CN210200922U - 陶瓷介质波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于滤波器领域，提供了一种陶瓷介质波导滤波器，包括至少一个陶瓷谐振器，所述陶瓷谐振器在其上表面向下开设有开口朝上的第一盲孔，并在其下表面向上开设有开口朝下的第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔相对设置，所述第一盲孔和所述第二盲孔均用于频率调谐。本实用新型能够在保持陶瓷谐振器的工作模式频率不变的前提下提升部分邻近高次模的频率，使其远离工作频率，以改善滤波器的远端抑制性能。此外，本实用新型提供的陶瓷谐振器还能在同样设计尺寸和工作频率下降低第一盲孔所需的深度，使陶瓷谐振器更易于加工成型、电镀以及后期调试工作。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信领域中的射频和微波滤波器领域，尤其涉及一种陶瓷介质波导滤波器。
背景技术
陶瓷介质波导滤波器是一种采用特定陶瓷材料为载体，由多个陶瓷谐振器级联组成的频率选择器件。随着无线通信技术的飞速发展，市场对通讯基站设备的性能和体积要求愈发严格。陶瓷介质波导滤波器以其紧凑的体积和相对较高的品质因素在将来有着广阔的应用前景。由于陶瓷谐振器的高次模谐振频率距基模更近，陶瓷介质波导滤波器往往在远端谐波抑制性能上不如传统的金属同轴腔滤波器，如果额外级联低通滤波器来改善远端谐波，则会牺牲通带插损以及产品尺寸等关键指标。如何提升陶瓷介质波导滤波器的远端抑制性能一直是陶瓷滤波器设计中的难点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种陶瓷介质波导滤波器，其旨在保持谐振器的工作模式频率不变的前提下提升部分邻近高次模的频率，使其远离工作频段。
本实用新型是这样实现的：
一种陶瓷介质波导滤波器，所述陶瓷介质波导滤波器包括至少一个陶瓷谐振器，所述陶瓷谐振器在其上表面向下开设有开口朝上的第一盲孔，并在其下表面向上开设有开口朝下的第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔相对设置，所述第一盲孔和所述第二盲孔均用于频率调谐。
进一步的，所述第一盲孔和所述第二盲孔孔深比例为[0.6,1]。
进一步的，所述第一盲孔和所述第二盲孔孔深相同。
进一步的，所述第一盲孔和所述第二盲孔的孔壁均覆盖有导电镀层。
进一步的，所述陶瓷谐振器外表面覆盖有导电镀层。
进一步的，所述导电镀层为银或铜。
进一步的，所述陶瓷谐振器为矩形，所述第一盲孔位于所述陶瓷谐振器上表面的中心位置。
进一步的，所述第一盲孔和所述第二盲孔横截面均为圆形且直径相同。
进一步的，所述陶瓷谐振器有多个并顺次连接，所述陶瓷介质波导滤波器还包括用于耦合连接相邻两个所述陶瓷谐振器的连接桥。
进一步的，所述连接桥采用与所述陶瓷谐振器同样的陶瓷材料制成。
本实用新型能够在保持陶瓷谐振器的工作模式频率不变的前提下提升部分邻近高次模的频率，使其远离工作频率，以改善滤波器的远端抑制性能。此外，本实用新型提供的陶瓷谐振器还能在同样设计尺寸和工作频率下降低第一盲孔所需的深度，使陶瓷谐振器更易于加工成型、电镀以及后期调试工作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有的陶瓷谐振器的剖面示意图；
图2是本实用新型实施例的陶瓷谐振器的剖面示意图；
图3是采用传统陶瓷谐振器的陶瓷介质波导滤波器的俯视图；
图4是图3的仰视图；
图5是采用图3结构的陶瓷介质波导滤波器的频率响应曲线；
图6是本实施例的陶瓷介质波导滤波器的俯视图；
图7是图6的仰视图；
图8是采用图6结构的陶瓷介质波导滤波器的频率响应曲线；
图9是分别采用图3和采用图6结构的陶瓷介质波导滤波器的特征对照图；
图10是第二盲孔和第一盲孔的深度比值对各模式谐振频率的影响曲线。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 现有谐振器 | 20 | 陶瓷谐振器 |
| 11 | 单面盲孔 | 21 | 第一盲孔 |
| 12 | 端口盲孔 | 22 | 第二盲孔 |
| 23 | 端口盲孔 | ||
| 30 | 连接桥 |
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
