一种介质谐振器、滤波器、双工器、多工器、通讯基站的制作方法

[0001]
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种介质谐振器、滤波器、双工器、多工器、通讯基站。


背景技术：

[0002]
电磁谐振器是一种储存一定电磁能量的元件，电能和磁能在其中周期地互相转换，这种过程称为振荡。振荡的频率称为谐振频率。传统的谐振器是金属空腔，电能和磁能在腔内互相转换。
[0003]
随着无线通信系统的快速发展，高性能、小型化的无源器件成为研究的热点。传统的介质谐振器滤波器是将其置于金属波导中，体积大、重量大、加工复杂。目前常用的滤波器通过在介质本体上开设盲孔形成谐振腔，通过调节盲孔的尺寸(例如深度、直径等)实现谐振频率的调节，例如中国专利zl201810247185.4公开了在介质本体上开设盲孔的谐振器，通过盲孔可以实现谐振频率的调节，在一定程度上减轻了谐振器的重量，也能满足目前通信领域对滤波器的要求。
[0004]
但是，随着5g时代的到来，要求整个通讯系统高性能化、小型化。现有的滤波器结构已经不能满足5g低延时、更高速、更可靠的要求。为了满足5g通信基站的要求，谐振器及滤波器的结构设计也越来越复杂，原有的谐振器的孔槽数量和形状都发生了变化，虽然能使滤波器在性能上大大提升；但是，由于孔槽数量和形状的变化，一方面会使得导电金属材料(银浆的用量)增加，增加了产品的成本；另一方由于滤波器的使用场景大多在户外，调试孔表面的金属层会随着时间的推移被磨掉导致产品性能受损或无法使用；此外，孔槽数量及形状的变化也加大了加工的难度。


