专利名称:介质谐振腔滤波器的制作方法
本发明涉及一种介质谐振腔滤波器。这种滤波器适用于微波波段或毫米波波段的通信设备。
最近，已经获得了具有品质因数Q0高及谐振频率的温度系数小这二个特点的介质并且接着也已经打开了一条实际运用介质谐振腔滤波器的道路，这种滤波器利用一种低损耗的铁电体材料来作TE01δ型谐振腔。在已知的各种类型的滤波器中，最广泛使用的一种是带通滤波器。就介质谐振腔滤波器来说，带通滤波器的实现方法是把一个或多个并排的介质谐振腔放入在截止波导中，由滤波器结构所需的予定的耦合度来确定邻近谐振腔之间的距离，这距离需要显著高的精度。
把介质谐振腔滤波器用于实际的试验遇到技术方面的各种困难。特别是有许多遗留问题尚未解决，这些问题涉及到安装介质谐振腔的方法，底板的结构以及其它的机械装配等。
因此本发明的一个目的是提供一种介质谐振腔滤波器，这种滤波器可用于一般微波通信设备所需的任一所希望的频率。
本发明的另外的目的是提供一种简单的、成本比较合算的介质谐振腔滤波器。
本发明的再一个目的是提供一种可靠的并且是稳定的介质谐振腔滤波器。
本发明还有一个目的是提供一种总体上加以改进的介质谐振腔滤波器。
本发明的介质谐振腔滤波器包括一块单一的、平的、至少其一个表面是由金属构成的底板，在金属构成的表面上按予定间隙排列成一个阵的多个谐振腔，一对安装在金属构成的表面上、面向介质谐振腔中位于阵的相对未端上的输入/输出耦合元件，以及一个盖板，这个盖板安装到底板上并形成一个通道，此通道构成一截止波导，各谐振腔及输入/输出元件就被配置在这个通道中。
由下面结合附图所给出的详细说明，本发明的上述目的及其它目的、特点和优点将变得更明确。
附图的主要说明如下图1A和1B是截面图，表示把介质谐振腔安装在介质谐振腔滤波器中的已有技术方法的两个典型例子。
图2是一个已有技术的介质谐振腔滤波器的垂直截面图。
图3是另一个已有技术的介质谐振腔滤波器的投影图，这个滤波器的盖已被移开。
图4是截面图，表示根据本发明给出的一个介质谐振腔滤波器。
图5是图4所示滤波器的投影图，这个滤波器的盖已被移开。
下面给出最佳实施例的说明。
为了更好地理介本发明，现参考附图讨论已有技术的介质谐振腔滤波器所特有的问题。第一个问题涉及安装介质谐振腔的方法。
图1A、图1B、图2分别特定地表示在一个已有技术的介质谐振腔滤波器中安装介质谐振腔的方法，这些是典型例子。在制作介质谐振腔滤波器时需要特殊考虑的问题如下。首先，涉及到机械稳定性，谐振腔必须防止由振动或冲击而引起的移位，否则会引起滤波器特性的起伏变化。第二，就对温度变化的稳定性来说，介质谐振腔必须防止由温度变化而引起的移位或破裂。第三，就品质因数Q0的下降来说，介质谐振腔应尽可能地远离其它的有耗介质材料并远离不仅有损耗而且还会影响谐振频率的金属。
在图1A和图1B所示的滤波器中，用空心的圆柱形支柱12来支持介质谐振腔10。接着，支柱12被放入在形成于底板上的孔16a之中，在这个时侯，用一只塑料螺钉14穿过谐振腔10及支柱12到底板16中，其目的是为了把谐振腔固定到底板16上。与底板16相连系的盖板18有一只螺钉20，用这只螺钉20来调整谐振频率。塑料螺钉14通常用聚碳酸酯制成。这种类型的结构有各种各样的缺点安装强度不够，支柱12和底板16之间的连接部分易于移动而使谐振腔10在底板16的内侧移位，因而，使得滤波器的特性不稳定等。
图2给出另一种典型的已有技术的结构，图2中的谐振腔10被固定到支柱12上，支柱12由玻璃、陶瓷或类似材料制成，利用扩散玻璃或利用粘接的方法把谐振腔10固定到支柱12上。支柱12被焊接到平的安装件22上，而后，安装件22穿过底板16上的安装孔16a。接着，为了把谐振腔10固定到底板16上，把一只螺母24拧紧在安装件22的顶端。与图1A的方法相比，这种把谐振腔固定在适当位置的方法更可靠一些。但是，这种方法不能避免结构的复杂性，因为谐振腔要装到安装件22上，然后再装配到底板16上。
