CN203351722U

CN203351722U - 小型化腔体滤波器

Info

Publication number: CN203351722U
Application number: CN 201320265200
Authority: CN
Inventors: 林安正; 吴嗣福; 邓银春
Original assignee: CHENGDU LIANBANG MICROWAVE COMMUNICATION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: CHENGDU LIANBANG MICROWAVE COMMUNICATION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-05-15

Abstract

本实用新型公开了一种小型化腔体滤波器，其包括腔体、盖板、谐振杆和调谐螺杆，所述谐振杆设置在所述腔体的下表面；所述盖板下表面和谐振杆开路端均设置有环状体结构，所述盖板下表面的环状体结构与谐振杆开路端的环状体结构相互交叉形成交指状结构。谐振杆与所述盖板上设置的环状体结构相互形成的交指状结构充分的利用了所述谐振杆环状体与所述盖板环状体的内外两侧的侧壁之间的横向正对面积，在保持现有技术中所述谐振杆与所述盖板之间的正对面积不变的前提下，本实用新型的加载电容量增量与现有技术相比具有显著性的增加。

Description

小型化腔体滤波器

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体涉及一种通过设置交指状的环状体来增大其电容量的小型化腔体滤波器。

背景技术

目前，随着移动通信技术的不断发展，特别是3G移动通讯网络技术的推广及普及，作为通信设备射频前端关键器件的收发滤波器，其性能的高低直接影响通信的质量。

图1和图2为现有技术通常采用的两种腔体滤波器，如图2所示，其中的一种腔体滤波器包括腔体1、盖板2、谐振杆3、调谐螺杆4、用于固定调谐螺杆4的螺母5和用于固定谐振杆3的螺钉6，谐振杆3上设置有电容加载圆盘31。为了达到滤波器所要求的较低频率，我们通常采用增加滤波器谐振杆3高度或增大谐振杆3的电容加载圆盘31直径的方法，当谐振频率越低，谐振杆高度也就越大，谐振杆3顶端的电容加载圆盘31直径也越大，随着高度增加，电容加载圆盘31直径的增大，滤波器的体积也就随之增大，这样一来，不仅浪费材料，而且还提高了生产成本。由于滤波器体积增大，也不利于腔体滤波器的小型化和集成化。

图1为现有技术中另外一个常用的腔体滤波器，其在图2中的滤波器上做了一定的改进，在盖板2上设置了一个内环状体b7，内环状体b7为中空腔体，所述谐振杆3的电容加载圆盘31位于所述内环状体b7的腔体内。为了达到滤波器所要求的较低频率，我们通常采用增加滤波器谐振杆3高度或加高盖板2环状体的方法，当谐振频率越低，谐振杆3高度也就越大，盖板2环状体也越高，体积也越大，而且随着盖板2环状体高度的增大，表现为电耦合的谐振杆3的开路端也将被遮挡，这将导致耦合参数中的电耦合参数可调范围明显减小，磁耦合参数可调范围也有所减小。

实用新型内容

为了解决现有技术中为获得较高电容量、较低频率必将导致腔体滤波器体积增大的问题，本实用新型提供了一种在盖板和谐振杆上均设置有环状体结构的小型化腔体滤波器。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的小型化腔体滤波器的技术方案为：其包括腔体、盖板、谐振杆和调谐螺杆，所述谐振杆设置在所述腔体的下表面；其特征在于：所述盖板下表面和谐振杆开路端均设置有环状体结构，所述盖板下表面的环状体结构与谐振杆开路端的环状体结构相互交叉形成交指状结构。

优选地，所述谐振杆开路端的环状体结构至少包括两圈环状体，且盖板下表面的环状体结构的环状体圈数与谐振杆开路端的环状体结构的环状体圈数相等。

优选地，所述谐振杆开路端的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体a和外环状体a；所述盖板下表面的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体b和外环状体b。

优选地，所述内环状体a的外径小于所述内环状体b的内径，所述外环状体a的内径大于所述内环状体b的外径，所述外环状体a的外径小于所外环状体b的内径，所述外环状体b的外径小于所述腔体的内径。

