给加工螺旋缠绕凹槽（2）成型；

S2：螺旋缠绕轴（1）加工成型后采用电化学镀涂工艺进行表面镀金处理；

S3：软基材微带（3）采用沉金工艺在正面设置微带电路（4），背面敷设铜层；

S4：在螺旋缠绕凹槽（2）内涂覆导电胶，与软基材微带（3）在高温箱内烘烤粘结固定；

S5：将安装软基材微带（3）的螺旋缠绕轴（1）嵌入聚四氟乙烯轴套（5）中；

S6：金属外壳（6）内部铣出通孔，将聚四氟乙烯轴套（5）嵌入金属外壳（6）的通孔中；

S7：将信号输入输出端盖（8）上的扁式射频绝缘子导体（10）与微带电路（4）连接后，再将信号输入输出端盖（8）与金属外壳（6）连接即完成安装。

3.根据权利要求2所述的螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中螺旋缠绕凹槽（2）的深度根据微带滤波电路仿真计算，设定螺旋缠绕轴直径D1，轴向长度为L，缠绕距P，缠绕槽轴在轴向的投影直径D2，则有空气腔高度H=D1-D2/2，空气腔的高度大于软基材厚度。

4.根据权利要求2所述的螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中软基材微带（3）参数根据微带滤波电路仿真计算，微带滤波电路板宽度W，缠绕圈数n，缠绕升角α，软基材的设计长度：

L1=π·D1·n/cosα，缠绕后的轴向长度与螺旋缠绕轴长度匹配，

即L= L’，L’表示缠绕后的轴向尺寸。

5.根据权利要求2所述的螺旋缠绕轴式微带滤波器的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中螺旋缠绕轴（1）与所述聚四氟乙烯轴套（5）之间采用过盈配合连接，所述步骤S6中聚四氟乙烯轴套（5）与所述金属外壳（6）采用过盈配合连接。

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