CN217507618U - 滤波器部件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种滤波器部件，该滤波器部件包括设置在电介质基底上并且通过气体间隙与电磁场修改构件间隔开的分布式元件电路，其中，滤波器部件的频率特性可以通过使用致动器相对于分布式元件电路定位电磁场修改构件来调节。

Description

滤波器部件
技术领域
本公开总体上涉及分布式元件电路电气部件，并且更具体地涉及可调分布式元件传输线电路电气部件，例如可调表面安装陶瓷滤波器。
背景技术
在通信、雷达和电子战系统以及商业、军事和其它领域的其它射频(RF)和微波应用中，对高效率、小占地面积和低成本电气部件的需求呈指数增长。在这些和其它应用中通常使用的一种这样的电气部件是表面安装滤波器，该表面安装滤波器具有在将微带与接地面分隔开的电介质基板上图案化的导电微带。微带是分布式元件传输线电路的一种形式，该分布式元件传输线电路通常用于传送高于约100MHz-500MHz的RF频率(包括微波频率)。这种部件的电气特性通常是微带几何形状的函数。然而，现有的表面安装滤波器和其他分布式元件电路部件具有在制造之后不能被调节(tune)的固定电气特性。
实用新型内容
本公开提供一种滤波器部件，所述滤波器部件包括：壳体，所述壳体包括电介质基底和盖；主机接口，所述主机接口设置在所述壳体上；导电分布式元件电路，所述导电分布式元件电路设置在所述电介质基底的表面上，所述分布式元件电路电联接到所述主机接口的电触点；电磁场修改构件，所述电磁场修改构件能够移动地设置在所述壳体中并且通过空气间隙与所述分布式元件电路分隔开；致动器，所述致动器联接到所述壳体并且包括联接到电磁场修改构件的可移动构件，其中，所述滤波器部件的频率特性能够通过相对于所述分布式元件电路定位所述电磁场修改构件来调节。
附图说明
本公开的目的、特征和优点将通过结合附图考虑的以下具体实施方式和所附权利要求书变得更加显而易见。附图仅描绘了代表性实施方式，并且因此不被认为限制本公开的范围。
图1是具有分布式元件电路的可调表面安装电气部件的截面端视图。
图2是分布式元件滤波器电路的平面图。
图3是等同于图2的分布式元件电路的集总元件电路。
图4是第一代表性传输线实现方式。
图5是第二代表性传输线实现方式。
图6是第三代表性传输线实现方式。
图7是图1的电气部件的外部视图。
图8是另选电气部件的外部侧视图。
图9是微线性致动器的示意图。
图10示出了可调整滤波器部件的代表性频率变化。
图11示出了可调整滤波器部件的代表性带宽变化。
本领域普通技术人员将理解，附图是为了简单和清楚而例示出的，因此可能未按比例绘制，并且可能不包括公知的特征，动作或步骤的发生顺序可能不同于所描述的顺序，并且除非说明书表明，否则动作或步骤可以同时执行，并且本文使用的术语和表述具有本领域普通技术人员理解的含义，除非本文赋予它们不同的含义。
具体实施方式
本公开总体上涉及具有分布式元件电路的电气部件，并且更具体地涉及具有有可调电气特性的分布式元件电路的电气部件。这样的部件包括例如可调表面安装谐振器、滤波器、联接器(coupler)和功率分配器以及其他部件。本文描述了代表性示例。
在图1中，代表性电气部件100通常包括电介质基底(dielectric base)110，该电介质基底110在其表面112上支撑导电分布式元件电路。分布式元件电路被配置为电介质基底上的导电传输线。电磁场修改构件120通过间隙130与分布式元件电路间隔开，并且包括可移动构件的致动器140联接到电磁场修改构件，其中，电磁场修改构件可在致动可移动构件时相对于分布式元件电路定位。间隙可以是气体(如空气)、流体或具有与电介质基底不同的电介质的某些其它材料。
电磁场修改构件被配置和可定位成基于修改构件与分布式元件电路的全部或一个或更多个部分的接近度来影响或作用于(effect)由分布式元件电路生成的电磁场。例如，可通过相对于分布式元件电路定位电磁场修改构件来调整电气部件的频率或其他特性。在图1中，电磁场修改构件是具有平坦表面的基板，该平坦表面定向成基本上平行于其上设置有传输线的电介质基底。其他表面几何形状和定向也是可能的。例如，电介质基底和场修改构件的相对尺寸可以不同，并且场修改构件不需要平行于设置有传输线的表面，以及其他变型。电磁场修改构件可以是电介质、导体或电介质和导体的组合。在一些实现方式中，场修改构件包括位于任一侧或电介质内的接地面。当间隙由致动器调整时，接地面可以摩擦地接触联接到电接地的导体。导体可以固定到内壳体壁或其他结构。另选地，场修改构件的接地面可以联接到允许由致动器调整的柔性线。
