專利名稱：新型腔體介質(zhì)腔體濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，屬于互易性微波器件領域。
背景技術：
介質(zhì)濾波器作為一種頻率選擇裝置被廣泛應用于通信領域，尤其是射頻通信領域。在通信系統(tǒng)完成信號發(fā)射和接收的基站中，濾波器被用于選擇通信信號，濾除通信信號頻率外的雜波或干擾信號。目前，在移動通信基站系統(tǒng)中，普遍使用腔體濾波器來對天線發(fā)射和接收的信號進行頻率選擇。傳統(tǒng)的腔體濾波器或者介質(zhì)腔體濾波器，都是使用AL6061等鋁材來作為腔體的材料，這使得介質(zhì)腔體濾波器實現(xiàn)時，存在著由于鋁材作為金屬件和介質(zhì)材料做成的諧振器焊接時存在著比較嚴重的可靠性問題。因此，如何設計一種高Q值介質(zhì)濾波器具有高Q值、小體積、溫度系數(shù)可調(diào)，產(chǎn)品結構可靠性高，且腔體和介質(zhì)諧振器熱膨脹系數(shù)一致性好的介質(zhì)濾波器；成為本領域普通技術人員努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，該介質(zhì)腔體濾波器具有高Q值、小體積、溫度系數(shù)可調(diào)，產(chǎn)品結構可靠性高；且腔體和介質(zhì)諧振器熱膨脹系數(shù)一致性好。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是
一種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，包括腔體和介質(zhì)諧振器，所述介質(zhì)諧振器為具有通孔的圓柱體；所述介質(zhì)諧振器由下列質(zhì)量百分含量的組分組成
純度97. 5%的碳酸鈣29 32%，
純度97. 5%的氧化鋁9 11%，
純度99. 5%的氧化釹21 25%，
純度99. 6%的二氧化鈦35 38% ；
所述介質(zhì)諧振器一端鍍覆有金屬層，此介質(zhì)諧振器另一端焊接于腔體內(nèi)；
所述腔體由下列質(zhì)量百分含量的組分組成
氧化鋁95 96%，
碳酸鈣2 3%，
氧化鑭0. 8 I. 5%,
氧化釤0. 2 0. 5% ；
介電常數(shù)為9. 5的氧化鋁介質(zhì)材料整體干壓燒制成腔體。上述技術方案中的進一步改進的方案如下
I、上述方案中，所述介質(zhì)諧振器由下列質(zhì)量百分含量的組分組成
純度97. 5%的碳酸鈣30. 5%，
純度97. 5%的氧化鋁10%，
純度99. 5%的氧化釹23%，純度99. 6%的二氧化鈦36. 5%。2、上述方案中，所述腔體內(nèi)壁表面粗糙度約為0. 8。3、上述方案中，所述腔體經(jīng)過以下工藝獲得
步驟一、將氧化鋁95 96%、碳酸鈣2 3%、氧化鑭0. 8 I. 5%、氧化釤0. 2 0. 5%均勻混合獲得混合粉料；
步驟二、將混合粉料噴霧造粒后經(jīng)液壓機成型為密度2. 25^2. 32g/cm3坯體；
步驟三、以110°C /h速率升溫至800°C，再以300°C /h速率升溫至1350°C，保溫I. 5小時后，再以200°C /h降溫速率降至1000°C，再以70(T730°C /h速率降溫至500°C，再常冷；步驟四、在所述腔體內(nèi)壁覆一金屬層。4、上述方案中，所述步驟一和步驟二之間還包括以下步驟
步驟I、將步驟一的混合粉料、水和球按照I :1. 2 2比例混合，在自動攪拌機連續(xù)攪拌3飛小時均勻混合后，在經(jīng)烘箱獲得烘干后的粉料；
步驟2、在造粒塔中將烘干后的粉料、膠水、脫模劑和分散劑按照100 10 2 :0. 7重量份比進行造粒獲得粉體顆粒，此粉體顆粒直徑< 0. 5um ；
步驟3、充分攪拌所述粉體顆粒后濾出攪拌球后，在100°C的烘箱中獲得烘干后粉體顆粒。5、上述方案中，所述腔體內(nèi)壁覆有金屬層通過濺射或化學電鍍的工藝實現(xiàn)。由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點
