WO2020259097A1 - 介质单腔、介质波导滤波器 - Google Patents

介质单腔、介质波导滤波器 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种介质单腔、介质波导滤波器。该介质单腔包括：介质单腔主体，包括外壳及设置在所述外壳内部的内壳，所述外壳与所述内壳之间形成腔体，所述内壳上设置有设置为插接耦合PIN针的金属耦合孔；第一避让孔，所述第一避让孔设置在所述外壳上，并环绕在所述金属耦合孔的外侧。

Description

介质单腔、介质波导滤波器
本申请要求在2019年06月28日提交中国专利局、申请号为201910578718.1的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及通信领域，例如涉及一种介质单腔、介质波导滤波器。
背景技术
第五代移动通信(5th-Generation，5G)大规模天线(Massive Multiple-In Multiple-Output，Massive MIMO)技术商用需求越来越迫切，随着通道数的增加，基站系统架构的体积、重量需增加。但考虑到结构件加工尺寸受限及外场施工难度，基站系统架构的体积、重量、成本不能呈线性增加，其小型化、轻量化、低成本的需求越来越迫切。
滤波器作为基站系统架构的无源模块，用于选择通信信号频率并滤除通信信号频率外的杂波或干扰信号，其体积的大小和重量直接影响到基站系统架构小型化、轻量化的发展。介质波导滤波器就是用高介电常数介质材料替代空气部分，起传导电磁波和结构支撑作用，同时在介质块表面金属化起电磁屏蔽作用，这样能显著减小滤波器模块的体积、重量。同时，介质波导滤波器与金属腔体滤波器加工方式不同，介质波导滤波器通过粉料烧结、压铸成型，转产成本要低很多。总之，介质波导滤波器已成为5G基站系统无源滤波器模块的发展趋势。
在介质波导滤波器上，若输入输出仍采用常规连接器方案，则会将介质波导滤波器的重量和体积优势减弱。例如，相关技术中，某些介质波导滤波器中会将射频连接器的内芯耦合结构内置于介质波导滤波器的输入输出端，然而这种耦合结构不够简单，且影响介质波导滤波器的设计高度、设计方向和设计尺寸，同时介质波导滤波器仍然是一个独立模块，而不是一个可上板的小器件。此外，在其他相关技术中，虽然能够实现介质波导滤波器作为小器件上板，但是只局限于微带线表贴装配方式，信号屏蔽性、耦合范围、焊接牢固度、耐高低温应力都不能够满足市场需求。
因此，针对相关技术中，在小体积、轻重量的介质波导滤波器上，输入输出仍采用常规连接器方案所导致的介质波导滤波器的重量和体积优势减弱的问题，还没有一种比较好的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种介质单腔、介质波导滤波器，以至少解决相关技术中输入输出仍采用常规连接器方案所导致小体积、轻重量的介质波导滤波器无法充分发挥性能的问题。
根据本申请的一个实施例，提供了一种介质单腔，包括：介质单腔主体，包括外壳及设置在所述外壳内部的内壳，所述外壳与所述内壳之间形成腔体，所述内壳上设置有设置为插接耦合PIN针的金属耦合孔；第一避让孔，与所述腔体连通，所述第一避让孔设置在所述外壳上，并环绕在所述金属耦合孔的外侧。
根据本申请的另一个实施例，提供了一种介质波导滤波器，包括：包括滤波器介质块及设置在所述滤波器介质块内的一个或者多个所述介质单腔，所述介质单腔为上述的介质单腔。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种介质单腔的结构图；
图2是根据本申请实施例的一种介质单腔的横剖面结构图；
图3是根据本申请实施例的一种耦合PIN针的结构示意图；
图4是根据本申请实施例的另一种耦合PIN针的结构示意图；
图5是根据本申请实施例的一种介质波导滤波器的结构示意图；
