WO2012000447A1 - 通信设备、腔体滤波器、谐振管及其制造方法 - Google Patents

通信设备、腔体滤波器、谐振管及其制造方法 Download PDF

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孙尚传
周彦昭
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Definitions

  • the present invention relates to the field of filter technologies, and in particular, to a cavity filter, a resonance tube, and a method of fabricating the same, and to a communication device using the cavity filter.
  • the temperature drift of the cavity filter (hereinafter referred to as temperature drift) generally increases with the increase of the frequency band. At low frequencies, the temperature drift index of the filter is relatively small, to the high frequency 3.5GHz, the cavity filter The temperature drift is already very big.
  • the present invention uses a quartz glass material with a low coefficient of linear expansion to manufacture a resonance tube, and also provides a cavity filter having the resonance tube and communication device.
  • the technical solution of the present invention is to provide a cavity filter, which includes a cavity and a resonance tube installed in the cavity, wherein the resonance tube is made of quartz glass. production.
  • the embodiment of the present invention further provides a communication device, which includes the above-mentioned cavity filter, and the cavity filter is disposed in a signal transmitting and receiving circuit portion of the communication device for selecting a signal.
  • the embodiment of the invention further provides a resonance tube for mounting on a cavity filter, wherein the resonance tube is made of quartz glass.
  • the embodiment of the invention further provides a method for manufacturing a resonance tube, wherein the manufacturing method comprises the following steps:
  • S1 processing quartz glass into a column shape
  • S2 Metallizing the quartz glass.
  • the resonance tube provided by the embodiment of the invention is made of quartz glass material, which has low cost and good performance, effectively solves the problem of long-term temperature drift index which plagues the RF filter, and avoids expensive use.
  • the Invar material greatly saves the cost, and the communication device and the cavity filter provided by the embodiments of the present invention can effectively reduce the equipment cost by using the above resonance tube.
  • FIG. 1 is a partial structural view of a cavity filter including a resonance tube according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a simplified flow chart of a method of manufacturing a resonance tube according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 there is shown a partial structural view of a cavity filter 1 including a resonance tube 2 according to a first embodiment of the present invention.
  • the cavity filter mainly includes a cavity 1, a resonance tube 2, a tuning rod 3, and a cover plate 12.
  • the cavity filter of this embodiment further includes various other conventional components or structures.
  • the embodiment only describes the relevant parts of the invention, and other specific components or structures may refer to existing Conventional implementations do not constitute a limitation of the invention.
  • the cavity 1 is made of a metal material, and its shape may be a square cylindrical cavity, a circular cylindrical cavity or a polygonal cylindrical cavity.
  • the cover 12 is placed over the cavity 1.
  • the cavity 1 and the cover 12 are closed to form a resonant cavity 13. Only one resonant cavity is illustrated in the figure. In practice, there may be a plurality of resonant cavityes.
  • the cover plate is further provided with a connecting hole 121 for fitting the tuning lever 3.
  • the resonance tube 2 is located at the bottom of the cavity 1, and the resonance tube 2 has a recess 21.
  • the shape of the resonance tube 2 may be a square columnar resonance tube, a circular columnar resonance tube, or a polygonal columnar resonance tube. worth it Note that in the present embodiment, the resonance tube 2 is made of quartz glass (which will be specifically described later).
  • the tuning rod 3 is mounted on the connecting hole 121, the first end 31 of the tuning rod 3 is inserted in the recess 21, and the second end 32 of the tuning rod 3 is located outside the cover 12 (the outer part of the cover is defined herein)
  • the radio frequency parameter of the cavity filter is changed by the fine adjustment of the position of the second end of the tuning rod 3 in the recess, that is, by changing the adjustment screw 3 into the cavity
  • the depth changes the capacitance and inductance between the tuning rod 3 and the resonance tube 2, thereby changing the RF parameters of the cavity filter.
  • the resonance tube 2 may be provided as a cylindrical body of another shape such as a solid cylinder without including the depressed portion 21.
  • the first end of the tuning rod is located at the upper portion of the resonance tube in the position shown in Fig. 1, and the RF parameter of the cavity filter can also be changed by finely adjusting the position of the first end of the tuning rod relative to the resonance tube.
  • the embodiment of the present invention uses quartz glass to manufacture the resonance tube 2.
  • the quartz glass of the embodiment of the present invention is preferably made of quartz glass which has a low coefficient of linear expansion due to doping.
  • quartz glass has a very low coefficient of linear thermal expansion (CLTE, linear thermal expansion coefficient, linear expansion coefficient), and its CLTE is less than 1 ppm (part per million) from room temperature to 100 °C. Parts per million).
  • CLTE linear thermal expansion coefficient
  • the lppm/°C indicates that the output voltage deviates from the nominal value by a millionth of every 1 °C change in ambient temperature at a reference point (usually 25 °C).
  • the quartz tube is made of quartz glass, and the CLTE is much lower than that of the free-cutting steel and the brass material, and the price of the quartz glass can be reduced by more than half compared with the invar steel.
  • FIG. 2 is a simplified flow chart of a manufacturing method of the resonance tube 2 according to an embodiment of the present invention.
  • the approximate manufacturing process of the resonance tube 2 includes the following steps:
  • the quartz glass is processed into a column shape by a mold, and can be processed into a circular column shape, a square column shape, a polygonal column shape, and the like;
  • S2 Metallizing the surface of the resonance tube 2.
  • the metallization process further includes the following steps:
  • FIG. 3 is a simplified flow chart of another manufacturing method of the resonance tube 2 according to an embodiment of the present invention.
  • the rough manufacturing process of the resonance tube 2 includes the following steps:
  • the quartz glass is processed into a column shape by a mold, and can be processed into a circular column shape and a square column shape. And polygonal columns and so on.
  • the metallization process further includes the following steps:
  • the surface of the resonance tube 2 is subjected to high-temperature sintering treatment to complete the metallization treatment.
  • the glass with low linear expansion coefficient is cheaper and better than the traditional Invar steel resonance tube, and solves the long-term temperature plaguing the RF filter. Drifting indicators, and greatly saving costs.
  • the cavity filter 1 including the quartz glass material resonance tube 2 is applied to the signal transmitting and receiving circuit portion of the communication device, which can effectively reduce the equipment cost and is suitable for general application.

