CN1330800A - 空腔滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空腔滤波器(20),它包括多个安装在沿几个空腔延伸的突出物(22)上的中心导体。该突出物可以在一个单一的加工步骤中以高平坦度制造在空腔本体(21)的底面(23)上,并且在所述底面和空腔侧壁(25)之间可以获得精确的测量和平行度。

Description

空腔滤波器
发明领域
本发明涉及一种改进的空腔滤波器，它能够被容易地制造出来并且能够被加工成高的精确度。更具体而言，本发明涉及这样一种滤波器的空腔底部的具体设计。
发明背景
当构造和制造用于无线电基站的高频滤波器时，必须将滤波器构造成由多个空腔构成的所谓空腔滤波器，在每个空腔中具有一个单独的中心导体或者多个中心导体。这些滤波器例如用在频率为900MHz和1800/1900MHz的GSM移动电话基站中。
当滤波器被调谐到所收到信号的四分之一波长时，每个空腔和其单个/多个中心导体作为一个振荡电路，该振荡电路可以由一个具有电感部分L和电容部分C的并联振荡电路来提供。电感部分基本上由中心导体的长度来决定，而电容部分基本上由中心导体的直径和其距空腔侧壁的距离以及设置在空腔上的一个微调板来决定。各滤波器空腔并列布置，从而在一个空腔中产生的电磁场将会在一个相邻的空腔中感应出电流，并随之在其中也产生振荡。滤波器性能的适配性最通常地是通过在两个相邻空腔之间的壁上的多个开口以微调耦合因子来获得的。在相邻空腔之间的开口的宽度或者在相邻空腔之间的壁的高度可以变化以便能够获得正确的耦合因子。然而，空腔滤波器还可以构造成在相互连续的中心导体之间没有壁。在这样一种滤波器构造中，各中心导体之间的耦合因子的微调可以通过改变其间的距离来实现。
从上面所述显而易见的是空腔滤波器功能的一个重要方面是中心导体设置在一个非常平坦的空腔底部上。由于空腔的深度影响了空腔的功能，重要的是滤波器本体可以制造成对空腔底部和相应壁的上边缘之间的距离精确地测量，从而在所述底部和所述上边缘之间获得良好的平行度。
在图1中示出了一个已知的空腔底部结构的一个例子，它也示出了一个已知的中心导体。图1是设置在一个空腔中的中心导体13的剖面视图，该空腔具有限定了空腔的本体11和空腔底部12。在这种已知的结构中，底部12通常在制造空腔的同一加工步骤中形成。然而，这个制造方法意味着空腔底部将不能获得为了使中心导体以最佳方式满足其功能所需的表面光洁度、平面度或平坦度。
根据这个已知的方案，中心导体13是中空的，这样可以通过螺钉14将其固定到空腔底部12，该螺钉穿过中心导体底面和所述空腔底部上的开孔。该中心导体和空腔底部之间的电接点由位于螺钉周围的底面构成，在这种已知构造中，该底面可能在表面光洁度和平坦度方面存在缺陷。
因此，希望获得这样一种空腔滤波器，它具有上述优越的性能并且尽管存在高精度需要也能够容易地制造出来。
发明概述
本发明涉及一种改进的空腔滤波器结构。
本发明的第一个目的是提供一种尽管具有高精度需要也能够容易地制造出来的空腔滤波器。
本发明的另一个目的是提供一种空腔滤波器，只有空腔的几个部件和侧壁的上边缘需要精确的加工以便获得一个非常平坦的表面来在其上固定中心导体，同时在底面和所述空腔的上边缘之间获得精确的测量和平行度。
这些目的可以通过本发明的空腔滤波器来实现，它包括多个设置在一个平坦凹槽上或者圆柱形部分上的中心导体，该平坦凹槽优选被稍微升高到空腔底部的上方，而该圆柱形部分形成空腔滤波器的一个整体部分。空腔滤波器不需要包括任何中间壁。
本发明空腔滤波器的第一个优点是它能够被简单地制造。不需要精确加工(例如机加工或者处理)整个空腔底部以获得一个平坦的底面，只需要机加工上述凹槽或者所述圆柱形部分的上表面来获得所需的平坦度。通过排除在各空腔之间的壁，这种加工可以在一个单一的制造步骤中来实现。所获得的平坦表面作为在空腔本体的后续加工中的基准面，以便在中心导体接触面和空腔本体的上边缘之间获得精确的测量和良好的平行度。
