專利名稱：濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波器，尤其涉及一基于碳納米管的濾波器。
背景技術(shù)：
濾波器是無線電技術(shù)中的主要器件之一，它被廣泛應用于通訊、雷達、
導航、電子對抗、衛(wèi)星、測試儀表等電子設(shè)備中(請參見，Design and analysis of planar printed microwave and PBG filter using an FDTD method, Microelectronics Journal, V35, P777-781 (2004))。
請參閱圖l，現(xiàn)有技術(shù)提供一種腔體濾波器IO,其包括 一屏蔽盒102， 一隔離墻114設(shè)置于該屏蔽盒102內(nèi)，且該隔離墻114將屏蔽盒102內(nèi)部空間分 割為兩個諧振腔104,兩個諧振子106分別設(shè)置于兩個諧振腔104內(nèi)，以及一輸 入裝置108和一輸出裝置110。該諧振子106—端固定于屏蔽盒102底部的內(nèi)壁 上，另一端延伸至諧振腔104內(nèi)。該輸入裝置108—端通過一諧振腔104的側(cè)壁 與諧振腔104外的輸入連接器(圖中未顯示)相連，且另一端延伸至該諧振腔 104內(nèi)。該輸出裝置110—端通過另一諧振腔104的側(cè)壁與諧振腔104外的輸出 連接器(圖中未顯示)相連，該另一端延伸至該諧振腔104內(nèi)。在兩個諧振腔 104的隔離墻114上開有一槽孔116,該槽孔116用來實現(xiàn)相鄰兩個諧振腔104 之間的電容耦合。在該槽孔116內(nèi)還可以進一步設(shè)置一 電容耦合組件(圖中未 顯示)。進一步，每個諧振腔104內(nèi)還可以設(shè)置至少一個調(diào)頻器112，用來調(diào)節(jié) 腔體濾波器10的諧振頻率。該腔體濾波器10中的屏蔽盒102又稱外導體，諧振 子106又稱內(nèi)導體，所以該腔體濾波器10可以構(gòu)成兩個電抗元件。所述兩個電 抗元件與外電路連接可以形成一個等效諧振電路。當該腔體濾波器10工作時， 微波信號由裝置108輸入，經(jīng)過等效諧振電路時，電抗元件會對電流的大小與 方向的改變起到阻礙。所以通過控制腔體濾波器10構(gòu)成的電抗元件的性能， 就可以選擇不同頻率的微波信號。
傳統(tǒng)的腔體濾波器10中，諧振子106通常為一中空圓柱形結(jié)構(gòu)，該中空圓 柱諧振子106的底部通過螺釘固定于屏蔽盒102底部的內(nèi)壁上。該諧振子106通常采用陶瓷或金屬制作。然而，采用陶瓷制作的諧振子106,由于電阻率較 大，所以歐姆損耗較大。采用金屬制作諧振子106,重量較沉，使用不便。
有鑒于此，確有必要提供一種歐姆損耗低，且重量輕，使用方便的腔體 濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
一種腔體濾波器，其包括 一屏蔽盒；至少一隔離墻設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)， 且該隔離墻上開有一槽孔位于隔離墻頂部；至少兩個諧振腔按照預定的順序 設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)，相鄰的諧振腔之間通過一隔離墻隔離，每個諧振腔內(nèi)設(shè) 置一個諧振子，該諧振子一端固定于屏蔽盒內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔內(nèi)； 以及一輸入裝置和一輸出裝置，該輸入裝置和輸出裝置分別設(shè)置于第一級諧 振腔與最后一級諧振腔內(nèi)，且該輸入裝置和輸出裝置的一端與屏蔽盒內(nèi)壁電 連接，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；其中，所述諧振子包括一支撐體以及一碳納 米管結(jié)構(gòu)設(shè)置于該支撐體表面。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，該腔體濾波器中的諧振子包括一支撐體以及一碳納米 管結(jié)構(gòu)設(shè)置于該支撐體表面。該諧振子具有以下優(yōu)點第一，由于碳納米管 電阻率低，所以該腔體濾波器的歐姆損耗低。第二，該碳納米管結(jié)構(gòu)具有良 好的導電性能且本身的比表面積大，制得的腔體濾波器功率容量大。第三， 由于碳納米管密度小，所以該腔體濾波器重量輕，使用方便。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中的腔體濾波器的示意圖。
