TWI748732B - 具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器 - Google Patents

具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器 Download PDF

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Abstract

一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，包括陶瓷基體，其中，陶瓷基體包括第一表面及與第一表面相對的第二表面，第一表面與第二表面之間形成有沿陶瓷基體的長度方向順序分佈的第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、第五諧振腔、第六諧振腔、第七諧振腔、第八諧振腔及第九諧振腔；第一表面上設置有金屬圖案，金屬圖案包括在圍繞第三諧振腔的第一圖案區域及圍繞第四諧振腔的第二圖案區域；第一圖案區域與第二圖案區域之間形成有第一間隙，使得第一圖案區域與第二圖案區域在第一間隙的分隔下形成電容性耦合。

Description

具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器
本發明涉及濾波器領域，尤其是一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器。
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、信噪比高等特點。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。現有的陶瓷濾波器一般存在功能形態單一，無法滿足全頻需求下的頻段使用的缺陷。
現有技術1(CN202010153329.7)公開了一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其通過在第一與第二表面之間形成沿水準方向貫穿的五個第一諧振腔、兩個第二諧振腔及兩個第三諧振腔；兩個第二諧振腔和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，從而實現將多種形態功能的濾波器集成於一體，並在低頻處具有較好的帶外抑制能力（參見圖1和圖2）
但在一些特定的場合下，現有技術1在低頻處的帶外抑制能力仍然有所不足。
有鑑於此，本發明提供一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，能提高在低頻處的帶外抑制能力。
本發明採用了以下技術措施：一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，包括陶瓷基體；其中，陶瓷基體包括第一表面以及與第一表面相對的第二表面，而第一表面與第二表面之間形成有沿陶瓷基體的長度方向順序分佈的第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、第五諧振腔、第六諧振腔、第七諧振腔、第八諧振腔以及第九諧振腔；第一表面上設置有金屬圖案，而金屬圖案包括在圍繞第三諧振腔的第一圖案區域以及圍繞第四諧振腔的第二圖案區域；其中，第一圖案區域與第二圖案區域之間形成有第一間隙，使得第一圖案區域與第二圖案區域在第一間隙的分隔下形成電容性耦合。
優選地，金屬圖案還包括在圍繞第六諧振腔的第三圖案區域以及圍繞第七諧振腔的第四圖案區域；其中，第三圖案區域與第四圖案區域之間形成有第二間隙。
優選地，第一間隙與第二間隙形狀一致，並關於位於中間的第五諧振腔對稱。
優選地，第一圖案區域與第二圖案區域的鄰近面形成有規則或者不規則的扭曲，以等效的增加電極板面積。
優選地，第一圖案區域與第二圖案區域的鄰近面形成有多個彎曲部。
優選地，第一諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、第五諧振腔、第六諧振腔、第七諧振腔以及第九諧振腔為二分之一波長諧振腔，而第二諧振腔與第八諧振腔為四分之一波長諧振腔。
優選地，第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、第五諧振腔、第六諧振腔、第七諧振腔、第八諧振腔在陶瓷基體上等高排佈且大致位於陶瓷基體的第一表面的中心；而第一諧振腔與第九諧振腔在陶瓷基體上等高排佈，且第一諧振腔的高度稍低於第二諧振腔的高度。
優選地，第一諧振腔與第九諧振腔均包括同軸的第一段孔和第二段孔，其中，第二段孔靠近第一表面，第一段孔和第二段孔的直徑之比為1:1.1~1:2.5，第一段孔和第二段孔的長度之比為1:1~1:1.5。
優選地，第一諧振腔與第九諧振腔為等徑孔。
優選地，還包括輸出入電極，輸出入電極通過金屬圖案與各個諧振腔電氣連接。
本實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，通過設置第一間隙以及第二間隙，使得第一圖案區域與第二圖案區域，第三圖案區域與第四圖案區域形成電容性耦合，使得帶通濾波器的傳輸零點能量集中在頻域的左側，進而使得在帶外的衰減斜率更大，且抑制效果得到更好的改善。
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創造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創造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，也可以通過中間媒介間接相連，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：
請參考圖3及圖4，本發明實施例提供的一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其包括陶瓷基體10，其中，所述陶瓷基體10包括第一表面11以及與所述第一表面11相對的第二表面12，所述第一表面11與所述第二表面12之間形成有沿陶瓷基體10的長度方向順序分佈的第一諧振腔21、第二諧振腔22、第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26、第七諧振腔27、第八諧振腔28以及第九諧振腔29；所述第一表面11上設置有金屬圖案40；所述金屬圖案40包括在圍繞所述第三諧振腔23的第一圖案區域41以及圍繞所述第四諧振腔24的第二圖案區域42；其中，所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42之間形成有第一間隙51，使得所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42在所述第一間隙51的分隔下形成電容性耦合。
