CN203895579U - 一种陶瓷介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种陶瓷介质滤波器，主要用于移动通信接收***，包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，采用阶跃阻抗（SIR）技术和叠层及静压工艺而制得，即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。本实用新型具有实现了减小滤波器的体积和重量，提高带外抑制，降低滤波器的成本、提高其可靠性的优点。
Description
技术领域
本发明主要用于移动通信接收***，具体适用在4G移动通信基站接收***前端低噪放前后级，对***内通信信号进行滤波，降低其他信道信号干扰的陶瓷介质滤波器。
背景技术
4G移动通信已进入商用时代，***通信2013年已投资近1000亿元，建成TD-LTE（4G）基站10几万个。随着三大运营商对4G基站的投入建设，作为移动通信基站前端必不可少的关键器件带通滤波器将会有数百亿元的市场。本专利陶瓷介质滤波器主要用于移动通信基站前端接收***通道中低噪声放大器的前后级。
在接收前端通道中，通常会选用三种结构的带通滤波器：LC滤波器、声表滤波器和陶瓷介质滤波器，考虑到4G频段的工作频率、带宽以及对带内***损耗、带外抑制指标的要求，制造商都会选用陶瓷介质滤波器，陶瓷滤波器的特点是体积小，带内插损小，引入传输零点后带外抑制高。但目前国内设计陶瓷滤波器普遍采用：一是均匀阻抗（UIR）TEM传输线，二是直接干压成型后再打孔。存在的缺陷一是尺寸不能进一步减小，二是存在模具不易制作、插针易折断、生产效率低、器件尺寸精度不能保证，工艺难以保证产品合格率。
本产品针对4G移动通信接收前端，在谐振器设计上采用了两种技术：一是采用阶跃阻抗（SIR ）技术，二是提出了一种创新性的制备技术，即将SIR滤波器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。采用这两种技术后，使滤波器体积减小，尺寸为原来的三分之二，重量减轻；二是大大提高产品烧结时的合格率和生产效率，从而降低产品成本，提高产品可靠性。
发明内容
本发明的目的在于为了克服上述现有技术的缺陷，提供了一种利用SIR技术和叠层及静压工艺来实现减小滤波器的体积和重量，提高带外抑制，降低滤波器的成本、提高其可靠性的陶瓷介质滤波器。
本发明的目的可以通过以下措施可以达到：
一种陶瓷介质滤波器，其特征是，所述腔体采用CNC数控技术进行加工，其表面镀银；
所述谐振器并排排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器非常牢固的与腔体底部连接；
所述PCB垫片同样也焊接在腔体底部，作为耦合电容基片和输入输出端的衬底；
所述耦合电容基片并排排列焊在PCB垫片上；
所述谐振器通过镀银铜线和对应的耦合电容基片连接，具体是镀银铜线的一端分别伸入到对应谐振器开路面的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容基片上；
所述输入端插针和输出端插针的外导体焊接在腔体上，内导体的一端分别焊接在PCB垫片上，耦合输入输出信号。
一种陶瓷介质滤波器，主要采用阶跃阻抗（SIR ）技术和叠层及静压工艺而制得。即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。
包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，其制作步骤为：
第一步：流延制膜，先将高Q值的微波介质陶瓷粉体和粘合剂、增塑剂、分散剂、溶剂、除泡剂按以下最佳的配方比例混合，
介质陶瓷陶瓷粉料：100 g
粘合剂：聚乙烯醇缩丁醛：5.5g 增塑剂：聚乙二醇400：2 ml，聚乙二醇2000：1.85 g 溶剂：丁酮：70 ml，乙醇：14 ml 分散剂：三油酸甘油酯：6 ml 除泡剂：正丁醇：16.7ml。
制备成高固相含量的悬浮液，再利用流延技术制备出厚度为1.25mm的单层膜片。
第二步：机械打孔，根据谐振器阻抗打不同直径的孔，低阻抗为Φ2，高阻抗为Φ1。
第三步：膜片加工，将5片单层膜片对准、叠层后，利用热压工艺将他们压在一起，通过切割机切割到设计的尺寸，再烧结、镀银可制备出滤波器陶瓷基体即谐振器，谐振器开路面呈低阻抗，短路面呈高阻抗，从而形成了阶跃阻抗结构。
本发明工作原理：8个谐振器通过调试均谐振在滤波器通带内的一定频率，输入信号通过输入端插针抽头耦合到PCB垫片上，再通过电容耦合到第一个电容基片，那么输入信号中只有和第一个谐振器谐振的频率才能耦合到下一级，其它频率成分将被抑制掉，以此类推，一直到第8各谐振器，最后通过输出端插针输出。可以看出8各耦合电容基片的大小及他们之间的间距都不一样，他们之间形成了一个平板电容，具体调试时，通过调节耦合电容基片的大小和他们之间的距离改变耦合强弱，最终实现滤波器的工作带宽。
综上所述本发明具有以下有益效果：
