用于可调腔体滤波器的制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于可调腔体滤波器的制造工艺，包括以下步骤：步骤一、将氧化铝95~96%、碳酸钙2~3%、氧化镧0.8~1.5%、氧化钐0.2~0.5%均匀混合获得混合粉料；步骤二、将混合粉料喷雾造粒后经液压机成型为密度2.25~2.32g/cm3坯体；步骤三、以110℃/h速率升温至800℃，再以300℃/h速率升温至1350℃，保温1.5小时后，再以200℃/h降温速率降至1000℃，再以700~730℃/h速率降温至500℃，再常冷；步骤四、在所述腔体内壁覆一金属层，所述腔体相对介电常数为9.5。本发明制造工艺获得可调腔体滤波器具有高Q值、小体积、温度系数可调，产品结构可靠性高；且具有很宽的调谐范围、温度特性好、体积小、可靠性高。
【专利说明】用于可调腔体滤波器的制造工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于可调腔体滤波器的制造工艺，属于互易性微波器件领域。
【背景技术】
[0002] 在通信系统完成信号发射和接收的基站中，滤波器被用于选择通信信号，滤除通 信信号频率外的杂波或干扰信号。目前，在移动通信基站系统中，普遍使用腔体滤波器来 对天线发射和接收的信号进行频率选择。传统的腔体滤波器或者介质腔体滤波器，都是使 用AL6061等铝材来作为腔体的材料，这使得介质腔体滤波器实现时，存在着由于铝材作为 金属件和介质材料做成的谐振器焊接时存在着比较严重的可靠性问题。因此，如何设计一 种高Q值介质滤波器具有高Q值、小体积、温度系数可调，产品结构可靠性高，且腔体和介质 谐振器热膨胀系数一致性好的介质滤波器的制造工艺；成为本领域普通技术人员努力的方 向。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种用于可调腔体滤波器的制造工艺，该制造工艺获得可调腔 体滤波器具有高Q值、小体积、温度系数可调，产品结构可靠性高；且具有很宽的调谐范围、 温度特性好、体积小、可靠性高。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于可调腔体滤波器的制造工 艺，包括腔体和介质谐振器，所述介质谐振器为具有通孔的圆柱体；所述介质谐振器由下列 质量百分含量的组分组成：纯度97. 5%的碳酸钙29?32%、纯度97. 5%的氧化铝9?11%、纯度 99. 5%的氧化钕21?25%、纯度99. 6%的二氧化钛35?38% ; 所述介质谐振器一端镀覆有银层，此介质谐振器另一端焊接于腔体内；所述腔体由 下列质量百分含量的组分组成：氧化铝95~96%、碳酸钙2~3%、氧化镧0. 8~1. 5%和氧化钐 0· 2?0· 5% ; 包括以下步骤： 步骤一、将氧化铝95?96%、碳酸钙2?3%、氧化镧0. 8?1. 5%、氧化钐0. 2?0. 5%均匀混合获 得混合粉料； 步骤二、将混合粉料喷雾造粒后经液压机成型为密度2. 25~2. 32g/cm3坯体； 步骤三、以110°C /h速率升温至800°C，再以300°C /h速率升温至1350°C，保温1. 5小 时后，再以200°C /h降温速率降至1000°C，再以70(T730°C /h速率降温至500°C，再常冷； 步骤四、在所述腔体内壁覆一金属层，所述腔体相对介电常数为9. 5。
[0005] 上述技术方案中的进一步改进的方案如下： 1、上述方案中，所述介质谐振器由下列质量百分含量的组分组成： 纯度97. 5%的碳酸钙 30. 5%， 纯度97. 5%的氧化铝 10%， 纯度99. 5%的氧化钕 23%， 纯度99. 6%的二氧化钛 36. 5%。
[0006] 2、上述方案中，所述腔体内壁表面粗糙度约为0. 8。
[0007] 3、上述方案中，所述腔体内壁覆有金属层通过溅射或化学电镀的工艺实现。
[0008] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 1、本发明制造工艺获得的可调腔体滤波器，其高Q值，小体积，附图5-6给出了 TM的电 场和磁场分布，同时给出了在Ansoft三维有限元仿真软件中的3 D电磁分布图给与了验 证，如附图可以看出，TM为主模的介质谐振器，磁场是以介质谐振器的中心轴为圆心的同心 圆，其电场是平行于介质谐振器的平行线，与金属材料的谐振器相比，TM模的磁场在介质中 更集中，而电场在介质顶部和底部较强，在介质的中心也相当强。换言之，由于TM模的场在 介质内更集中，因而Q值比金属谐振器高得多，以TM为主模的滤波器损耗低，频率特性更陡 峭，特别是应用于TM模的振荡器，具有很宽的调谐范围、温度特性好、体积小、可靠性高。
[0009] 2、本发明制造工艺获得的可调腔体滤波器，有更宽的调谐范围，TM模介质谐振器 的磁场是以介质谐振器的中心轴为圆心的同心圆，其电场是平行于介质谐振器的平行线。 在应用于TM模宽带可调振荡器时，将器件(场效应管或耿式管）置于中心孔内，激励TM模 的场，实际的振荡结构中，把场效应管固定在振荡器的金属盒上，这样既使漏极接地，又可 上下移动，调节管子与介质谐振器的耦合度，很方便。为了实现振荡器调谐，可将调谐装置 上下移动，既可完成频率调谐，谐振器的输出耦合可采用环耦合或探针耦合。实验数据证 明，此谐振器在指定频率下，调谐范围可达7 %?10 % . TE模谐振器一般调谐范围为3 %? 4%。
