TW202135374A - 結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器 - Google Patents

Abstract

一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，包括陶瓷基體、輸出入電極，陶瓷基體包括彼此相對的第一與第二表面，第一與第二表面之間形成有沿水平方向貫穿的五個第一諧振腔、位於五個第一諧振腔的兩側的兩個第二諧振腔及位於兩個第二諧振腔外側的兩個第三諧振腔；每個諧振腔內以及第一與第三諧振腔位於第二表面的一端均塗有金屬；輸出入電極設置於第一表面，分別連接於兩個第二諧振腔；五個第一諧振腔耦合形成五階帶通濾波器，第二諧振腔和第三諧振腔分別耦合形成兩個帶阻濾波器。藉此多種形態功能的濾波器可整合為結構簡單的一體多腔濾波器。

Description

結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器

本發明是有關於濾波器領域，尤其是有關於一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器。

陶瓷濾波器按幅頻特性分為帶阻濾波器（又稱陷波器）、帶通濾波器（又稱濾波器），主要用於選頻網路、中頻調諧、鑒頻和濾波電路中，達到分隔不同頻率電流的目的，具有Q值高、幅頻、相頻特性好、體積小、訊噪比高等特點。但是帶通濾波器就是只讓指定的一個頻段內的信號通過，其他頻率的信號都抑制掉的濾波器；而帶阻濾波器則是抑制特定頻段的信號，其他頻率的信號都通過的濾波器，使得現有的陶瓷濾波器功能形態單一，無法滿足全頻需求下的頻段使用。

本發明提供一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，能夠將多種形態功能的濾波器整合成一體多腔濾波器，實現在通帶外低頻和高頻部份具有高抑制功能帶通濾波。

本發明採用了以下技術措施：一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，包括陶瓷基體以及兩個輸出入電極。所述陶瓷基體包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面。所述第一表面與所述第二表面之間形成有沿水平方向貫穿的五個第一諧振腔、兩個第二諧振腔以及兩個第三諧振腔。所述五個第一諧振腔位於所述陶瓷基體的第一表面的中間位置，兩個所述第二諧振腔分別位於五個所述第一諧振腔的兩側，兩個所述第三諧振腔分別位於兩個所述第二諧振腔的外側。

每個諧振腔的內壁塗有金屬，且五個所述第一諧振腔以及兩個所述第三諧振腔在位於所述第二表面的一端均塗有金屬。所述輸出入電極設置於第一表面，並分別電連接於兩個所述第二諧振腔。五個所述第一諧振腔耦合形成一五階帶通濾波器，相互鄰近的所述第二諧振腔和所述第三諧振腔分別耦合形成兩個帶阻濾波器。

在其中一個實施例中，所述第一諧振腔以及第三諧振腔為二分之一波長諧振腔，所述第二諧振腔為四分之一波長諧振腔。

在其中一個實施例中，五個所述第一諧振腔以及兩個所述第二諧振腔在所述陶瓷基體上等高設置且大致位於所述陶瓷基體的第一表面的中心；兩個所述第三諧振腔在所述陶瓷基體上等高設置，且所述第三諧振腔的高度稍低於所述第一諧振腔以及所述第二諧振腔的高度。

在其中一個實施例中，所述陶瓷基體為矩形結構。

在其中一個實施例中，所述第三諧振腔包括同軸的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面，所述第一段孔和第二段孔的直徑之比為1：1.1～1：2.5，所述第一段孔和第二段孔的長度之比為1：1～1：1.5。

在其中一個實施例中，兩個所述第三諧振腔為等徑孔。

在其中一個實施例中，還包括金屬圖案，所述輸出入電極為由所述陶瓷基體自身形成的金屬塊，且所述輸出入電極通過所述金屬圖案連接諧振腔位於所述第一表面的一端。

在其中一個實施例中，還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有與所述第一表面對應設置以罩設所述第一表面的屏蔽面，所述屏蔽面和所述第一表面的距離為0.5～3mm。

在其中一個實施例中，所述屏蔽罩還具有連接所述屏蔽面且配置於所述陶瓷基體的第三表面的安裝面，所述安裝面設置有限位部，所述限位部用以限制所述安裝面和所述陶瓷基體的配置位置。