技术实现要素：

[0005]
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种介质谐振器，采用完全封闭式的结构，改变现有的谐振器的结构，提高谐振器的工业价值和谐振器的电性能。
[0006]
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0007]
一种介质谐振器，包括具有第一介电常数的介质本体和至少一个具有第二介电常数的内置体，所述内置体被包裹在所述介质本体内部，所述第一介电常数不等于第二介电常数。
[0008]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体包括第一实体部分和第二实体部分，所述第一实体部分或第二实体部分设有一端开口的容纳腔，所述内置体所述容纳腔中，所述第二实体部分与第一实体合并一体后用于封闭所述容纳腔。
[0009]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体包括第一实体部分和第二实体部分，所述第一实体部分设置有第一容纳槽，所述第二部分设置有第二容纳槽；所述第一实体与第二实体合并一体后，第一容纳槽和第二容纳槽合并形成封闭的容纳腔，所述内置体设置于所述容纳腔中。
[0010]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体包括实体部分和盖体，所述实体部分设有一端开口的容纳腔，所述内置体设置于所述容纳腔中，所述盖体配合设置在容纳腔的开口处。
[0011]
作为进一步优选的方案，本发明所述的第一介电常数大于所述第二介电常数。
[0012]
作为进一步优选的方案，本发明所述的第一介电常数小于所述第二介电常数。
[0013]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体与内置体外周存在界面。
[0014]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体表面包被有金属导电层。
[0015]
本发明还提供了一种介质谐振器，该介质谐振器由内往外依次包括具有第二介电常数的内置体、至少一层包覆在内置体外周且具有第三介电常数的介质包覆层以及具有第一介电常数的介质本体，所述介质包覆层被包裹在所述介质本体内部，所述第一介电常数、第二介电常数、第三介电常数均不相等。
[0016]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体与介质包裹层的连接面、介质包裹层与内置体的连接面存在界面。
[0017]
作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体为介质本体的材料为陶瓷、玻璃、塑料、石料、水晶、混凝土、宝石、玛瑙中的一种，所述内置体的材料为陶瓷、玻璃、塑料、石料、水晶、混凝土、宝石、玛瑙中的一种。
[0018]
作为进一步优选的方案，本发明所述的第一介电常数的取值范围为2～200，所述第二介电常数的取值范围为2～200。
[0019]
本发明还提供了一种滤波器，所述滤波器至少包括一个本发明所述的介质谐振器。
[0020]
本发明还提供了一种双工器，所述双工器至少包括一个本发明所述的介质谐振器。
[0021]
本发明还提供了一种多工器，所述双工器至少包括一个本发明所述的介质谐振器。
[0022]
本发明还提供了一种通讯基站，该通讯基站至少包括一个本发明所述的介质谐振器。
[0023]
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0024]
1.本发明所述的介质谐振器采用包裹式全封闭结构，是一种无需开孔的谐振器，改变了传统开孔设计的谐振器结构；包裹式结构的谐振器由于无需开孔设计，极大提高了谐振器的工业价值，表现为在介质本体体积相同的条件下，其q值可以提高10％-80％。
[0025]
2.本发明所述的介质谐振器改变了能量储存分布方式，介质谐振器的储能主要集中在介质内部，余下能量逐渐衰减，分布在周围空间，保留了储能的结构，且未增加耗能的结构。
[0026]
3.本发明所述的介质谐振器采用的嵌入式结构大大较低了加工难度，提高了成品率。
[0027]
4.本发明所述的介质谐振器相对于现有技术，节约了银浆的使用，降低了产品的成本，同时延长了产品的使用寿命。
[0028]
5.本发明所述的介质谐振器可应用于通讯领域的滤波器、双工器，及多工器、功分器、耦合器等。
[0029]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的附图。
[0031]
图1为本发明所述的介质谐振器的示意图；
[0032]
图2为本发明图1的介质谐振器a-a方向的剖视图；
[0033]
其中，各附图标记为：1、介质本体；2、内置体。
具体实施方式
[0034]
本发明中出现的相关术语的解释：
[0035]“介质本体”是指谐振器的本体部分，所述“内置体”是指包裹在介质本体内部用于与本体部分形成谐振器的部分。
[0036]
本发明中出现的“第一”、“第二”等词汇等仅用于描述目的，不是数量限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]
如图1、图2所示，本发明所述的介质谐振器，包括具有第一介电常数的介质本体1和至少一个具有第二介电常数的内置体2，所述内置体2被包裹在所述介质本体1内部，所述第一介电常数不等于第二介电常数。在本发明中，内置体设置在介质本体内部，由于两者的介电常数不相等，内置体和介质本体的储能不相等，通过调节介质本体的体积或者/和内置体的体积可以得到不同谐振频率的谐振器，或者通过采用不同介电常数的内置体，得到不同频率的谐振器。该方案中，通过全封闭式结构，相对于开孔设计的谐振器，减少了表层金属的用量，降低了加工难度，还能延长谐振器的使用寿命。
[0038]
实施例1
[0039]
在该实施例中，所述的介质谐振器，包括具有第一介电常数的介质本体1和至少一个具有第二介电常数的内置体2，所述内置体2被包裹在所述介质本体1内部，所述第一介电常数大于所述第二介电常数，所述介质本体表面包被有金属导电层。在该方案中，介质谐振器的储能主要集中在介质内部，余下能量逐渐衰减，分布在周围空间。意味这种结构改变了能量储存分布，不需要通过打盲孔对谐振器进行调频，保留了储能的结构，并未增加耗能的结构。这种结构使谐振器，相对于现有的谐振器的q值明显提高。
[0040]
实施例2
[0041]
