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射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器及其裝配方法

閱讀：5發(fā)布：2020-10-21

專利匯可以提供射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器及其裝配方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且提供了一種射頻 濾波器 中的介質(zhì) 諧振器 ，其中將介質(zhì)諧振元件固定在由 蓋子 和 外殼 構(gòu)成的容納空間的中心，在外殼的底部形成引導(dǎo)槽，允許介質(zhì)諧振元件插入其中，金屬板插在蓋子和外殼之間，介質(zhì)固定螺釘在對(duì)應(yīng)于介質(zhì)諧振元件的上端部分的 位置 通過 螺紋 與蓋子接合，用于通過按壓介質(zhì)諧振元件的上端部分來固定介質(zhì)諧振元件。，下面是射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器及其裝配方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器，包括：
固定在由蓋子和外殼構(gòu)成的容納空間的中心的桿狀的介質(zhì)諧振元件；
在外殼的底部形成的引導(dǎo)槽，以允許介質(zhì)諧振元件插入其中；
插在蓋子和外殼之間的金屬板；
以及在對(duì)應(yīng)于介質(zhì)諧振元件的上端部分的位置通過螺紋與蓋子接合的介質(zhì)固定螺釘，用于通過按壓介質(zhì)諧振元件的上端部分來固定介質(zhì)諧振元件。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)諧振器，其中引導(dǎo)槽進(jìn)一步包括空氣縫隙槽，從而引導(dǎo)槽具有雙槽結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)諧振器，其中介質(zhì)固定螺釘與調(diào)諧螺釘螺紋接合，用于在對(duì)應(yīng)于在介質(zhì)諧振元件的上端部分形成的調(diào)諧槽的位置進(jìn)行頻率調(diào)整，并且金屬板在預(yù)定位置具有孔，從而將調(diào)諧螺釘插入到介質(zhì)調(diào)諧元件的調(diào)諧槽中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)諧振器，其中介質(zhì)調(diào)諧元件的至少一端被金屬化。
5.一種裝配射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器的方法，包括：
在由蓋子和外殼構(gòu)成的容納空間的中心，將桿狀介質(zhì)諧振元件固定地插入到在外殼的底部形成的引導(dǎo)槽中；
將金屬板插在蓋子和外殼之間，并且將蓋子和外殼接合；
以預(yù)定轉(zhuǎn)矩?cái)Q緊介質(zhì)固定螺釘，介質(zhì)固定螺釘在對(duì)應(yīng)于介質(zhì)諧振元件的上端部分的位置與蓋子螺紋接合，從而通過金屬板按壓介質(zhì)諧振元件的上端部分。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中介質(zhì)調(diào)諧元件的至少一端被金屬化。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，進(jìn)一步包括在預(yù)定的高溫實(shí)施退火預(yù)定的時(shí)間。

說明書全文

射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器及其裝配方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明通常涉及一種射頻(RF)濾波器。尤其，本發(fā)明涉及一種射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器。

背景技術(shù)

