一种介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器的制作方法

本实用新型涉及射频滤波器件领域，具体地，涉及一种新型的介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器。

背景技术：

滤波器是一种选频器件，可以使信号中特定频段的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。波导滤波器是通信系统中常用滤波器的一种，传统的波导滤波器为金属腔体结构，中间为空气，金属材料在边缘起到电磁屏蔽和结构支撑的作用。采用此种方式的滤波器有较高的品质因数Q值，但是却存在体积及重量较大，不利于安装和运输的问题。随着通信系统的发展，要求滤波器具有低插损、高抑制、承受功率大、低成本和小型化等特点，由此又提出了介质波导滤波器的结构：即用高介电常数的介质材料替代空气部分，并起到传导电磁波和结构支撑作用，同时在介质块表面被银层，以起电磁屏蔽作用，可以显著减小滤波器的体积和成本。

对于多阶介质波导滤波器，一般采用具有一定长度的耦合桥来连接在波导主通道上相邻的两介质波导单体。如图1所示的一种五阶直线型介质波导滤波器，包含有五个介质波导单体1和四个位于相邻介质波导单体1间的耦合桥3。这种滤波器的现有生产技术是：先将整个条形介质块在长度方向上铣削出多处凹槽，使未铣削的介质部分构成介质波导单体1，使铣削凹槽留下的介质部分构成连接相邻两介质波导单体1的耦合桥3，最后在成型的介质体外表面附着金属屏蔽层，并通过调整所述耦合桥3的尺寸(包括长度和横截面积大小)来调节相邻两介质波导单体1间的耦合量。由于需要铣削出凹槽结构，这就导致凹槽必然有一定宽度(该宽度即等于耦合桥3的长度)，使耦合桥3的长度必受制于铣削刀具的尺寸，难以调节到理想的耦合量，同时还会使多阶介质波导滤波器的体积也较大。此外，现有的铣削加工只能从介质块外部朝内加工，难以在介质块内部进行加工。

技术实现要素：

针对前述现有多阶介质波导滤波器的耦合桥存在长度/耦合量受限于铣削刀具尺寸的问题，以及多阶滤波器体积较大的问题，本实用新型提供了一种新型的介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器。

本实用新型采用的技术方案,一方面提供了一种介质波导耦合结构，包括相连的两个介质波导单体；在两介质波导单体的外表面和连接面分别附有金属屏蔽层，同时在两连接面的中心区域分别设有平面形状和大小均相同的第一金属屏蔽层缺失孔；两连接面的金属屏蔽层通过拼接形成连接两介质波导单体的耦合桥，并使两第一金属屏蔽层缺失孔对准，拼接成贯通所述耦合桥的空腔。

优化的，两连接面的金属屏蔽层通过边缘焊接方式拼接成所述耦合桥。

优化的，所述第一金属屏蔽层缺失孔的平面形状呈圆形、正多边形、矩形、十字交叉形状或“X”交叉形状。

优化的，所述金属屏蔽层为被银层或被金层。

优化的，所述金属屏蔽层的厚度大于20um。

优化的，所述介质波导单体为由陶瓷介质材料制成的方形实心体或者圆柱形实心体。

本实用新型采用的技术方案,另一方面提供了一种多阶介质波导滤波器，包括第一波导接头、第二波导接头和多个依次串联形成波导主通道的介质波导单体，其中，所述第一波导接头和所述第二波导接头分别连接位于所述波导主通道两端的介质波导单体；在所述波导主通道上相邻的两介质波导单体采用前述的介质波导耦合结构相连。

优化的，在处于所述波导主通道端部的介质波导单体的外表面设有第二金属屏蔽层缺失孔；所述第一波导接头或所述第二波导接头在穿过所述第二金属屏蔽层缺失孔后插接对应的介质波导单体，并使所述第二金属屏蔽层缺失孔与对应的波导接头过盈配合。

优化的，存在至少一对在所述波导主通道上非相邻的且外表面相互抵靠的两介质波导单体。

优化的，所述波导主通道为直线型通道、“Z”字型通道或“U”字型通道。

综上，采用本实用新型所提供的一种介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器，具有如下技术效果：(1)可通过拼接方式形成连接两介质波导单体的且具有贯通空腔的耦合桥，由此无需应用铣削刀具进行加工，使该介质波导耦合结构的耦合桥长度/耦合量不再受限于铣削刀具的尺寸，即可通过调整在连接面上金属屏蔽层的厚度和/或金属屏蔽层缺失孔的平面形状等来对调节两介质波导单体之间的耦合量，实现精确耦合的目的；(2)可有效缩短耦合桥的长度，减小多阶介质波导滤波器的体积，利于产品的小型化设计；(3)只需通过区域化的被银工艺和边缘焊接工艺，既可形成该介质波导耦合结构，大幅度简化加工流程和降低加工难度，便于生产，减少成本；(4)通过采用这种介质波导耦合结构，可以很方便的实现诸如多阶介质波导滤波器等复杂型射频器件的积木式组合结构，使射频器件立体化，进一步缩小器件体积，同时杜绝出现电磁串扰的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是现有的一种五阶直线型介质波导滤波器的结构示意图。

