介质谐振振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种介质谐振振荡器，包括壳体、介质谐振器及微带线；所述介质谐振器与微带线安装于所述壳体内；所述介质谐振器位于所述微带线一侧并与所述微带线电磁耦合；其特征在于，所述介质谐振振荡器还包括第一电路板及支撑结构；所述微带线设于所述第一电路板上；所述支撑结构连接于所述第一电路板与所述壳体之间，且所述支撑结构与所述介质谐振器安装于所述壳体内同一侧；所述第一电路板、支撑结构及壳体共同构成一个空腔，且所述空腔内、外空间相通。因此，微带线下方的电磁波能够通过空腔与介质谐振器进行耦合，从而减少了被壳体吸收的电磁波，降低了电磁波能量的损耗，提高了该介质谐振振荡器的Q值。
【专利说明】
介质谐振振荡器
技术领域
[0001 ]本发明涉及微波电路技术领域，特别是涉及一种介质谐振振荡器。
【背景技术】
[0002]在VSAT卫星通信系统中，卫星小站(VSAT)能够广泛地分布在不同的区域，除了在城市市区，还能够分布于山区等。同时，VSAT卫星通信系统能够满足互联网服务、语音/传真服务、数据业务等不同通信需求，从而得到了越来越广泛的应用。
[0003]如图1所示，VSAT卫星通信系统通常包括一个主站12、卫星转发器13及分布在各个区域的卫星小站11。卫星转发器13通常分布在赤道上方36000千米的地球同步轨道上。主站12是整个VSAT卫星通信系统中的中央通信和监控终端，通常需要全天候工作。主站12通过直接发送信号到分布在不同区域的卫星小站11来控制并与各卫星小站11进行通信。如图2所示，卫星小站11包括一个室外单元15和一个室内单元14。其中，室内单元14包含用来交互的设备，例如调制解调器、计算机设备，且室内单元14通过有线方式连接室外单元15。室外单元15包括天线组件17、收发机16以及其他配件。天线组件17中包括反射器、馈源、安装底座等。收发机16包含上变频模块(BUC，block up converter)、下变频模块(LNB，low noiseblock)以及其他收发组件部分。
[0004]在VSAT卫星通信系统中，收发机是卫星小站的通信核心部分，而信号接收模块又为收发机的关键组成部分之一。图3为信号接收模块的链路示意图。其中，接收信号首先通过波导-微带线结构转到PCB的微带线201上传输，经过低噪放模块202、滤波器模块203，得到所需的高频信号。同时，本振信号发生器205产生本振信号，与上述高频信号经过混频器204混频，下变频到中频波段，再经过中频放大器206放大，输出到后级电路。
[0005]在信号接收模块中，本振源的性能对信号接收的性能有着重要影响。通常情况下，选用特定频率的本振信号发生芯片或者介质谐振振荡器(Dielectric Resonator0scillator，DR0)来产生本振源。其中，本振信号发生芯片简单，但价格较为昂贵，需要外部参考时钟频率。介质谐振振荡器凭借其体积小、Q值高、结构简单、成本低等独特优势，在信号接收模块中的应用较为广泛。
[0006]然而，要将介质谐振振荡器应用于信号接收模块中，其需满足低损耗及小相位噪声的要求。由于介质谐振振荡器的Q值(品质因数)与损耗成反比关系，且低的Q值会增加系统的相位噪声，故要减小损耗及噪声，则需提高介质谐振振荡器的Q值。因此如何提高介质谐振振荡器的Q值是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]基于此，有必要针对如何提高介质谐振振荡器的Q值的问题，提供一种介质谐振振荡器。
[0008]—种介质谐振振荡器，包括壳体、介质谐振器及微带线;所述介质谐振器与微带线安装于所述壳体内；所述介质谐振器位于所述微带线一侧并与所述微带线电磁耦合;所述介质谐振振荡器还包括第一电路板及支撑结构;所述微带线设于所述第一电路板上;所述支撑结构连接于所述第一电路板与所述壳体之间，且所述支撑结构与所述介质谐振器安装于所述壳体内同一侧;所述第一电路板、支撑结构及壳体共同构成一个空腔，且所述空腔内、外空间相通。
[0009]在其中一个实施例中，所述支撑结构的材料由非极性分子构成。
[0010]在其中一个实施例中，所述支撑结构在垂直于所述第一电路板方向上的高度，介于所述第一电路板的长度的1/8至1/2之间；其中，所述第一电路板的长度对应的直线与所述微带线的宽所在的直线平行。
[0011]在其中一个实施例中，所述支撑结构包括第一支撑单元和第二支撑单元;所述第一支撑单元、第二支撑单元分别位于所述第一电路板相对两端的下方;其中，所述第一电路板相对两端之间的垂线与所述微带线的宽所在的直线平行。
[0012]在其中一个实施例中，所述第一支撑单元与第二支撑单元之间的距离大于所述微带线的宽度。
[0013]在其中一个实施例中，所述介质谐振振荡器还包括垫层;所述垫层连接于所述介质谐振器与壳体之间。
[0014]在其中一个实施例中，所述垫层的介电常数低于所述介质谐振器。
[0015]在其中一个实施例中，所述壳体为金属壳体。
[0016]在其中一个实施例中，所述介质谐振振荡器还包括第二电路板;所述第二电路板安装于所述壳体内；所述支撑结构及介质谐振器均位于所述第二电路板上。