[0002] 射頻濾波器(比如介質(zhì)諧振器(DR)濾波器、空腔濾波器、波導(dǎo)濾波器等)具有用于在射頻或超射頻共振的一種電路筒狀結(jié)構(gòu)。由于很大的輻射損耗，典型的蛇管冷凝器諧振電路并不適合用于產(chǎn)生超射頻。射頻濾波器具有多個(gè)諧振器，每個(gè)諧振器形成一個(gè)覆蓋有導(dǎo)電材料的金屬圓柱形或矩形腔體，并且在腔體中提供介質(zhì)諧振元件或者配置成金屬諧振桿的諧振元件。因此產(chǎn)生僅在單一頻率的電磁場能夠產(chǎn)生超射頻諧振。
[0003] 射頻濾波器可以根據(jù)其諧振器的結(jié)構(gòu)分類為橫磁(TM)模式、橫電磁(TEM)模式和橫電(TE)模式。由Takehiko Yamakawa等申請(qǐng)的，發(fā)明名稱為“介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器和支持介質(zhì)諧振元件的方法”，并于2006年9月12日授權(quán)的美國專利號(hào)為NO.7106152的申請(qǐng)公開了一種具有良好品質(zhì)因數(shù)(Q)特征的典型的橫磁模式諧振器。
[0004] 與傳統(tǒng)的橫電磁(TEM)模式諧振器(腔體濾波器結(jié)構(gòu))相比，由于橫磁模式諧振器具有高Q值，從而在相同尺寸情況下其具有提高40％的Q特性。由于這些特性，橫磁模式諧振器濾波器可以設(shè)計(jì)得更小，同樣尺寸情況下可以有更少的插入損耗，并且與橫電磁模式諧振器濾波器相比有更好的衰減特性。
[0005] 雖然TE01δ模式諧振器濾波器具有高于橫電磁模式諧振器濾波器三倍的Q值，但是需要高出幾倍的制造成本和巨大的體積。這就是為什么TE01δ模式諧振器濾波器限于用在基站(BS)大功率濾波器的原因。因此，TE01δ模式諧振器濾波器用于小尺寸的產(chǎn)品是不可行的。
[0006] 圖1說明了傳統(tǒng)橫磁模式諧振器的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)的橫磁模式諧振器在容納空間的中心具有介質(zhì)諧振元件5，該容納空間由金屬蓋3和外殼4確定的。特別的是，介質(zhì)諧振元件5的兩端表面與容納空間內(nèi)部的上下表面緊密接觸。為了頻率調(diào)諧，在介質(zhì)諧振元件5的的上端部分形成一個(gè)調(diào)諧槽，并且在與調(diào)諧槽對(duì)應(yīng)的位置安裝了調(diào)諧螺釘1和固定螺母2。
[0007] 在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，非常值得注意的是裝配介質(zhì)諧振元件5，從而介質(zhì)諧振元件5的兩端表面與容納空間的內(nèi)部上下表面緊密接觸。如果沒有可靠的安裝，橫磁模式諧振器的特征會(huì)隨著溫度的變化而急劇變化，從而不可能將橫磁模式諧振器應(yīng)用在商業(yè)產(chǎn)品中。
[0008] 為了避免這個(gè)問題，如圖2所示的，通常在介質(zhì)諧振元件5的兩端形成金屬涂層6，然后通過焊接、或粘合劑、或其他方法將外殼4和蓋子3與介質(zhì)諧振元件5結(jié)合起來。
[0009] 可以通過采用金屬板和代替金屬涂層的其他附加物制造橫磁模式諧振器。然而，由于介質(zhì)諧振元件和外殼的處理誤差，采用相同的強(qiáng)度裝配射頻濾波器的所有介質(zhì)諧振元件是困難的，從而造成制造上的困難。特別是，由于介質(zhì)諧振元件和外殼具有不同的熱膨脹系數(shù)，從而由于隨溫度改變它們的收縮和膨脹，介質(zhì)諧振元件的固定和連接狀況變差，并且濾波特性發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容

[0010] 本發(fā)明示例性實(shí)施例的一個(gè)方面是用于指出至少問題和/或不足，并且提供至少如下描述的優(yōu)勢。從而，本發(fā)明示例性實(shí)施例的一個(gè)方面是提供具有相對(duì)溫度變化具有穩(wěn)定特性的、具有良好Q值并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的介質(zhì)諧振器，及其裝配方法。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器的裝配方法，其中，將桿狀介質(zhì)諧振元件固定地插入到形成于容納空間中心的外殼的底部的引導(dǎo)槽中，該容納空間由蓋子和外殼構(gòu)成，將金屬板插入到蓋子和外殼之間，使蓋子和外殼接合，以預(yù)定轉(zhuǎn)矩?cái)Q緊介質(zhì)固定螺釘，介質(zhì)固定螺釘在相應(yīng)于介質(zhì)諧振元件的上端部分的位置與蓋子螺紋接合，從而通過金屬板按壓介質(zhì)諧振元件的上端部分，并且在預(yù)定溫度實(shí)施退火預(yù)定時(shí)間。
[0012] 如果將介質(zhì)諧振元件的兩端都金屬化后，以上述方式裝配介質(zhì)諧振元件，退火不是必須的。在這種情況下，便于處理，并且無需焊接，特性能夠保持穩(wěn)定。
[0013] 如上述說明所述，根據(jù)本發(fā)明的用于射頻濾波器的介質(zhì)諧振器與傳統(tǒng)的橫磁模式諧振器相比具有穩(wěn)定的溫度特性。該介質(zhì)諧振器對(duì)于外部的影響性能穩(wěn)健，從而以低成本性能最優(yōu)化。
[0014] 由于固定的介質(zhì)和金屬外殼的熱膨脹系數(shù)諧振器的整個(gè)溫度特性難于調(diào)整，在這種情況下，通過改變介質(zhì)固定螺絲的材料和預(yù)定轉(zhuǎn)矩，能夠獲得期望的溫度特性。附圖說明
[0015] 本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例的上述和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)在隨后的細(xì)節(jié)描述中結(jié)合附圖進(jìn)行更多說明：
[0016] 圖1和圖2圖解說明傳統(tǒng)橫磁模式諧振器的示例性結(jié)構(gòu)；
[0017] 圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種橫磁模式諧振器的結(jié)構(gòu)；
[0018] 圖4圖解說明圖3所示的橫磁模式諧振器的示例性修改；
[0019] 圖5是圖3所示的橫磁模式諧振器的分解透視圖；
[0020] 圖6圖解說明形成于圖3所示的介電諧振元件的上下表面的金屬涂層的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)；
[0021] 圖7A和7B圖解說明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例在介質(zhì)諧振元件和上面金屬涂層之間的接觸部分的放大的局部；
[0022] 所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