具體地，在本實施例中，在本實施例中，所述陶瓷基體10大致為矩形結構，所述陶瓷基體10可由介電陶瓷或其他有機介電物質製成。優選地，所述陶瓷基體10為高介電介質(ε γ=8~20)微波材料。
在本實施例中，所述第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26以及第七諧振腔27位於所述陶瓷基體10的第一表面11的靠近中間的位置，所述第二諧振腔22與所述第八諧振腔28分別位於所述第三諧振腔23以及第七諧振腔27的外側，所述第一諧振腔21與所述第九諧振腔29分別位於所述第二諧振腔22與所述第八諧振腔28的外側。
在本實施例中，特別的，所述第二諧振腔22、第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26、第七諧振腔27、第八諧振腔28在所述陶瓷基體10上等高排佈且大致位於所述陶瓷基體10的第一表面11的中心；所述第一諧振腔21與所述第九諧振腔29在所述陶瓷基體10上等高排佈，且所述第一諧振腔21的高度稍低於（也可以稍高於）所述第二諧振腔22的高度。如此，可以縮小所述陶瓷基體10的整體長度，減小所述濾波器的整體體積。
在本實施例中，可以通過調整陶瓷基體10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，以形成共振，具體的高度視情況而定，本發明不做具體限定。
在本實施例中，所述第一諧振腔21、第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26、第七諧振腔27以及第九諧振腔29為二分之一波長諧振腔，所述第二諧振腔22與所述第八諧振腔28為四分之一波長諧振腔。其中，所述第一諧振腔21與所述第九諧振腔29均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11，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，且所述第一諧振腔21、第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26、第七諧振腔27以及第九諧振腔29在位於所述第二表面12的一端均塗有金屬。其中，第三諧振腔23、第四諧振腔24、第五諧振腔25、第六諧振腔26、第七諧振腔27耦合形成一五階帶通濾波器，所述第一諧振腔21、所述第二諧振腔7耦合形成一個帶阻濾波器，所述第九諧振腔29與第八諧振腔28也耦合形成一個帶阻濾波器。
在本實施例中，由於所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42之間形成有第一間隙51，使得所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42在所述第一間隙51的分隔下形成電容性耦合，即相當於所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42的相互鄰近的兩個鄰近面構成電容的兩個電極板，而中間第一間隙51作為電容的絕緣介質。
需要說明的是，在本實施例中，為了加強電容的耦合能力，還可以將所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42的鄰近面形成有規則或者不規則的扭曲，以等效的增加電極板的面積。例如，所述第一圖案區域41與所述第二圖案區域42的鄰近面可形成有多個連續且相互配合的彎曲部，以最大程度上的增加電極板的面積。
在本實施例中，通過令第一圖案區域41與所述第二圖案區域42形成電容性耦合，可以使得傳輸零點能量集中在頻域的左側，進而使得在帶外的衰減斜率更大，且抑制效果得到更好的改善。
需要說明的是，類似的，所述金屬圖案40還包括在圍繞所述第六諧振腔26的第三圖案區域43以及圍繞所述第七諧振腔27的第四圖案區域44；其中，所述第三圖案區域43與所述第四圖案區域44之間形成有第二間隙52，使得所述第三圖案區域43與所述第四圖案區域44也形成電容性耦合。
如圖5所示，相較於現有技術1，在第一處零點，本實施例的抑制效果從原來圖1的-40dB增加到-50dB，在第二次零點的抑制由圖2的-50dB增加到圖6的-60dB。在衰減斜率上，由圖2的100~300MHz縮小至圖6的100~200MHz。
綜上所述，本實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，通過設置第一間隙51以及第二間隙52，使得第一圖案區域41與所述第二圖案區域42，第三圖案區域43與所述第四圖案區域44形成電容性耦合，使得帶通濾波器的傳輸零點能量集中在頻域的左側，進而使得在帶外的衰減斜率更大，且抑制效果得到更好的改善。
優選的，在本實施例中，還包括第一輸出入電極61和第二輸出入電極62，第一輸出入電極61和第二輸出入電極62設置於第一表面11，並分別連接各個諧振腔。其中，所述第一輸出入電極61和所述第二輸出入電極62可以通過絲網印刷的方式覆蓋在所述陶瓷基體10上，或通過高溫金屬化銀電極的方式，使銀電極與陶瓷基體10連接在一起，也可使用鐳射蝕刻等方式在所述陶瓷基體10的外表面上覆蓋導電金屬層成型。
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。
10:陶瓷基體 11:第一表面 12:第二表面 21:第一諧振腔 22:第二諧振腔 23:第三諧振腔 24:第四諧振腔 25:第五諧振腔 26:第六諧振腔 27:第七諧振腔 28:第八諧振腔 29:第九諧振腔 40:金屬圖案 41:第一圖案區域 42:第二圖案區域 43:第三圖案區域 44:第四圖案區域 51:第一間隙 52:第二間隙 61:第一輸出入電極 62:第二輸出入電極
圖1是現有技術1在第一處零點的帶外衰減的電性曲線圖； 圖2是現有技術1在第二處零點的帶外衰減的電性曲線圖； 圖3是本發明實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器的立體圖； 圖4是本發明實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器的第一表面的平面示意圖； 圖5是本發明實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器在第一處零點的帶外衰減的電性曲線圖；以及 圖6是本發明實施例提供的具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器在第二處零點的帶外衰減的電性曲線圖。
10:陶瓷基體
11:第一表面
12:第二表面
21:第一諧振腔
22:第二諧振腔
23:第三諧振腔
24:第四諧振腔
25:第五諧振腔
26:第六諧振腔
27:第七諧振腔
28:第八諧振腔
29:第九諧振腔
40:金屬圖案
41:第一圖案區域
42:第二圖案區域
43:第三圖案區域
44:第四圖案區域
51:第一間隙
52:第二間隙
61:第一輸出入電極
62:第二輸出入電極

