專利名稱：改進(jìn)的介電共振子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的微波介電共振子，使其與微波線路耦合的損失減少，增加電耦合的均勻性及效率，避免現(xiàn)在使用的介電共振子與微線線路耦合時，電磁場的雜散分布；同時降低成本、簡化制造過程，并使介電共振子的安裝簡便，使其與微線線路的耦合效率提高。
介電共振子是以高介電常數(shù)的陶瓷材料制成，具有與金屬共振腔類似特性，但體積較金屬共振腔小很多的電子元件；其使用于微波振蕩器、濾波器、雷達(dá)監(jiān)測器、測速器、開關(guān)感測、移動電話、直播衛(wèi)星/電視(TVRO/DBS)、分頻器及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)等電子裝置的微波電路中，和微波電路中的微線線路(microstrip)耦合(couplng)，以減少功率損失并控制振蕩頻率。
現(xiàn)在使用的微波介電共振子10主要是由一共振層11及一支撐層13組成(參見

圖1所示的現(xiàn)在使用的介電共振子10的立體分解圖)，二者通常以粘合方式結(jié)合在同一中心軸上，然后固設(shè)于微波電路中的微線線路旁，以與該微線線路耦合；其中共振層是以高介電常數(shù)材料制成，而支撐層是以低介電常數(shù)材料制成。
現(xiàn)在使用的微波介電共振子10的共振層11、支撐層13通常有實(shí)心圓柱狀、中空圓筒狀等造形，因?yàn)槠潴w積微小，故在組合這些共振層11、支撐層13時，不易將該二者定位于同一中心軸上，因此在生產(chǎn)時常出現(xiàn)不良產(chǎn)品。
再者，由于共振層11、支撐層13使用不同材料，因此現(xiàn)在使用的微波介電共振子10的制造較為麻煩，且組合該二者時需使用粘合物質(zhì)12，因此這種微波介電共振子10至少包含有三種不同材料，由于不同材料有不同的磁通特性，固當(dāng)現(xiàn)在使用的微波介電共振子10與微線線路耦合而產(chǎn)生共振時，通過共振子10的電磁場將出現(xiàn)兩次偏折，這些偏折分別出現(xiàn)在共振層11與粘合物質(zhì)12之間；粘合物質(zhì)12與支撐層13之間。
現(xiàn)在使用的介電共振子10在使用時電磁場出現(xiàn)兩次偏折，其所產(chǎn)生的缺點(diǎn)是共振子10的共振特性不易控制，耦合效率不佳，或因電磁場偏折而干擾鄰近的線路，且難以調(diào)校(tuning)，因此現(xiàn)在使用的共振子10無法精確地依設(shè)計者期望，與微線線路耦合而提供所需要的共振特性。
本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)的介電共振子，該藉單一材料、一體成形制作的介電共振子，可避免現(xiàn)有技術(shù)因用多種材料制作，致使微波介電共振子與微線線路耦合時，電磁場偏折造成的功率損失，或耦合效率的降低，同時增加電磁場耦合的均勻性及效率，降低成本、簡化制造過程，并使介電共振子的調(diào)校簡單易行。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的其是以單一高介電常數(shù)、低介電損失的微波介電共振材料一體成形制作的介電共振子，該介電共振子設(shè)有一高度極小的圓柱狀或圓筒狀凸起，藉以將該介電共振子撐立于微波電路的基板上，藉由這種改進(jìn)的介電共振子，避免現(xiàn)在使用的介電共振子因不同材料之間造成的電磁場偏折，以改善介電共振子共振耦合效果不佳問題，并避免現(xiàn)在使用的介電共振子制作時，不同材料定位于同一軸心并加工粘合的困難，以便在形狀完全相同的情況下，提供較現(xiàn)在使用的介電共振子更佳的共振效果，并降低其生產(chǎn)成本。
其中介電共振子是以微波介電材料的金屬氧化物制成。
其中金屬氧化物為鋇鈦系列的金屬化合物。
其中金屬氧化物為Ba2Ti9O20。
其中金屬氧化物為BaTi4O9。
其中金屬氧化物為鈦酸鹽化合物。
其中金屬氧化物為CaTiO3。
其中金屬氧化物為MgTiO3。
其中金屬氧化物為復(fù)合鈣鈦礦系(Complex Perovskites)。
其中金屬氧化物為Ba(Zn1/3Ta2/3)O3。
其中金屬氧化物為Ba(Mg1/3Ta2/3)O3。
其中金屬氧化物為Ba(Mg1/3Nb2/3)O3。
其中金屬氧化物為鉛系鈣鈦礦系(Pb-series PerovsKites)。
其中金屬氧化物為(PbCa)ZrO3。
其中金屬氧化物為(PbCa)HfO3。
其中金屬氧化物為(PbCa)(Fe1/2Nb1/2)O3。
其中金屬氧化物為BaO-Nd2O3-TiO2。
其中金屬氧化物為BaO-Sm2O3-TiO2。
其中金屬氧化物為BaO-Gd2O3-TiO2。
