CN112563696A - 一种低频介质滤波器及一种制作低频介质滤波器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的低频介质滤波器，包括印刷电路板和组装在印刷电路板上的介质谐振器，印刷电路板上设置有多个信号微带线，介质谐振器上设置有谐振信号电极，通过使信号微带线与介质谐振器一一对应地设置，并使谐振信号电极与信号微带线电连接，再在相邻的信号微带线之间串联耦合电容，能够实现该低频介质滤波器的电容耦合，通过设置贴片电容，使贴片电容通过信号微带线并联在介质谐振器上，能够降低该低频介质滤波器的频率，实现了在保持介质谐振器尺寸不变的情况下降低频率的技术效果，该低频介质滤波器能够适应小型化需求、加工难度小、制作成本低；本发明提供的制作低频介质滤波器的制作方法，步骤简单，适于导入现有生产体系。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种低频介质滤波器及一种制作低频介质滤波器的方法。
背景技术
介质滤波器(英文Dielectric filter)利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的，由数个长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。
随着5G通信“大***”时代的来临，对介质滤波器的性能要求越来越高，为适应低频宽通带、高Q值、插损指标好等要求，分立式外置耦合式介质滤波器应运而生，这类的介质滤波器由N（N≥2）个独立介质谐振器依次拼装而成，通过外加耦合方式实现滤波器功能，该介质滤波器采用1/4波长的介质谐振器，即一端为开路面，其余五个面及谐振通孔内做金属化，适用于低频宽通带的指标，且Q值较高，有较好的插损指标。
但这类的介质滤波器大多只能实现300MHZ以上的频率，在需要将频率降低时，由于谐振器在长度方向上的尺寸同介质滤波器的介电常数Er、谐振频率fo成反比，需要使用大尺寸的谐振器，这样不仅难以适应介质滤波器小型化的需求，还使得谐振器的加工难度大、制作成本高。急需一种在保证谐振器尺寸不变的情况下频率低的低频介质滤波器和制作该介质滤器的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种能够适应小型化需求、加工难度小、制作成本低的低频介质滤波器，本发明还提供一种制作低频介质滤波器的方法，该方法步骤简单，适于导入现有生产体系。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的产品是，一种低频介质滤波器，包括：
印刷电路板，所述印刷电路板为双面印刷电路板，其一面设置有多个铺铜区，所述印刷电路板上还开设有多组导通孔，相邻的所述铺铜区之间间隔有一组所述导通孔，所述印刷电路板上还设置有多个信号微带线；
介质谐振器，所述介质谐振器至少有二个，所述二个介质谐振器依次排列组装在所述印刷电路板上，所述介质谐振器包括谐振器本体、谐振孔、导电层，所述谐振器本体由陶瓷材料制成，所述谐振器本体为长方体，所述谐振孔开设于所述谐振器本体上，并沿所述谐振器本体的长度方向贯穿所述谐振器本体，所述导电层覆盖在所述谐振孔的内壁表面、所述谐振器本体的四个侧面和一个端面上，所述谐振器本体的另一端面设置有谐振信号电极，所述介质谐振器通过所述谐振信号电极与所述信号微带线电连接；
所述信号微带线与所述介质谐振器一一对应地设置，相邻的所述信号微带线之间串联有耦合电容，所述耦合电容用于实现所述低频介质滤波器的电容耦合；
每个所述介质谐振器还通过所述信号微带线并联有一个贴片电容，所述贴片电容用于降低所述低频介质滤波器的频率。
优选地，所述耦合电容和所述贴片电容均焊接连接在所述印刷电路板的信号焊盘上。
优选地，所述低频介质滤波器的谐振频率与所述贴片电容的电容值成反比，所述谐振频率的计算公式为
，其中，
为所述低频介质滤波器的谐振频率，L为所述介质谐振器等效电路的电感值,C1为所述介质谐振器等效电路的电容值，C2为所述贴片电容的电容值。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的方法是，一种制作低频介质滤波器的方法，包括以下步骤：
a.将介质谐振器连接到印刷电路板上，并将介质谐振器的谐振器信号电极与所述印刷电路板的信号微带线电连接；
b.在所述印刷电路板的信号焊盘上焊接耦合电容，使所述耦合电容串联在两个相邻的所述信号微带线之间；