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Description

通信设备、 腔体滤波器、 谐振管及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及滤波器技术领域， 特别涉及一种腔体滤波器、 谐振管及其制造 方法， 还涉及一种使用该腔体滤波器的通信设备。
【背景技术】
目前， 通信系统频谱越来越拥挤， 移动通信从 GSM900 , 1900MHz 往 TD2010~2025MHz, Wimax 3.5GHz的高频段发展， 腔体滤波器的体积也越来越 小，基站系统结构更加紧凑和灵活，但是腔体滤波器的温度漂移（下简称温漂） 一般来说是随着频段的升高而增加， 低频下， 滤波器的温漂指标相对较小， 到 了高频 3.5GHz, 腔体滤波器的温漂已经很大。
在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，在现有技术中， 传统的易切削钢和黄铜谐振管已经难以满足射频指标的实现， 为了更好的实现 高频段滤波器的温漂指标， 谐振管必须釆用低线膨胀系数的殷钢材料， 然而殷 钢材料非常昂贵， 难以在民用产品中大量应用。
因此， 需要釆用一种廉价而又不失功效的材料来替代昂贵的殷钢材料。
【发明内容】
为了解决现有技术中滤波器釆用殷钢材料成本非常 贵的问题， 本发明釆 用低线膨胀系数的石英玻璃材料来制造谐振管， 同时还提供了具有该谐振管的 腔体滤波器及通信设备。
本发明实施例解决上述技术问题所釆取的技术方案是提供一种腔体滤波器, 该腔体滤波器包括腔体以及安装于该腔体内的谐振管， 其中， 该谐振管釆用石 英玻璃制成。
本发明实施例还提供一种通信设备， 其包括上述的腔体滤波器， 该腔腔体 滤波器设于该通信设备的信号收发电路部分， 用于对信号进行选择。
本发明实施例还提供一种谐振管， 用于安装在腔体滤波器上， 其中， 该谐 振管釆用石英玻璃制成。
本发明实施例还提供一种谐振管的制造方法， 其中， 该制造方法包括以下 步骤：
S1 : 将石英玻璃加工呈柱状； 以及 S2: 对该石英玻璃作金属化处理。
与现有技术相比较， 本发明实施例提供的谐振管釆用石英玻璃材料制成， 其成本低廉、性能良好，有效解决了长期以来困扰射频滤波器的温漂指标问题， 并且避免了使用昂贵的殷钢材料， 大大节约了成本， 本发明实施例提供的通信 设备及其腔体滤波器釆用上述谐振管， 可有效降低设备成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所 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发明 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是根据本发明一实施例的包括谐振管的腔体滤波器的局部结构示意图； 图 2是根据本发明一实施例的谐振管的一种制造方法简易流程图； 以及 图 3是根据本发明一实施例的谐振管的另一种制造方法简易流程图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
请参见图 1 , 图 1是根据本发明第一实施例的包括谐振管 2的腔体滤波器 1 的局部结构示意图。
如图 1所示， 简单而言， 腔体滤波器主要包括腔体 1、 谐振管 2、 调谐杆 3 以及盖板 12。 当然， 本实施例的腔体滤波器还包括各种其他常规部件或结构， 此处， 本实施例仅对与本实施例发明点相关部分进行描述， 其他的具体部件或 结构， 可以参考现有的常规实现方式， 不构成对本发明的限制。
在本实施例中， 腔体 1 釆用金属材料制造而成， 其外形可以是方形柱状腔 体、 圓形柱状腔体或者多边形柱状腔体。 盖板 12盖设于腔体 1之上。 该腔体 1 与盖板 12盖合形成谐振腔 13 , 图中仅示意出一个谐振腔， 实际中可能有多个谐 振腔。 盖板上进一步设有连接孔 121 , 该连接孔 121用于装配调谐杆 3。