本发明空腔滤波器的另一个优点是可以简化相邻的中心导体之间的耦合因子的微调。在两个中心导体之间的壁不是微调所需的，唯一需要的就是改变其距所加工凹槽的距离。
下面将参照本发明的优选实施方案并参照附图更加详细地描述本发明。
附图简述
图1示出一个中心导体在一个空腔滤波器中的一种已知设置。
图2是一个从本发明空腔滤波器的第一个实施方案的上方观察的剖面视图。
图3示出具有用于固定和调整中心导体的装置的本发明空腔滤波器的一部分。
图4是一个从本发明空腔滤波器的第二个优选实施方案的上方观察的剖面视图。
图5示出根据本发明第一个实施方案固定到空腔底部上的空腔滤波器中的中心导体。
图6示出根据本发明第二个实施方案固定在作为空腔一整体部分的圆柱形部分上的空腔滤波器中的中心导体。
优选实施方案详述
图2是本发明空腔滤波器的第一个实施方案的俯视剖面图。滤波器20包括一个本体21和一个空腔底部23，在该空腔底部中设置了一个用于固定中心导体的凹槽22。在所示实施方案中，该凹槽被升高到所述空腔底部23上方1-2mm的位置并且贯穿所述空腔或者由侧壁21、25所界定的几个空腔。
图5是示出根据本发明一个实施方案的本发明空腔滤波器的一部分和一个中心导体53的剖面图。空腔滤波器包括一个本体51和一个由微调板55所覆盖的空腔。在图5所示的实施方案中，该中心导体53被固定在所述空腔底部上方的一个凹槽52上，这个凹槽对应于图2中所示的凹槽22。该凹槽52被加工成一个非常平坦的表面并且略宽于中心导体的直径。从图中可以看出，当在中心导体和空腔底部之间需要良好的接触时，本发明的能够容易地产生一个平坦表面的空腔滤波器可以有利地用于设置中心导体。
本发明的空腔滤波器的一个优点是当制造模塑的或者铸造的本体21时不需要特别的精度。在图2所示的优选实施方案中，拟用于凹槽22的部分被抬高到稍微高于空腔底部23表面的位置。在此阶段，初步形成的表面不需要满足高的平坦度要求。在另一个方面，抬高的表面必须高于所需平坦表面的高度，因为所需表面的平坦度优选是通过铣削工艺或者通过某些平面抛光工艺实现的。因此，可以合理且低成本地进行制造，并且产生的废料量很小。
在采用本发明空腔滤波器的情况下，仅仅需要将滤波器的两个部分加工成高度精确的以便一方面达到用于固定中心导体的平坦表面的要求，另一方面实现在空腔底部和空腔壁上边缘之间的精确测量，这两个部分对应于凹槽22和侧壁25以及本体21。平坦凹槽22是通过将空腔底部23上的预先形成的突出表面加以铣削来获得的或者通过某些其它普通的平面抛光工艺获得的。因为根据本发明这个优选实施方案的空腔滤波器在各个不同的中心导体之间没有中间壁，空腔底部可以在一个单一的加工步骤中加工成，而不需加工每一个单独的空腔。所得到的平坦底面可以用作加工空腔壁上侧时的基准面。应该可以将空腔底部的凹槽和空腔侧壁上边缘之间的距离调整到非常精确的程度。上边缘和凹槽将相互平行地延伸，从而可以沿空腔滤波器的整个长度在其间保持相同的距离。
根据第一个实施方案的空腔滤波器具有一个在稍稍高于空腔底部的位置处的凹槽22、52，该凹槽被加工成具有高度的平坦度。当加工一个位置抬高的凹槽时，不会产生毛刺，这意味着凹槽的边缘无需被接着加工。然而，凹槽的高度可以变化以便提供合适的加工测量。在本发明空腔滤波器的一个可以预料到的改型中，在没有一个抬高的表面的情况下，凹槽可以被直接地设置在空腔的底部上，或者可以被铣削成一个稍稍低于空腔底部平面的位置。另一方面，必需是凹槽的宽度至少等于设置在其上的中心导体底面的直径，从而所述导体将以其整个底面、特别是以其外边缘座落在凹槽的底部上。这是一个决定性的特征，因为中心导体中的电流基本上在表面附近感应出。然而，在优选实施方案中，凹槽的宽度至少是中心导体底面直径的两倍。