c.在所述印刷电路板的信号焊盘上焊接贴片电容，使所述贴片电容与所述信号微带线电连接并通过该信号微带线并联到所述介质谐振器上；
d.得到所述低频介质滤波器。
优选地，所述介质谐振器至少有二个，这二个介质谐振器依次并列排布在所述印刷电路板上。
优选地，所述低频介质滤波器的谐振频率与所述贴片电容的电容值成反比，所述谐振频率的计算公式为
，其中，
为所述低频介质滤波器的谐振频率，L为所述介质谐振器等效电路的电感值,C1为所述介质谐振器等效电路的电容值，C2为所述贴片电容的电容值。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的低频介质滤波器，包括印刷电路板和组装在印刷电路板上的介质谐振器， 印刷电路板上设置有多个信号微带线，介质谐振器上设置有谐振信号电极，通过使信号微带线与介质谐振器一一对应地设置，并使谐振信号电极与信号微带线电连接，再在相邻的信号微带线之间串联耦合电容，能够实现该低频介质滤波器的电容耦合，通过设置贴片电容，使贴片电容通过信号微带线并联在介质谐振器上，能够降低该低频介质滤波器的频率，实现了在保持介质谐振器尺寸不变的情况下降低频率的技术效果，该低频介质滤波器能够适应小型化需求、加工难度小、制作成本低；本发明提供的制作低频介质滤波器的制作方法，步骤简单，适于导入现有生产体系。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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。
图1、2、3为本发明中低频介质滤波器优选实施例的立体示意图。
图4为图1中印刷电路板的正面示意图。
图5为图1中印刷电路板的背面示意图。
图6、7为图1中介质谐振器的立体示意图。
图8是图1所示的低频介质滤波器的等效电路图。
图9是图1所示的低频滤波器的仿真曲线图。
其中：10.印刷电路板；11.铺铜区；12.导通孔；13.信号微带线；141.PCB地焊盘；142.信号微带焊盘；20.介质谐振器；21.谐振器本体；22.谐振孔；23.导电层；24.谐振信号电极；31.耦合电容；32.贴片电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-7所示，本发明提供的低频介质滤波器，包括：印刷电路板10、介质谐振器20、耦合电容31和贴片电容32，其中，印刷电路板10为双面印刷电路板，其正面设置有多个铺铜区11，背面除两侧的端口及导通孔12外均为铺铜区11，导通孔12有多组，每组有多个相间隔设置的导通孔12，印刷电路板10正面相邻的铺铜区11之间间隔有一组导通孔12，印刷电路板10上还设置有三个信号微带线13，信号微带线13的两端与印刷电路板10上的信号微带焊盘142电连接；介质谐振器20有三个，这三个介质谐振器20依次排列组装在印刷电路板10的正面上，介质谐振器20包括谐振器本体21、谐振孔22、导电层23，谐振器本体21由陶瓷材料制成，谐振器本体21为长方体，谐振孔22开设于谐振器本体21上，并沿谐振器本体21的长度方向贯穿谐振器本体21，谐振孔22在谐振器本体21端面上的开口位于该端面的中心，导电层23覆盖在谐振孔22的内壁表面、谐振器本体21的四个侧面和一个端面上，谐振器本体21的另一端面设置有谐振信号电极24，介质谐振器20通过谐振信号电极24与信号微带线13电连接；信号微带线13与介质谐振器20一一对应地设置，相邻的信号微带线13之间串联有耦合电容31，耦合电容31焊接连接在印刷电路板10上的信号微带焊盘142上，耦合电容31用于实现该低频介质滤波器的电容耦合；每个介质谐振器20还通过信号微带线13并联有一个贴片电容32，贴片电容32焊接连接在印刷电路板10上的PCB地焊盘141上并与耦合电容31相间隔地设置，贴片电容32用于降低该低频介质滤波器的谐振频率。
信号微带焊盘142和PCB地焊盘141共同构成本发明中的信号焊盘，该信号焊盘接地。
在本实施例中，该低频介质滤波器的谐振频率与贴片电容32的电容值成反比，该谐振频率的计算公式为
，其中，
为该低频介质滤波器的谐振频率，L为介质谐振器20等效电路的电感值,C1为介质谐振器20等效电路的电容值，C2为贴片电容32的电容值。
在本实施例中，该低频介质滤波器的介质谐振器在长度方向上的尺寸为20.8mm左右，尺寸小，成本低，便于封装，介质谐振器的介电常数：Er=91.4，贴片电容为40PF左右，可以将该低频介质滤波器的谐振频率
从300MHz以上降低到250MHz，微调耦合电容容量，能够使通带仍然保持在
±10MHz。