Claims (9)

  1. 一種具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，包括陶瓷基體，其中，該陶瓷基體包括第一表面以及與該第一表面相對的第二表面，該第一表面與該第二表面之間形成有沿該陶瓷基體的長度方向順序分佈的第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、第五諧振腔、第六諧振腔、第七諧振腔、第八諧振腔以及第九諧振腔；該第一表面上設置有金屬圖案，其中，該金屬圖案包括在圍繞該第三諧振腔的開口部分的第一圖案區域以及圍繞該第四諧振腔的開口部分的第二圖案區域；其中，該第一圖案區域與該第二圖案區域之間形成有第一間隙，使得該第一圖案區域與該第二圖案區域在該第一間隙的分隔下形成電容性耦合；該第一諧振腔、該第三諧振腔、該第四諧振腔、該第五諧振腔、該第六諧振腔、該第七諧振腔以及該第九諧振腔為二分之一波長諧振腔，該第二諧振腔與該第八諧振腔為四分之一波長諧振腔。
  2. 如請求項1所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該金屬圖案還包括在圍繞該第六諧振腔的第三圖案區域以及圍繞該第七諧振腔的第四圖案區域；其中，該第三圖案區域與該第四圖案區域之間形成有第二間隙。
  3. 如請求項2所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第一間隙與該第二間隙形狀一致，並位於中間的該第五諧振腔對稱。
  4. 如請求項1所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第一圖案區域與該第二圖案區域的鄰近面形成有規則或者不規則的扭曲，以等效的增加電極板面積。
  5. 如請求項4所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第一圖案區域與該第二圖案區域的鄰近面形成有多個彎曲部。
  6. 如請求項1所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第二諧振腔、該第三諧振腔、該第四諧振腔、該第五諧振腔、該第六諧振腔、該第七諧振腔、該第八諧振腔在該陶瓷基體上等高排佈且大致位於該陶瓷基體的該第一表面的中心；該第一諧振腔與該第九諧振腔在該陶瓷基體上等高排佈，且該第一諧振腔的高度稍低於該第二諧振腔的高度。
  7. 如請求項1所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第一諧振腔與該第九諧振腔均包括同軸的第一段孔和第二段孔，該第二段孔靠近該第一表面，該第一段孔和該第二段孔的直徑之比為1：1.1~1：2.5，該第一段孔和該第二段孔的長度之比為1：1~1：1.5。
  8. 如請求項7所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，該第一諧振腔與該第九諧振腔為等徑孔。
  9. 如請求項1所述之具有電容耦合金屬圖案的混合異波長諧振帶通濾波器，其中，還包括輸出入電極，該輸出入電極通過該金屬圖案與各個諧振腔電氣連接。
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