图1A和1B表示的这两种结构所遇到的缺点是谐振腔10在底板10内侧的位置是永久固定的。就滤波器的频率是固定的这种情况来说，这样的结构是没问题的。但是，通常需要滤波器工作于不同的频率，以致为了适应各个特殊的频率需要改变谐振腔之间的间隔，并且几乎是每个间隔都需要改变。因此，图1B的结构对于需要采用不同频率的滤波器的应用来说是不适用的，因为这种结构依赖于穿过底板16而形成的孔16a。
参考图2，图2表示了一只已有技术的介质谐振腔滤波器，并且作为一个整体用参考数字30作标记。如图所示，滤波器30包括备有通道34的截止波导32。介质谐振腔10在通道34中排列成一个阵。输入/输出耦合元件36a和36b的位置分别邻近于谐振腔10所组成的阵的相对末端。在这个结构中，微波信号通过输入/输出连接器38a和38b的任一个连接器进入滤波器30，然后通过邻接的耦合元件36a或36b加到作为阵的源头的谐振腔10，对此腔进行激励。依此传播通过所有谐振腔10的波通过另一个输入/输出耦合元件送到另一个输入/输出连接器。
如所示及所述的那样，已知技术的滤波器30有多个介质谐振腔10，这些谐振腔10在窄通道34中排列成一个阵。因此，这样的滤波器30总是不便于生产。
参考图3，图中给出另一个已知技术的介质谐振腔滤波器，这个滤波器的盖板已经移开。图3表示介质谐振腔10和输入/输出耦合元件36a和36b在备有通道34的底壳16内是如何安装的。在这个特殊例子中，用于调整耦合度的螺钉42被安装在底壳16内。
综合上面讨论过的已知技术的介质谐振腔滤波器所存在的缺点，一是介质谐振腔之间的间隔被安装孔永久固定了，以致几乎不能使滤波器用于不同的频率，二是由于本身的结构上的原因，装配是麻烦的。
参考图4，这里给出了本发明的一个最佳实施例，这个实施例没有上述已知技术的滤波器所特有的缺点。介质谐振腔滤波器，作为一个整体用参考数字50来表示，它包括介质谐振腔52，每个介质谐振腔52都由安装件54来支撑。在用陶瓷、塑料或类似介质材料制作安装件54时，最好选择tan δ值(介质损耗系数)小的材料，其目的是为了抑制损耗。用于平滑调整谐振频率的调整螺钉58安装在滤波器50的底盖56内。可以转动每一个螺钉58使它相对于底盖56上下移动，这样就能改变谐振频率。谐振腔52通过它们相连的安装件54直接安装到底板10上，至少这个底板60的表面是由金属构成的。任何一种粘接剂或焊接剂可用来把谐振腔52连接到基板60上。最好用点焊、超声波焊或类似的工艺把一对输入/输出耦合元件62a和62b也直接安装到底板60上。每一个耦合元件62a或62b都是由适当弯曲的一个薄片构成的。有通道56a的盖56是这样安装到底板60上的使得盖56要盖住谐振腔52和耦合元件62a和62b。通道56a作为截止波导。
根据本发明的滤波器50表示于图5，滤波器50的盖已被移开。如图所示，输入/输出连接件64a及64b被安装到底板60上。这些连接器64a和64b，输入/输出耦合元件62a和62b以及介质谐振腔52构成滤波器的基本结构元件并且按所需的精度以平面结构的形成安装到底板60上。另外，把调整耦合度的螺钉66旋进盖56内。把底板分组件安装到盖56上后，滤波器就构成了，其中盖56的内部备有类似于通道的截止波导。但是要注意，盖56上的螺钉58和66不构成为滤波器50的基本另件。