本实施例提供一种陶瓷介质波导滤波器，陶瓷介质波导滤波器包括至少一个陶瓷谐振器，请参照图2，陶瓷谐振器20在其上表面向下开设有开口朝上的第一盲孔21，并在其下表面向上开设有开口朝下的第二盲孔22，第一盲孔21和第二盲孔22相对设置，第一盲孔21和第二盲孔22均用于频率调谐。
陶瓷谐振器20，采用陶瓷材料通过烧结和打磨而成。
请参照图1，现有谐振器10仅在其上表面开设单面盲孔11，相较于现有谐振器10的设计，本方案能够在保持陶瓷谐振器20的工作模式频率不变的前提下提升部分邻近高次模的频率，使其远离工作频率，以改善滤波器的远端抑制性能。
这里通过一个相同材料和尺寸下采用单面盲孔结构和采用双面盲孔结构的陶瓷谐振器为例进行对比。该谐振器采用介电常数Er为20.5的陶瓷材料,谐振器长宽高尺寸分别为10mm，8.5mm，5.5mm，各盲孔直径均为3.4mm。谐振器基模的谐振频率在3.5GHz。图9为该实例中两者各自的本征模频率对比数据，此时现有谐振器单面盲孔结构中的盲孔深度为2.55mm，而双面盲孔结构中第一盲孔21深度H1为2.03mm，第二盲孔22深度为1.3mm。从图中可以看出双盲孔结构设计将现有谐振器10的第2、3高次模TE01简并模的频率均提升了约500MHz。虽然TE11模式由于盲孔数量的增加而频率有所下降，但其与邻近高次模的频率相对较远，且各高次模的整体频率距工作频率更远，可见，整体上双盲孔结构的陶瓷谐振器20有助于改善滤波器的远端谐波抑制性能。
请参照图3至7，通过另一实例进行对比说明。
图3和图4是采用传统单面盲孔11结构的陶瓷介质波导滤波器的结构示意图，具有六个现有谐振器10，各现有谐振器10在其上表面开设有单面盲孔11，各现有谐振器10的下表面除了首尾滤波器开设端口盲孔12之外，其它滤波器的下表面不开设盲孔。
图6和图7是采用本方案的双面盲孔结构的陶瓷介质波导滤波器的结构示意图，具有六个陶瓷谐振器20，各陶瓷谐振器20在其上表面开设有第一盲孔21，各陶瓷谐振器20的下表面除了首尾滤波器开设端口盲孔23之外，其它滤波器在其下表面开设有第二盲孔22。
图5为采用现有谐振器10组成的陶瓷介质波导滤波器的频率响应曲线，可以看到在6.1GHz和6.3GHz附近存在较高的谐波峰，造成远端抑制。
图7为本方案陶瓷谐振器20的陶瓷介质波导滤波器的频率响应曲线，从图中可以看出，原来在6.3G附近的两个TE01模式升高，只剩下TE11模式的一个谐波峰留在该频段，峰值也相应降低，整个陶瓷介质波导滤波器的远端谐波抑制性能得到有效改善。
此外，本方案提供的陶瓷谐振器20还能在同样设计尺寸和工作频率下降低第一盲孔21所需的深度。特别是当设计频率相对较低时，现有谐振器10的单面盲孔11深度需要较深来降低谐振频率，这会给谐振器的加工成型和电镀等工序增加难度，也不利于后期的生产调试。本方案能降低第一盲孔21的设计深度，使陶瓷谐振器20更易于加工成型、电镀以及后期调试工作。
需要额外说明的是本方案采用双面盲孔结构设计的陶瓷谐振器20可以在陶瓷介质波导滤波器中单独使用，或者跟现有谐振器10混合级联使用，组成任意阶的滤波器，根据需要灵活选择以达到最佳的性能。
本领域人员可以通过调整各陶瓷谐振器20中第一盲孔21和第二盲孔22的深度，在保持各陶瓷谐振器20的工作模式频率不变的前提下优化各自高次模的频率分布，以在一定频率范围内进一步改善陶瓷介质波导滤波器的远端抑制性能。图10为双面盲孔结构中第二盲孔22和第一盲孔21的深度比值对各模式谐振频率的影响，由图表可知，第二盲孔22和第一盲孔21孔深比值在0.6-1之间，远端谐波改善更为明显。更优选的，第一盲孔21孔深等于第二盲孔22深度。该设计能改善远端谐波的同时便于加工。本领域人员也可根据实际情况灵活调整各谐振腔第一盲孔21和第二盲孔22孔深比值。
本实施例中，陶瓷谐振器20为长方体形，第一盲孔21位于陶瓷谐振器20上表面的中心位置。该设计便于定位和加工，在其它实施例中，第一盲孔21也可以位于上表面的其它位置，在此不作唯一限定。
第一盲孔21和第二盲孔22横截面均为圆形且直径相同。本领域人员也可以采用非等截面的盲孔，或者采用横截面为方形或异形的盲孔以调节谐振性能。在此不作唯一限定。
本实施例中，陶瓷谐振器20外表面、第一盲孔21的孔壁和第二盲孔22的孔壁均覆盖有导电镀层。该设计能够提高陶瓷谐振器20的品质因数(Q值)，同时也起屏蔽作用，降低辐射损耗，从而降低陶瓷介质波导滤波器的插入损耗。优选的，导电镀层采用银或铜材料，采用电镀形成金属镀层。