I、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，高Q值，小體積，附圖5-6給出了 TM的電場和磁場分布，同時給出了在Ansoft三維有限元仿真軟件中的3 D電磁分布圖給與了驗證，如附圖可以看出，TM為主模的介質(zhì)諧振器，磁場是以介質(zhì)諧振器的中心軸為圓心的同心圓，其電場是平行于介質(zhì)諧振器的平行線，與金屬材料的諧振器相比，TM模的磁場在介質(zhì)中更集中，而電場在介質(zhì)頂部和底部較強，在介質(zhì)的中心也相當強。換言之，由于TM模的場在介質(zhì)內(nèi)更集中，因而Q值比金屬諧振器高得多，以TM為主模的濾波器損耗低，頻率特性更陡峭，特別是應用于TM模的振蕩器，具有很寬的調(diào)諧范圍、溫度特性好、體積小、可靠性高。2、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，有更寬的調(diào)諧范圍，TM模介質(zhì)諧振器的磁場是以介質(zhì)諧振器的中心軸為圓心的同心圓，其電場是平行于介質(zhì)諧振器的平行線。在應用于TM模寬帶可調(diào)振蕩器時，將器件(場效應管或耿式管)置于中心孔內(nèi)，激勵TM模的場，實際的振蕩結構中，把場效應管固定在振蕩器的金屬盒上，這樣既使漏極接地，又可上下移動，調(diào)節(jié)管子與介質(zhì)諧振器的耦合度，很方便。為了實現(xiàn)振蕩器調(diào)諧，可將調(diào)諧裝置上下移動，既可完成頻率調(diào)諧，諧振器的輸出耦合可采用環(huán)耦合或探針耦合。實驗數(shù)據(jù)證明，此諧振器在指定頻率下，調(diào)諧范圍可達7% 10% .TE模諧振器一般調(diào)諧范圍為3% 4%。3、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，其溫度系數(shù)可調(diào)，目前基站射頻部分的濾波器及雙工器用腔體和諧振器大都采用鍍銀金屬同軸腔，由于這種同軸腔的Q值有限(Qu約在3500)，而且諧振頻率溫度穩(wěn)定性很差，而本發(fā)明采用的介電常數(shù)為45的陶瓷材料制成的TM模介質(zhì)諧振器和介電常數(shù)為9. 5的氧化鋁陶瓷材料制作成的腔體。在材料配方中通過加入少量稀土元素，使溫度系數(shù)在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)成一致。使得整個介質(zhì)腔體濾波器有著非常好的可調(diào)溫度系數(shù)。4、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，高焊接可靠性，目前的TM介質(zhì)腔體濾波器都是用鋁合金制作成的腔體，這類腔體金屬材料，在和TM模介質(zhì)諧振器焊接時，由于材料間溫度性能的差別，導致高溫焊接冷卻后，材料收縮比例不一致，而使得原本的焊接在溫度變化后被破壞，從而使得產(chǎn)品性能被破壞，而使用氧化鋁腔體，由于氧化鋁本身也是介質(zhì)陶瓷，溫度系數(shù)可調(diào)成跟TM模諧振器一致，這樣焊接后有更好的可靠性，可避免破損斷裂的情況發(fā)生。5、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，由于傳統(tǒng)機加工腔體的本身局限，Q值只能達到6500 7000，但是該腔體成型模具采用全部鏡面拋光處理以及氧化鋁粉料的均勻細小顆粒和采用大型粉末液壓機器等因素，所以其表面粗糙度能達到0. 8左右，故就腔體原因能使產(chǎn)品的Q值提升到7000以上。6、本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，該腔體采用的材料為氧化鋁陶瓷粉末，市場價格低，只用鋁材價格的一半左右。該腔體采用模具壓制成型，適合批量生產(chǎn)。因采用模具 拋光處理，使該腔體的表面粗糙度大大優(yōu)于傳統(tǒng)腔體，電鍍成本大為降低。該腔體與介質(zhì)諧振器的焊接良品率大大提升。從而使整個產(chǎn)品的成本有大幅度的下降，更有市場優(yōu)勢。


附圖I為本發(fā)明新型腔體介質(zhì)腔體濾波器結構示意 附圖2為本發(fā)明腔體燒結溫度-時間示意 附圖3為本發(fā)明介質(zhì)諧振器結構示意 附圖4為本發(fā)明腔體和介質(zhì)諧振器結構示意 附圖5為本發(fā)明Ansoft三維有限元仿真軟件中的3D電場分布 附圖6為本發(fā)明Ansoft三維有限元仿真軟件中的3D磁場分布圖。以上附圖中1、腔體；2、介質(zhì)諧振器；3、通孔；4、圓柱體；5、銀層。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例r3:—種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，包括腔體I和介質(zhì)諧振器2，所述介質(zhì)諧振器為具有通孔3的圓柱體4 ;所述介質(zhì)諧振器2由下列質(zhì)量百分含量的組分組成如表I所示
表I
M[97J5% 獅 97J% ■度 99J5%純度 99麗
_mmsm 的氧化措的雛後碰
例 I 293%ll%23j5%36%
