波导滤波器的微调的制作方法

专利名称：波导滤波器的微调的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括对滤波器进行微调(trimming)的匹配部件的波导滤波器。波导滤波器包括壳体，其中包括具有预定第一体积的腔室。匹配部件采耳又具有与第 一体积匹配^^人而形成预定体积对体积比的预定第二体积的体积元件的形式。本发明还涉及所述波导滤波器的制造方法。
背景技术：
在波导滤波器的领域中，已知使用包括按钮部分、顶部以及连接底部和顶部的侧部的壳体。壳体包括用于接收输入信号的输入端口(又称作虹膜(iris))以及用于发送输出信号的输出端口 。滤波器接收输入信号，对来自某些频率的输入信号进行滤波，并将已滤波信号作为输出信号转发给发送单元或者自身发送输出信号。壳体按照例如带通滤波器或低通滤波器等的滤波器类型来设计。但是，所有滤波器共同的是壳体包括一个或多个腔室，它们与对应微调部件一起设计用于对输入信号进行滤波。微调部件采取与腔室数量对应的一个或多个活动主体的形式。US 5349316教导了采取微调活塞或微调螺杆形式的活动主体的^:用。
US 4041421教导了采取可旋转安装在顶部的螺杆并且各螺杆伸入所述腔室之一的形式的活动主体的使用。长期以来已经知道，腔室中的微调部件主体的体积对于滤波器行为很关键。因此，在对滤波器进行微调时，将预定输入信号馈送到滤波器，此后测量输出信号，同时将螺杆拧进或拧出腔室，直至实现预定和预期输出信号模式。
使用微调部件的需求将滤波器的工作频率调整到满足预期频率特性。将微调部件拧进或拧出腔室，以便改变波导滤波器的电容。微调是必要的，因为微调部件在腔室中的位置以及微调部件和波导滤波器的材料影响电容。此外，提供腔室不可预测大小的尺寸精度的缺乏也需要调整微调部件以补偿差异，以便使多个滤波器对于相同滤波目的达到与另一个相同的性能。因此，每一种现有技术波导滤波器必须在装配之后经过微调，这是费时的工艺步骤，因此也是制造的高成本部分。
使用螺杆的一个问题在于，壳体的尺寸随频率的增加而减小，对
于20 GHz以上的频率壳体非常小使得螺杆、螺杆孔和螺杆的螺紋变得很小以致于制造它们的方法很困难并且成本高。除了这个问题之外，小尺寸螺杆还因其太小而难以操作，并且滤波器的微调变得困难且成本高。
因此，需要一种更易于制造且成本更低的改进波导滤波器。

发明内容
本发明意在修正上述缺点，并且目的是生产更易于制造且成本更低的波导滤波器。
该目的通过涉及包括对滤波器进行微调的匹配部件的波导滤波器的本发明来实现。波导滤波器包括包含具有预定第 一体积的腔室的壳体。匹配部件采取具有与第 一体积匹配从而形成预定体积对体积比的预定第二体积的体积元件的形式。本发明的特征在于，相对于壳体以固定的无需调整方式把匹配部件装入腔室。
在这里，"固定"指的是匹配部件永久附连到属于壳体或壁的表面。此外，"无需调整"指的是匹配部件具有在匹配部件固定到腔室时不能改变的预定第二体积。
本发明还涉及用于制造波导滤波器的方法，并且包括以下步骤
-与匹配部件(2)分离地制造壳体；
-形成包括具有预定第一体积的腔室的所述壳体；-形成采取具有与第 一体积匹配从而形成预定体积对体积比的预定第二体积的体积元件的形式的匹配部件。
本发明的特征在于，该方法相对于壳体以固定的无需调整方式把匹配部件装入腔室的步骤。
本发明的一个有益效果在于，预定壳体和预定匹配部件提供以高度重复精度单独制造所有部件的可能性，此后通过相对壳体将匹配部件附连到腔室中的预定位置来装配波导滤波器。因此可制造具有预定性能的多个波导滤波器，而无需在装配之后对各个波导滤波器进行微调。因此，制造变得简单且成本低，并且允许生产线针对滤波器的不同需求而迅速改变。例如，如果生产线生成具有预定带宽的波导滤波器，并且出现对于具有不同带宽特性的波导滤波器的需求，则可以通