本实施例中，陶瓷谐振器20有多个并顺次连接，多个陶瓷谐振器20连接后呈一行布置或盘绕呈多行布置。采用多行分布时，收尾连接。陶瓷介质波导滤波器还包括用于耦合连接相邻两个陶瓷谐振器20的连接桥30。连接桥30与相邻两个陶瓷谐振器20耦合连接，形成各陶瓷谐振器20间的能量耦合，从而实现滤波器的频率选择特性。
连接桥30与陶瓷谐振器20采用同样的陶瓷材料制成，通过改变连接桥30的宽度可以调节各陶瓷谐振器20间的耦合量大小。需要说明的是，对于连接桥30的宽度尺寸，邻近两个陶瓷谐振器20较现有谐振器10的耦合量略大，也就是说当谐振器间的设计耦合量一定时，本方案对于连接桥30宽度的需求较采用现有谐振器10设计时略窄。这也有助于提升来自于连接桥30的谐波频率，从而辅助提升陶瓷介质波导滤波器的远端抑制性能。
连接桥30与陶瓷谐振器20采用同样的陶瓷材料制成使得各陶瓷谐振器20和各连接桥30可以用整块陶瓷材料加工而成，从而提高各陶瓷谐振器20连接的紧固性。如图5和图6所示的六腔陶瓷介质波导滤波器，由整个陶瓷材料在中间区域加工形成一个带分叉的分割槽，分割槽将整个陶瓷材料划分呈多个陶瓷谐振器20和多个连接桥30，在各个陶瓷谐振器20上表面开设第一盲孔21，在首尾两个陶瓷谐振器20的下表面开设端口盲孔23以用于信号输入和输入，在首尾两个陶瓷谐振器20以外的其它陶瓷谐振器20的下表面开设第二盲孔22，从而形成具有多个陶瓷谐振器20的陶瓷介质波导滤波器。
连接桥30表面覆盖有导电镀层。同样的，该设计能够降低陶瓷介质波导滤波器的插入损耗。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述陶瓷介质波导滤波器包括至少一个陶瓷谐振器，所述陶瓷谐振器在其上表面向下开设有开口朝上的第一盲孔，并在其下表面向上开设有开口朝下的第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔相对设置，所述第一盲孔和所述第二盲孔均用于频率调谐。
2.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔孔深比例为[0.6,1]。
3.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔孔深相同。
4.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔的孔壁均覆盖有导电镀层。
5.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述陶瓷谐振器外表面覆盖有导电镀层。
6.如权利要求5所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述导电镀层为银或铜。
7.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述陶瓷谐振器为矩形，所述第一盲孔位于所述陶瓷谐振器上表面的中心位置。
8.如权利要求1所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔横截面均为圆形且直径相同。
9.如权利要求1至8任一所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述陶瓷谐振器有多个并顺次连接，所述陶瓷介质波导滤波器还包括用于耦合连接相邻两个所述陶瓷谐振器的连接桥。
10.如权利要求9所述的陶瓷介质波导滤波器，其特征在于，所述连接桥采用与所述陶瓷谐振器同样的陶瓷材料制成。
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| CN201921087241.9U CN210200922U (zh) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | 陶瓷介质波导滤波器 |
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Cited By (2)
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