[0010] 3、本发明用于可调腔体滤波器的制造工艺，其温度系数可调，目前基站射频部分 的滤波器及双工器用腔体和谐振器大都采用镀银金属同轴腔，由于这种同轴腔的Q值有 限（Qu约在3500)，而且谐振频率温度稳定性很差，而本发明采用的相对介电常数为45的 陶瓷材料制成的TM模介质谐振器和相对介电常数为9. 5的氧化铝陶瓷材料制作成的腔体。 在材料配方中通过加入少量稀土元素，使温度系数在一定范围内可调节成一致。使得整个 介质腔体滤波器有着非常好的可调温度系数。
[0011] 4、本发明制造工艺获得的可调腔体滤波器，高焊接可靠性，目前的TM介质腔体滤 波器都是用铝合金制作成的腔体，这类腔体金属材料，在和TM模介质谐振器焊接时，由于 材料间温度性能的差别，导致高温焊接冷却后，材料收缩比例不一致，而使得原本的焊接在 温度变化后被破坏，从而使得产品性能被破坏，而使用氧化铝腔体，由于氧化铝本身也是介 质陶瓷，温度系数可调成跟TM模谐振器一致，这样焊接后有更好的可靠性，可避免破损断 裂的情况发生。
[0012] 5、本发明用于可调腔体滤波器的制造工艺，其由于传统机加工腔体的本身局限，Q 值只能达到6500~7000,但是该腔体成型模具采用全部镜面抛光处理以及氧化铝粉料的均 匀细小颗粒和采用大型粉末液压机器等因素，所以其表面粗糙度能达到0. 8左右，故就腔 体原因能使产品的Q值提升到7000以上。
[0013] 6、本发明用于可调腔体滤波器的制造工艺，其腔体采用的材料为氧化铝陶瓷粉 末，市场价格低，只用铝材价格的一半左右。该腔体采用模具压制成型，适合批量生产。因 采用模具抛光处理，使该腔体的表面粗糙度大大优于传统腔体，电镀成本大为降低。该腔体 与介质谐振器的焊接良品率大大提升。从而使整个产品的成本有大幅度的下降，更有市场 优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 附图1为本发明可调腔体滤波器结构示意图； 附图2为本发明腔体烧结温度-时间示意图； 附图3为本发明介质谐振器结构示意图； 附图4为本发明腔体和介质谐振器结构示意图； 附图5为本发明Ansoft三维有限元仿真软件中的3D电场分布图； 附图6为本发明Ansoft三维有限元仿真软件中的3D磁场分布图。
[0015] 以上附图中：1、腔体；2、介质谐振器；3、通孔；4、圆柱体；5、银层。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 实施例1~3 : -种用于可调腔体滤波器的制造工艺，包括腔体1和介质谐振器2,所述介 质谐振器为具有通孔3的圆柱体4 ;所述介质谐振器2由下列质量百分含量的组分组成如 表1所示： 表1
【权利要求】
1. 一种用于可调腔体滤波器的制造工艺，其特征在于：包括腔体（1)和介质谐振器 (2)，所述介质谐振器为具有通孔（3)的圆柱体（4);所述介质谐振器（2)由下列质量百分含 量的组分组成：纯度97. 5%的碳酸钙29?32%、纯度97. 5%的氧化铝9?11%、纯度99. 5%的氧 化钕21?25%、纯度99. 6%的二氧化钛35?38% ; 所述介质谐振器（2) -端镀覆有银层（5)，此介质谐振器（2)另一端焊接于腔体（1) 内；所述腔体（1)由下列质量百分含量的组分组成：氧化铝95~96%、碳酸钙2~3%、氧化镧 0· 8?L 5%和氧化钐0· 2?5% ; 包括以下步骤： 步骤一、将氧化铝95?96%、碳酸钙2?3%、氧化镧0. 8?1. 5%、氧化钐0. 2?0. 5%均匀混合获 得混合粉料； 步骤二、将混合粉料喷雾造粒后经液压机成型为密度2. 25~2. 32g/cm3坯体； 步骤三、以110°C /h速率升温至800°C，再以300°C /h速率升温至1350°C，保温1. 5小 时后，再以200°C /h降温速率降至1000°C，再以70(T730°C /h速率降温至500°C，再常冷； 步骤四、在所述腔体（1)内壁覆一金属层，所述腔体（1)相对介电常数为9. 5。
2. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：所述介质谐振器（2)由下列质量百 分含量的组分组成： 纯度97. 5%的碳酸钙 30. 5%， 纯度97. 5%的氧化铝 10%， 纯度99. 5%的氧化钕 23%， 纯度99. 6%的二氧化钛 36. 5%。
3. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：所述腔体（1)内壁表面粗糙度约为 0· 8。
4. 根据权利要求4所述的制造工艺，其特征在于：所述腔体（1)内壁覆有金属层通过 溅射或化学电镀的工艺实现。
【文档编号】H01P11/00GK104157950SQ201410421291
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】朱田中 申请人:张家港保税区灿勤科技有限公司