电介质基底是绝缘基板，绝缘基板可以是通过烧结或一些其他工艺形成的陶瓷，以及其它已知和未来的电介质材料，包括空气。分布式元件电路可以包括通过薄膜、厚膜、印刷或通过一些其它已知或未来的制造工艺沉积在绝缘基板上或施加到绝缘基板上的导电油墨或其他导电材料。
在图2中，代表性分布式元件电路200包括多个谐振器，所述多个谐振器包括电容元件CN和电感元件LN，电容元件CN和电感元件LN构成设置在绝缘表面(例如图1中的电介质基底110的表面112)上的滤波器。图3是图2的分布式元件滤波器电路200的等效集总元件电路示意图300。各种其它电气部件(其示例在本文中描述)也可制造为如本文中所描述的电介质基底上的传输线。图2中所示的滤波器或其他分布式元件电路的特性可以通过使用如本文进一步描述的致动器调整电磁场修改构件相对于传输线或其部分的位置来调节。代表性滤波器特性包括中心频率、带宽(BW)、截止频率、插入损耗、回波损耗和群延迟等。其它电路部件可具有其它特性。
通常，分布式元件电路可以以许多形式之一实现。在一个实施方式中，如图4所示，微带传输线包括将分布式元件电路410与接地面420分隔开的电介质基底400。在图5中所示的另一实现方式中，共面波导(CPW)传输线包括支撑分布式元件电路510的电介质基底500，分布式元件电路510两侧是共面返回导体(return conductor)520及522，共面返回导体520及522中的每一个与分布式元件电路的相反侧间隔开。CPW可以另选地包括通过电介质基底与分布式元件电路和返回导体分隔开的接地面530。在另一实现方式中，如图6所示，悬置带状线传输线包括通过非导电支撑构件630、632悬置在接地面620和622之间的分布式元件电路610，其中电介质基底是分布式元件电路610与接地面622中的一者或两者之间的空气电介质。对于悬置带状线的实现方式，接地面620可以构成构成电气部件的壳体的一部分，其中，电磁场修改构件可移动地设置在接地面620与分布式元件电路610之间。
电气部件还包括用于与主机设备集成的主机接口。在一些实现方式中，电气部件是表面安装器件(SMD)，其中主机接口设置在电介质基底的与分布式元件电路相反的(opposite)表面或侧面上。这种接口可包括接地面或单独的或与接地面相结合的导电垫。图1示出了具体实施为安装在主机设备基板150上的SMD的电气部件100。主机接口还可以包括电联接到分布式元件电路的外部触点，其中分布式元件电路电联接到主机接口的电触点。外部触点可以是位于部件的一些其他部分上的表面安装触点或线接合(wire-bond)触点。在图1中，外部触点114、116电联接到分布式元件电路并且设置在部件100的外部部分上。另选地，部件可以是具有延伸穿过主机设备和在其上的电接触迹线中的孔的引线的通孔设备。
在一些实现方式中，电气部件包括封闭分布式元件电路与电磁场修改构件之间的空气间隙的电磁屏蔽件。在图1、图7和图8中，部件100包括由用于电磁屏蔽目的的导电材料制成的侧壁部分118。侧壁部分可以是紧固到电介质基底的封闭的杯状盖部分122的整体部分。另选地，盖122可以是封闭的侧壁，其开口端紧固到电介质基底。侧壁或盖可以是冲压或拉制的金属，如铜。侧壁或盖也可以是模制塑料或聚合物，其全部或部分可以是导电的或由导电涂层覆盖。在包括设置在电介质基底上的接地面的实现方式中，电磁屏蔽件可以电联接到接地面。电磁屏蔽件可以保护电气部件免受来自外部源的干扰，并且防止电气部件外部的设备的干扰。在其他实现方式中，电气部件不包括覆盖空气间隙的电磁屏蔽件。在这些实现方式中，侧壁118或壳体122可为非导电的。
致动器通常包括联接到电磁场修改构件的一个或更多个可移动构件。致动器可以采取各种形式。在图1中，致动器是包括联接到场修改构件的可移动构件142的线性致动器，其中可移动构件的至少一部分和场修改构件设置在电气部件的壳体122内。在图8中，线性致动器包括可移动构件144、145，该可移动构件144、145联接到延伸穿过壳体并位于壳体外部的电磁场修改构件的部分。在其它实现方式中，致动器是非线性的。在一个实现方式中，致动器包括联接到驱动电磁场修改构件的马达的闭环控制器。可移动构件可以是马达的一部分或由马达驱动。例如，马达可以是步进马达，该步进马达转动联接到场修改构件的精密顶开螺栓(jackscrew)。