圖2為本技術(shù)方案實施例的腔體濾波器的示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本技術(shù)方案作進一步的詳細說明。
請參閱圖2，本技術(shù)方案實施例提供一種腔體濾波器20，其包括 一屏蔽 盒202， 一隔離墻214設(shè)置于該屏蔽盒202內(nèi)，且該隔離墻214將屏蔽盒202內(nèi)部 空間分割為兩個諧振腔204,兩個諧振子206分別設(shè)置于兩個諧振腔204內(nèi)，以 及一輸入裝置208和一輸出裝置210。該諧振子206—端固定于屏蔽盒202底部
5的內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔204內(nèi)。該諧振子206包括一支撐體218以及一 碳納米管結(jié)構(gòu)220設(shè)置于該支撐體218表面。該輸入裝置208—端通過一諧振腔 204的側(cè)壁與諧振腔204外的輸入連接器(圖中未顯示)相連，且另一端延伸 至該諧振腔204內(nèi)。該輸出裝置210—端通過另一諧振腔204的側(cè)壁與諧振腔 204外的輸出連接器(圖中未顯示)相連，該另一端延伸至該諧振腔204內(nèi)。
所述屏蔽盒202為一密封結(jié)構(gòu)，如中空的立方體、長方體、棱柱體或圓 柱體等。該屏蔽盒202的體積不限，可以根據(jù)實際情況設(shè)計。本實施例中，屏 蔽盒202優(yōu)選為一長方體，其長度為2厘米 20厘米，寬度為1厘米 10厘米， 高度為1厘米 10厘米。該屏蔽盒202的材料為金屬或合金，優(yōu)選為鋁。在屏 蔽盒202表面進一步包括一金屬電鍍層，優(yōu)選為銀膜或銅膜，用來抑制互調(diào)失 真。
所述隔離墻214為一金屬板或合金板，優(yōu)選為鋁板。通常，采用鑄模的方 法將隔離墻214與上述屏蔽盒202鑄為一體。該隔離墻214的厚度不限，其與屏 蔽盒202的大小以及所要設(shè)計的腔體濾波器20的性能有關(guān)。該隔離墻214的厚 度以及屏蔽盒202的大小決定諧振腔204的大小與諧振頻率?？梢岳斫?，屏蔽 盒202越大，隔離墻214越薄，則諧振腔204越大，反之，則諧振腔204越小。 本實施例中，隔離墻214的厚度優(yōu)選為5毫米 2厘米。進一步，在兩個諧振腔 204的隔離墻214上開有 一槽孔216位于隔離墻214頂部中間位置。該槽孔216 用來實現(xiàn)相鄰兩個諧振腔204之間的電容耦合。可以理解，在該槽孔216內(nèi)還 可以進一步設(shè)置一電容耦合組件(圖中未顯示)，用來調(diào)節(jié)相鄰兩個諧振腔204 之間的電容耦合頻率?？梢岳斫猓緦嵤├那惑w濾波器20可以包括多個隔 離墻214，將屏蔽盒202內(nèi)部空間分割為多個諧振腔204，也可以沒有隔離墻 214,即整個屏蔽盒202內(nèi)部空間形成一個諧振腔204。
所述諧振腔204為一密封空間，其形狀可以為立方體、長方體、圓柱體、 橢圓柱體或多邊棱柱體等。該諧振腔204的大小不限，可以#4居實際情況設(shè)計。 本實施例中，諧振腔204優(yōu)選為一立方體，其邊長為1厘米 8厘米?？梢岳斫?， 腔體濾波器20的諧振腔204數(shù)量不限，可以僅有一個諧振腔204,也可以根據(jù) 實際情況設(shè)計至少兩個諧振腔204串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。當 一個腔體濾波器20包括 多個諧振腔204時，相鄰諧振腔204之間通過槽孔216以及設(shè)置于槽孔216內(nèi)的 電容耦合組件實現(xiàn)電容耦合。
6所述支撐體218為一實心柱狀體或中空柱狀體，如立方體、長方體、圓 柱體、橢圓柱體或其他多邊棱柱體等。本實施例中，優(yōu)選地，采用帶有底面 的中空柱狀體作為支撐體218?？梢岳斫猓捎脦в械酌娴闹锌罩鶢铙w可以節(jié) 省材料，減輕重量，且底面可以用來固定。該支撐體218的大小可以根據(jù)實際 情況設(shè)計。該支撐體218的底面可以通過螺釘或其它固定方式固定于屏蔽盒 202內(nèi)壁上，優(yōu)選地，將支撐體218的底面固定于屏蔽盒202的底部內(nèi)壁上，且 使通過支撐體218上底面與下底面中點的中心軸與通過諧振腔204上底面與下 底面中點的中心軸重合。本實施例中，支撐體218優(yōu)選為一中空且?guī)в械酌娴?圓柱體，其直徑為5毫米 5厘米，長度為1厘米 5厘米。該支撐體218采用絕 緣低損耗材料制作，如陶瓷、樹脂。本實施例中，支撐體218的材料優(yōu)選為 聚四氟乙烯。該支撐體218用來支撐碳納米管結(jié)構(gòu)220。
