專利名稱：：介質(zhì)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種可用于分米波波段通信設(shè)備所需的任一頻率的介質(zhì)濾波器。研制介質(zhì)濾波器材料是關(guān)鍵。我們選用國(guó)產(chǎn)化工原料對(duì)BaO－TiO2－稀土系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)百次配方試驗(yàn)，獲得了具有高介電常數(shù)、低損耗、頻率溫度系數(shù)小的微波介質(zhì)瓷料。器件方面，八十年代日本村田制作所、松下電氣株式會(huì)就已向全世界銷售介質(zhì)濾波器，其工藝較為成熟。1988年，村田制作所在美國(guó)的子公司ERIE村田工廠開始生產(chǎn)移動(dòng)電話用濾波器，多采用介質(zhì)塊梳狀結(jié)構(gòu)，利用空氣間隙耦合一次成型，較好地解決了密度均勻問(wèn)題。但目前國(guó)內(nèi)梳狀結(jié)構(gòu)介質(zhì)瓷塊一次成型所需的模具加工困難，無(wú)法適應(yīng)批量生產(chǎn)。松下電氣株式會(huì)社的介質(zhì)濾波器多采用同軸型結(jié)構(gòu)，利用厚膜電容耦合，很好地解決了調(diào)頻問(wèn)題。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度大。國(guó)內(nèi)厘米波波段介質(zhì)濾波器的研制也取得一定進(jìn)展，但多數(shù)采用腔體式結(jié)構(gòu)，體積較大，不適于移動(dòng)通訊。本實(shí)用新型的目的在于提供一種可用于分米波波段通信設(shè)備所需的任一頻率的介質(zhì)濾波器。它通過(guò)對(duì)1／4波長(zhǎng)諧振器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)相等的位置上開槽的方法，破壞電磁場(chǎng)的平衡，實(shí)現(xiàn)諧振腔的耦合，從而使器件結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單性能穩(wěn)定可靠。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種通用的經(jīng)改進(jìn)的由高致密度、低損耗微波介質(zhì)瓷塊構(gòu)成的介質(zhì)濾波器，從而使器件體積大大縮小一致性好，便于批量生產(chǎn)。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的可通過(guò)下列結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)它包括在金屬外殼1內(nèi)的瓷塊2以及瓷塊2上至少兩個(gè)介質(zhì)諧振腔3、耦合裝置4、輸入／輸出裝置5，其本質(zhì)特征在于在所述瓷塊2外表面電極6的兩側(cè)6a各有一條垂直于諧振腔3的槽4。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的還可以通過(guò)以下結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述的槽4在瓷塊2外表面電極6的兩側(cè)6a電場(chǎng)和磁場(chǎng)相等處4。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的還可以通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)采用開槽耦合的方法得到槽4的深度(h)與耦合系數(shù)(k)成正比。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的還可通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)金屬外殼1內(nèi)的瓷塊2由高介電常數(shù)、低損耗、頻率溫度系數(shù)小的材料制成，即εr＝88，Q(3G)≥1800，τf＝0±1PPm／℃。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的還可通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)采用研磨的方法改變瓷塊2的高度，用于調(diào)整諧振頻率。