1、该产品体积小，带外抑制高。由于介质陶瓷材料的介电常数远高于空气的介电常数1，根据微波器件长度一般反比于材料介电常数平方根的规律，可知同样谐振频率下，采用高介电常数的材料制备的同轴均匀腔（UIR）微波介质滤波器体积仅仅为金属腔滤波器的几分之一，可实现器件体积小、重量轻、性能高的综合性能。为了抑制器件高次谐波，改善阻带性能并进一步减小器件体积，技术上可采用阶跃阻抗谐振器（SIR）代替均匀阻抗谐振器（UIR），高次谐波的位置的调整可以通过改变SIR的阻抗比来实现。这样就能够进一步减小介质滤波器的体积、提高带外抑制等指标。同样频率下阶跃阻抗谐振器（SIR）和均匀阻抗谐振器（UIR）相比，在谐振方向的尺寸可降低三分之一。
2、该产品可靠性高。本项目由于采用了多层膜叠加制备SIR结构滤波器，可在SIR谐振腔体之间引入精密的感性或容性耦合结构，同时还可在腔体之间设置接地结构以减小串扰，这些措施均可进一步提高器件的滤波性能及可靠性。
3、该产品成本低、生产效率高。目前普遍采用的烧结方法是，按照设计的谐振器尺寸直接干压成型后再打孔，由于谐振器的长度比较长，同时内孔的直径小于1mm,在打孔时操作稍不规范针就会断到孔里，谐振器报废。该产品由于采用多层膜叠加制备技术，由于每个厚膜很薄，不存在打孔时断针的情况，实际上提高了生产效率，降低成本。
附图说明
图1是本发明陶瓷介质滤波器的结构示意图及侧视图；
其中：1-单层膜片，2-谐振器剖面图，3-谐振器，4-谐振器内低阻抗导体，5-谐振器内高阻抗导体，6-谐振器开路面，7-PCB垫片，8-耦合电容基片，9-镀银铜线，10-焊点，11-腔体，12-盖板，13-输入端插针，14-输出端插针。
具体实施方式
如图1所示：一种陶瓷介质滤波器，其特征是，所述腔体11采用CNC数控技术进行加工，其表面镀银；
所述谐振器3并排排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器3非常牢固的与腔体11底部连接；
所述PCB垫片7同样也焊接在腔体11底部，作为耦合电容基片8和输入、输出端插针的衬底；
所述耦合电容基片8并排排列焊在PCB垫片7上；
所述谐振器3通过镀银铜线9和对应的耦合电容基片8连接，具体是镀银铜线9的一端分别伸入到对应谐振器开路面6的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容基片8上；
所述输入端插针13和输出端插针14的外导体焊接在腔体11上，内导体的一端分别焊接在PCB垫片7上，耦合输入输出信号。
如图2所示：一种陶瓷介质滤波器，主要采用阶跃阻抗（SIR ）技术和叠层及静压工艺而制得。即将滤波器内部谐振器复杂的结构分解为多个单层结构，再利用叠层及等静压技术将多个单层结构压制成型在一起，从而克服传统制备方法的缺点，制备出复杂形状、高性能的高端介质滤波器。
包括流延制膜、机械打孔和膜片加工，其制作步骤为：
第一步：流延制膜，先将高Q值的微波介质陶瓷粉体和粘合剂、增塑剂、分散剂、溶剂、除泡剂按以下最佳的配方比例混合，
介质陶瓷陶瓷粉料：100 g
粘合剂：聚乙烯醇缩丁醛：5.5g 增塑剂：聚乙二醇400：2 ml，聚乙二醇2000：1.85g 溶剂：丁酮：70 ml，乙醇：14 ml 分散剂：三油酸甘油酯：6 ml 除泡剂：正丁醇：16.7ml。
制备成高固相含量的悬浮液，再利用流延技术制备出厚度为1.25mm的单层膜片1。
第二步：机械打孔，根据谐振器3阻抗打不同直径的孔，低阻抗为Φ2，高阻抗为Φ1。
第三步：膜片加工，将5片单层膜片1对准、叠层后，利用热压工艺将他们压在一起，通过切割机切割到设计的尺寸，再烧结、镀银可制备出滤波器陶瓷基体即谐振器3，谐振器开路面6呈低阻抗，短路面呈高阻抗，从而形成了阶跃阻抗结构。
Claims (1)
1.一种陶瓷介质滤波器，包括单层膜片、谐振器、谐振器内低阻抗导体、谐振器内高阻抗导体、谐振器开路面、PCB垫片、耦合电容基片、镀银铜线、腔体、盖板、输入端插针和输出端插针，其特征在于，所述腔体采用CNC数控技术进行加工，其表面镀银；所述谐振器并排排列，通过高温焊锡焊在腔体底部，保证每个谐振器非常牢固的与腔体底部连接；所述PCB垫片同样也焊接在腔体底部，作为耦合电容基片和输入输出端的衬底；所述耦合电容基片并排排列焊在PCB垫片上；所述谐振器通过镀银铜线和对应的耦合电容基片连接，具体是镀银铜线的一端分别伸入到对应谐振器开路面的内导体，另一端用焊锡施焊在耦合电容基片上；所述输入端插针和输出端插针的外导体焊接在腔体上，内导体的一端分别焊接在PCB垫片上，耦合输入输出信号。
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| CN103943921A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-23 | 合肥科尚电子科技有限公司 | 一种陶瓷介质滤波器及其内部谐振器的制造方法 |
| CN109149036A (zh) * | 2018-08-03 | 2019-01-04 | 深圳鲲鹏无限科技有限公司 | 一种滤波器结构 |
| CN109585990A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-04-05 | 安徽承鼎电子科技有限公司 | 一种超宽带加载微波滤波器 |
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