所述碳納米管結(jié)構(gòu)220設(shè)置于上述支撐體218的外表面形成一中空柱狀結(jié) 構(gòu)，其具體形狀取決于支撐體218的形狀?？梢岳斫猓緦嵤├?，當該支撐 體218為一中空柱狀體時，所述碳納米管結(jié)構(gòu)220還可以進一步通過粘結(jié)劑粘 結(jié)設(shè)置于支撐體218內(nèi)表面。本實施例中，該碳納米管結(jié)構(gòu)220的長度、寬度 以及厚度不限，可以根據(jù)實際需要選擇?？梢岳斫猓緦嵤├锌梢灾苽湟?厚度較小、長度較大的碳納米管結(jié)構(gòu)220多層重疊纏繞設(shè)置于支撐體218的外 表面，也可以制備一厚度較大、長度較小的碳納米管結(jié)構(gòu)220單層包裹于支撐 體218的外表面。所述碳納米管結(jié)構(gòu)220的寬度小于或等于支撐體218的的高 度。所述設(shè)置于支撐體218的外表面的碳納米管結(jié)構(gòu)220的寬度與厚度越大， 其表面電阻就越小，反之則表面電阻越大。而表面電阻大小會影響諧振子206 的阻抗，從而影響腔體濾波器20的損耗?？梢岳斫猓鸭{米管結(jié)構(gòu)220的電阻 越大，腔體濾波器20的損耗也就越大，反之則損耗越小。
所述碳納米管結(jié)構(gòu)220為任意碳納米管結(jié)構(gòu)。該碳納米管結(jié)構(gòu)220可以包 括無序排列或各向同性排列的碳納米管，且碳納米管相互纏繞。該碳納米管 結(jié)構(gòu)220也可以包括沿一個固定方向擇優(yōu)取向排列或沿不同方向擇優(yōu)取向排 列的碳納米管。該碳納米管結(jié)構(gòu)220還可以包括至少一碳納米管長線。該碳納 米管結(jié)構(gòu)220由碳納米管長線纏繞而成。所述的碳納米管長線中包括多個首尾 相連且擇優(yōu)取向排列的碳納米管束，且所述的碳納米管束之間通過范德華力 緊密連接。本實施例中，優(yōu)選地，該碳納米管結(jié)構(gòu)220包括一碳納米管薄膜或至少兩 個平行且重疊鋪設(shè)的碳納米管薄膜，且相鄰兩個碳納米管薄膜之間通過范德 華力緊密連接。所述碳納米管薄膜的厚度為0.01 100微米。所述碳納米管薄 膜包括多個首尾相連且擇優(yōu)取向排列的碳納米管束。碳納米管薄膜中的碳納 米管束的長度基本相同，所述碳納米管束包括多個具有相同長度且相互平行 排列的碳納米管，碳納米管束之間通過范德華力緊密連接。所述碳納米管薄 膜中的碳納米管具有相同的排列方向。可以理解，在由多個碳納米管薄膜組 成的^i內(nèi)米管結(jié)構(gòu)220中，相鄰兩個^f友納米管薄膜中的碳納米管的排列方向有 一夾角a，且0。^x^90。。相鄰兩個碳納米管薄膜中的碳納米管束之間存在多 個微孔結(jié)構(gòu)，該微孔結(jié)構(gòu)均勻且規(guī)則分布于碳納米管結(jié)構(gòu)中，其中微孔直徑 為1納米 0.5微米。
本實施例中，當所述夾角01=0，即碳納米管結(jié)構(gòu)220中的碳納米管排列方 向相同時，優(yōu)選地，將碳納米管結(jié)構(gòu)220纏繞在支撐體218的外表面，且確保 碳納米管沿纏繞方向排列。該結(jié)構(gòu)可以降低碳納米管結(jié)構(gòu)220形成的環(huán)路中的 電阻。
該碳納米管薄膜中的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳 納米管中的一種。該碳納米管的長度為200 400微米，且具有較大的比表面 積。當該碳納米管薄膜中的碳納米管為單壁碳納米管時，該單壁碳納米管的 直徑為0.5納米 50納米。當該碳納米管薄膜中的碳納米管為雙壁碳納米管時， 該雙壁碳納米管的直徑為1.0納米 50納米。當該碳納米管薄膜中的碳納米管 為多壁碳納米管時，該多壁^f友納米管的直徑為1.5納米 50納米。