优选地，所述谐振杆开路端的环状体结构至少包括两圈环状体，且所述谐振杆开路端的环状体结构的环状体圈数比盖板下表面的环状体结构的环状体圈数多一圈。

优选地，所述谐振杆开路端的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体a和外环状体a；所述盖板下表面的环状体结构为一圈环状体，其为内环状体b。

优选地，所述内环状体a的外径小于所述内环状体b的内径，所述外环状体a的内径大于所述内环状体b的外径，所述外环状体a的外径小于所述腔体的内径。

优选地，所述内环状体b的底面与内底面d之间设置有一间隙。

优选地，所述外环状体b上对称的设置有两个开口，且所述开口的宽度与腔体侧壁上设置的耦合墙开口的宽度相等。

本实用新型的有益效果为：所述谐振杆与所述盖板上设置的环状体结构相互交叉形成的交指状结构充分的利用了所述谐振杆环状体与所述盖板环状体的内外两侧侧壁之间的横向正对面积，在保持现有技术中所述谐振杆与所述盖板之间的正对面积不变的前提下，本实用新型的加载电容增量至少是图1中的滤波器的电容量增量的一倍以上；

与现有技术相比，在降低滤波器的工作频段的同时腔体尺寸却不会因此而增大，不仅节约了材料，还降低了生产成本，还有利于滤波器的小型化和集成化；

另一方面，由于所述谐振杆与所述盖板之间采用交指状结构增大了电容量，由调谐螺杆带来的电容量占的总的加载电容量的比重减小，从而使所述调谐螺杆的灵敏度至少降低了28%，更易于使滤波器锁定到特定频率，从而降低了调试难度，提高了调试效率，也提高了生产效率。

附图说明

图1为现有技术中一种实施方式的腔体滤波器；

图2为现有技术中另一种实施方式的腔体滤波器；

图3为本实用新型的实施例一的小型化腔体滤波器；

图4为本实用新型的实施例二的小型化腔体滤波器；

图5为图3中的小型化腔体滤波器盖板的仰视图；

图6为图5沿A-A方向的剖视图；

图7为谐振杆的立体图；

图8为谐振杆的断面图；

图9为本实用新型和图1所示滤波器的谐振频率随谐振杆长度变化的曲线图。

其中，1、腔体；2、盖板；3、谐振杆；31、电容加载圆盘；4、调谐螺杆；5、螺母；6、螺钉；7、内环状体b；8、外环状体b；81、开口；9、内环状体a；10、外环状体a；11、耦合墙开口；12、内底面d。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的技术方案做详细地描述：

如图3和图4所述，该小型化腔体滤波器包括腔体1、盖板2、谐振杆3和调谐螺杆4，谐振杆3与腔体1为一体成型或者通过螺钉6固定在腔体1的底面上；所述调谐螺杆4穿过盖板2设置在腔体内，其位于盖板2上的那端通过螺母5固定；所述盖板2下表面和谐振杆3开路端均设置有环状体结构，所述盖板2下表面的环状体结构与谐振杆3开路端的环状体结构相互交叉形成交指状结构。

其中，谐振杆3开路端的环状体结构至少包括两圈环状体；盖板2下表面的环状体结构的环状体圈数与谐振杆3开路端的环状体结构的环状体圈数相等或比其少一圈。

实施例一

如图3、图5至图8所示，本实施例的盖板2上环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体b7、外环状体b8；谐振杆3上环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体a9和外环状体a10；

所述内环状体a9的外径小于所述内环状体b7的内径，所述外环状体a10的内径大于所述内环状体b7的外径，所述外环状体a10的外径小于所外环状体b8的内径，所述外环状体b8的外径小于所述腔体1的内径，其中，内环状体b7的底面与内底面d12之间设置有一间隙。

具体地，所述谐振杆3为中空柱体，所述谐振杆3与其上的环状体结构为一体成型或分体成型后通过铆接或焊接的方式固定在一起；所述盖板2与其上设置的环状体结构为一体成型或分体成型后通过铆接或焊接的方式固定在一起；所述谐振杆3、盖板2上的环状体结构、谐振杆3上的环状体结构、调谐螺杆4的中轴线位于同一条直线上。为了提高腔体滤波器的耦合参数，外环状体b8上对称的设置有两个开口81，且优选该开口81的宽度与腔体1上的两两谐振器之间的耦合墙开口11的宽度相等。

