同轴空腔谐振器、滤波器以及在滤波器内使用谐振器部件

摘要

本发明涉及同轴空腔谐振器，该同轴空腔谐振器包括：划定空腔的壁；以及至少一个谐振器主体，包括其第一端与所述空腔壁的第一壁短路的导电棒，所述第一端具有截面积。该谐振器还包括第一导电支持板，具有：第一侧，连接到每个棒的第一端，所述第一侧的面积大于该棒的第一端的所述截面积；该支持板的第二侧，对着所述第一侧，第二侧电连接到所述第一壁。在所述第一空腔壁内设置导座用于引导所述支持板，并设置接合物用于将所述第一支持板固定到所述导座上。本发明还涉及滤波器以及在滤波器内使用谐振器部件的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的同轴空腔谐振器。本发明还涉及根据权利要求23前序部分的滤波器并且涉及根据权利要求25的前序部分在滤波器内使用谐振器部件的方法。

背景技术

同轴空腔谐振器广泛应用于电信应用中。进行研究和开发的目的是实现更小的谐振器，同时保持或提高谐振器的Q值，即提高单位体积的Q值。

最简单的同轴空腔谐振器包括其长度为波长的四分之一(λ/4)、设置在空腔内部的棒，因此将这种同轴空腔谐振器称为：棒式谐振器。该棒的第一端连接在空腔的底壁，其第二端与空腔壁断路。为了获得合理的Q值，空腔的截面直径应该接近该棒直径的的3倍。

将所述棒安装到底壁的最普通方式是进行焊接。这种制造技术的缺陷是会在结合处产生破损表面，从而降低了谐振器的Q值。另一个缺陷是，在组装谐振器时难以找正该棒。

另一个问题是对空腔内壁进行喷涂必然吸收高Q值。

在EP 0 964 473号欧洲专利申请中，披露了一种滤波器，如图1所示，它披露了一种与谐振体集成在一起的、采用具有良好导电性的材料制成的空腔。通过利用同一块材料制造谐振器和空腔壁，在每个谐振器与空腔壁之间的结合处可以避免出现不希望的效果，因为在它们之间没有接口。

该滤波器的一个缺陷是，制价非常昂贵。另一个缺陷是，灵活性差，因为在制造具有更少或更多谐振器的新滤波器时，需要新模具。

发明内容

本发明试图提供一种具有良好Q值并且与现有技术的谐振器相比容易组装的同轴空腔谐振器。

根据本发明的一个方面，提供了一种根据权利要求1所述的同轴空腔谐振器。

本发明还涉及根据权利要求23所述的、其内至少安装了一个上述同轴空腔谐振器的滤波器。

本发明还涉及根据权利要求25所述的、在滤波器内使用谐振器部件的方法。

本发明的优势在于，在制造时更容易找正谐振器主体。

本发明的另一个优势在于，谐振器易于组装，因为可以利用较少部件制造它。

本发明的另一个优势在于，本发明制造成本低。

附图说明

图1示出现有技术的四分之一波长同轴空腔谐振器；

图2a示出根据本发明的四分之一波长同轴空腔谐振器的一个优选实施例的剖面透视图；

图2b示出在去掉顶壁情况下，图2a所示优选实施例的俯视图；

图3a和图3b示出四分之一波长同轴空腔谐振器的第二实施例；

图4a和图4b示出四分之一波长同轴空腔谐振器的第三实施例；

图5示出四分之一波长同轴空腔谐振器的第四实施例的剖面透视图；

图6示出四分之一波长同轴空腔谐振器的第五实施例的剖面透视图；

图7a示出根据本发明包括多个四分之一波长同轴谐振器的滤波器的透视图；

图7b示出在没有顶盖情况下，图7a所示谐振器的俯视图；

图8示出根据本发明双四分之一波长谐振器主体的剖面透视图；

图9示出在图7a所示的滤波器内，将双谐振器主体组装到底壁的一种方式的分解侧视图；

图10示出将双谐振器组装到图7a所示底壁的另一种方式的透视图；

图11示出根据本发明的半波长同轴空腔谐振器的第一实施例的剖面透视图；

图12示出根据本发明的半波长同轴空腔谐振器的第二实施例的剖面透视图；

图13示出根据本发明的半波长同轴空腔谐振器的第三实施例的剖面透视图；

以下仅通过示例，对本发明的实施例进行说明。

优选实施例的详细说明

图1示出现有技术谐振器10的各部件，即框架11和顶盖部分12的示意性剖视图。框架部分包括：内部导体13(即谐振器主体)、底壁14以及侧壁15。顶盖部分包括：顶盖16和边缘17。这样确定各部分的尺寸，以致在将顶盖部分安装到框架部分上时，可以形成包含内部导体的紧闭的外部导体，如图1所示。