积比并且由此相应地改变带宽特性来满足这个需求。
下面在本发明的详细描述中说明本发明的其它优点。
本发明详细i兌明
以下描述的实施例都是本发明的不同选项，并且可在所附独立4又利要求的范围之内进行组合。
在本发明的一种实施例中，壳体仅部分包含腔室。壳体安装到形成封闭腔室的壁的支座的导电表面。封闭腔室包括预定第一体积，并且第二体积与第 一体积匹配以形成预期体积对体积比。相对于壳体和壁以固定的无需调整方式把匹配部件装入腔室。
在这里，"部分包含腔室"指的是具有一个开放侧的三维结构。壳体形成为使得开放侧包括在外围围绕腔室并且预计面向支座表面的外围边缘。外围边缘在平面具有延伸，并且预计安装到在同一平面中具有延伸的导电表面。因此，支座表面形成相对于外围边缘的上述壁，因此在将壳体施加到支座时封闭腔室。
该实施例的一个有益效果在于，支座表面易于通过已知方法以预
7定且准确的方式来制造，且可以准确方式把壳体定位并附连到支座表面。该实施例的其它优点在下文中将变得显而易见。
支座可由多种材料制成，但是一种节省成本的选择是使用从电路板已知的塑性材料。支座表面优选地包括涂敷到支座的金属层。金属层可通过例如蚀刻成对应于壳体的外围边缘的形状来形成。壳体优选地通过适当附连方法直接附连到金属层。 一种特别优选的附连方法是焊接，因为金属层的形状与壳体的外围边缘的形状对应，使得液态焊接材料因表面张力现象而自动帮助壳体的定位。
匹配部件根据多个参数来设计，例如材料的选择、腔室中的定位
和形状以及对要处理的信号有影响的其它参^:。因此，第二体积根据所有参数有所不同，并且必须相应地选择。但是，本发明的有益效果在于使用参数和第一体积以便预测第二体积的可能性，因此装配波导滤波器的过程变得简单灵活。
壳体可具有用于波导的任何适当的形状，并且可包括影响在壳体内传播的波的复杂特征和细节。壳体可具有金字塔形状，即，正方形底座，其中在各自的顶部具有从底座开始的逐渐减少的正方形部分，以及顶壁与正方形底座的周边齐平。因此，腔室具有对应形状，其中从底部至顶部具有逐渐减小的内壁。其它形状也是可能的，但最低共同点(common denominator)是壳体具有适合于生成驻波的准确尺寸特性。可通过以例如塑料或锌等的适当材料来铸造壳体然后采用例如金、银、铜等的导电材料对该材料电镀来实现准确尺寸特性。
本发明的一个优点在于，预定第 一和第二体积提供简单灵活的制造方法，其中在进行装配时对于某个壳体和支座选择独立匹配部件。本发明极大的有益效果在于，能制造具有壳体、支座和匹配部件的不同尺寸的不同批次。各批次包括多个基本相同的壳体、多个基本相同的壁(即支座表面)以及多个基本相同的匹配部件，它们都可单独制造以提供低成本，因为相同的铸造塑模或者相同的工具可用于在各批次中制造大量基本相同的装置。另一个成本有益效果是由于以下事实波导无需如先前已知的波导滤波器那样进行孩t调。先前已知的微调部
准费时，因此成本高。相反，本发明无需进行微调，而是一切均在装配时预定。本发明的灵活性在于，例如，操作人员可通过从不同批次
中选择适当零件(item)，然后以简易且节省成本的方式来装配它们，而无需进行微调。
在本发明的一种优选实施例中，匹配部件直接与支座表面附连。这种实施例的一个优点在于，壳体和支座可与匹配部件无关地制造，只要壳体和导电支座表面以高度重复尺寸精度来制造，即， 一系列壳体和一系列支座表面对于某个预定频率各自是基本相同的。壳体和支座表面的单独制造提供可与不同匹配部件一起使用的两个关键组件。优选地，以上所述的焊接方法用于匹配部件被定位到支座表面上的预定位置以及焊接材料使匹配部件自动集中在预定位置的情况。