谐振管 2位于腔体 1的底部， 该谐振管 2具有凹陷部 21。 同样， 谐振管 2 的外形可以是方形柱状谐振管、 圓形柱状谐振管或者多边形柱状谐振管。 值得 注意的是， 在本实施例中， 谐振管 2釆用石英玻璃制成（下文将具体介绍）。 调谐杆 3安装于连接孔 121上，调谐杆 3的第一端 31插设于凹陷部 21内， 调谐杆 3的第二端 32位于盖板 12的外部 （本文中盖板的 "外部" 定义为与谐 振腔 11相对的盖板一侧）， 通过调谐杆 3的第二端在该凹陷部内的位置微调来 改变该腔体滤波器的射频参数， 即通过改变调节螺杆 3伸入谐振腔的深度来改 变调谐杆 3与谐振管 2的相互之间的电容与电感， 进而改变腔体滤波器的射频 参数。
作为该实施例的一种变型， 谐振管 2可以设置为其他形状的圓柱体比如实 心圓柱体， 而不包括凹陷部 21。 此时调谐杆的第一端位于图 1所示位置中谐振 管的上部， 同样可通过调谐杆的第一端相对谐振管的位置微调来改变腔体滤波 器的射频参数。 为了降低成本并解决温漂问题， 本发明实施例釆用石英玻璃来 制造谐振管 2。本发明实施例的石英玻璃优先釆用因掺杂而具有低线膨胀系数的 石英玻璃制成。 一般而言， 石英玻璃具有非常低的线膨胀系数（Coefficient of Linear Thermal Expansion, CLTE, 线性热膨胀系数， 简称线膨胀系数）， 在室温 到 100 °C范围内， 其 CLTE小于 lppm ( part per million, 百万分率）。 lppm/°C表 示当环境温度在某个参考点 （通常是 25 °C )每变化 1 °C , 输出电压偏离其标称 值的百万分之一。 本发明实施例中， 釆用石英玻璃制作谐振管， 其 CLTE远远低 于易切削钢和黄铜材料，而且和殷钢相比较，石英玻璃的价格能下降一半以上。
接下来，请参见图 2, 图 2是根据本发明一实施例的谐振管 2的一种制造方 法简易流程图。
谐振管 2的大致制造过程包括以下步骤：
S1 : 利用模具将石英玻璃加工呈柱状， 可以加工成圓形柱状、 方形柱状以 及多边形柱状等等；
S2: 对谐振管 2表面作金属化处理。 在本实施例中， 金属化处理过程进一 步包括以下步骤：
S21 : 先对该谐振管 2表面进行真空镀铬处理； 以及
S22: 然后再对该谐振管 2表面进行镀铜处理， 从而完成金属化处理。
接下来，请参见图 3 , 图 3是根据本发明一实施例的谐振管 2的另一种制造 方法简易流程图。
在本实施例中， 谐振管 2的大致制造过程包括以下步骤：
S1 ' : 利用模具将石英玻璃加工呈柱状， 可以加工成圓形柱状、 方形柱状以 及多边形柱状等等。
S2，： 对谐振管 2表面作金属化处理。 在本实施例中， 金属化处理过程进一 步包括以下步骤：
S23: 先对该谐振管 2表面进行表面喷涂银浆处理； 以及
S24: 然后再对该谐振管 2表面进行高温烧结处理， 从而完成金属化处理。 综上所述， 本领域技术人员容易理解， 釆用低线膨胀系数的玻璃， 其相对 传统的殷钢材质的谐振管而言， 成本低廉、 性能良好， 解决了长期以来困扰射 频滤波器的温漂指标问题， 且大大节约成本。 将包括该石英玻璃材质的谐振管 2 的腔体滤波器 1 应用于通信设备的信号收发电路部分， 可有效降低设备成本， 适于普遍推广应用。
需要指出的是， 在本发明一实施例中提到的 "第一"、 "第二 "等用语仅是根据 需要釆用的文字符号， 在实务中并不限于此， 并且该文字符号可以互换使用。
在上述实施例中， 仅对本发明进行了示范性描述， 但是本领域技术人员在 阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各 种修改。