图2是本实用新型提供的第一种多阶介质波导滤波器的结构示意图。

图3是本实用新型提供的在第一种多阶介质波导滤波器中的大局部拆分结构示意图。

图4是本实用新型提供的在第一种多阶介质波导滤波器中的小局部拆分结构示意图。

图5是本实用新型提供的第二种多阶介质波导滤波器的结构示意图。

图6是本实用新型提供的第三种多阶介质波导滤波器的结构示意图。

图7是本实用新型提供的第四种多阶介质波导滤波器的结构示意图。

上述附图中：1、介质波导单体 101、第一波导接头 102、第二波导接头 2、第一金属屏蔽层缺失孔 3、耦合桥 4、第二金属屏蔽层缺失孔 5、感性通孔耦合结构 501、频率调节盲孔。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

图2示出了本实用新型提供的第一种多阶介质波导滤波器的结构示意图，图3示出了本实用新型提供的在第一种多阶介质波导滤波器中的大局部拆分结构示意图，图4示出了本实用新型提供的在第一种多阶介质波导滤波器中的小局部拆分结构示意图。

本实施例提供了一种具有直线型结构的五阶介质波导滤波器，包括第一波导接头101、第二波导接头102和五个依次串联形成波导主通道的介质波导单体1，其中，所述第一波导接头101和所述第二波导接头102分别连接位于所述波导主通道两端的介质波导单体1；在所述波导主通道上相邻的两介质波导单体1采用了一种新型的介质波导耦合结构相连。这种新型的介质波导耦合结构包括相连的两个介质波导单体1；在两介质波导单体1的外表面和连接面分别附有金属屏蔽层，同时在两连接面的中心区域分别设有平面形状和大小均相同的第一金属屏蔽层缺失孔2；两连接面的金属屏蔽层通过拼接形成连接两介质波导单体1的耦合桥3，并使两第一金属屏蔽层缺失孔2对准，拼接成贯通所述耦合桥3的空腔。

如图2～4所示，图2中的虚线即为所述波导主通道的轨迹线，即所述波导主通道为直线型通道。在所述五阶介质波导滤波器及内部的介质波导耦合结构中，所述介质波导单体1用于传递电磁波，其可以但不限于为由陶瓷介质材料制成的方形实心体或者圆柱形实心体。陶瓷介质材料是一种硬质介质材料，具有很高的介电常数和较低的介质损耗，同时能够提供有效的结构支撑。通过这种介质材料设计出的介质波导滤波器等射频器件具有小型化、高稳定性、低损耗、重量轻和成本低等多种优点，能很好的满足未来滤波器的小型化和高性能的要求。此外，为了方便加工制造，在本实施例中，将所述介质波导单体1设计为方形实心体结构。

所述金属屏蔽层用于起到电磁屏蔽作用，一方面防止内部的电磁波泄漏出去，另一方面防止外部的电磁波串扰进来，其可以但不限于为被银层或被金层，由此可以在确保具有良好的电磁屏蔽性能之外，使所述金属屏蔽层还具有抗氧化的特点，延长所述介质波导耦合结构的使用寿命。此外，为了避免趋肤效应给金属屏蔽层的电磁屏蔽作用带来不利影响，所述金属屏蔽层的厚度必须大于内部电磁波在设计工作频段的趋肤深度，一般需大于20um。

所述第一金属屏蔽层缺失孔2为在连接面不附着金属屏蔽层的区域，其可以但不限于通过掩模工艺形成。两连接面的金属屏蔽层可以但不限于通过边缘焊接方式拼接成所述耦合桥3。两连接面中的所述第一金属屏蔽层缺失孔2用于在拼接所述耦合桥3的同时，也拼接成贯通所述耦合桥3的空腔，以便通过该空腔在相邻两介质波导单体间传递电磁波，进而便于串联构成波导主通道。由于两连接面中的所述第一金属屏蔽层缺失孔2在平面形状和大小均相同，可在对准拼接后使形成的所述空腔具有一体化成型特点，避免引起额外的电磁波衍射现象。此外，所述第一金属屏蔽层缺失孔2的平面形状可以但不限于呈圆形、正多边形、矩形、十字交叉形状或“X”交叉形状等形状。如图2～4所示，作为举例的，所述第一金属屏蔽层缺失孔2的平面形状呈矩形。