匹配部件还以不同体积尺寸并且以高度重复尺寸精度单独制造。这提供下列优点通过根据预期体积对体积比简单地将不同匹配部件与支座表面附连，相同的壳体和支座可用于不同的滤波器。如上所述，体积对体积比提供滤波器的操作参数。
当制造壳体时，壳体的批次可通过从该批次的壳体的随机挑选来控制，此后在没有匹配部件的情况下测试壳体。通过将已知信号发送到壳体并测量从壳体输出的信号来进行测试。测试展现与生成驻波以及处于什么频率的壳体能力有关的信息。然后，该批次可相应地进行标记，并且可与具有预定第二体积的适当匹配部件进4亍匹配，以<更生产具有预定特征的波导滤波器。这与现有技术不同，因为本发明允许仅对几个壳体进行测量，以便获得大量波导滤波器，但在现有技术中，每个波导滤波器必须经过微调，因为现有技术中的微调部件没有预定第二体积，而是第二体积在装配之后进行微调时以实验方式手工与第
一体积进4亍匹配。
根据本发明的一种实施例，匹配部件采取经由附连部件与支座表
9面附连的独立固态物体的形式。附连部件可采iF又胶水或焊接材料的形
式，例如铅或锡。附连部件优选地采取流态并且定位在支座表面。此 后，匹配部件定位在液态附连部件上。附连部件的流态的优点在于， 表面张力现象以把EL配部件相对于附连部件的横向范围居中的方式 影响匹配部件。当定位附连部件时，定位部件可用于将液态附连部件 限定到某个区域。因此，定位部件阻止液体脱离预定区域。
定位部件优选地采取阻止液态附连部件脱离该区域的圆环形式， 并且圆形还帮助在区域中均匀地分布附连部件。定位部件具有与圆形 不同的其它形状，例如正方形、矩形、椭圆形等，只要能够预测匹配 部件相对于定位部件的形状的位置。
定位部件在使用焊接方法时可采取止焊(solderstop)的形式，并且 可采取可阻止液体脱离该区域的条带(tape strip)或任何相似物。如果 定位部件构成实质体积，则在计算第二体积时也必须考虑定位部件。
当匹配部件^^皮定位和居中时，附连部件凝固。可通过例如在焊4妾 时或者在使用热粘胶时使热附连部件冷却来实现凝固。凝固也可通过 使用非加热粘胶来实现，它因其组成而在某个时间段之后凝固，或者 可通过使用例如紫外灯等外部部件来凝固。当计算第二体积时必须考 虑附连部件，因为附连部件构成体积，除非附连部件具有大于零的厚 度。
该实施例的优点在于，可制造具有不同的第二体积的匹配部件， 只要预计与支座表面附连的匹配部件的表面对于所有体积具有相同 尺寸。能够在具有不同第二体积的匹配部件之间进行转换的有益效果 已经在前面进行了说明，下面将进一步说明。
根据另 一种实施例，匹配部件采取通过以液态形式将凝固物体形 成到支座上然后进行凝固来与支座附连的独立凝固物体的形式。由于 上述原因，定位部件也可用于这个实施例。该实施例的优点在于，当 通过将不同量的液态材料加入目标区域来纟夺匹配部件与支座互连时， 可就地判定匹配部件的尺寸、即体积。因此，该实施例具有与上述通过附连部件附连的固态物体的实施例相同的优点，并且解决了更有效 地制造波导滤波器的所述问题。
液态材料可以是例如双组分胶水或塑料等的因组成本身而在预 定时间段之后凝固的可凝固粘胶。液态材料也可以是在经过例如紫外 光或激光或微波或者任何其它适当的外部源等的外部源进行处理之 后凝固的材料。这类材料的示例是多种不同的塑料、橡胶、陶瓷等。
通过添加适当的导电材料，可使非导电材料至少部分导电。使用 导电材料的原因在于，它使波导滤波器内的损失为最小。非导电材料 具有不同的介电性质，这些不同的介电性质影响待处理的波，因此影 响第二体积，使得介电常数越大，则第二体积越小。