该方案充分利用了所述谐振杆3环状体与所述盖板2环状体的内外两侧的侧壁之间的横向正对面积，增加了滤波器的加载电容量，同时电感量也有所变化，但由于此处相对于电容变化量而言，电容量变化对谐振器谐振频率的影响占主导位置，而电容量的增加可使谐振器谐振频率的降低，从而达到低频的目的。

本实用新型与图1所示的滤波器相比，增加了内环状体b7内侧面与内环状体a9外侧面所形成的电容、内环状体b7外侧面和外环状体a10内侧面所形成的电容及内环状体b7的底面与内底面d12形成的电容。

下面对体积大小相等的图1所示的滤波器与本实用新型该实施例的滤波器的电容量进行数据分析，并通过电容量的变化对这两种滤波器的谐振频率的高低进行分析：

取图1所示滤波器腔体1底面直径为8mm，高度为6mm的圆柱空腔，谐振杆3高度为5.7mm，谐振杆3带有电容加载圆盘31，其直径为6.2mm，厚度为3mm，谐振杆3的支撑柱外直径为3.5mm；盖板2的内环状体b7内直径为7mm，内环状体b7高度为3.3mm，谐振杆3顶部与盖板2下表面相距0.3mm。

图2所示滤波器腔体1底面直径为8mm，高度为6mm的圆柱空腔，谐振杆3高度为5.7mm，谐振杆3带有电容加载圆盘31，其直径为6.2mm，厚度为3mm，谐振杆3的支撑柱外直径为3.5mm，谐振杆3顶部与盖板2下表面相距0.3mm。

本实用新型图3所示的滤波器的腔体1底面直径为8mm，高度为6mm的圆柱空腔，谐振杆3高度为5.7mm，谐振杆3带有电容加载圆盘31，其直径为6.2mm，厚度为3mm，谐振杆支撑柱外直径为3.5mm，谐振杆3上的内环状体a9的外直径为3.3mm，外环状体a10的内直径为5.3mm，内环状体a9和外环状体a10之间的空腔深度为2.5mm；盖板2上的内环状体b7的内直径为3.9mm，内环状体b7外直径为4.7mm，内环状体b7的高度为2.5mm，外环状体b8内直径为7mm，外环状体b8高度为3.3mm，谐振杆3顶部与盖板2下表面相距0.3mm。

结合电容公式C＝(ε*S)/(4π*k*d)对滤波器的电容进行分析，其中ε为介电常数，S为板间正对面积，k为静电常数，d为板极间距离，当介电常数ε、板间距离d固定时，增大板间正对面积S，则电容C也将增加。

图2，当调谐螺杆4穿过盖板2后向下伸入的长度为0时，设此时的加载电容为c₀，相对应的板间正对面均垂直于纵向轴线，设此时正对面积为s₀。由于上述纵向上正对面积s₀基本无变化，因此正对面积的变化主要是由横向正对面积的变化引起的，在不考虑边沿效应时，则有：

图1所示的滤波器的正对面积s₁约为：

s₁＝s₀+s₀₁

其中s₀₁为图1相对于图2增加的正对面积，也即为图1中内环状体b7与谐振杆3的电容加载圆盘31的横向正对面积，且有：

s₀₁≈3×10^-3×6.2×10^-3π＝1.86×10^-5π（m²）。

本实施例图3所示的滤波器的正对面积s₂约为：

s₂＝s₀+s₀₂

其中s₀₂为图3相对于图2增加的正对面积，也即为图3中的盖板2的内环状体b7与外环状体b8之间及内环状体a9与外环状体a10之间所对应的横向正对面积，且有：

s₀₂≈s₀₁+2.5×10^-3×4.7×10^-3π+2.5×10^-3×3.3×10^-3π=3.86×10^-5π（m²）

从上可以知道，本实用新型实施例增加的正对面积s₀₂是图1所示滤波器增加的正对面积s₀₁的2.1倍；增加的电容量也至少是图1所示的滤波器增加的电容量的2.1倍以上。