所述輸入裝置208與輸出裝置210為一導電體，如金屬桿。本實施例中， 優(yōu)選為一銅金屬桿。該輸入裝置208與輸出裝置210的一端固定于屏蔽盒202 的內(nèi)壁上，且與屏蔽盒202電連接，另一端延伸至諧振腔204內(nèi)。該輸入裝置 208與輸出裝置210延伸至諧振腔204內(nèi)的一端，可以與諧振子206表面的石友納 米管結(jié)構(gòu)220接觸，也可以與諧振子206保持一間隔設(shè)置。當所述腔體濾波器 20僅包括一個諧振腔204時，該輸入裝置208與輸出裝置210設(shè)置于該諧振腔 204內(nèi)，且分別連接到屏蔽盒202的不同內(nèi)壁上。當所述腔體濾波器20包括至 少兩個諧振腔204時，該輸入裝置208與輸出裝置210分別設(shè)置于第一級諧振腔 204與最后一級諧振腔204內(nèi)。所述輸入裝置208與輸出裝置210的直徑與長度可以根據(jù)實際情況選擇。本實施例中，輸入裝置208與輸出裝置210優(yōu)選為直徑為1毫米 5毫米，長度為5毫米 3厘米的金屬桿。本實施例中，輸入裝置208與輸出裝置210可以對換使用。
另外，所述腔體濾波器20可以進一步包括至少一個調(diào)頻器212設(shè)置于諧振腔204內(nèi)，且調(diào)頻器212與諧振子206以及輸入/輸出裝置間隔設(shè)置。本實施例中，優(yōu)選地，每個諧振腔204內(nèi)設(shè)置相同數(shù)量個調(diào)頻器212。所述調(diào)頻器212一段固定于屏蔽盒202的內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔204內(nèi)。該調(diào)頻器212通常為 一裝有調(diào)頻螺母的金屬管，用來調(diào)節(jié)腔體濾波器20的諧振頻率。
該腔體濾波器20工作時，微波信號由輸入裝置208輸入諧振腔內(nèi)204內(nèi)，經(jīng)過腔體濾波器20的等效諧振電路的過濾后，所選用的微波信號由輸出裝置210輸出。本技術(shù)方案實施例提供的腔體濾波器20，諧振子206包括一支撐體218以及一碳納米管結(jié)構(gòu)220設(shè)置于該支撐體表面，由于碳納米管電阻率低，所以該腔體濾波器20的歐姆損耗低。而且，該碳納米管結(jié)構(gòu)220具有良好的導電性能且本身的比表面積大，制得的腔體濾波器20的功率容量大。另外，由于碳納米管密度小，所以該腔體濾波器20的重量輕，使用方便。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種腔體濾波器，其包括一屏蔽盒；至少一隔離墻設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)，且該隔離墻上開有一槽孔位于隔離墻頂部；至少兩個諧振腔按照預定的順序設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)，相鄰的諧振腔之間通過一隔離墻隔離，每個諧振腔內(nèi)設(shè)置一個諧振子，該諧振子一端固定于屏蔽盒內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；以及一輸入裝置和一輸出裝置，該輸入裝置和輸出裝置分別設(shè)置于第一級諧振腔與最后一級諧振腔內(nèi)，且該輸入裝置和輸出裝置的一端與屏蔽盒內(nèi)壁電連接，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；其特征在于，所述諧振子包括一支撐體以及一碳納米管結(jié)構(gòu)設(shè)置于該支撐體表面。
2. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管結(jié)構(gòu)中的 碳納米管為無序排列或各向同性排列。
3. 如權(quán)利要求2所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管結(jié)構(gòu)中的 碳納米管相互纏繞。
4. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管結(jié)構(gòu)中的 碳納米管沿 一 個固定方向擇優(yōu)取向排列或沿不同方向擇優(yōu)取向排列。
5. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管結(jié)構(gòu)中包 括至少一碳納米管長線。