液态材料也可采取通过例如加热而液化的金属的形式。液态金属 在冷却到所述金属的特定温度时凝固。金属可采取例如锡、银、金、 铅、锌、铜等的形式以及作为合金或者电镀形式的金属的适当组合。 匹配部件中的适当层结构的 一 个示例是使用形成体积的主要部分的 塑料以及在固态塑料表面电镀的金属。金属可以是任何适当的金属， 例如铜、银或金。锌和铜的组合也是提供所述优点的一种可行解决方 案。此外
凝固材料可具有拱顶形状或者在受重力影响的系统中在凝固工 艺中自然形成的任何其它形状。请注意，重力不是该工艺的先决条件， 而只是制造厂的最标准环境。因此，该工艺可在无重力环境中进4亍， 结果形成不同形状的凝固匹配部件。
匹配部件还可由多个凝固层来构建，当一层已经凝固时，将下一 层敷设到该凝固层，依此类推，直到匹配部件已成形。该实施例的一 个优点在于，通过改变各层的高度和宽度，匹配部件的形状可建模成 预期形状。
根据本发明的 一种实施例，匹配部件通过直接与壳体的内表面附 连而固定在腔室中。可使用上述方法的任意方法，并且实现使用预定 体积对体积比的本发明的上述优点。但是，在壳体中附连匹配部件的工艺比附连到支座的表面稍微更为复杂，这就是后一备选相对于制造 方法是更好的备选的原因。
发明的波导滤波器可有利地用于微波的前端分支单元，并且用作 信号处理链和多个其它先前已知领域的滤波器。


下面针对多个附图来说明本发明，附图包括
图1示意示出根据本发明的波导滤波器的顶^L图。
图2示意示出沿根据本发明的第 一 实施例的波导滤波器的图1的
线条A-A的截面侧视图，以及
图3示意示出沿根据本发明的第二实施例的波导滤波器的图1的
线条A-A的截面侧-f见图。
具体实施例方式
图1示意示出根据本发明的波导滤波器1的顶视图。根据图1的 波导滤波器1包括三个匹配部件2以及部分包含三个腔室4的壳体3。 壳体3安装到形成封闭腔室4的壁7的支座6的导电表面5。匹配部 件2采取体积元件的形式。每个封闭腔室4具有预定第一体积，对应 匹配部件2具有第二体积，所述第二体积与第一体积匹配以形成预期 体积对体积比。相对于壳体3和壁7以固定的无需调整方式把每个匹 配部件2装入对应腔室4。本发明当然并不局限于使用三个腔室，而 是可包括1个以上的任何数量的腔室。
图1示出支座6的表面5部分涂敷有定位部件8。定位部件8采 取环形的形式，并且匹配部件2定位在环形中心。
图1示出壳体3包括用于接收和发送微波信号的输入端口 9和输 出端口 10。图1中的壳体3还包括四个侧壁II、顶壁12和两个分隔 壁13。分隔壁13定位在壳体中，使得它们限定壳体中的空间，并且 由此形成三个腔室4。各分隔壁13包括用于经由匹配部件2在从输入端口9到输出端口 10的方向引导信号的中间端口 14。
体积对体积比根据波导滤波器的用途来选择，即，是用作带通滤 波器、低通还是高通滤波器。此外，第二体积以及由此的体积对体积
比取决于多个参数，即匹配部件2的材料；匹配部件2的位置；匹 配部件2的形状；匹配部件2的介电常数；以及输入端口 9、输出端 口 IO和中间端口 14的位置及尺寸。
图l示出壳体3包括具有宽度WO和长度L的正方形底座的腔室 4。图1还示出输入端口 9具有宽度W1且输出端口 10具有宽度W2。 此外，匹配部件2已表示为在不同腔室中具有不同高度ht。这只是要 表明，根据本发明，通过简单地使用具有不同高度的不同匹配部件2， 可易于改变体积对体积比。