根据谐振器谐振频率公式：

对滤波器的谐振频率进行分析，其中L为电感值，C为电容值，我们可以通过增大L或C的值来减小F的值，从而达到降低单腔谐振频率的目的，即是说，电感L不变，增大电容C可以降低单腔谐振频率F。

如图9所示，依据上述数据，通过电容量的变化与谐振杆长度的变化而绘制出谐振频率随谐振杆长度变化的曲线关系，图1所示的滤波器所能达到的最低谐振频率为3.98GHz，调谐螺杆4长度由3mm变为0mm时，谐振频率由3.98GHz上升到4.26GHz，相当于单位长度（1mm）的调谐螺杆4调整93MHz。

本实用新型所能达到的最低谐振频率为3.17GHz，调谐螺杆4长度由3mm变为0mm时，谐振频率由3.17GHz上升到3.33GHz，相当于单位长度（1mm）的调谐螺杆4调整53MHz。

可见，在同一体积情况下，本实用新型采用这种方案时调谐螺杆4敏感度至少降低了[(93-53)/93]*100%=43%，这意味着调谐螺杆4对选频更精确，更容易将调谐螺杆4锁定到某一特定频率，微调也将更简单，也更利于滤波器的小型化、集成化。

实施例二

如图4、图7和图8所示，本实施例的盖板2上环状体结构为一圈内环状体b7，谐振杆3上环状体结构为两圈环状体，其分别是内环状体a9和外环状体a10。内环状体a9的外径小于所述内环状体b7的内径，所述外环状体a10的内径大于所述内环状体b7的外径，所述外环状体a10的外径小于所述腔体1的内径，其中，内环状体b7的底面与内底面d12之间设置有一间隙。

具体地，所述谐振杆3为中空柱体，所述谐振杆3与其上的环状体结构为一体成型或分体成型后通过铆接或焊接的方式固定在一起；所述盖板2与其上设置的环状体结构为一体成型或分体成型后通过铆接或焊接的方式固定在一起；所述谐振杆3、盖板2上的环状体结构、谐振杆3上的环状体结构、协调螺杆4的中轴线位于同一条直线上。

该实施例方案与实施例一不同的是，所述的盖板2下表面环状体只设有内环状体b7，即所述盖板2属于现有技术的盖板，但结合本实用新型所述谐振杆3内环状体a9、外环状体a10，所述滤波器的电容量仍具有显著的增加，且谐振频率仍明显低于现有技术滤波器的谐振频率，而高于实施例一中的滤波器的谐振频率，它不仅仍可满足低频滤波器的选频要求，缩小滤波器的体积，降低了生产成本，兼顾耦合参数，降低调试难度，而且在已能满足低频滤波器的选频要求的前提下，可简化设计过程及加工工序，提高生产效率。

本实用新型与图1所示的滤波器相比，增加了内环状体b7外侧面与外环状体a10内侧面形成的电容及内环状体b7底面与内底面d12形成的电容。

下面对体积大小相等的图1所示的滤波器与本实用新型的滤波器的电容量进行数据分析，并通过电容量的变化对这两种滤波器的谐振频率的高低进行分析：

本实用新型图4所示的滤波器的腔体1底面直径为8mm，高度为6mm的圆柱空腔，谐振杆3高度为5.7mm，谐振杆3带有电容加载圆盘31，其直径为6.2mm，厚度为3mm，谐振杆支撑柱外直径为3.5mm，谐振杆3上的内环状体a9的外直径为3.3mm，外环状体a10的内直径为5.3mm，内环状体a9和外环状体a10之间的空腔深度为2.5mm；盖板2上的内环状体b7内直径为3.9mm，内状体b7外直径为4.7mm，内环状体内环状体b7高为2.5mm，谐振杆3顶部与盖板2下表面相距0.3mm。

结合电容公式C＝(ε*S)/(4π*k*d)对滤波器的电容进行分析，其中ε为介电常数，S为板间正对面积，k为静电常数，d板极间距离，当介电常数ε、板间距离d固定时，增大板间正对面积S，则电容C也将增加。