6. 如權(quán)利要求5所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管長線中包 括多個首尾相連且擇優(yōu)取向排列的碳納米管束，且所述的碳納米管束之 間通過范德華力緊密連接。
7. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括一 碳納米管薄膜或至少兩個重疊設(shè)置的碳納米管薄膜，相鄰兩個碳納米管 薄膜之間通過范德華力緊密連接，且相鄰兩個碳納米管薄膜中的碳納米 管的排列方向形成一夾角a， 0°^x^90°。
8. 如權(quán)利要求7所述的腔體濾波器，其特征在于，所述碳納米管薄膜的厚度 為0.01 100微米。
9. 如權(quán)利要求7所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管薄膜包括多個首尾相連且擇優(yōu)取向排列的碳納米管束，且所述的碳納米管束之間 通過范德華力緊密連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管束包括多 個具有相同長度且相互平行排列的碳納米管。
11. 如權(quán)利要求10所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管為單壁 碳納米管、雙壁碳納米管及多壁^友納米管中的一種。
12. 如權(quán)利要求10所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的碳納米管的長度 為200 40(M效米，直徑小于50納米。
13. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的支撐體材料為陶瓷 或聚四氣乙婦。
14. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的屏蔽盒表面進一步 包括一金屬電鍍層。
15. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的濾波器進一步包括 一電容耦合組件設(shè)置于所述隔離墻的槽孔內(nèi)。
16. 如權(quán)利要求l所述的腔體濾波器，其特征在于，所述的濾波器進一步包括 至少一個調(diào)頻器設(shè)置于諧振腔內(nèi)，該調(diào)頻器與輸入/輸出裝置以及諧振子 間隔設(shè)置，且每個諧振腔內(nèi)設(shè)置相同數(shù)量個調(diào)頻器。
17. —種腔體濾波器，其包括 一屏蔽盒；一諧振腔設(shè)置于該屏蔽盒的內(nèi)部， 一諧振子設(shè)置于該諧振腔內(nèi)，且該諧振子一端固定于所述屏蔽盒的內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；以及一輸入裝置和一輸出裝置設(shè)置于該諧振腔內(nèi)，且該輸入裝置和輸出裝置的一端與屏蔽盒內(nèi)壁電連接，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；其特征在于，所述諧振子包括一支撐體以及一碳納米管結(jié)構(gòu)設(shè)置于該支撐體表面。
全文摘要
一種腔體濾波器，其包括一屏蔽盒；至少一隔離墻設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)，且該隔離墻上開有一槽孔位于隔離墻頂部；至少兩個諧振腔按照預定的順序設(shè)置于該屏蔽盒內(nèi)，相鄰的諧振腔之間通過一隔離墻隔離，每個諧振腔內(nèi)設(shè)置一個諧振子，該諧振子一端固定于屏蔽盒內(nèi)壁上，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；以及一輸入裝置和一輸出裝置，該輸入裝置和輸出裝置分別設(shè)置于第一級諧振腔與最后一級諧振腔內(nèi)，且該輸入裝置和輸出裝置的一端與屏蔽盒內(nèi)壁電連接，另一端延伸至諧振腔內(nèi)；其中，所述諧振子包括一支撐體以及一碳納米管結(jié)構(gòu)設(shè)置于該支撐體表面。
文檔編號C04B41/85GK101499549SQ200810066049
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者馮正和, 莊品洋, 陳文華 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司