根据优选实施方案的滤波器不需要在各个中心导体之间设置中间壁，因此，该凹槽可以沿一个或多个空腔延伸。如前所述，这能够使一个凹槽更容易地在空腔底部上形成。滤波器的机加工被简化，因为各空腔之间的壁不需被机加工以微调中心导体的耦合因子。微调通常是通过改变两个相邻空腔之间的开孔来实现的。两个中心导体之间的电磁场的场强可以通过这些开孔来改变，以便获得不同的耦合因子。在本发明的空腔滤波器的情况下，微调可以通过改变凹槽上并列的中心导体之间的距离来方便地实现。图3示出一个根据本发明第一个实施方案的空腔滤波器的一部分，它包括侧壁31和贯穿一个或多个空腔的凹槽32。中心导体33在凹槽32上的位置可以通过沿一个设想凹槽36移动中心导体33来相对于一个相邻的中心导体35加以调整，直到在中心导体33和35之间达到正确的距离。中心导体33可以仅仅在凹槽的纵向方向上移动或者在一个合成的移动方向上运动，即：同时在凹槽的纵向方向上和与之正交的方向上运动。然后，中心导体33仅仅被固定在凹槽32中。
因为沿整个凹槽满足了上述对凹槽和空腔壁上表面之间的平坦度、精确测量和平行度的要求，中心导体可以被容易地设置在凹槽中的所需位置上以便于微调。然而，这并不排除一个包括如上所述凹槽的空腔滤波器，其中微调是通过改变各相邻空腔之间的中间壁24的高度或开孔宽度来实现的，只要该开孔宽于凹槽使得所述凹槽可以在一个单一的加工步骤中制造出即可。然而，当在非常高的压力下进行制造时，还需要中间壁24增强在制造或模塑工艺中的本体的稳定性。
图4是本发明的第二个优选实施方案的俯视剖面图。滤波器40包括一个本体41和一个空腔底部42，在该空腔底部中具有形成空腔滤波器一个整体部分的圆柱形部分44。根据这个实施方案，由所述圆柱形部分44的预成形上表面45，通过铣削所述预成形的表面45或者通过某些其它通用的平面抛光工艺可以获得一个平坦的表面。至少某些圆柱形部分44设有一个沿其中心轴线贯穿整个长度且贯穿空腔底部的空洞46。所述空洞拟用于安装一个中心导体。因此，只需要将滤波器的所述上表面45加工成具有高精度以便一方面满足用一个平坦表面固定中心导体的需要，另一方面在空腔底部和空腔壁的上边缘之间获得精确测量。可以通过设置在所述圆柱形部分之间的栓钉47来进行微调。可以通过所述栓钉的位置和其高度进行微调。
图6是根据本发明第二个实施方案的空腔滤波器的一部分和中心导体63的剖面图。空腔滤波器包括一个本体61和一个由微调板65所覆盖的空腔。在这个实施方案中，中心导体63被固定在作为空腔滤波器一个整体部分的圆柱形部分62上。所述圆柱形部分已经被加工成一个非常平坦的表面64。沿着所述圆柱形部分62的中心轴线的空洞66优选地设有螺纹，使得可能装有一个附加微调元件67的中心导体63可以被螺旋拧入。
本发明的一个空腔滤波器优选地由铸造或模塑工艺制造，其中本体21被形成为一个单件结构。构成滤波器20的材料必需满足某些要求。一种有利的材料应当易于加工，使得空腔底部23中的凹槽和侧壁25以及(可能有的)中间壁24的测量可以简单的方式实现。这种材料必需是轻重量的以便不会无端地增加滤波器的重量，并且应该具有良好的电流容量。这些要求基本上通过例如铝和镁可以满足。
应该理解，本发明不限于上面所述和所示的实施方案，可以在下附权利要求书的范围内进行各种改进。
1.一种空腔滤波器，包括一个本体和多个中心导体，其特征在于，具有设置在空腔底部上的特别用于固定中心导体的突出物(22，52，44，62)，其中所述突出物(22，52，44，62)的宽度至少等于中心导体底面的直径。
2.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物被设计成圆柱形部分(44，62)，这些圆柱形部分形成空腔底部(42)的一个整体部分并且相互之间具有一定的距离。
3.权利要求2的空腔滤波器，其特征在于，具有拟用于微调耦合因子的栓钉(47)，该栓钉安装在至少某些所述圆柱形部分之间。
4.权利要求1或2的空腔滤波器，其特征在于，只有空腔底部上的所述突出物的上表面(22a，64)具有良好的平坦度；并且空腔壁的上表面(25)沿滤波器的全长距凹槽的上表面(22a，64)有一个给定的固定距离。
