一种全介质混合谐振结构及滤波器的制作方法

本发明涉及一种谐振结构及滤波器，属于无线网络通信领域无源天馈器件技术领域，具体涉及一种用于滤波器的全介质混合谐振结构及滤波器。

背景技术：

随着第四代移动通讯向第五代移动通讯快速发展，对通讯设备的高性能和小型化的要求日益增多，介质滤波器的使用渐渐开始频繁。传统的tm模介质滤波器多采用单介电常数谐振方式，该且单根介质谐振器上下接地来压缩高度方向的体积，但由于体积压缩后q值相对于同体积的金属空腔体滤波器并没有什么优势，所以导致滤波器虽然采用了介质谐振器但插入损耗并未减小。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种全介质混合谐振结构及滤波器，其不仅结构简单，而且能够满足空腔介质滤波器对更高q值及更小体积的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种用于滤波器的全介质混合谐振结构，其包括单腔块和设置于该单腔块内的介质谐振杆，所述单腔块为全介质单腔块，所述介质谐振杆包括同轴布置的中间谐振单元和端部谐振单元，所述中间谐振单元的两端至少各布置有一个所述端部谐振单元，所述中间谐振单元的介电常数大于所述端部谐振单元的介电常数，所述中间谐振单元的介电常数大于所述全介质单腔块的介电常数。

在本发明的一种优选实施方案中，设置于中间谐振单元两端的所述端部谐振单元的数量相对应。

在本发明的一种优选实施方案中，所述中间谐振单元的每一端至少设置有两个所述端部谐振单元，靠近中间谐振单元的所述端部谐振单元的介电常数大于远离中间谐振单元的所述端部谐振单元的介电常数。

在本发明的一种优选实施方案中，所述中间谐振单元的长度大于所述端部谐振单元的长度。

在本发明的一种优选实施方案中，所述中间谐振单元和所述端部谐振单元紧密接触，或者所述中间谐振单元和所述端部谐振单元采用分体式结构成型，所述中间谐振单元与所述端部谐振单元之间通过拼接成一整体结构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述介质谐振杆设置成圆柱体、正方体或长方体，且其内部设置为中空，或中心设置成通孔或盲孔。

在本发明的一种优选实施方案中，所述全介质单腔块设置成圆柱体、正方体或长方体。

在本发明的一种优选实施方案中，所述介质谐振杆填充于所述全介质单腔块的内孔处且与所述全介质单腔块粘结或压接。

本发明还公开了一种安装有全介质混合谐振结构的滤波器包括腔体、盖板和耦合调谐螺杆，所述盖板盖设于所述腔体上方，所述耦合调谐螺杆设置在腔体内，所述腔体内设有多个介质谐振器，其特征在于：所述介质谐振器为全介质混合谐振结构。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、安装使用方便，其通过将单腔块设计为全介质单腔块、并将介质谐振杆制成节段式的结构，并通过保证中间节段的介质谐振杆的介电常数大于其余节段的介质谐振杆的介电常数以及全介质单腔块的介电常数，从而有效地可以在不改变现有谐振器其余结构的前提下有效地提升单腔q值，相比传统tm单介电常数谐振器q值提升10％以上，并且相对于传统tm单模，此方式在特定形状及尺寸组合下可以形成双模及多模，相对于tm双端接地单介电常数谐振器，体积大幅减小1/3甚至更多；同时本发明在在维持谐振杆总高的前提下可根据需要调整中间谐振单元两端的端部谐振单元数量，从而有效地调整q值的大小；本发明通过将中间谐振单元和端部谐振单元一体式加工成型方便了介质谐振杆的定位和装配，通过将中间谐振单元和端部谐振单元采用分体式加工成型方便了介质谐振杆q值的控制；本发明的中间谐振单元和端部谐振单元的形状可以是圆柱体、长方体及正方体等，也可以是上述形状的组合；本发明的为了满足环境温度变化及可靠性的要求,可以通过调整中间谐振单元的材料特性进行温度补偿，使其电性能在全温环境下更加稳定,为了增强此结构的可靠性，端部谐振单元可以使用弹性材料，使其在环境温度快速变化时不会由于不同材料膨胀系数不同而导致失效；本发明所公开的一种安装有混合介质谐振结构的滤波器，其腔体内壁为金属，可以采用材料为铝、铜、钢等，也可以用塑料及复合材料等非金属材料可以通过电镀银、铜等方式使其腔体内壁具备导电性能；经仿真在腔体侧面，电场强度最大，在长期高温高功率环境下，可以考虑在腔体侧面增加散热装置，可以采用散热齿与腔体压铸一体、也可以在腔体外单独安排散热片，以降低整个腔体内外部温度。