图6是根据本申请实施例的另一种介质波导滤波器的结构示意图；
图7是根据本申请实施例的一种载体的结构示意图；
图8是根据本申请实施例的又一种介质波导滤波器的结构示意图；
图9是根据本申请实施例的再一种载体的结构示意图；
图10是根据本申请实施例的又一种载体的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来说明本申请。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
在本实施例中提供了一种介质单腔，图1是根据本申请实施例的一种介质单腔的结构图，如图1所示，介质单腔1包括：介质单腔主体12，介质单腔主体12包括外壳122及设置在所述外壳122内部的内壳124，所述外壳122与所述内壳124之间形成腔体，所述内壳124上设置有设置为插接耦合PIN针2的金属耦合孔126；第一避让孔14，所述第一避让孔14设置在所述外壳122上，并环绕在所述金属耦合孔126的外侧。
本实施例中，第一避让孔14贯穿外壳122，使所述介质单腔主体12的腔体内部与外界环境连通。在一实施例中，第一避让孔14还可以是凹陷一定深度但没有使得介质单腔主体12的腔体内部与外界环境连通的孔。
通过本申请，取消常规转接连接器作为输入输出耦合，同时，在介质单腔的内壳中设置能够插接耦合PIN针的金属耦合孔，在金属耦合孔外侧还设置避让孔，由此，不仅可以解决相关技术中输入输出仍采用常规连接器方案所导致体积小、重量轻的介质波导滤波器无法充分发挥性能的问题，同时还可以使得在减小介质波导滤波器尺寸、重量及成本的前提下能够充分发挥介质波导滤波器性能。
图2是根据本申请实施例的一种介质单腔的横剖面结构图，如图2所示，第一避让孔14的数量可以为一个或者多个。在介质单腔1中仅包括一个第一避让孔14的情况下，第一避让孔14为环绕在所述金属耦合孔126的外侧的，与金属耦合孔126共圆心的圆环。而如果第一避让孔14的数量为多个的情况下，第一避让孔14为环绕在所述金属耦合孔126的外侧的多个圆孔，这些圆孔相互之间连通。多个圆孔的部署方式，可以根据第一避让孔14的数量、尺寸大小来决定。
可选地，所述外壳122的外表面与所述金属耦合孔126的内表面均覆盖有金属化镀层。
本实施例中，金属化镀层可以为银镀层，镀铜层或者铜银混合镀层。一实施例中，金属化镀层可以为其他能够有利于信号传输的金属材质的金属化镀层。
一实施例中，外壳122的外表面的金属化镀层与金属耦合孔126的内表面的金属化镀层可以为相同金属材质的金属化镀层。当然，为了传输不同信号，外壳122的外表面的金属化镀层与金属耦合孔126的内表面的金属化镀层也可覆盖不同金属材质的金属化镀层。
图3是根据本申请实施例的一种耦合PIN针的结构示意图。如图3所示，耦合PIN针2包括间隔设置的多个弹性卡脚22，所述耦合PIN针2装配至所述金属耦合孔126的内部的过程中，多个所述弹性卡脚22发生弹性变形并相互靠近，以将所述耦合PIN针2过盈装配在所述金属耦合孔126的内部。
一实施例中，耦合PIN针2可包括其他能够在耦合PIN针2装配至所述金属耦合孔126的内部的过程使得耦合PIN针2能够过盈装配在所述金属耦合孔126的内部的弹性结构，在此不再做过多赘述。一实施例中，所述耦合PIN针2也可以固定在所述金属耦合孔126的内部。而固定方式包括但不限于：通过焊接的方式进行固定。
本实施例中，耦合PIN针2为PIN针。
本实施例中，参见图3，耦合PIN针2是圆柱形。
图4是根据本申请实施例的另一种耦合PIN针的结构示意图。如图4所示，耦合PIN针2的上半部分为圆柱，耦合PIN针2的下半部分为圆盘。一实施例中，耦合PIN针2的上半部分为圆柱，耦合PIN针2的下半部分为方盘。
可选地，所述金属耦合孔126、所述耦合PIN针2与所述第一避让孔14的中心共轴。