各部分分别由一块具有良好导电性的金属材料或含有金属的材料通过挤压或模压制成。

图2a示出根据本发明的半波长同轴谐振器20第一实施例的剖面透视图，图2b示出其俯视图。在此例中，谐振器主体包括棒21，谐振器棒21的第一端23与圆形支持板22的第一侧22a相连。最好将支持板的中轴与棒的中轴对准，如图2b所示。

棒21的与所述第一端23相对的第二端24与限定空腔25的空腔壁断路。空腔壁包括底壁26、侧壁27以及顶壁28。例如，利用焊接或导电胶，将与所述第一侧22a相对的、所述支持板22的第二侧22b导电地安装到底壁26上。

无论棒21和支持板22是由一块材料制成，还是由单独两块材料制成，最好利用强导电材料，例如银，喷涂棒21和支持板22。

代替喷涂的一种方法是用实心强导电材料制造棒和支持板。

如果它们由各自一块材料制成，则最好在喷涂之前，例如通过焊接将它们导电地连接到一起。相反，如果它们由同一块材料制成，则容易通过较廉价的机械切削过程(例如：车削)制造棒和支持板。将支持板22安装到底壁26上的优势在于，可以提高谐振器的Q因数，因为空腔底壁具有较好的导电性。另一个优势在于，在制造过程中，比较容易相对于空腔壁26至28在空腔25内定位棒21。

图3a示出根据本发明四分之一波长同轴空腔谐振器30的第二实施例的分解剖视图，图3b示出其沿图3a所示线A-A均底壁示意图。谐振器主体包括连接到支持板22上的棒21，如图2a和2b所示。在此实施例中，支持板22被放置在空腔33的底壁32的凹座31内，凹座31的形状与支持板22的形状基本对应。凹座31的大小与支持板22的大小几乎相同。支持板22的厚度最好与板型凹座31的深度大致相同，即支持板22的上表面22a与底壁32的上部32a齐平。

通常，为了进行安装并且为了与底壁实现良好电连接，支持板比该凹座稍小，并且可以利用焊料或导电胶填充它们之间的间隙。

图4a示出根据本发明半波长同轴空腔谐振器40的第三实施例的分解剖视图，图4b示出其沿图4a所示线A-A的底壁的示意图。谐振器主体包括连接到支持板22上的棒21，如上所述。谐振器40进一步包括导向部件41，将所述导向部件41的第一侧41a连接到所述支持板22的第二侧22b上。

还对谐振器40设置具有开口43、适合容纳所述导向部件41的底壁42。通过以箭头44所示方向，沿开口43滑动导向部件41，将包括棒21、支持板22以及导向部件41的单元设置在要求的位置。支持板22保留在凹座45内，凹座45是拉长半圆形的。利用与支持板22形状对应的凹座45的半圆形，以及/或利用容纳导向部件41的开口43的深度d或宽度w，来确定该单元在空腔内的位置。导向部件41可以是任何形状的，但是为了便于制造，该导向部件最好具有圆形剖面。

利用在围绕导向部件41的空腔外侧的焊接或涂导电胶，最好将该单元固定到底壁42上。

无论棒21、支持板22以及导向部件41是由一块材料制成，还是由各自一块材料制成，最好利用诸如银的强导电材料喷涂包括棒21、支持板22以及导向部件41的单元。

代替喷涂的另一种方法是在实心强导电材料内制造棒、支持板以及导向部件。

图5示出根据本发明的半波长同轴谐振器50的第四实施例的分解剖视图。由棒21、支持板22以及导向部件41构成的单元与上述结合图4a和图4b所述的单元相同。谐振器50仅具有开口51，在底壁52上没有设置用于保持支持板的凹座。该开口仅是与导向部件41的形状和大小对应的开口，或者是拉长的开口，如上结合图4b所述。

图6示出根据本发明的半波长同轴空腔谐振器60的第五实施例的剖视图，其中与图5所示谐振器的不同之处在于，对该谐振器设置第二支持板61。将第二支持板61的第一侧61a连接到导向部件62的第二侧62b上。导向部件62的长度最好与底壁52的厚度接近相同。

最好利用同一块材料来制造第二支持板61、棒21、支持板22(以下简称第一支持板)以及导向部件62。最好利用强导电材料喷涂所有各部分，或者最好利用强导电材料制造所有各部分。

底壁52内的开口63与结合图4b所述的开口相似。也可以如图4b所示在底壁的内侧和/或底壁的外侧设置凹座(未示出)以进一步提高谐振器的性能。

利用机械加工过程，例如蚀刻加工过程，容易制造上述实施例中描述的凹座。

图7a示出包括两个滤波器71和72的滤波器设备70的透视图，图7b示出其俯视图，其中在图7a内部分示出滤波器设备70的上部外壳部分，即顶盖70a。所述滤波器设备70的下部外壳部分具有由顶壁70b和侧壁70c构成的外壁，用于滤波器71、72中的每个内藏空腔。利用公共内壁73将滤波器71和72隔开，该公共内壁73构成滤波器71、72内的每个内藏空腔的底壁。每个滤波器包括多个被内壁75分离的谐振器，例如，5个谐振器主体。在此例中，内壁将谐振器主体的上部或下部互相分离。