在其中一個實施例中，所述限位部為設置於所述安裝面的一對凸起，所述一對凸起勾置於所述第三表面。

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：

本發明的一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器藉由在陶瓷基體上貫穿設置兩個第二諧振腔以及五個第一諧振腔，以耦合形成五階帶通濾波器，以及相互鄰近的所述第二諧振腔和在陶瓷基體上貫穿設置的第三諧振腔分別耦合形成兩個帶阻濾波器，從而實現將多種形態功能的濾波器集合成一體多腔濾波器，使本濾波器尤其適用於在需求通頻寬通常是1GHz～1.8GHz，且在通帶外高衰減斜率通常是距通帶外100MHz～300MHz濾波的抑制特性，同時在要求高頻的二次或三次諧振抑制能力，將諧波抑制在-20～-50dB以上，實現濾波器在高頻5GHz及以上頻段使用時，具有高抑制衰減量的電性；

本發明的一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器藉由將兩個第二諧振腔分別位於五個第一諧振腔的兩側，兩個第三諧振腔分別位於兩個第二諧振腔外側，輸出電極和輸入電極設置於第一表面，並分別連接於兩個所述第二諧振腔，只需要藉由簡單結構設計設定及金屬線路變化便能實現，從而使得經由結構設計可以簡化線路圖案以及精確的諧振腔的頻率控制，減少半成品的調試時間。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

為使本發明實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施方式的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以藉由中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

實施例1：請參考圖1至圖8，本發明以第三諧振腔7為單一大小同軸異徑圓孔組合合成的二個帶阻濾波器為例進行電性的原理說明，具體地，本發明實施例提供的一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，包括陶瓷基體A、第一輸出入電極3和第二輸出入電極4。

在本實施例中，所述陶瓷基體A大致為矩形結構，所述陶瓷基體A由介電陶瓷或其他有機介電物質製成。在其中一個實施例中，所述陶瓷基體A為高介電介質(εγ = 8～20)微波材料，組成尺寸長×寬×高為(8.5～9.6) × (4.0～2.5) × (2.5～1.7)mm的陶瓷濾波器。

在本實施例中，所述陶瓷基體A包括第一表面1以及與所述第一表面1相對的第二表面2，所述第一表面1與所述第二表面2之間形成有沿水平方向貫穿的五個第一諧振腔5、兩個第二諧振腔6以及兩個第三諧振腔7。其中，所述五個第一諧振腔5位於所述陶瓷基體A的第一表面1的靠近中間的位置，兩個所述第二諧振腔6分別位於五個所述第一諧振腔5的兩側，兩個所述第三諧振腔7分別位於兩個所述第二諧振腔6外側。

在本實施例中，特別的，五個所述第一諧振腔5等高貫穿所述陶瓷基體A，兩個所述第二諧振腔6等高貫穿所述陶瓷基體A；兩個所述第三諧振腔7等高貫穿所述陶瓷基體A，且所述第二諧振腔6的高度與所述第一諧振腔5的高度相等，所述第三諧振腔7的高度稍低於（也可以稍高於）所述第一諧振腔5以及所述第二諧振腔6的高度，如此，可以縮小所述陶瓷基體A的整體長度，減小所述濾波器的整體體積。

在本實施例中，可以藉由調整陶瓷基體A上的諧振腔的高度來調節濾波器的諧振頻率，使得濾波器的諧振頻率到達所需的頻點位置，以形成諧振，具體的高度視情況而定，本發明不做具體限定。

參見圖1，在本實施例中，所述第一諧振腔5以及第三諧振腔7為二分之一波長諧振腔、第二諧振腔6為四分之一波長諧振腔，其中，所述第三諧振腔7為單一大小同軸異徑圓孔組合合成的。具體地，所述第三諧振腔7包括同軸的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面1，所述第一段孔和第二段孔的直徑之比為1：1.1～1：2.5，所述第一段孔和第二段孔的長度之比為1：1～1：1.5，當然，需要說明的是，可以根據實際需要調節兩段孔的直徑比或者長度比，這些方案均在本發明的保護範圍之內。

在本實施例中，每個諧振腔內均塗有金屬，且五個所述第一諧振腔5以及兩個所述第三諧振腔7在位於所述第二表面的一端均塗有金屬；所述第一輸出入電極3和第二輸出入電極4設置於第一表面1，並分別連接於兩個所述第二諧振腔6，且所述第一輸出入電極3和第二輸出入電極4再藉由金屬圖案14連接至兩個所述第三諧振腔7和五個所述第一諧振腔5。具體地，二個輸出入電極由金屬圖案14直接連接諧振腔一端，每個諧振腔內均塗有金屬，另一端形成開放，形成四分之一波長諧振耦合，其電性如圖3所示。其中，五個所述第一諧振腔5耦合形成一五階帶通濾波器，具體地，五個二分之一所述第一諧振腔5內及一端塗滿金屬；金屬圖案14直接貼合在無金屬開放一端，形成二分之一個波長五孔帶通濾波器，其電性如圖4。而相互鄰近的所述第二諧振腔6和所述第三諧振腔7分別耦合形成兩個帶阻濾波器，其腔內及一端塗滿金屬，在一端形成開放1/2波波長諧振腔，其電性如圖5。可以理解的是，其諧振方式可以是電感耦合或者是電容耦合，本發明不做限定。