附图说明

图1是本发明实施例一种全介质混合谐振结构的爆炸视图；

图2是本发明实施例一种全介质混合谐振结构的主视图；

图3是本发明实施例一种全介质混合谐振结构的剖视图；

图4是本发明实施例一种全介质混合谐振结构的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由本发明说明书附图所示的一种全介质混合谐振结构的结构示意图可知，本发明包括单腔块和设置于该单腔块内的介质谐振杆1，单腔块为全介质单腔块4，全介质单腔块4的五面涂银，其中一面不涂银，可以在此面印刷电路，用于信号输入输出及频率、耦合的调节，介质谐振杆1包括同轴布置的中间谐振单元2和端部谐振单元3，单腔块为全介质单腔块4、中间谐振单元2和端部谐振单元3三者可以为不同介电常数材料，如陶瓷、塑料等，，中间谐振单元2的两端至少各布置有一个端部谐振单元3，中间谐振单元2的介电常数大于端部谐振单元3的介电常数，中间谐振单元2的介电常数大于全介质单腔块4的介电常数。需要指出，在保证中间谐振单元2和维持介质谐振杆1总高的前提下，可以根据q值的大小在中间谐振单元2的两端配置端部谐振单元3，一般位于中间谐振单元2两端的端部谐振单元3对称布置且对称增加，但是也可以将其中一端的端部谐振单元3另外分成多个节段，以上技术方案均属于本发明的保护范围，同时，所有的端部谐振单元3的介电常数均小于中间谐振单元2的介电常数，所有的端部谐振单元3的长度均小于中间谐振单元2的长度，靠近中间谐振单元2的端部谐振单元3的介电常数大于远离中间谐振单元2的端部谐振单元3的介电常数，以此类推，与腔体底部及盖板内表面接触的端部谐振单元3介电常数最小。

介质谐振杆1的成型包括两种方案：1.一体式方案：中间谐振单元2和端部谐振单元3采用一体式结构成型，即采用模具一体铸造成型，其各个单元介电常数的改变是通过在模具内的规定位置加入不同介电常数的材质形成。

2.分体式方案：中间谐振单元2和端部谐振单元3采用分体式结构成型，中间谐振单元2与端部谐振单元3之间通过拼接连接成一整体结构。

无论是一体式方案还是分体式方案，全介质单腔块4、中间谐振单元2和端部谐振单元3的均可以为圆柱体、长方体及正方体等形状中的一种，同时中间谐振单元2和端部谐振单元3每个形状可以是实心状也可以是空心状全介质单腔块4与谐振杆形状可以交叉组合，如圆柱体介质杆安装在长方体或正方体单腔内；或者长方体介质杆安装在长方体或正方体单腔体等，介质组合谐振杆与腔体内壁之间为空气，并且介质杆与单腔在特定尺寸及形状下可以形成双模及多模；中间谐振单元2和端部谐振单元3的材料介电常数不等；中间谐振单元2为实心圆柱状或空心套筒状。端部谐振单元3为实心圆柱状或空心套筒状。端部谐振单元3为介质材料制成，优选弹性材料。介质谐振杆1填充于所述全介质单腔块4的内孔处且与所述全介质单腔块4粘结或压接，位于介质谐振杆1两端的端部谐振单元3与全介质单腔块4的端面齐平。

本发明还公开了一种安装有混合介质谐振结构的滤波器，包括腔体4、盖板5和耦合调谐螺杆6，盖板5盖设于腔体4上方，耦合调谐螺杆6设置在腔体4内，腔体4内设有多个介质谐振器，介质谐振器为一种用于滤波器的全介质混合谐振结构，混合介质谐振结构的下端面与腔体4的底部紧密接触，混合介质谐振结构的上端面与盖板5紧密接触。腔体4内壁为金属，可以采用材料为铝、铜、钢等，也可以用塑料及复合材料等非金属材料可以通过电镀银、铜等方式使其腔体内壁具备导电性能。腔体4侧面电场强度最大，在长期高温高功率环境下，可以考虑在腔体侧面增加散热装置，可以采用散热齿与腔体压铸一体、也可以在腔体外单独安排散热片，以降低整个腔体内外部温度。

本发明专利的盖板结构可以克服上述缺陷，通过二种不同介电常数的介质杆上下组合结构，能够大幅提升单腔q值，相比传统tm单介电常数谐振器q值提升10％以上，并且相对于传统tm单模，此方式在特定形状及尺寸组合下可以形成双模及多模，相对于tm双端接地单介电常数谐振器，体积大幅减小1/3甚至更多。

实施案例一，在一个单腔尺寸为20*20*20，全介质块介电常数为43，介质杆1及介质杆3的介电常数为1.5，介质杆2的介电常数为80，且三种介质杆的直径为18.5时，在频率为1800mhz时，其介质混合单腔q值接近10000，且为简并双模。

通过以上方法实现的全介质混合谐振单腔相对于同体积同频率tem模谐振单腔q值大于10％及以上。

实施案例二，在一个单腔尺寸为20*20*20，全介质块介电常数为43,介质杆1及介质杆3的介电常数为3，介质杆4及介质杆5的介电常数为1，介质杆2的介电常数为80，且5种介质杆的直径为18.5时，在频率为1800mhz时，其介质混合单腔q值接近10000，且为简并双模，此实施方案所测试q值与实施方案一所值q值差异不大，但成本及装配的复杂程度会增加。

通过以上方法实现的全介质混合谐振单腔相对于同体积同频率tem模谐振单腔q值大于10％及以上。

应当理解的是，以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。