[0023] 說明書中說明的例如詳細(xì)結(jié)構(gòu)和元件用于幫助充分理解本發(fā)明示例性實(shí)施例。因而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以對(duì)這里描述的實(shí)施例的進(jìn)行不同變化和修改。另外，為了清楚和簡明，省略了公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0024] 圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種橫磁模式諧振器的結(jié)構(gòu)，圖4圖解說明圖3所示的橫磁模式諧振器的示例性修改，圖5是圖3所示的橫磁模式諧振器的分解透視圖。
[0025] 參見圖3、圖4和圖5，根據(jù)本發(fā)明的橫磁模式諧振器具有位于金屬蓋3和外殼4構(gòu)成的容納空間中心的桿狀介質(zhì)諧振元件5，介質(zhì)諧振元件5的兩端表面與容納空間的內(nèi)部上下表面緊密接觸，就如同傳統(tǒng)的橫磁模式諧振器一樣。
[0026] 與傳統(tǒng)的橫磁模式諧振器相比，將介質(zhì)諧振元件5插入到外殼4的底部，形成一個(gè)引導(dǎo)槽9用于保護(hù)介質(zhì)諧振元件5的裝配部分以避免側(cè)面碰撞。另外，將一個(gè)金屬板7插入到外殼4和蓋子3之間。金屬板7采用一種軟金屬制成，例如鋁或銅族。蓋子3設(shè)有介質(zhì)固定螺釘8，用于在介質(zhì)諧振元件5的上端部分的預(yù)定位置與介質(zhì)諧振元件5螺紋接合，通過金屬板7按壓介質(zhì)諧振元件5的上端部分固定介質(zhì)諧振元件5。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)施例，可以通過例如電鍍方式在介質(zhì)諧振元件5的上下表面形成銀的金屬涂層或圖5中的52和54。
[0028] 介質(zhì)固定螺釘8構(gòu)造成與調(diào)諧螺釘1螺紋接合，用于在與形成于介質(zhì)諧振元件5的上端部分的調(diào)諧槽相應(yīng)的位置進(jìn)行頻率調(diào)諧，并且調(diào)諧螺釘1通過固定螺母2固定。在金屬板7的預(yù)定位置形成一個(gè)孔，從而可以將調(diào)諧螺釘1穿過金屬板7插入到介質(zhì)諧振元件5的調(diào)諧槽中。
[0029] 同時(shí)，如圖4所示，位于外殼4底部的引導(dǎo)槽9可以通過另外形成的空氣縫隙槽10形成雙槽結(jié)構(gòu)。空氣縫隙槽10防止由于處理公差導(dǎo)致的差的平面或粗糙的處理表面，從而造成介質(zhì)諧振元件5的下端表面的不均勻接觸。相當(dāng)于，空氣縫隙槽10保證了介質(zhì)諧振元件5的下端表面的穩(wěn)定接觸。
[0030] 對(duì)于具有上述結(jié)構(gòu)的介質(zhì)諧振器的裝配，將介質(zhì)諧振元件5首先插入到位于由蓋子3和外殼4形成的容納空間中心的引導(dǎo)槽9，金屬板7安裝在介質(zhì)諧振元件5上，蓋子3通過擰緊等方式與外殼4接合，介質(zhì)固定螺釘8以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩?cái)Q緊。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的上述諧振器結(jié)構(gòu)可以允許諧振器的裝配無需焊接。因此便于處理，并且能夠減少焊接引起的額外的公差的產(chǎn)生和例如特性的變化和失敗的問題。在上述結(jié)構(gòu)中，插在介質(zhì)諧振元件5和介質(zhì)固定螺釘8之間的薄金屬板7起了重要的作用。如果不用金屬板7，通過擰緊介質(zhì)固定螺釘8來壓緊介質(zhì)諧振元件5的話，介質(zhì)諧振元件5可能隨著介質(zhì)固定螺釘8的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致介質(zhì)諧振元件5的損壞。另外，沒有金屬板7時(shí)在介質(zhì)固定螺釘8和蓋子3之間可能存在的不連續(xù)的表面降低了諧振器的特性。因此金屬板7的使用防止了容納空間中不連續(xù)的表面的影響。
[0032] 作為本發(fā)明的另一個(gè)示例性的實(shí)施例可以進(jìn)一步預(yù)期，金屬涂層52和54不是形成在介質(zhì)諧振元件5的上下表面。在這種情況下，介質(zhì)固定螺釘8的安裝扭矩更加重要，并且決定了諧振器的溫度特性。從而，應(yīng)當(dāng)根據(jù)介質(zhì)諧振元件5和外殼4之間的相關(guān)性適當(dāng)調(diào)整扭矩。