[0017]上述介质谐振振荡器具有的有益效果为:在该介质谐振振荡器中，微带线设于第一电路板上，支撑结构连接于第一电路板与壳体之间，且支撑结构与介质谐振器安装于壳体内同一侧。同时，第一电路板、支撑结构及壳体共同构成一个空腔，且该空腔内、外空间相通。因此，微带线下方的电磁波能够通过空腔与介质谐振器进行耦合，从而减少了被壳体吸收的电磁波，降低了电磁波能量的损耗，提高了该介质谐振振荡器的Q值。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例的附图。
[0019]图1为VSAT卫星通信系统的组成结构示意图；
[0020]图2为图1所示的VSAT卫星通信系统中卫星小站的组成结构示意图；
[0021]图3为图2所示的卫星小站中信号接收模块的组成结构示意图；
[0022]图4为一实施例提供的介质谐振振荡器的截面示意图；
[0023]图5为图4所示实施例的介质谐振振荡器的另一截面示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0026]一实施例提供了一种介质谐振振荡器，该介质谐振振荡器可以应用于Ka波段或其他微波波段。如图4所示，该介质谐振振荡器包括壳体100、介质谐振器200、微带线300、第一电路板400及支撑结构500。其中，介质谐振器200、微带线300、第一电路板400及支撑结构500均安装于壳体100内。
[0027]介质谐振器300是一种非金属电磁谐振器，其介电常数较高，可以为20?100，且具有较低的电磁介质损耗。同时，介质谐振器300位于微带线300—侧并与微带线300电磁親合。介质谐振器200与微带线300通过磁耦合工作，可以作为选频网络应用到振荡电路中。其中，介质谐振器300可以与单根微带线300进行耦合，也称为带阻式耦合，该耦合结构可以应用于串联反馈型DRO中。在其他实施例中，介质谐振器也可以与两根微带线耦合，即将两根微带线对称设置在介质谐振器两侧，这时介质谐振器同时与两根微带线产生耦合作用，也称为带通式耦合，该耦合结构可以应用于并联反馈型DRO中。
[0028]微带线300设于第一电路板400上。其中，微带线300利用覆铜工艺形成于第一电路板400上，且厚度d介于17μπι至34μπι之间。微带线300的阻抗为50欧姆。同时，微带线300上还可以积淀银等金属，以防止铜发生氧化，从而提高微带线300的可靠性。另外，第一电路板400为高频板。需要说明的是，图4中仅显示出微带线300的宽和高，并没有显示出微带线300的长。
[0029]支撑结构500连接于第一电路板400与壳体100之间，且支撑结构500与介质谐振器200安装于壳体100内同一侧。具体的，支撑结构500与第一电路板400垂直。同时，第一电路板400、支撑结构500及壳体100共同构成一个空腔800，且空腔800内、外空间相通。因此，空腔800不仅为中空结构，而且至少有一个开口，以便使空腔800内、外空间相通，故电磁波通过该空腔800的损耗则会大大降低。
[0030]因此，在本实施例提供的上述介质谐振振荡器中，由于微带线300形成于第一电路板400上，微带线300的下方则为上述空腔800，故微带线300下方的电磁波则能够通过空腔800与介质谐振器200发生耦合，减少了被壳体100吸收的电磁波，从而降低了电磁波能量的损耗，提高了介质谐振振荡器的Q值，减少了介质谐振振荡器的噪声，进而提升了介质谐振振荡器的性能。
[0031]具体的，支撑结构500的材料由非极性分子构成。由非极性分子构成的材料基本上不吸收或很少吸收电磁波，这类材料包括聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品、玻璃、陶瓷等，它们能透过电磁波，而不吸收电磁波，因此进一步降低了电磁波能量的损耗。
[0032]同时，支撑结构500在垂直于第一电路板400方向上的高度C，介于第一电路板400的长度e的1/8至1/2之间，例如1/4。其中，第一电路板400的长度e对应的直线与微带线300的宽所在的直线平行。另外，支撑结构500、第一电路板400及微带线300的整体高度，应使得微带线300表面所处位置的高度等于或小于介质谐振器200表面所处位置的高度，从而增强了介质谐振器200发出的电磁波与微带线300发生耦合的能力。
[0033]如图4所示，支撑结构500包括第一支撑单元510和第二支撑单元520。第一支撑单元510、第二支撑单元520分别位于第一电路板400相对两端的下方。其中，第一电路板400相对两端之间的垂线与微带线300的宽所在的直线平行。因此，第一支撑单元510与第二支撑单元520相互平行，且均与第一电路板400及微带线300垂直。本实施例中，空腔800的两端均为开口，那么由微带线300产生且位于微带线300下方的电磁波就能通过这两个开口直接与介质谐振器200发生耦合，从而能够避免被吸收而造成的损耗。
[0034]另外，第一支撑单元510与第二支撑单元520之间的距离a大于微带线300的宽度b。也就是说，第一支撑单元510、第二支撑单元520分别位于第一电路板400下方微带线300投影位置的两侧，从而保证微带线300的下方透过第一电路板400后即为空腔800。因此，微带线300下方的电磁波均能通过空腔800与介质谐振器200发生耦合。