在本實施例中，所述第一表面1還設有第一鏤空區域，鏤空區域即為不施加金屬塗層可使所述陶瓷基體A的本體外露，所述第一鏤空區域包括間隔設置的第一子區域11、第二子區域12和第三子區域13，其中，所述第二子區域12同時環繞中間三個所述第一諧振腔5，所述第一子區域11和所述第三子區域13分別環繞所述第二子區域11兩側的第二諧振腔6以及第三諧振腔7。當然，可以理解的是，所述第一鏤空區域也可以環繞每個第一諧振腔4設置，本發明不再具體限定。

在本實施例中，所述陶瓷基體A還包括連接於所述第一表面1和所述第二表面2之間的頂面8，所述頂面8設置有兩個第二鏤空區域9，兩個所述第二鏤空區域9存在一定的隔離帶，彼此互不接觸。且每一第二鏤空區域9分別延伸到所述第一表面1並與所述第一鏤空區域連接成一個整體。

其中，所述第一輸出入電極3和所述第二輸出入電極4分別設置在兩個所述第一鏤空區域9中，且部分延伸至所述第一表面1上。所述第一輸出入電極3和所述第二輸出入電極4可以藉由絲網印刷的方式覆蓋在所述陶瓷基體A上，或藉由高溫金屬化銀電極的方式，使銀電極與陶瓷基體A連接在一起，也可使用鐳射蝕刻等方式在所述陶瓷基體A的外表面上覆蓋導電金屬層成型。

綜上所述，本實施例提供的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，藉由在所述第一表面1與所述第二表面2之間形成沿水平方向貫穿的五個第一諧振腔5、兩個第二諧振腔6以及兩個第三諧振腔7，以形成一五階帶通濾波器以及兩個帶阻濾波器，從而實現了將多種形態功能的濾波器集合成一體的多腔濾波器。特別地，本實施例提供的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器尤其適用於在需求通頻寬是1GHz～1.8GHz，且在通帶外高衰減斜率要求是距通帶外100MHz～300MHz濾波的抑制特性。同時在要求高頻的二次或三次諧振抑制能力，本實施例將諧波抑制在-20～-50dB以上，實現濾波器在高頻5GHz及以上頻段使用時，具有高抑制衰減量的電性。

為便於對本發明的理解，下面對本發明的一些實施例做更進一步的描述。

參見圖6至圖8，在上述實施例的基礎上，本發明的其他實施例中，還包括屏蔽罩10，所述屏蔽罩10具有豎直且水平支撐於所述第一表面1的屏蔽面101，所述屏蔽面101和所述第一表面1的距離為0.5～3mm。其中，所述屏蔽罩10具有連接所述屏蔽面101且配置於所述陶瓷基體A的安裝面102，所述安裝面102設置有限位部B，所述限位部B用以限制所述安裝面102和所述陶瓷基體A的配置位置。所述限位部B為設置於所述安裝面102的一對凸起所述一對凸起勾置於第三表面（即底面），使得金屬屏蔽罩與濾波器接合焊接使其外金屬被視為一體（如圖6和7）.本發明外焊屏蔽罩後，所述陶瓷濾波器能夠減少諧振腔件電磁耦合干擾、抑制二倍頻三倍頻諧振效應（其諧振效應效果如圖8）。

實施例2：參見圖9和10，本實施例以所述第三諧振腔7為單一同軸直徑圓孔合成的二個帶阻濾波器為例進行電性說明，具體地，兩個所述第三諧振腔7為等徑孔，當然，需要說明的是，可以根據實際需要調節孔的直徑比或者長度比，這些方案均在本發明的保護範圍之內。

其中，具體地，二個輸出入電極由金屬圖案14直接連接諧振腔一端，每個諧振腔內均塗有金屬，另一端形成開放，形成四分之一波長諧振耦合，其電性如圖11所示；五個所述第一諧振腔5耦合形成一五階帶通濾波器，具體地，五個二分之一所述第一諧振腔5內及一端塗滿金屬；金屬圖案14直接貼合在無金屬開放一端，形成二分之一個波長五孔帶通濾波器，其電性如圖12。而相互鄰近的所述第二諧振腔6和所述第三諧振腔7分別耦合形成兩個帶阻濾波器，其腔內及一端塗滿金屬，在一端形成開放1/2波波長諧振腔，其電性如圖5。可以理解的是，其諧振方式可以是電感耦合或者是電容耦合，本發明不做限定。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:第一表面 101:屏蔽面 102:安裝面 11:第一子區域 12:第二子區域 13:第三子區域 14:金屬圖案 2:第二表面 3:第一輸出入電極 4:第二輸出入電極 5:第一諧振腔 6:第二諧振腔 7:第三諧振腔 8:頂面 9:第二鏤空區域 A:陶瓷基體 B:限位部