其中金屬氧化物為BaO-Dy2O3-TiO2。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是主要是以單一高介電常數(shù)、低介電損失的材料，一體成形制作成介電共振子，該介電共振子設(shè)有一高度極小的圓柱狀或圓筒狀凸起，藉以將該介電共振子撐立于微波電路的基板上，以免除原來使用的介電共振子因不同材料定位于同一軸心的困難，并提供一種共振效果良好、生產(chǎn)成本較低，且易于調(diào)校的微波介電共振子。
圖1是現(xiàn)在使用的介電共振子的立體分解圖；圖2-圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的立體外觀圖及對應(yīng)的斷面示意圖5是現(xiàn)在使用的介電共振子的電磁場示意圖；圖6是本實(shí)用新型一實(shí)施例的電磁場示意圖；圖7是本實(shí)用新型一實(shí)施例的共振頻率與其高度的關(guān)系圖。
參見圖2所示的本實(shí)用新型的改進(jìn)的共振子20的立體外觀圖及其對應(yīng)的斷面示意圖，該改進(jìn)的共振子20是以微波介電共振材料(例如金屬氧化物Ba2Ti9O20等)制成，主要包括一共振主體21及一支撐凸起23，該支撐凸起23是供改進(jìn)的共振子20撐立于微波電路的基板上，如圖中所示，該改進(jìn)的共振子20的共振主體21、支撐凸起23共包括二臺階的不同高度d、D，與三種不同半徑R、Φ、r。
圖2中的共振主體21為實(shí)心圓柱狀，其外徑為R，高度為D；而支撐凸起23為中空的圓筒狀，其外徑為Φ，內(nèi)徑為r，高度為d，共振主體21與支撐凸起23是一體成型。
圖3中的共振主體21為中空的圓筒狀，其外徑為R，內(nèi)徑為r，高度為D；而支撐凸起23也是中空的圓筒狀，其外徑為Φ，內(nèi)徑為r，高度為d，共振主體21與支撐凸起23是一體成型。
圖4中的共振主體21為實(shí)心圓柱狀，其外徑為R，高度為D；而支撐凸起23也為實(shí)心圓柱狀，其外徑為Φ，高度為d，共振主體21與支撐凸起23是一體成型。
由圖2、圖3、圖4可知，不論共振主體21、支撐凸起23皆可為實(shí)心或空心，兩者的高度可相同也可不同，且是一體成型而不可分割。
本實(shí)用新型的改進(jìn)共振子20，當(dāng)其高度改變(包括共振主體21的高度D、支撐凸起23的高度d)時，其共振頻率也將隨之改變，但因共振主體21、支撐凸起23是以相同材料一體成型制成，因此改進(jìn)共振子20共振頻率與其高度的關(guān)系接近于線性對應(yīng)，改進(jìn)共振子20的典型共振頻率、高度關(guān)系如圖7所示，由該圖中可見，隨著該共振子20高度的增加，共振頻率將隨之下降。
由于微波介電共振子的共振頻率隨其高度而變化，故在使用單一材料、一體成型制作成改進(jìn)共振子20的情況下，利用單一材料介電常數(shù)及品質(zhì)因數(shù)固定的特性，可簡易地控制與調(diào)整改進(jìn)共振子20的共振頻率。
現(xiàn)就微波電路中使用微波介電共振子的情況作一說明，以比較現(xiàn)在使用的共振子10與改進(jìn)的共振子20的差異，參閱圖5所示，其是現(xiàn)在使用的共振子10使用于微波電路中的示意圖，該微波電路中包括一微線線路(microstrip)31及一金屬共振腔32，其中現(xiàn)在使用的共振子10設(shè)于微線線路31的一側(cè)，與該微線線路31耦合(coupling)；另外，共振腔32將微線線路31、共振子10圍繞于其內(nèi)，且該共振腔32在共振子10的正上方設(shè)有一調(diào)整鈕33，用于調(diào)整現(xiàn)在使用的共振子10的共振頻率。
如圖5所示，由于現(xiàn)在使用的共振子10包括三種(共振層11、粘合物質(zhì)12及支撐層13)介電常數(shù)、品質(zhì)因數(shù)不同的材料，因此這種共振子10與微線線路31耦合(coupling)時，其間電磁場的分布呈一定程度的擴(kuò)散，無法有效控制耦合機(jī)制、減少功率損失、控制振蕩頻率，而且旋動調(diào)整鈕33調(diào)整現(xiàn)在使用的共振子10的共振頻率時，因三種不同材料受調(diào)整鈕33的影響程度各不相同，故難以精確調(diào)整現(xiàn)在使用的共振子10的振蕩頻率。
再參閱圖6所示的改進(jìn)的共振子20使用于微波電路中的示意圖，該圖中僅以單一材料制作的改進(jìn)的共振子20，取代圖5中包含三種不同材料的共振子10，由于改進(jìn)的共振子20以單一材料制作，介電常數(shù)及品質(zhì)因數(shù)固定的特性，因此該共振子20與微線線路31耦合(coupling)時，其間電磁場的分布較圖5中所示的斂聚，可有效減少功率損失、控制振蕩頻率，而且旋動調(diào)整鈕33調(diào)整改進(jìn)的共振子20的共振頻率時，可以精確地調(diào)整改進(jìn)的共振子20的振蕩頻率。