图2示意示出沿根据本发明的第一实施例的波导滤波器的图1的 线条A-A的截面侧一见图。图2示出壳体3和各腔室4具有矩形截面， 其中腔室具有高度h。本发明并不局限于作为正方形或矩形的腔室4， 生成驻波的其它形状也是可以的。图2示出匹配部件2采取具有半径 Rt并且被附连到支座6的表面5的圆柱元件的形式。匹配部件当然 可具有其它形式，例如锥形、金字塔、球形、椭圆形、圆柱形或者 适合于波导滤波器中进行匹配的所述用途的任何其它形状。图2中， 匹配部件2采取通过适当方法、例如使用粘胶或通过焊接直接附连到 表面5的固态物体的形式。
图2示出定位部件8具有高度，因此具有在计算第一体积与第二 体积之间的体积对体积比时必须考虑的体积。能够将定位部件8的体 积考虑为第一体积的一部分或者为第二体积的一部分。但是，当判定 进行定位的体积时，必须考虑与判定笫二体积时相同的参数，即位置、 材料和形式。
下面是用于23 GHz信号和对应带通宽度的波导带通滤波器的一 个示例。为了简化示例的描述，参照图l-2来描述该示例。该示例不 应视为对本发明的限制，本发明可在权利要求书的范围之内改变。H=4mm; ht=0-5mm; L=6-9mm; W0=2-4mm; Wl=W2=10,7mm; rt=l-3mm
对于这些参数，波导滤波器2充当具有取决于ht、 L和WO的预 定带通宽度的带通滤波器。
图3示意示出沿根据本发明的第二实施例的波导滤波器的图1的 线条A-A的截面侧视图。图3与图2相同，但是匹配部件具有与图1 不同的形式。图3中的匹配部件通过使用以液态形式已经定位到支座 5的表面6的可凝固液体来制造。然后液体凝固成固态。图3中，匹 配部件2由于下列事实而是拱顶形状液体的表面张力与重力一起自 动提供这种形状。匹配部件在使用不同制造方法时当然可具有其它形 式，例如锥形、金字塔、球形、椭圆形、圆柱形或者适合于波导滤 波器中进行匹配的所述用途的任何其它形状。图3中，匹配部件2示 为具有因与图2相同的原因的不同尺寸。
本发明并不局限于图l-2中的实施例，而是可以在专利权利要求 书的范围之内改变。例如，匹配部件可与壳体的内表面附连，然后定 位部件可相应地敷设到内表面。
权利要求
1. 一种包括用于匹配波导滤波器的匹配部件(2)的所述波导滤波器(1)，所述波导滤波器(1)包括包含具有预定第一体积的腔室(4)的壳体(3)，所述匹配部件(2)采取具有与所述第一体积匹配的预定第二体积以形成预定体积对体积比的体积元件的形式，其特征在于，相对于所述壳体(3)以固定的无需调整方式把所述匹配部件(2)装入所述腔室(4)。
2. 如权利要求1所述的波导滤波器(l),其特征在于，所述壳体 (3)部分包含所述腔室(4),且所述壳体(3)安装到形成封闭所述腔室(4) 的壁(7)的支座(6)的导电表面(5)。
3. 如权利要求3所述的波导滤波器(7)，其特征在于，所述匹配 部件(2)直接附连到所述支座表面(5)。
4. 如权利要求2或3的任一项所述的波导滤波器(l)，其特征在 于，所述匹配部件(2)采取在作为所述匹配部件的所述第二体积的部 分的附连部件具有大于零的厚度时经由所述附连部件与所述支座(6) 的表面(5)附连的独立固态物体的形式。
5. 如权利要求2或3的任一项所述的波导滤波器(l),其特征在(5) 然后再凝固的凝固物体与所述支座(6)的表面(5)附连的独立凝固物 体的形式。
6. 如权利要求1或2的任一项所述的波导滤波器(l)，其特征在 于，所述匹配部件(2)采取在作为所述匹配部件(2)的所述第二体积的 部分的附连部件具有大于零的厚度时经由所述附连部件与所述壳体 (3)附连的独立固态物体的形式。
7. 如权利要求1或2的任一项所述的波导滤波器(l)，其特征在 于，所述匹配部件(2)采取通过以液态形式形成到所述壳体(3)的表面 然后再凝固的凝固物体与所述壳体(3)附连的独立凝固物体的形式。