5.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物(22，32，44，52)的宽度至少是中心导体底面的直径的两倍。
6.一种空腔滤波器，包括一个本体和多个中心导体，其特征在于，具有设置在空腔底部上的特别用于固定中心导体的凹槽，其中所述凹槽的宽度至少等于中心导体底面的直径。
7.权利要求6的空腔滤波器，其特征在于，只有空腔底部上的所述凹槽的上表面具有良好的平坦度；并且空腔壁的上表面(25)沿滤波器的全长距凹槽的上表面有一个给定的固定距离。
8.权利要求6的空腔滤波器，其特征在于，所述凹槽的宽度至少是中心导体底面的直径的两倍。
9.权利要求1或6的空腔滤波器，其特征在于，所述滤波器在相邻的中心导体之间完全或局部没有中间壁。
10.权利要求1-9中任一项的空腔滤波器，其特征在于，空腔本体由铝构成。
11.权利要求1-9中任一项的空腔滤波器，其特征在于，空腔本体由镁构成。
12.一种制造空腔滤波器的方法，其特征在于，将空腔本体铸造或模塑成一个单件结构，在空腔底部上具有至少一个突出的表面，将所述突出表面上的平坦的底部突出物进行表面研磨，并且将多个中心导体安装在所述突出的表面上。
13.一种制造空腔滤波器的方法，其特征在于，将空腔本体铸造或模塑成一个单件结构，将一个平坦的底部凹槽沿空腔底部进行表面研磨，并且将多个中心导体安装在所述平坦的凹槽上。
14.权利要求12或13的方法，其特征在于，制造在相邻的空腔之间完全或局部不带有中间壁的空腔本体。

Claims (14)

1.一种空腔滤波器，包括一个本体和多个中心导体，其特征在于，具有设置在空腔底部上的特别用于固定中心导体的突出物(22，52，44，62)，其中所述突出物(22，52，44，62)的宽度至少等于中心导体底面的直径。
2.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物被设计成一个凹槽(22，52)。
3.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物被设计成圆柱形部分(44，62)，这些圆柱形部分形成空腔底部(42)的一个整体部分并且相互之间具有一定的距离。
4.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物被设计成一个凹槽(22，52)，圆柱形部分形成所述凹槽(22，52)的一个整体部分。
5.权利要求3或4的空腔滤波器，其特征在于，具有拟用于微调耦合因子的栓钉(47)，该栓钉安装在至少某些所述圆柱形部分之间。
6.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述滤波器在相邻的中心导体之间完全或局部没有中间壁。
7.权利要求2的空腔滤波器，其特征在于，所述凹槽(22，32)稍稍高于所述空腔底部。
8.权利要求1的空腔滤波器，其特征在于，所述突出物(22，32，44，52)的宽度至少是中心导体底面的直径的两倍。
9.权利要求2-4中任一项的空腔滤波器，其特征在于，只有空腔底部上的所述突出物的上表面(22a，64)具有良好的平坦度；并且空腔壁的上表面(25)沿滤波器的全长距凹槽的上表面(22a，64)具有一个给定的固定距离。
10.权利要求1-9中任一项的空腔滤波器，其特征在于，空腔本体由铝构成。
11.权利要求1-9中任一项的空腔滤波器，其特征在于，空腔本体由镁构成。
12.一种制造空腔滤波器的方法，其特征在于，将空腔本体铸造或模塑成一个单件结构，将一个平坦的底部凹槽沿空腔底部进行表面研磨，并且将多个中心导体安装在所述平坦的凹槽上。
13.权利要求12的方法，其特征在于，制造在相邻的空腔之间完全或局部不带有中间壁的空腔本体。
14.权利要求12的方法，其特征在于，制造一个在空腔底部具有突出表面的空腔本体，并且在所述突出的表面中形成所述凹槽。
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