在图1中，致动器140安装在壳体122的端表面上，并且可移动构件130延伸穿过壳体中的开口。另选地，致动器可以紧固到侧壁的开口部分。因此，可移动构件的配置的线性致动可以将电磁场修改构件120朝向或远离电介质基底110的表面112上的分布式元件电路定位。在一些实现方式中，如果可移动部件的刚性不足以达到该目的，则电磁屏蔽修改构件可以由内表面或其他结构特征引导。
在图9中，代表性的线性致动器包括具有可连接到电磁场修改构件902的可移动构件922的马达920。马达可以是压电微型马达、步进马达或被配置成驱动可移动构件的一些其他精密马达。致动器还包括闭环控制系统，该闭环控制系统包括控制联接到马达的驱动器电路926的处理器924。位置传感器928检测场修改构件的位置并将其反馈到处理器以进行精确定位。位置传感器可以是将位置确定转换成电信号的编码器。线性编码器可用于跟踪场修改构件的线性移位。另选地，旋转编码器可以跟踪可移动构件(如顶开螺栓)或非线性致动器的旋转移位。致动器可以与系统控制器930集成或者是独立的。合适的致动器包括来自纽约维克多的New Scale Technologies的低成本、低功率、小尺寸的M3-L线性致动器。
可通过改变分布式元件滤波器电路与没有接地面的电磁场修改构件之间的空气间隙来调节可调整电气部件的中心频率。通常，滤波器部件的中心频率随着分布式元件电路与电磁场修改构件之间的间隔减小而减小。图10示出了针对分布式元件电路与电磁场修改构件之间的各种间隙(例如，0.25mm、1mm、5mm和60mm)的模拟中心频率变化。因此，可以相应地调节本文描述的滤波器、谐振器或其他电气组件的中心频率。
类似地，可通过改变分布式元件滤波器电路与包括接地面的电磁场修改构件之间的空气间隙来调节可调电气部件的频率响应的带宽。这种接地面可以位于面向分布式元件电路的电介质的表面上或者位于与滤波器电路相对的电介质的表面上。通常，电气部件的频率带宽随着分布式元件电路与电磁场修改构件之间的间隔减小而减小。图11示出了分布式元件电路与电磁场修改构件之间的各种间隙(例如，5mm、10mm和40mm)的模拟带宽变化。因此，可以相应地调节本文描述的滤波器、谐振器或其他电气组件的中心带宽。
虽然本公开和目前被认为是其最佳模式的内容已经以建立拥有权并且使得本领域普通技术人员能够制造和使用的方式进行了描述，但是将理解和意识到，本文描述的选择实施方式存在许多等同物，并且可以在不脱离本公开的范围和精神的情况下对这些实施方式进行种种修改和变化，这些修改和变化不受所描述的实施方式的限制，而是受所附权利要求书及其等同物限制。

Claims (9)

1.一种滤波器部件，其特征在于，所述滤波器部件包括：
壳体，所述壳体包括电介质基底和盖；
主机接口，所述主机接口设置在所述壳体上；
导电分布式元件电路，所述导电分布式元件电路设置在所述电介质基底的表面上，所述分布式元件电路电联接到所述主机接口的电触点；
电磁场修改构件，所述电磁场修改构件能够移动地设置在所述壳体中并且通过空气间隙与所述分布式元件电路分隔开；
致动器，所述致动器联接到所述壳体并且包括联接到所述电磁场修改构件的可移动构件，
其中，所述滤波器部件的频率特性能够通过相对于所述分布式元件电路定位所述电磁场修改构件来调节。
2.根据权利要求1所述的滤波器部件，其特征在于，所述滤波器部件进一步包括接地面，其中，所述电介质基底将所述接地面与所述分布式元件电路分隔开。
3.根据权利要求2所述的滤波器部件，其特征在于，所述滤波器部件进一步包括电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件联接到所述接地面并且封闭所述分布式元件电路与所述电磁场修改构件之间的所述空气间隙。
4.根据权利要求1所述的滤波器部件，其特征在于，所述主机接口联接到所述电介质基底。
5.根据权利要求4所述的滤波器部件，其特征在于，所述主机接口包括设置在所述壳体上的线接合触点。
6.根据权利要求1所述的滤波器部件，其特征在于，所述致动器是线性致动器。
7.根据权利要求1所述的滤波器部件，其特征在于，所述可移动构件是马达的一部分，并且所述致动器包括闭环控制器，所述闭环控制器联接到所述马达和位于所述电磁场修改构件附近的位置传感器。
8.根据权利要求1所述的滤波器部件，其特征在于，所述电磁场修改构件包括电介质，其中，所述电磁场修改构件相对于所述分布式元件电路的移动改变频率响应特性的中心频率。
9.根据权利要求2所述的滤波器部件，其特征在于，所述电磁场修改构件电联接到所述接地面，其中，所述电磁场修改构件相对于所述分布式元件电路的移动改变所述频率特性的带宽。
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