图1所示的滤波器的正对面积s₁约为：

s₁＝s₀+s₀₁

s₀₁≈3×10^-3×6.2×10^-3π＝1.86×10^-5π（m²）。

本实施例图4所示的滤波器的正对面积s₃约为：

s₃＝s₀+s₀₃

其中s₀₃为图4相对于图2增加的正对面积，也即为图4中的盖板2的内环状体b7与谐振杆3的内环状体a9、外环状体a10所对应的横向正对面积，且有：

s₀₃≈2.5×10^-3×4.7×10^-3π+2.5×10^-3×3.3×10^-3π=2×10^-5π（m²）

从上可以知道，本实用新型实施例增加的正对面积s₀₃是图1所示滤波器增加的正对面积s₀₁的1.1倍；增加的电容量也至少是图1所示的滤波器增加的电容量的1.1倍以上。

根据谐振器谐振频率公式：

如图9所示，依据上述数据，通过电容量的变化与谐振杆长度的变化而绘制出谐振频率随谐振杆长度变化的曲线关系，图1所示的滤波器所能达到的最低谐振频率为3.98GHz，调谐螺杆长度由3mm变为0mm时，谐振频率由3.98GHz上升到4.26GHz，相当于单位长度（1mm）的调谐螺杆调整93MHz。

本实用新型所能达到的最低谐振频率为3.23GHz，调谐螺杆长度由3mm变为0mm时，谐振频率由3.23GHz上升到3.43GHz，相当于单位长度（1mm）的调谐螺杆调整66.67MHz。

可见，在同一体积情况下，本实用新型采用这种方案的敏感度至少降低了[(93-67)/93]*100%=28%。这意味着调谐螺杆4对选频更精确，更容易将调谐螺杆4锁定到某一特定频率，微调也将更简单，也更利于滤波器的小型化、集成化。

综上所述，本实用新型谐振杆3与所述盖板2上设置的环状体结构相互交叉形成的交指状结构，使腔体滤波器的电容量得到了显著的增大，电容量增大的同时使调谐螺杆4对选频更加精确。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims

1.一种小型化腔体滤波器，包括腔体（1）、盖板（2）、谐振杆（3）和调谐螺杆（4），所述谐振杆（3）设置在腔体（1）的下表面；其特征在于：所述盖板（2）下表面和谐振杆（3）开路端均设置有环状体结构，所述盖板（2）下表面的环状体结构与谐振杆（3）开路端的环状体结构相互交叉形成交指状结构。

2.根据权利要求1所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述谐振杆（3）开路端的环状体结构至少包括两圈环状体，且盖板（2）下表面的环状体结构的环状体圈数与谐振杆（3）开路端的环状体结构的环状体圈数相等。

3.根据权利要求1所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述谐振杆（3）开路端的环状体结构至少包括两圈环状体，且谐振杆（3）开路端的环状体结构的环状体圈数比盖板（2）下表面的环状体结构的环状体圈数多一圈。

4.根据权利要求2所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述谐振杆（3）开路端的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体a（9）和外环状体a（10）；所述盖板（2）下表面的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体b（7）和外环状体b（8）。

5.根据权利要求3所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述谐振杆（3）开路端的环状体结构为两圈环状体，其分别为内环状体a（9）和外环状体a（10）；所述盖板（2）下表面的环状体结构为一圈环状体，其为内环状体b（7）。

6.根据权利要求4所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述内环状体a（9）的外径小于所述内环状体b（7）的内径，所述外环状体a（10）的内径大于所述内环状体b（7）的外径，所述外环状体a（10）的外径小于外环状体b（8）的内径，所述外环状体b（8）的外径小于所述腔体（1）的内径。

7.根据权利要求5所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述内环状体a（9）的外径小于所述内环状体b（7）的内径，所述外环状体a（10）的内径大于所述内环状体b（7）的外径，所述外环状体a（10）的外径小于所述腔体（1）的内径。

8.根据权利要求4-7任一所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述内环状体b（7）的底面与内底面d（12）之间设置有一间隙。

9.根据权利要求4或6所述的小型化腔体滤波器，其特征在于：所述外环状体b（8）上对称设置有两个开口（81）。