通过将金属耦合孔126、所述耦合PIN针2与所述第一避让孔14的中心共轴，在介质单腔1当中形成了与常规连接器相同作用的结构。
本实施例中，如果第一避让孔14的数量为多个，则这里的第一避让孔14的中心是指多个所述第一避让孔14所围成的圆环的圆心。
一实施例中，根据上述实施例中提供的介质单腔的结构，为了获取具有合适耦合信号能量的介质单腔，可以通过对金属耦合孔126的尺寸、耦合PIN针2的尺寸以及第一避让孔14的尺寸进行调整来实现。
实施例2
在本实施例中还提供了一种介质波导滤波器，该介质波导滤波器用于实现上述实施例及可选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。
图5是根据本申请实施例的一种介质波导滤波器的结构示意图，如图5所示，该装置包括：滤波器介质块3；设置在所述滤波器介质块3内的一个或者多个所述介质单腔1。
需要说明的是，实施例2当中的介质单腔1是在实施例1中描述的介质单腔。
一实施例中，在滤波器介质块3内不仅仅设置本实施例中记载的上述介质 单腔1，同时还会设置其他的滤波功能对应的介质单腔。
图6是根据本申请实施例的另一种介质波导滤波器的结构示意图，如图6所示，所述滤波器介质块3内设置有一个或者多个第一调试装置32。本实施例中，每个所述介质单腔1上设置有一个所述第一调试装置32，所述第一调试装置32设置为进行所述介质单腔1的谐振频率调试。
一实施例中，在第一调试装置32的数量为多个的情况下，所述介质波导滤波器还包括第二调试装置34，位于多个介质单腔1之间，设置为进行多个所述介质单腔1之间的耦合调试。
可选地，所述滤波器介质块3上覆盖有带有背胶的金属膜。
本实施例中，在日常使用时，例如，在使用第一调试装置32和第二调试装置34进行调试的过程当中，很可能会使得上述调试装置的金属化镀层被破坏。为了保障信号的屏蔽性与接地性，同时便于吸盘抓取表贴，可以在滤波器介质块3的整个表面上均覆盖有背胶的金属膜(例如，锡箔纸)。当然，为了降低成本，也可以只在第一调试装置32和第二调试装置34的表面以及在滤波器介质块3的表面上第一调试装置32和第二调试装置34的附近位置覆盖背胶的金属膜。此外，金属膜还必须具有满足滤波器工作于高温状态下长时间烘烤不翘曲、不脱落的特性。
图7是根据本申请实施例的一种载体的结构示意图。如图7所示，介质波导滤波器包括：载体4，与所述介质单腔1连接；所述载体4包括：第二避让孔42，贯穿于所述载体4，设置为避让所述耦合PIN针2和所述第一避让孔14的至少部分区域。
本实施例中，载体4的外围尺寸比介质波导滤波器外围大，材质可以根据硬度、弹性、膨胀系数、散热需求选取，通常为印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)板材。可选地，所述载体4还包括：两层金属层44，分别覆盖在所述载体4的表层和底层；内部层46，设置在所述两层金属层44之间。
可选地，覆盖在所述载体4的表层的所述金属层44和/或所述内部层46设置为进行信号传输。耦合PIN针2与设置为进行信号传输的覆盖在所述载体4的表层的所述金属层44和/或所述内部层46连接。
本实施例中，覆盖在所述载体4底层的金属层44用于介质波导滤波器的焊接固定，加强接地。
图8是根据本申请实施例的又一种介质波导滤波器的结构示意图，如图8所示，图8中的介质波导滤波器在介质滤波器介质块3下设置有载体4。此外，根据图8可以看出的是，在靠近滤波器介质块3的载体4外侧还可以形成多个 开口槽。由于介质波导滤波器表贴时温度很高，介质波导滤波器和载体4两种材质的冷热收缩比差异可以通过开口槽进行释放，这样有效地防止了介质波导滤波器发生裂变，从而影响介质滤波器正常使用的问题。