在该实施例中，所述的介质谐振器，包括具有第一介电常数的介质本体和至少一个具有第二介电常数的内置体，所述内置体被包裹在所述介质本体内部，所述第一介电常数小于所述第二介电常数，所述介质本体表面包被有金属导电层。在该方案中，等效介电常数介于介质本体的介电常数和内置体的介电常数之间，从而使得谐振器的尺寸介于两者之间，能明显减轻谐振器的重量或者缩小谐振器的体积。
[0042]
实施例3
[0043]
在上述实施例1或实施例2方案的基础上，本发明所述的介质本体包括第一实体部
分和第二实体部分，所述第一实体部分或第二实体部分设有一端开口的容纳腔，所述内置体所述容纳腔中，所述第二实体部分与第一实体合并一体后用于封闭所述容纳腔。
[0044]
实施例4
[0045]
在上述实施例1或实施例2方案的基础上，本发明所述的介质本体包括第一实体部分和第二实体部分，所述第一实体部分设置有第一容纳槽，所述第二部分设置有第二容纳槽；所述第一实体与第二实体合并一体后，第一容纳槽和第二容纳槽合并形成封闭的容纳腔，所述内置体设置于所述容纳腔中。
[0046]
实施例5
[0047]
在上述实施例1或实施例2方案的基础上，本发明所述的介质本体包括实体部分和盖体，所述实体部分设有一端开口的容纳腔；所述第一实体与第二实体合并一体后，第一容纳槽和第二容纳槽形成封闭的容纳腔，所述内置体设置于所述容纳腔中。
[0048]
在上述实施例1-5方案的基础上，进一步的，所述内置体的数量可以为两个或三个以上，可以根据谐振频率的要求进行设置。当采用多个内置体时，每个内置体的介电常数可以相同也可以不同，具体的可以根据谐振频率的要求进行选择。
[0049]
在上述实施例1-5方案的基础上，容纳腔与内置体之间紧密接触，不存在空隙。但是作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体与内置体外周存在界面。由于介质本体和内置体采用两种不同介电常数的材料，两种材料之间不会融合，存在明显界面，该界面的存在可以是介质本体与内置体之间存在明显的储能差别。
[0050]
实施例6
[0051]
一种介质谐振器，由内往外依次包括具有第二介电常数的内置体、至少一层包覆在内置介电常数的介质本体，所述介质包覆层被包裹在所述体外周且具有第三介电常数的介质包覆层以及具有第一介质本体内部，所述第一介电常数、第二介电常数、第三介电常数均不相等。
[0052]
进一步的，在实施例6的方案中，内置体首先被包裹在介质包覆层中并与介质包覆层一体被包覆在介质本体内部，实现多层包裹的结构，所述介质本体与介质包裹层之间、介质包裹层与内置体之间存在界面。第一介电常数、第二介电常数、第三介电常数的数值关系可以是依次增大，也可以依次减小等方式的任意组合。只要介质本体、介质包裹层以及内置体之间存在介电常数差值，均可以实现本发明的目的。
[0053]
进一步的，实施例6的方案还可以进行变形，例如介质包覆层可以是介电常数不相等的多层介质包裹层，相互接触的两层介质包裹层的介电常数不相等，即相互接触的两层介质包裹层采用不同材料；但是不相互接触的介质包裹层介电常数可以相等，也即不相互接触的介质包裹层可以采用相同的材料。甚至不与介质本体接触的介质包裹层也可以采用与介质本体相同的材料，不与内置体接触的介质包裹层也可以采用相同的材料等。
[0054]
在上述实施例1-6方案的基础上，进一步的，作为进一步优选的方案，本发明所述的所述介质本体为介质本体的材料为陶瓷、玻璃、塑料、石料、混凝土、水晶、宝石、玛瑙中的一种，所述内置体的材料为陶瓷、玻璃、塑料、石料、水晶、混凝土、宝石、玛瑙中的一种。其中水晶、宝石、玛瑙因为价格相对较高，产品成本较高。在本发明中考虑谐振器引用领域对其性能、成本、重量以及体积的要求，在本发明中，优选的采用介质本体和内置体的材料采用陶瓷、水晶或玻璃。
[0055]
在上述实施例1-6方案的基础上，进一步的，作为进一步优选的方案，本发明所述的介质本体表面包被有金属导电层。优选的，所述金属导电层可以但不限于采用银、铜、金、铬、钯、镍、镍铜、锡铜合金、锡银铜合金等材料中的一种。优选的，表面金属材料为镀银层，通过在介质本体表面通过电镀、化学镀、印刷、喷涂、浸渍、溅射、物理沉积、化学沉积等方式形成。
[0056]
在上述实施例1-6的基础上，进一步的，作为进一步优选的方案，本发明所述的第一介电常数的取值范围为2～200，所述第二介电常数的取值范围为2～200，所述第三介电常数的取值范围为2～200。
[0057]
在上述实施例1-6的基础上，进一步的，所述内置体的形状可选但不限于长方体、正方体、球体、半球体、类球体、梯形台、圆柱体、圆台形、棱柱体、棱锥体等任何一种实体形状的结构。
[0058]
对比例1
[0059]
为了验证在体积相同的条件下，本发明所述的谐振器与传统的打孔谐振器在电性能上的差别，进一步的，进行以下性能对比。本发明采用的介质谐振器与传统谐振器的参数条件及性能结果参见表1。
[0060]
表1：谐振器参数及性能比较
[0061][0062]
根据上表1的数据可知在介质本体材质及体积相同，同等频率下，实施例1的谐振器单腔q值达到1919，相对于传统盲孔谐振器单腔的q值，单腔q值提高了26.3％。实施例2的谐振器的介质本体采用与传统打孔谐振器采用相同的材质，体积相同，同等频率下，其q值为1960，相对提高了28.9％。
[0063]
对比例2
[0064]
为了验证在电性能相同的条件下，本发明所述的谐振器与传统的打孔谐振器子体积上的差别，进一步的，进行以下性能对比。本发明采用的介质谐振器与传统谐振器的参数条件及性能结果参见表2。
[0065]
表2：谐振器参数及性能比较
[0066][0067][0068]
根据上表1的数据可知在介质本体材质及体积相同，当谐振器满足同等电性能的情况下，即q值均在1500时，实施例1的谐振器的体积相对传统打孔的谐振器的体积，减小率为75.2％。实施例2的谐振器的体积相对传统打孔的谐振器的体积，减小率达到86.2％。
[0069]
进一步的，本发明还公开了一种滤波器，至少包括一个上述实施例1-实施例6任一方案所述的介质谐振器。本发明所述的滤波器可以是双模、三模、四模或者多模的滤波器，凡是现具有谐振腔的任意一种模式的滤波器都可以采用本发明的介质谐振器。
[0070]
进一步的，本发明还公开了一种双工器，至少包括一个上述实施例1实施例1-实施例6任一方案所述的介质谐振器。
[0071]
进一步的，本发明还公开了一种多工器，至少包括一个上述实施例1实施例1-实施例6任一方案所述的介质谐振器。
[0072]
本发明还公开了一种通讯基站，至少包括一个上述实施例1实施例1-实施例6任一方案所述的介质谐振器。其中涉及的通讯基站具体可以列举但不限于宏基站小型基站等通讯设备或通讯基站。总之涉及包含介质谐振器的任何通讯设备都可以采用本发明封闭式结构的介质谐振器以提高其工业价值。
[0073]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。