[0033] 由于形成外殼4的金屬的熱膨脹系數(shù)很不同于通常由電介質(zhì)陶瓷形成的介質(zhì)諧振元件5的熱膨脹系數(shù)，外殼4隨著溫度變化而收縮或膨脹得更多，從而改變了諧振器的特性。因此，介質(zhì)固定螺釘8應(yīng)當(dāng)以這樣的方式來擰緊，即補(bǔ)償由外殼4和蓋子3的收縮和膨脹產(chǎn)生的可變尺寸。
[0034] 也可以在這種情況下，在最后過程中已經(jīng)完成裝配的最終產(chǎn)品在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)(例如三個(gè)小時(shí))和高的溫度下(例如80到1200攝氏度)退火，然后以與常規(guī)濾波器相同的方式頻率調(diào)諧。通常，金屬可以承受由于在處理和裝配過程中的金屬壓力而導(dǎo)致的特性改變。退火穩(wěn)定了金屬特性，從而諧振器的特性可以保持一致，避免了隨著溫度的變化外殼4和介質(zhì)諧振元件5的收縮和膨脹。
[0035] 一個(gè)濾波器的所有諧振器通常具有不同的諧振頻率。為了補(bǔ)償這些不同的諧振頻率，通過調(diào)諧螺釘1實(shí)施頻率調(diào)諧。如果使用調(diào)諧螺釘1補(bǔ)償失敗，通過在設(shè)計(jì)時(shí)使這些諧振器的長度和形狀不同來調(diào)整諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明，可以通過使用形成于引導(dǎo)槽9中的空氣縫隙槽10來?xiàng)l調(diào)整諧振頻率。也就是說，通過改變空氣縫隙槽10的面積或深度可以調(diào)整諧振頻率。從而能夠自由地設(shè)計(jì)每個(gè)介質(zhì)諧振器。
[0036] 圖6圖解說明形成于圖3所示的介質(zhì)諧振元件的上下表面的金屬涂層的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，圖7A和7B圖解說明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例在介質(zhì)諧振元件和上面金屬涂層之間的接觸部分的放大的局部。尤其是，圖7A圖解說明介質(zhì)諧振元件的上表面沒有覆蓋金屬涂層，圖7B圖解說明介質(zhì)諧振元件的上表面覆蓋有金屬涂層52。
[0037] 參見圖6、圖7A和7B，金屬涂層52或54形成與在介質(zhì)諧振元件5和金屬板7之間或者介質(zhì)諧振元件5和在外殼4的底部形成的引導(dǎo)槽9之間的接觸部分一致的接觸表面，從而避免特性的降低。為了便于說明，圖7A和7B或多或少地夸張了些。正如圖7A和7B所圖解說明，因?yàn)橛捎趯?shí)際的平坦度造成的好的公差介質(zhì)諧振元件5的上表面和金屬板
7沒有完美地緊密接觸，因此在介質(zhì)諧振元件5的上表面和金屬板7之間的接觸表面包括空氣層62，從而導(dǎo)致特性降低。金屬涂層52和54增加了接觸表面的平坦度，極大地抑制了空氣層62的產(chǎn)生。進(jìn)一步，當(dāng)將介質(zhì)諧振元件5壓制固定時(shí)，結(jié)合就更緊密了。
[0038] 由于可以將金屬涂層54形成在介質(zhì)諧振元件5的整個(gè)下表面，從而將其形成如圖6所示的環(huán)狀線圈形狀。采用這樣形成的金屬涂層54，可以調(diào)整諧振頻率。也就是說，通過改變金屬涂層54的空無空間的范圍，可以調(diào)整諧振頻率。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)施例，可以如上述描述的那樣實(shí)現(xiàn)射頻濾波器中的介質(zhì)諧振器。雖然參考本發(fā)明某些示例性實(shí)施例展示和描述了本發(fā)明，但是在不脫離所附權(quán)利要求及其等價(jià)物定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，實(shí)現(xiàn)在形式和細(xì)節(jié)處的不同改變對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是可以理解的。
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