8. 如以上权利要求中的任一项所述的波导滤波器(l)，其特征在于，所述表面(5)部分地涂敷有用于阻止液体脱离预定区域的定位部 件(8)。
9. 如以上权利要求中的任一项所述的波导滤波器(l),其特征在 于，所述微调部件至少部分导电。
10. —种制造包括用于匹配波导滤波器的匹配部件(2)的所述波 导滤波器(l)的方法，其中所述方法包括以下步骤-与所述匹配部件(2)分离地制造壳体(3);-形成包括具有预定第一体积的腔室(4)的所述壳体(3);-形成采取具有与所述第 一体积匹配从而形成预定体积对体积 比的预定第二体积的体积元件的形式的匹配部件(2);其特征在于，所述方法包括相对于所述壳体(3)以固定的无需调 整方式把所述匹配部件(2)装入腔室(4)的步骤。
11. 如权利要求10所述的制造波导滤波器(l)的方法，其特征在 于，所述壳体(3)部分包含所述腔室(4),且所迷壳体(3)安装到形成封 闭所述腔室(4)的壁(7)的支座(6)的所述导电表面(5)。
12. 如权利要求11所述的制造波导滤波器(l)的方法，其特征在 于，所述匹配部件(2)被直接附连到所述支座表面(5)。
13. 如权利要求U或12的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所述匹配部件(2)采取在作为所述匹配部件的所述 第二体积的部分的附连部件具有大于零的厚度时经由所述附连部件与所述支座(6)的表面(5)附连的独立固态物体的形式。
14. 如权利要求11或12的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所迷匹配部件(2)采取通过以液态形式形成到所述 支座(6)的表面(5)然后再凝固的凝固物体与所述支座(6)的表面(5)附 连的独立凝固物体的形式。
15. 如权利要求10或11的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所迷匹配部件(2)采取在作为所述匹配部件(2)的所述笫二体积的部分的附连部件具有大于零的厚度时经由所述附连部 件与所述壳体(3)附连独立固态物体的形式。
16. 如权利要求10或11的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所述匹配部件(2)采取通过以液态形式形成到所述 壳体(3)的表面然后再凝固的凝固物体与所迷壳体(3)附连的独立凝固 物体的形式。
17. 如权利要求10-16中的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所述表面(5)部分地涂敷有用于阻止液体脱离预定 区域的定位部件(8)。
18. 如权利要求10-16中的任一项所述的制造波导滤波器(l)的方 法，其特征在于，所述^:调部件至少部分导电。
全文摘要
本发明涉及包括用于匹配滤波器的匹配部件(2)的波导滤波器(1)。波导滤波器(1)包括包含具有预定第一体积的腔室(4)的壳体(3)。匹配部件(2)采取具有与第一体积匹配从而形成预定体积对体积比的预定第二体积的体积元件的形式。本发明的特征在于，相对于壳体(3)以固定的无需调整方式把匹配部件(2)装入腔室(4)。本发明还涉及用于制造这种波导滤波器的方法。
文档编号H01P1/20GK101485040SQ200680055320
公开日2009年7月15日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者M·哈塞尔布拉德, P·利冈德 申请人:艾利森电话股份有限公司