可选地，将滤波器介质块3放置在载体4上，采用工装夹具压接到位，放入已设置好温度、时间的焊接设备内焊好来实现。同时反面图所示为载体4底部，包括底层布局的地孔以及第二避让孔42，本实施例中，第二避让孔42内部可金属化，并过渡到底层，形成耦合PIN针2的密闭外围屏蔽层。同时，在输入/输出耦合PIN针2之间可增加地孔，以加强输入/输出端口隔离。
图9是根据本申请实施例的再一种载体的结构示意图，如图9所示，金属耦合PIN针2长度根据设计需要调整，可高于载体4。此种情况下，过孔插针焊接方式与内部层46相结合。本实施例中，该内部层46可以是载体4的内部的信号层，也可以是基站系统其它模块PCB板的内部信号层。基站系统其它模块不局限于功率放大器(Power Amplifier，PA)模块或者天线模块。
图10是根据本申请实施例的又一种载体的结构示意图，如图10所示，在载体4上集成低通滤波器5，可以抑制介质波导滤波器的远端谐波。图10中低通滤波器5位于载体4的表层，为微带形式，但低通滤波器5也可以内置于载体4的中间，实现形式根据方案设计需要进行调整。
一实施例中，介质波导滤波器中载体4并不是必须的。如果基站系统其它模块尺寸不大，高低温形变不影响介质滤波器焊接要求，则可取消载体4。

Claims (12)

  1. 一种介质单腔，包括：
    介质单腔主体，包括外壳及设置在所述外壳内部的内壳，所述外壳与所述内壳之间形成腔体，所述内壳上设置有设置为插接耦合PIN针的金属耦合孔；
    第一避让孔，所述第一避让孔设置在所述外壳上，并环绕在所述金属耦合孔的外侧。
  2. 根据权利要求1所述的介质单腔，其中，
    所述外壳的外表面与所述金属耦合孔的内表面均覆盖有金属化镀层。
  3. 根据权利要求1所述的介质单腔，其中，
    所述耦合PIN针包括间隔设置的多个弹性卡脚，所述耦合PIN针装配至所述金属耦合孔的内部的过程中，多个所述弹性卡脚发生弹性变形并相互靠近，以将所述耦合PIN针过盈装配在所述金属耦合孔的内部；
    或，
    所述耦合PIN针固定在所述金属耦合孔的内部。
  4. 根据权利要求3所述的介质单腔，其中，所述金属耦合孔、所述耦合PIN针与所述第一避让孔的中心共轴。
  5. 一种介质波导滤波器，包括滤波器介质块及设置在所述滤波器介质块内的至少一个如权利要求1-4任一项所述的介质单腔。
  6. 根据权利要求5所述的介质波导滤波器，还包括：
    第一调试装置，每个所述介质单腔上设置有一个所述第一调试装置，所述第一调试装置设置为进行所述介质单腔的谐振频率调试。
  7. 根据权利要求6所述的介质波导滤波器，其中，所述介质单腔的数量为多个，所述介质波导滤波器还包括：
    第二调试装置，位于多个所述介质单腔之间，设置为进行所述介质单腔之间的耦合调试。
  8. 根据权利要求5所述的介质波导滤波器，还包括：载体，
    所述介质单腔与所述载体连接，所述载体包括：
    第二避让孔，贯穿于所述载体，设置为避让所述耦合PIN针和所述第一避让孔的至少部分区域。
  9. 根据权利要求8所述的介质波导滤波器，其中，所述载体还包括：
    两层金属层，分别覆盖在所述载体的表层和底层；
    内部层，设置在所述两层金属层之间。
  10. 根据权利要求9所述的介质波导滤波器，其中，
    覆盖在所述载体的表层的所述金属层和所述内部层中的至少之一设置为进行信号传输。
  11. 根据权利要求10所述的介质波导滤波器，其中，所述耦合PIN针与设置为进行信号传输的覆盖在所述载体的表层的所述金属层连接，或者所述耦合PIN针与设置为进行信号传输的所述内部层连接，或者所述耦合PIN针与设置为进行信号传输的覆盖在所述载体的表层的所述金属层连接且所述耦合PIN针与设置为进行信号传输的所述内部层连接。
  12. 根据权利要求9所述的介质波导滤波器，还包括：集成在所述载体的表层上或者内部的低通滤波器。
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