以兩腔式介質(zhì)濾波器為例，結(jié)合附圖圖面說(shuō)明，本實(shí)用新型的上述目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)。圖1－a、圖1－b分別為已知技術(shù)梳狀結(jié)構(gòu)的介質(zhì)塊正向剖視圖和俯視圖；圖2－a、圖2－b分別為已知技術(shù)同軸結(jié)構(gòu)的介質(zhì)塊及厚膜耦合裝置正向剖視圖和俯視圖；圖3為已知技術(shù)腔體式結(jié)構(gòu)介質(zhì)濾波器俯視圖，為清楚起見(jiàn)略去金屬盒蓋、傳感裝置、調(diào)頻裝置和介質(zhì)塊的支撐件。圖4－a為本實(shí)用新型立體圖，為清楚起見(jiàn)略去金屬外殼；圖4－b為本實(shí)用新型正視圖4－c為本實(shí)用新型介質(zhì)塊側(cè)向剖視圖；圖5為本實(shí)用新型電場(chǎng)和磁場(chǎng)在1／4波長(zhǎng)諧振器中的分布曲線；圖6為本實(shí)用新型的等效電路。雖然本實(shí)用新型可根據(jù)使用的環(huán)境和要求有著若干種實(shí)際的實(shí)施方案，而在本文中所表示和說(shuō)明的好幾種實(shí)施方案的基本實(shí)例是已經(jīng)做出并經(jīng)檢測(cè)試用令人滿意的。為更好地理解本實(shí)用新型，現(xiàn)結(jié)合(附圖)實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。圖1－a、圖1－b分別為已知技術(shù)梳狀結(jié)構(gòu)介質(zhì)塊正向剖視圖和俯視圖。利用空氣間隙2實(shí)現(xiàn)瓷塊1上諧振腔3的耦合。由于目前我國(guó)模具加工水平落后，利用一次成型工藝制成介質(zhì)塊上很小的空氣間隙2極為困難且不適于批量生產(chǎn)。圖2－a、圖2－b分別為已知技術(shù)同軸結(jié)構(gòu)介質(zhì)塊及厚膜耦合裝置正向剖視圖和俯視圖。將至少兩個(gè)介質(zhì)塊1上的諧振腔3使用焊接的方法裝配到陶瓷基板2上，利用厚膜電容2a實(shí)現(xiàn)諧振耦合。該已知技術(shù)的不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜裝配難度大。圖3為已知技術(shù)腔體式介質(zhì)濾波器俯視圖，略去金屬盒蓋、傳感裝置、調(diào)頻裝置和介質(zhì)塊的支撐件。在金屬盒3中置入至少兩個(gè)圓柱型介質(zhì)塊1，利用空氣間隙2實(shí)現(xiàn)諧振耦合。該已知技術(shù)的不足之處在于因結(jié)構(gòu)方面的原因裝配繁瑣且體積大，不適用于移動(dòng)通信。圖4－a、圖4－b、圖4－c分別為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。在制作介質(zhì)濾波器時(shí)首先應(yīng)考慮裝配方法輸入／輸出裝置5緊插在塑料管芯7中，塑料管芯7插入介質(zhì)諧振腔3并與其周圍完全吻合，塑料管芯7的兩頭部分暴露在介質(zhì)諧振腔3的上下兩端，將裝配好的介質(zhì)濾波器芯體置入金屬外殼1中，并與之緊貼固定，但輸入／輸出端5的引線不得與金屬外殼接觸；除上端面外，瓷塊2(包括槽4)全部為金屬化電極6，并選用1／4波長(zhǎng)的介質(zhì)諧振腔利用線膨脹系數(shù)匹配原理在腔內(nèi)采用相同溫度系數(shù)的材料制成金屬化腔6b，以提高諧振器的測(cè)量精度。圖5為本實(shí)用新型電場(chǎng)和磁場(chǎng)在1／4波長(zhǎng)諧振器中的分布曲線。a點(diǎn)標(biāo)志電場(chǎng)和磁場(chǎng)相等。H為磁場(chǎng)強(qiáng)度、E為電場(chǎng)強(qiáng)度、h為高度。介質(zhì)濾波器是采用陶瓷工藝制作而成的，我們采用兩次加壓的方法，成功地獲得了高致密度的瓷塊，并在分析國(guó)外介質(zhì)濾波器耦合方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，創(chuàng)造了一種新的耦合方式在電場(chǎng)和磁場(chǎng)相等的a點(diǎn)即介質(zhì)瓷塊兩側(cè)6a處開槽4，從而破壞電磁場(chǎng)平衡達(dá)到耦合，并得出槽4的深度與耦合系數(shù)成正比。