圖1是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的正面結構示意圖。 圖2是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的背面結構示意圖。 圖3是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的輸出入電極連接諧振腔形成四分之一波長諧振耦合的電路特性曲線示意圖。 圖4是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的帶通濾波器的電路特性曲線示意圖。 圖5是本發明實施例的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的帶阻濾波器的電路特性曲線示意圖。 圖6是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器外焊接屏蔽罩的正面結構示意圖。 圖7是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器外焊接屏蔽罩的背面結構示意圖。 圖8是本發明實施例1的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器外焊接屏蔽罩，抑制二倍頻和三倍頻的諧振效應示意圖。 圖9是本發明實施例2的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的正面結構示意圖。 圖10是本發明實施例2的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的背面結構示意圖。 圖11是本發明實施例2的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的輸出入電極連接諧振腔形成四分之一波長諧振耦合的電路特性曲線示意圖。 圖12是本發明實施例2的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器的帶通濾波器的電路特性曲線示意圖。

1:第一表面

11:第一子區域

12:第二子區域

13:第三子區域

14:金屬圖案

3:第一輸出入電極

4:第二輸出入電極

5:第一諧振腔

6:第二諧振腔

7:第三諧振腔

8:頂面

9:第二鏤空區域

A:陶瓷基體

Claims (10)

1. 一種結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，包括陶瓷基體、輸出入電極，其中，所述陶瓷基體包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述第一表面與所述第二表面之間形成有沿水平方向貫穿的五個第一諧振腔、兩個第二諧振腔以及兩個第三諧振腔； 所述五個第一諧振腔位於所述陶瓷基體的第一表面的中間位置，兩個所述第二諧振腔分別位於五個所述第一諧振腔的兩側，兩個所述第三諧振腔分別位於兩個所述第二諧振腔的外側； 每個所述第一諧振腔、所述第二諧振腔與所述第三諧振腔的內壁塗有金屬，且五個所述第一諧振腔以及兩個所述第三諧振腔在位於所述第二表面的一端均塗有金屬；所述輸出入電極設置於第一表面，並分別電連接於兩個所述第二諧振腔；五個所述第一諧振腔耦合形成一五階帶通濾波器，相互鄰近的所述第二諧振腔和所述第三諧振腔分別耦合形成兩個帶阻濾波器。
2. 如請求項1所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中五個所述第一諧振腔以及兩個所述第三諧振腔為二分之一波長諧振腔，兩個所述第二諧振腔為四分之一波長諧振腔。
3. 如請求項2所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中五個所述第一諧振腔以及兩個所述第二諧振腔在所述陶瓷基體上等高設置且大致位於所述陶瓷基體的第一表面的中心；兩個所述第三諧振腔在所述陶瓷基體上等高設置，且兩個所述第三諧振腔的高度稍低於五個所述第一諧振腔以及兩個所述第二諧振腔的高度。
4. 如請求項1所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中所述陶瓷基體為矩形結構。
5. 如請求項1所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中兩個所述第三諧振腔包括同軸的第一段孔和第二段孔，所述第二段孔靠近所述第一表面，所述第一段孔和第二段孔的直徑之比為1：1.1～1：2.5，所述第一段孔和第二段孔的長度之比為1：1～1：1.5。
6. 如請求項3所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中兩個所述第三諧振腔為等徑孔。
7. 如請求項1所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，更包括金屬圖案，所述輸出入電極為在所述陶瓷基體形成的金屬塊，且所述輸出入電極藉由所述金屬圖案連接五個所述第一諧振腔、兩個第二諧振腔與兩個第三諧振腔位於所述第一表面的一端。
8. 如請求項4所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩具有與所述第一表面對應設置以罩設所述第一表面的屏蔽面，所述屏蔽面和所述第一表面的距離為0.5～3mm。
9. 如請求項7所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中所述屏蔽罩還具有連接所述屏蔽面且配置於所述陶瓷基體的第三表面的安裝面，所述安裝面設置有限位部，所述限位部用以限制所述安裝面和所述陶瓷基體的配置位置。
10. 如請求項8所述的結構型混合異波長諧振陶瓷濾波器，其中所述限位部為設置於所述安裝面的一對凸起，所述一對凸起勾置於所述第三表面。

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