[0035]可以理解的是，支撑结构500的具体设计方式不限于上述情况，只要能够降低电磁波能量的损耗即可。例如，在Q值满足要求的前提下，也可通过改变支撑结构500的结构，以使空腔800只具有一个开口或者多于两个开口。
[0036]进一步的，如图4所示，介质谐振振荡器还包括垫层600。垫层600连接于介质谐振器200与壳体100之间。同时，垫层600的介电常数低于介质谐振器200。因此，本实施例通过设置垫层600，能够提高介质谐振器200的有载品质因数，从而改善介质谐振振荡器的相位噪声性能。可以理解的是，介质谐振器200也可通过其他方式来提高有载品质因数。
[0037]另外，介质谐振器200的形状为圆柱形。其中，介质谐振器200的底面直径ΦI可以为5.93mm，介质谐振器200的高f可以为2.57mm。相应的，垫层600同样为圆柱形，以便于与介质谐振器200达到匹配的效果。其中，垫层600的底面直径Φ2可以为3.90mm，垫层600的高g可以为1.37mm。
[0038]由于圆柱形形状的介质谐振器200工作在TEois模式，且电磁波在TEois模式下最容易与微带线300发生耦合，因此增强了介质谐振器200与微带线300的耦合性能。可以理解的是，根据实际使用需求，介质谐振器200也可为其他形状，例如矩形、圆环形、球形等。
[0039]具体的，壳体100为金属壳体，从而能够避免外界对介质谐振振荡器内部造成干扰，提高了介质谐振振荡器的工作性能。
[0040]进一步的，如图5所示，介质谐振振荡器还包括第二电路板700。第二电路板700安装于壳体100内，且支撑结构500及介质谐振器200均位于第二电路板700上。其中，第二电路板700可以为高频板，且面积大于第一电路板400。第二电路板700上可以安装介质谐振振荡器包括的其他元件，例如放大电路。另外，垫层600的材料与第二电路板700相同，从而使垫层600与第二电路板700的工艺相同，更便于加工。
[0041]可以理解的是，介质谐振振荡器不限于包括第二电路板700的这一种情况，例如也可以只设置第一电路板400，这时可将介质谐振振荡器中的其他器件安装于第一电路板400上。
[0042]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0043]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种介质谐振振荡器，包括壳体、介质谐振器及微带线;所述介质谐振器与微带线安装于所述壳体内；所述介质谐振器位于所述微带线一侧并与所述微带线电磁耦合;其特征在于，所述介质谐振振荡器还包括第一电路板及支撑结构;所述微带线设于所述第一电路板上;所述支撑结构连接于所述第一电路板与所述壳体之间，且所述支撑结构与所述介质谐振器安装于所述壳体内同一侧;所述第一电路板、支撑结构及壳体共同构成一个空腔，且所述空腔内、外空间相通。2.根据权利要求1所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述支撑结构的材料由非极性分子构成。3.根据权利要求1所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述支撑结构在垂直于所述第一电路板方向上的高度，介于所述第一电路板的长度的1/8至1/2之间；其中，所述第一电路板的长度对应的直线与所述微带线的宽所在的直线平行。4.根据权利要求1所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述支撑结构包括第一支撑单元和第二支撑单元;所述第一支撑单元、第二支撑单元分别位于所述第一电路板相对两端的下方;其中，所述第一电路板相对两端之间的垂线与所述微带线的宽所在的直线平行。5.根据权利要求4所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述第一支撑单元与第二支撑单元之间的距离大于所述微带线的宽度。6.根据权利要求1所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述介质谐振振荡器还包括垫层;所述垫层连接于所述介质谐振器与壳体之间。7.根据权利要求6所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述垫层的介电常数低于所述介质谐振器。8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述壳体为金属壳体。9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的介质谐振振荡器，其特征在于，所述介质谐振振荡器还包括第二电路板;所述第二电路板安装于所述壳体内；所述支撑结构及介质谐振器均位于所述第二电路板上。
【文档编号】H03B5/20GK106059499SQ201610575417
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】陈家诚, 姚建可, 丁庆
【申请人】深圳市华讯星通讯有限公司, 深圳市华讯方舟卫星通信有限公司