由于所述耦合桥的长度即等于两侧金属屏蔽层的厚度总和，由此可通过调整所述金属屏蔽层的厚度、所述第一金属屏蔽层缺失孔2的形状和面积大小等结构参数，来调节两介质波导单体1间的耦合量，实现精确耦合的目的。同时对于该新型的介质波导耦合结构，无需应用铣削刀具进行加工，即可使该介质波导耦合结构的耦合桥长度/耦合量不再受限于铣削刀具的尺寸。此外，只需通过区域化的被银工艺和边缘焊接工艺等工艺，既可形成该介质波导耦合结构，大幅度简化加工流程和降低加工难度，便于生产，减少成本。

优化的，在处于所述波导主通道端部的介质波导单体1的外表面设有第二金属屏蔽层缺失孔4；所述第一波导接头101或所述第二波导接头102在穿过所述第二金属屏蔽层缺失孔4后插接对应的介质波导单体1，并使所述第二金属屏蔽层缺失孔4与对应的波导接头过盈配合。如图3和4所示，所述第二金属屏蔽层缺失孔4为在外表面不附着金属屏蔽层的区域，其同样可以但不限于通过掩模工艺形成。通过设置所述第二金属屏蔽层缺失孔4，可与波导接头的外周过盈配合，实现电磁波导入/导出端口的密封效果，避免在接头处出现电磁波泄漏或电磁波串扰的问题。

本实施例所述新型的介质波导耦合结构，除了应用在多阶滤波器中，还可应用于其他诸如双工器、合路器或电桥等射频器件中。

综上，本实施例所提供的介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器，具有如下技术效果：(1)可通过拼接方式形成连接两介质波导单体的且具有贯通空腔的耦合桥，由此无需应用铣削刀具进行加工，使该介质波导耦合结构的耦合桥长度/耦合量不再受限于铣削刀具的尺寸，即可通过调整在连接面上金属屏蔽层的厚度和/或金属屏蔽层缺失孔的平面形状等来对调节两介质波导单体之间的耦合量，实现精确耦合的目的；(2)可有效缩短耦合桥的长度，减小多阶介质波导滤波器的体积，利于产品的小型化设计；(3)只需通过区域化的被银工艺和边缘焊接工艺，既可形成该介质波导耦合结构，大幅度简化加工流程和降低加工难度，便于生产，减少成本。

实施例二

图5示出了本实用新型提供的第二种多阶介质波导滤波器的结构示意图。本实施例提供的仍是一个五阶介质波导滤波器，其与实施例一所述的五阶介质波导滤波器的不同之处在于：所述五阶介质波导滤波器呈Z字型结构，即该五阶介质波导滤波器的波导主通道呈“Z”字型通道。由此可以使滤波器立体化，进一步缩小器件体积。此外，所述波导主通道还可以但不限于呈“U”字型通道等形式的通道。

本实施例提供的所述五阶介质波导滤波器，其技术效果在实施例一的技术效果基础上，还包括如下：(1)可以使滤波器立体化，进一步缩小器件体积。实施例三

图6示出了本实用新型提供的第三种多阶介质波导滤波器的结构示意图。本实施例提供了一种具有混合耦合结构的多阶介质波导滤波器，包含有两个带频率调节盲孔501的感性通孔耦合结构5，且使两个部分的感性通孔耦合结构5通过实施例一所述的介质波导耦合结构组合在一起，形成一个上下重叠的立体滤波器结构，进一步缩小器件体积。

本实施例提供的所述多阶介质波导滤波器，其技术效果可以参照实施例二的技术效果毫不费力地推导得出，于此不再赘述。

实施例四

图7示出了本实用新型提供的第四种多阶介质波导滤波器的结构示意图。本实施例提供了一种八阶介质波导滤波器，其与实施例一或实施例二所述的五阶介质波导滤波器的不同之处在于：介质波导单体1的数目由五个上升至八个，并存在多对在所述波导主通道上非相邻的且外表面相互抵靠的两介质波导单体1，即如图7所示，每个介质波导单体1在除波导主通道方向外，与另外两个在所述波导主通道上非相邻的介质波导单体1外表面相互抵靠，由此可以实现多阶介质波导滤波器的体积最小化，并由于在外表面相抵区域存在两层金属屏蔽层，可以同时杜绝出现电磁串扰的问题。此外，也可以根据具体的设计要求，调整在所述波导主通道上非相邻的且外表面相互抵靠的两介质波导单体1的对数(至少一对)，实现不同的积木式组合结构。

本实施例提供的所述多阶介质波导滤波器，其技术效果在实施例一或实施例二技术效果的基础上，还包括：(1)可以很方便的实现诸如多阶介质波导滤波器等复杂型射频器件的积木式组合结构，使射频器件立体化，进一步缩小器件体积，同时杜绝出现电磁串扰的问题。

如上所述，可较好地实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出不同形式的介质波导耦合结构及多阶介质波导滤波器并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。