采用這種新的耦合方式不僅得到了性能優(yōu)異的濾波器，還有效地抑制了濾波器的高次諧波且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。以LJT904M介質(zhì)濾波器為例</tables>圖6為實(shí)用新型的等效電路。L1C1和L2C2分別等效為兩個(gè)并聯(lián)的振蕩回路；C4、C5分別等效為輸入／輸出電容；C3等效為耦合電容。所示和所述的本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)可歸納列舉如下1.因?yàn)檩斎耄敵鲅b置5和塑料管芯7以插入方式與介質(zhì)諧振腔3吻合，基本并需要保證精度的裝配步驟可為一體化，從而使操作簡(jiǎn)單、成本降低，同時(shí)提高了諧振頻率的精度，增強(qiáng)了可靠性。2.由于使用高致密度、低損耗、頻率溫度系數(shù)小的國(guó)產(chǎn)新型微波介質(zhì)材料，大大縮小了濾波器的體積、重量輕、可靠性好，適用于微波移動(dòng)通信。3.由于使用開槽耦合的方法，簡(jiǎn)化了工藝，有效地抑制了濾波器的高次諧波，使濾波器一致性好，更利于大批量生產(chǎn)。由于我們?cè)囍瞥隽藝?guó)產(chǎn)新型微波介質(zhì)材料，并通過(guò)對(duì)器件結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)造性研制，使分米波波段400MHz～3GHz帶通濾波器的各項(xiàng)指標(biāo)與日本村田和松下產(chǎn)品相比毫不遜色，上機(jī)使用可完全取代進(jìn)口。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員而言，在領(lǐng)會(huì)了這里所公開的技術(shù)后，可能進(jìn)行各種更改，但不離開本實(shí)用新型的范圍。權(quán)利要求1.一種介質(zhì)濾波器，它包括在金屬外殼1內(nèi)的瓷塊2以及瓷塊2上至少兩個(gè)介質(zhì)諧振腔3、耦合裝置4、輸入/輸出裝置5，本實(shí)用新型的特征在于在所述的瓷塊2外表面電極6的兩側(cè)6，處各有一條垂直于諧振腔3的槽4。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于所述的槽4在瓷塊2外表面電極6的兩側(cè)6a電場(chǎng)和磁場(chǎng)相等處4。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于采用開槽耦合的方法得出槽4的深度與耦合系數(shù)的關(guān)系h∞k(h為槽的深度、k為耦合系數(shù))4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于金屬外殼1內(nèi)的瓷塊2由高介電常數(shù)、低損耗、頻率溫度系數(shù)小的微波介質(zhì)材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)濾波器其特征在于采用研磨的方法改變瓷塊2的高度，用于調(diào)整諧振頻率。專利摘要本實(shí)用新型是一種可用于分米波波段通信設(shè)備所需的任一頻率的介質(zhì)濾波器。它由高致密度微波介質(zhì)瓷塊、瓷塊表面電極、瓷塊上至少兩個(gè)介質(zhì)諧振腔、實(shí)現(xiàn)諧振腔耦合的槽、輸入/輸出裝置及金屬外殼組成。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制作簡(jiǎn)便且一致性好、可靠性高、插入損耗低、頻率穩(wěn)定度高等特點(diǎn)，廣泛適用于軍工、民用微波移動(dòng)通訊、飛機(jī)雷達(dá)控制系統(tǒng)、航空電臺(tái)和汽車電話。文檔編號(hào)H01P1/20GK2081153SQ9020644公開日1991年7月17日申請(qǐng)日期1990年5月13日優(yōu)先權(quán)日1990年5月13日發(fā)明者吳堅(jiān)強(qiáng),羅小萍,石慶文,曹良足,孫敏松申請(qǐng)人:國(guó)營(yíng)第九九九廠,東南大學(xué)