在上述实施例中，导电层23为镀银层。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的低频介质滤波器，通过使信号微带线与介质谐振器一一对应地设置，并使谐振信号电极与信号微带线电连接，再在相邻的信号微带线之间串联耦合电容，能够实现该低频介质滤波器的电容耦合，通过设置贴片电容，使贴片电容通过信号微带线并联在介质谐振器上，能够降低该低频介质滤波器的频率，实现了在保持介质谐振器尺寸不变的情况下降低频率的技术效果，该低频介质滤波器能够适应小型化需求、加工难度小、制作成本低。
本发明还提供一种制作低频介质滤波器的方法，包括以下步骤：
a.将介质谐振器连接到印刷电路板上，并将介质谐振器的谐振器信号电极与所述印刷电路板的信号微带线电连接；
b.在所述印刷电路板的信号微带焊盘上焊接耦合电容，使所述耦合电容串联在两个相邻的所述信号微带线之间；
c.在所述印刷电路板的PCB地焊盘上焊接贴片电容，使所述贴片电容与所述信号微带线电连接并通过该信号微带线并联到所述介质谐振器上；
d.得到所述低频介质滤波器。
优选地，所述介质谐振器有三个，这三个介质谐振器依次并列排布在所述印刷电路板上。
优选地，所述低频介质滤波器的谐振频率与所述贴片电容的电容值成反比，所述谐振频率的计算公式为
，其中，
为所述低频介质滤波器的谐振频率，L为所述介质谐振器等效电路的电感值,C1为所述介质谐振器等效电路的电容值，C2为所述贴片电容的电容值。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的制作低频介质滤波器的制作方法，步骤简单，适于导入现有生产体系。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种低频介质滤波器，包括：
印刷电路板，所述印刷电路板为双面印刷电路板，其一面设置有多个铺铜区，所述印刷电路板上还开设有多组导通孔，相邻的所述铺铜区之间间隔有一组所述导通孔，所述印刷电路板上还设置有多个信号微带线；
介质谐振器，所述介质谐振器至少有二个，所述二个介质谐振器依次排列组装在所述印刷电路板上，所述介质谐振器包括谐振器本体、谐振孔、导电层，所述谐振器本体由陶瓷材料制成，所述谐振器本体为长方体，所述谐振孔开设于所述谐振器本体上，并沿所述谐振器本体的长度方向贯穿所述谐振器本体，所述导电层覆盖在所述谐振孔的内壁表面、所述谐振器本体的四个侧面和一个端面上，所述谐振器本体的另一端面设置有谐振信号电极，所述介质谐振器通过所述谐振信号电极与所述信号微带线电连接；
其特征在于：
所述信号微带线与所述介质谐振器一一对应地设置，相邻的所述信号微带线之间串联有耦合电容，所述耦合电容用于实现所述低频介质滤波器的电容耦合；
每个所述介质谐振器还通过所述信号微带线并联有一个贴片电容，所述贴片电容用于降低所述低频介质滤波器的频率。
2.根据权利要求1所述的低频介质滤波器，其特征在于：所述耦合电容和所述贴片电容均焊接连接在所述印刷电路板的信号焊盘上。
3.根据权利要求1所述的低频介质滤波器，其特征在于：所述低频介质滤波器的谐振频率与所述贴片电容的电容值成反比，所述谐振频率的计算公式为
，其中，
为所述低频介质滤波器的谐振频率，L为所述介质谐振器等效电路的电感值,C1为所述介质谐振器等效电路的电容值，C2为所述贴片电容的电容值。
4.一种制作低频介质滤波器的方法，包括以下步骤：
a.将介质谐振器连接到印刷电路板上，并将介质谐振器的谐振器信号电极与所述印刷电路板的信号微带线电连接；
b.在所述印刷电路板的信号焊盘上焊接耦合电容，使所述耦合电容串联在两个相邻的所述信号微带线之间；
c.在所述印刷电路板的信号焊盘上焊接贴片电容，使所述贴片电容与所述信号微带线电连接并通过该信号微带线并联到所述介质谐振器上；
d.得到所述低频介质滤波器。
5.根据权利要求4所述的制作低频介质滤波器的方法，其特征在于：所述介质谐振器至少有二个，这二个介质谐振器依次并列排布在所述印刷电路板上。
6.根据权利要求4所述的制作低频介质滤波器的方法，其特征在于：所述低频介质滤波器的谐振频率与所述贴片电容的电容值成反比，所述谐振频率的计算公式为
，其中，
为所述低频介质滤波器的谐振频率，L为所述介质谐振器等效电路的电感值,C1为所述介质谐振器等效电路的电容值，C2为所述贴片电容的电容值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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