Claims

权 利 要求
1. 一种腔体滤波器， 所述腔体滤波器包括腔体以及安装于所述腔体内的谐 振管，
其特征在于， 所述谐振管釆用石英玻璃制成。
2. 根据权利要求 1所述的腔体滤波器， 其特征在于， 所述谐振管釆用低线 膨胀系数的石英玻璃制成。
3. 根据权利要求 1所述的腔体滤波器， 其特征在于， 所述谐振管呈圓形柱 状、 方形柱状或者多边形柱状。
4. 根据权利要求 1至 3任意一项所述的腔体滤波器， 其特征在于， 所述谐 振管表面作金属化处理。
5. 根据权利要求 4所述的腔体滤波器， 其特征在于， 所述腔体滤波器还包 括调谐杆以及盖设于所述腔体上的盖板， 且所述盖板上设有连接孔， 所述调谐 杆安装于所述连接孔上， 所述谐振管固定于所述腔体的底部， 所述调谐杆的第 一端插设于所述腔体内部， 所述调谐杆的第二端位于所述盖板外部， 通过所述 调谐杆的第一端相对所述谐振管的位置微调来改变所述腔体滤波器的射频参数。
6. 一种通信设备， 其特征在于， 其包括根据权利要求 1至 5中任一项所述 的腔体滤波器， 所述腔体滤波器设于所述通信设备的信号收发电路部分， 用于 对信号进行选择。
7. 一种谐振管， 用于安装在腔体滤波器上， 其特征在于， 所述谐振管釆用 石英玻璃制成。
8. 根据权利要求 7所述的谐振管， 其特征在于， 所述谐振管釆用低线膨胀 系数的石英玻璃制成。
9. 根据权利要求 7 所述的谐振管， 其特征在于， 所述谐振管呈圓形柱状、 方形柱状或者多边形柱状。
10. 根据权利要求 7至 9中任意一项所述的谐振管， 其特征在于， 所述谐 振管表面作金属化处理。
11. 根据权利要求 10所述的谐振管， 其特征在于， 在所述谐振管表面作金 属化处理时， 先进行表面真空镀铬处理， 然后再进行电镀铜和银处理。
12. 根据权利要求 10所述的谐振管， 其特征在于， 在所述谐振管表面作金 属化处理时， 先进行表面喷涂银浆处理， 然后进行高温烧结处理。
13. 一种谐振管的制造方法， 其特征在于， 所述制造方法包括以下步骤：
51. 将石英玻璃加工呈柱状； 以及
52. 对所述石英玻璃作金属化处理。
14. 根据权利要求 13所述的制造方法， 其特征在于， 所述步骤 S2进一步 包括以下步骤：
S21 : 对所述石英玻璃进行表面真空镀铬处理； 以及
S22: 对所述石英玻璃进行表面进行电镀铜和银处理。
15. 根据权利要求 13所述的制造方法， 其特征在于， 所述步骤 S2进一步 包括以下步骤：
S23: 对所述石英玻璃进行表面喷涂银浆处理； 以及
S24: 对所述石英玻璃进行表面进行高温烧结处理。
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