例 2 3lJ5%10%23J5%
JgH[例 3 32%IOjSH2l%37Ji%
所述介質(zhì)諧振器2 —端鍍覆有銀層5，此介質(zhì)諧振器2另一端焊接于腔體I內(nèi)；
所述腔體I由下列質(zhì)量百分含量的組分如表2所示
表權利要求
1.一種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于包括腔體(I)和介質(zhì)諧振器(2)，所述介質(zhì)諧振器為具有通孔(3)的圓柱體(4);所述介質(zhì)諧振器(2)由下列質(zhì)量百分含量的組分組成 純度97. 5%的碳酸鈣29 32%， 純度97. 5%的氧化鋁9 11%， 純度99. 5%的氧化釹21 25%， 純度99. 6%的二氧化鈦35 38% ； 所述介質(zhì)諧振器(2) —端鍍覆有銀層(5)，此介質(zhì)諧振器(2)另一端焊接于腔體(I)內(nèi)； 所述腔體(I)由下列質(zhì)量百分含量的組分組成 氧化鋁95 96%， 碳酸鈣2 3%， 氧化鑭0. 8 I. 5%, 氧化釤0. 2 0. 5% ； 所述腔體(I)介電常數(shù)為9. 5。
2.根據(jù)權利要求I所述的腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于所述介質(zhì)諧振器(2)由下列質(zhì)量百分含量的組分組成 純度97. 5%的碳酸鈣30. 5%， 純度97. 5%的氧化鋁10%， 純度99. 5%的氧化釹23%， 純度99. 6%的二氧化鈦36. 5%。
3.根據(jù)權利要求I所述的腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于所述腔體(I)內(nèi)壁表面粗糙度約為0.8。
4.根據(jù)權利要求I所述的腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于所述腔體(I)經(jīng)過以下工藝獲得 步驟一、將氧化鋁95 96%、碳酸鈣2 3%、氧化鑭0. 8 I. 5%、氧化釤0. 2 0. 5%均勻混合獲得混合粉料； 步驟二、將混合粉料噴霧造粒后經(jīng)液壓機成型為密度2. 25^2. 32g/cm3坯體； 步驟三、以110°C /h速率升溫至800°C，再以300°C /h速率升溫至1350°C，保溫I. 5小時后，再以200°C /h降溫速率降至1000°C，再以70(T730°C /h速率降溫至500°C，再常冷； 步驟四、在所述腔體(I)內(nèi)壁覆一金屬層。
5.根據(jù)權利要求4所述的腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于所述步驟一和步驟二之間還包括以下步驟 步驟I、將步驟一的混合粉料、水和球按照I :1. 2 2比例混合，在自動攪拌機連續(xù)攪拌3飛小時均勻混合后，在經(jīng)烘箱獲得烘干后的粉料； 步驟2、在造粒塔中將烘干后的粉料、膠水、脫模劑和分散劑按照100 10 2 :0. 7重量份比進行造粒獲得粉體顆粒，此粉體顆粒直徑< 0. 5um ； 步驟3、充分攪拌所述粉體顆粒后濾出攪拌球后，在100°C的烘箱中獲得烘干后粉體顆粒。
6.根據(jù)權利要求4所述的腔體介質(zhì)腔體濾波器，其特征在于所述腔體(I)內(nèi)壁覆有金屬層通過濺射或化學電鍍的工藝實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型腔體介質(zhì)腔體濾波器，包括腔體和介質(zhì)諧振器，所述介質(zhì)諧振器為具有通孔的圓柱體；所述介質(zhì)諧振器由下列質(zhì)量百分含量的組分組成純度97.5%的碳酸鈣29~32%，純度97.5%的氧化鋁9~11%，純度99.5%的氧化釹21~25%，純度99.6%的二氧化鈦35~38%；所述介質(zhì)諧振器一端鍍覆有銀層，此介質(zhì)諧振器另一端焊接于腔體內(nèi)；所述腔體由下列質(zhì)量百分含量的組分組成氧化鋁95~96%，碳酸鈣2~3%，氧化鑭0.8~1.5%，氧化釤0.2~0.5%；所述腔體介電常數(shù)為9.5。本發(fā)明介質(zhì)腔體濾波器具有高Q值、小體積、溫度系數(shù)可調(diào)，產(chǎn)品結構可靠性高；且腔體和介質(zhì)諧振器熱膨脹系數(shù)一致性好。
文檔編號H01P7/10GK102969549SQ20121049225
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者袁清, 朱田中, 顧雪興, 許君其 申請人:張家港保稅區(qū)燦勤科技有限公司