在此例中，每个谐振器主体包括棒74，棒74具有通过支持板78与底壁73相连的第一端74a，以及与所述第一端74a相对，连接到所述棒74的第二端74b上的帽76。此外，将陶瓷片77设置在帽76与顶壁70b之间以进一步提高每个滤波器的性能。在本发明申请人以“Acoaxial cavity resonator and a method for manufacturing a coaxialcavity resonator”为标题提交的第SE9904411-7号瑞典专利申请中，对这种谐振器进行了详细说明，在此引用供参考。

在此例中，共用同一个底壁73的两个相邻谐振器包括单元80，单元80包括第一棒74、第一支持板78、导向部件79、第二支持板78’以及第二棒74’。最好对单元80喷涂强导电材料，并且最好利用同一块材料制造单元80，如图8所示。除了第二棒74’之外，单元80类似于结合图6所述的单元。

通过将导向部件79插入公共内壁(底壁)73的开口90内，可以将每个单元80保持在要求位置，与结合图6所述的开口相比，开口90具有另一种形状，如图9所示，图9是其分解示意图。在插入时，最好利用摩擦力使每个单元80保持在适当位置，这是通过使导向部件79的长度与底壁73的厚度相适应实现的。

然后将承载单元80的底壁73放置在由构成顶壁70b和侧壁70c的下部外壳部分内，如箭头91所示。最好对侧壁70c设置与底壁73具有同样厚度，或者更薄、且与不含有导向部件79的开口具有对应形状的凸块92。这样，在组装好之后，底壁73上没有在共用同一个底壁73的谐振器之间引起不希望连接的任何开口。

通过在待将底壁73安装到其上的侧壁70b上部分叠合或安装单独板，来形成凸块92。设置凸块的另一些方法有压铸、挤压、机械切削或其它类似技术。

对每个滤波器71、72分别设置输入81和输出82。

尽管利用作为本发明优选实施例的四分之一波长谐振器，对本发明进行了说明，但是显然还可以采用诸如半波长谐振器的其它类型的谐振器实现本发明。以下将对涉及半波长谐振器的几个不同实施例进行说明。

图10示出将双谐振器单元80组装到底壁101的另一种方式的透视图。与结合图9说明的方式的不同之处在于，单独设置凸块102，并且凸块102具有交叠形状以避免在组装时在底壁101内出现任何开口。通过在每个开口103和每个凸块104内设置交叠结构，可以降低共用底壁101的空腔之间的电磁场泄漏并可以提高性能。

尽管利用作为本发明优选实施例的四分之一波长谐振器，对本发明进行了说明，但是显然还可以采用诸如半波长谐振器的其它类型的谐振器实现本发明。以下将对涉及半波长谐振器的几个不同实施例进行说明。

图11至图13示出根据本发明包括支持板的半波长谐振器的3个

实施例。

图11示出半波长同轴空腔谐振器110，其中包括按结合图2a和图2b说明的方式分别连接在谐振器棒112的两端的支持板111。对于同样的频率，该谐振器的体积大于上述四分之一波长谐振器的体积。该谐振器的机械稳定性高于图2至图6所示的四分之一波长谐振器的机械稳定性。

图12和图13示出工作在同样频率下的比图11所示谐振器具有较小空腔体积的半波长同轴空腔谐振器120和130。

在图12中，通过在支持板111之间的大致中间位置，对棒112附加导电圆盘121，并同时靠近导电圆盘121，在空腔壁附加板122，可以缩短空腔的长度。

在图13中，通过在支持板111之间的大致中间位置对棒112对称附加两个导电圆盘131，可以缩短空腔的长度。

图11至图13说明本发明原理可以应用于半波长谐振器和四分之一波长谐振器。在半波长谐振器内还可以采用导电圆盘与附加板的其它组合，以进一步缩短谐振器的长度，本发明申请人在第WO 00/10220号国际公开申请文件中对此做了披露，在此一并引用供参考。

图2至图6仅示出单个棒作为谐振器主体的四分之一波长同轴空腔谐振器，但是，显然，本技术领域内的熟练技术人员明白任何类型的谐振器主体均可以受益于本发明原理，如结合图7至图13所述。

通常，必须利用某种导电材料对空腔的内部进行喷涂以获得更好的谐振器性能。通过附加支持板，就不需要对空腔的内部进行喷涂了，因为最好利用导电材料喷涂支持板并且空腔内的最大电流集中在最靠近导电板的棒端部。对着空腔内部的支持板表面的尺寸最好与底壁的尺寸具有同样大小，或者至少尽量具有同样大小。支持板还可以不是圆形，例如可以是：方形、矩形或椭圆形，但是根据制造要求，优选圆形。