由上述現(xiàn)在使用的共振子10、改進(jìn)的共振子20的比較可發(fā)現(xiàn)，單一材料一體成型的微波介電共振子，可設(shè)計成比現(xiàn)在使用的有支撐層的微波介電共振子更小的高度，增加與線路耦合時共振腔內(nèi)調(diào)整鈕與共振子的距離(在圖5、圖6中標(biāo)示為L)，并使微線線路的設(shè)計更具有靈活性，共振頻率的幅度調(diào)整更寬廣、更方便，甚至在調(diào)整鈕與共振子的距離L較小情況下，可縮小微線線路共振腔的體積，達(dá)到產(chǎn)品小型化的目標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)的介電共振子，其特征在于是以單一高介電常數(shù)、低介電損失的微波介電共振材料一體成形制作的介電共振子，該介電共振子設(shè)有一高度極小的圓柱狀或圓筒狀凸起，藉以將該介電共振子撐立于微波電路的基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中介電共振子是以微波介電材料的金屬氧化物制成。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為鋇鈦系列的金屬化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為Ba2Ti9O2O。
5.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為BaTi4O9。
6.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為鈦酸鹽化合物。
7.如權(quán)利要求6所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為CaTiO3。
8.如權(quán)利要求6所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為MgTiO3。
9.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為復(fù)合鈣鈦礦系(Complex Perovskites)。
10.如權(quán)利要求9所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為Ba(Zn1/3Ta2/3)O3。
11.如權(quán)利要求9所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為Ba(Mg1/3Ta2/3)O3。
12.如權(quán)利要求9所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為Ba(Mg1/3Nb2/3)O3。
13.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為鉛系鈣鈦礦系(Pb-series Perovskites)。
14.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為(PbCa)ZrO3。
15.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為(PbCa)HfO3。
16.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為(PbCa)Fe1/2Nb1/2)O3。
17.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為BaO-Nd2O3-TiO2。
18.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為BaO-Sm2O3-TiO2。
19.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為BaO-Gd2O3-TiO2。
20.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的介電共振子，其特征在于其中金屬氧化物為BaO-Dy2O3-TiO2。
專利摘要一種改進(jìn)的介電共振子,主要是用單一高介電常數(shù)、低介電損失的微波介電共振材料,一體成形制成的介電共振子,該介電共振子設(shè)有一高度極小的圓柱狀或圓筒狀凸起,藉以將其撐立于微波電路的基板上,由此避免原來的介電共振子因不同材料之間造成的電磁場偏折,以及制作時,不同材料定位于同一軸心及粘合的困難,以便在形狀完全相同的情況下,提供較原來的介電共振子更佳的共振效果,并降低其生產(chǎn)成本。
文檔編號H01P7/00GK2381030SQ99205269
公開日2000年5月31日 申請日期1999年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月5日
發(fā)明者張宏宜, 莊冠錚, 鐘運(yùn)楨 申請人:凱宣科技股份有限公司