如上所述，本发明的介质谐振腔滤波器有输入/输出接接器64a和64b，输入/输出耦合元件62a和62b以及介质谐振腔52，所有这些元件以平面结构的形式安装在单一的底板60上。由于是平面结构，谐振腔52可以用特殊的定位仪器进行精确的安装和粘接。在已知技术的滤波器结构中是不可能使用定位仪器的，因为谐振腔必须被控制在窄的类似通道的波导内。作为对比，根据本发明给出的谐振腔52可以位于任何所希望的位置，实现这一点的方法是利用定位仪器，这也就是说，谐振腔52可以按任何所希望的间隔进行定位，以便与给定频段内的所希望的频率相适应。
此外，输入/输出耦合元件62a和62b以及输入/输出连接器64a和64b也是与单一的底板60一起整体安装的，这就使得需要高精度装配的工作集中到底板60上。底板60上的操作可以由半自动或全自动的装配机来完成。自动装配机器是容易实现的，这是因为操作是在平面结构上完成的。对任何一种已有技术的滤波器来说，用自动化机器来进行装配几乎是不可能的，这是因为底壳、介质谐振腔和输入/输出耦合元件是三维空间式安装的，这些元件对精度都有严重的影响。根据本发明，把盖56安装到底板60上，滤波器的装配工作就完成了。
所示和所述滤波器50的优点可以归纳列举如下。
(1)因为介质谐振腔52、输入/输出耦合元件62a和62b、输入/输出连接器64a和64b被置于和安装于一个平面结构内，所以基本的并需要保证精度的装配步骤可以一体化。
(2)由于是平面结构，自动装配机的操作所希望的空间是可以得到的。自动装配机在进一步提高滤波器安装精度的同时，也降低了滤波器的成本。
(3)因为介质谐振腔52在滤波器50中的位置是自由可变的，所以，在予定频段内任何所希望的频率可以用同样的硬件来实现。
(4)把介质谐振腔52直接粘接、铜焊或用其它方法固定到底板60上，这就消除了中间物，因此，提高了谐振频率的精度，也坛加了稳定性。
对熟悉专业的人们来说，在得到本发明公开的技术后可能进行各种更改，但是不离开本发明的范围。
权利要求
1.一个介质谐振腔滤波器，它包括一块单一的平的至少其一个表面是由金属构成的底板；按予定的间隔，以一个阵的形式安装在由金属构成的所述表面上的多个介质谐振腔；安装在由金属构成的所述的表面上的一对输入/输出耦合元件，这对输入/输出耦合元件面向所述介质谐振腔中位于所述阵的相对末端上的介质谐振腔；装配到所述的底板并形成一个通道的一个盖，这个通道构成一个截止波导，所述的介质谐振腔和输入/输出耦合元件被配置在所述的通道中。
2.权利要求
1所要求的介质谐振腔滤波器，进一步包括一对输入/输出连接器，这一对输入/输出连接器被分别连接到所述输入/输出耦合元件并且被装配在所述的底板上，从而被接纳到所述的通道之中。
3.权利要求
2所要求的一个介质谐振腔滤波器，其中每一个所述的介质谐振腔用一个支撑来固定，这个支撑元件被连接到由金属构成的所述的表面上。
4.权利要求
3所要求的一个介质谐振腔滤波器，其中所述的支撑元件由介质损耗系数小的介质材料所制成。
5.权利要求
1所要求的一个介质谐振腔滤波器，它还包括用于调整谐振频率的安装在所述的盖上的螺钉，这些螺钉排列成行、一个螺钉对准一个所述的介质谐振腔。
专利摘要
本发明揭示了一种可用于微波波段或毫米波波段通信设备所需要的任一频率的介质谐振腔滤波器。一金属构成的单一的底板载有与此相关的一个或多个谐振腔、一对输入/输出耦合元件及一对输入输出连接器，所有这些元件以平面结构的形式直接安装到底板上。这底板分组件用截面图上有凹口的盖罩起来以形成一截止波导。
文档编号H01P1/20GK86105806SQ86105806
公开日1987年1月21日 申请日期1986年7月21日
发明者小杉勇平, 小川繁男 申请人:日本电气株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan