空腔谐振器制造技术

本发明专利技术涉及空腔谐振器、一种制造空腔谐振器的方法以及一种包括空腔谐振器的带通滤波器系统。根据本发明专利技术的空腔谐振器（１００）包括印刷电路板（１０）；具有三维结构（２１）的上导电盖（２０）和具有三维结构（３１）的下导电盖（３０）。上盖（２０）和下盖（３０）的结构相同且两个盖（２０，３０）安装在印刷电路板（１０）的相对侧上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空腔谐振器、 一种制造空腔谐振器的方法和一种包括 空腔谐振器的带通滤波器系统。
技术介绍
空腔谐振器为射频电磁能量在通常为空气或真空的空体积中谐 振的谐振器，该体积由金属包围。空腔谐振器的大小取决于操作频率。在微波频率(0.3 GHz至30 GHz)下，空腔谐振器的大小和重量为较大的。它们典型地以金属碾压 而成或由金属铸造而成。由于几何形状决定谐振频率，因此需要高机 械精度和/或采用后期调谐。 一般通过将金属调谐螺钉穿置于谐振器壁 中并转动金属调谐螺钉，造成合适的场畸变并且因此造成谐振频率变 化来实现后期调谐。空腔谐振器滤波器組合若干个谐振器以便获得复杂的频率选择 特性。结果表明，空腔谐振器和基于空腔谐振器的滤波器是不太适合大 规模生产的较大、较重、较为昂贵的部件。但是由于它们在能量损失 和高功率处理能力方面优越的性能，它们仍被-使用着。一种减小在给定频率工作的空腔大小的熟知方法为"凹状空腔" 的形状，其中电-兹场的电部分与^兹部分在几何上基本分开且在一种电 容器中减小电场体积。允许进行谐振频率校正的调谐螺钉置于电容间 隙中。由金属化塑料制成的空腔谐振器滤波器在重量和成本方面可能 具有一定优势。金属化塑料空腔谐振器滤波器已用于表面安装式地焊 接到印刷电路板上，从而通过印刷电路板的表面金属化在一侧形成空腔。在实现表面安装式兼容空腔谐振器与相关的滤波器系统中出现 的问题为在空腔部件和印刷电路板的表面安装和焊接过程中过高的 生产公差(对准，焊料厚度)。当使用注模金属化塑料部件来进行大量生产时，由许多空腔谐振器组成的空腔滤波器的成本变得较低。然而，模具(moldingform)占较 高的非经常费用。因此，给定的多谐振器滤波器的所有谐振器需要基 于相同的才莫制件。这种方案的其余缺点在于实际上需要两个或三个不同的模制件 来构造谐振器。这种上述方案的另一个缺点在于如果要将电子调谐装置(诸如变 容二极管、MEMS装置)放置到谐振器内的印刷电路板(PCB)上，那么 由于谐振器中印刷电路板的几何位置可能不太适合于调谐功能，这种 装置可能会在其影响方面受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种空腔谐振器、 一种用于制造这种谐振 器的方法以及一种带通滤波器系统，这种带通滤波器系统具有较低的 生产成本，减少的不同部件的数目、高生产精度以及放置电子调谐装 置的可能性。利用具有权利要求1所述特征的空腔谐振器，具有权利要求12 所述特征的方法和具有权利要求18所述特征的带通滤波器来实现这 个目的。在从属权利要求中给出有利的示例。提出一种空腔谐振器，其包括印刷电路板、具有三维结构的上导 电盖和具有三维结构的下导电盖。才艮据本专利技术，上盖与下盖的结构相 同，且两个盖安装到印刷电鴻"板的相对侧上。并且因此这种凹状空腔滤波器。给定滤波器的所有谐振器都使用单个 模具，这显著地减小了模具的非经常费用。仅需要单个模具用于谐振器。印刷电路板的定向对在谐振器内放置频率调谐装置的位置给予 了更大的自由度。调谐元件可添加到谐振器上，从而完全能利用表面 安装式技术来生产可进行电子调谐的空腔滤波器。优选地，印刷电路板由包括导电层与介电层的层结构组成。导电层可形成凹状短线(re-entrant stub)。这个短线延伸到谐振器 的空腔内。短线的导电材料与印刷电路板的周围导电材料形成间隙， 使得短线进入到空腔内并且至少在一端电连接到印刷电路板上的其 余导电层。在一个实施例中，印刷电路板包括邻近凹状短线的印刷电路板的 一个或多个切除区。由于在强电场区域中的电介质，这些切除区使耗 散损失减少。在本专利技术的另一个实施例中，凹状短线可具有至少一个凹口。这 些凹口，例如，仅在导电层中或穿过所有层的蚀刻凹口 ，使电流路径 更长且因此减小谐振器的谐振频率。在本专利技术的再一个实施例中，至少一个介电元件布置于导电盖与 印刷电路板之间。这些介电元件优选为球形的，并且布置于电容间隙 内的盖与电路板之间。这些区域是的公差非常关键(tolerance-critical)， 并且可以此方式实现更高的制造精度。电介质可例如由石英组成。可通过蚀刻来实现导电层的几何形状。根据本专利技术的空腔谐振器可包括用于调谐谐振器频率的装置。所 提出的PCB设计对在谐振器内放置电子调谐装置的位置给予了较大 自由度。这使得能设计出例如可由变容管调谐的空腔谐振滤波器，其 完全可通过表面安装式焊接技术来生产。这种调谐装置优选地布置于凹状短线(即置于空腔内的元件)与周 围导电层之间，并且在它们之间的非导电区域内。这种装置可例如为变容二极管。为了能够施加直流偏压，可能需 要阻塞电容器。这些元件可置于较小电场的位置，从而减小变容管电容对谐振频率的影响，但仍保持谐振器品质因数较高且仅因变容管耗 散损失而略微减小。可选地，变容管可置于较高电场的位置，从而导致谐振频率的运 行范围增加，但使谐振器品质因数在很大程度上减小。直流偏压线可 为印刷电路板的嵌入导体层中的迹线，其通过通孔连接到位于变容管 与电容器之间的位置。根据本专利技术的空腔谐振器的上导电盖和/或下导电盖可至少部分 地由金属化塑料组成。本专利技术还提供用于制造空腔谐振器的方法，其包括在具有三维 盖结构的上导电盖与具有三维盖结构的相同的下导电盖之间布置印 刷电路板，使得两个盖安装在印刷电路板的相对侧上。在这个方法中，印刷电路板可由包括导电层与介电层的层结构组成o优选地，导电层形成凹状短线。在本专利技术的一实施例中，印刷电路板包括邻近凹状短线的一个或 多个切除区。该方法可包4舌具有至少一个凹口的凹状短线。在另一实施例中，该方法包括布置于导电盖与印刷电路板之间的至少一个介电元件。本专利技术的一个目的还利用带通滤波器系统来实现，带通滤波器系 统包括若干个上文所述类型的空腔谐振器。附图说明在下文中，参看附图来描述本专利技术的选定实施例图1示出根据本专利技术的谐振器的透视图2示出根据本专利技术的谐振器的截面图3a和图3b示出谐振器电路板的两个实施例的部分透视图。图4示出谐振器电路板的另一实施例的部分透视图。图5a和图5b示出三个谐振器连接形成带通滤波器的透视图。 应了解附图示意性地说明本专利技术但并不限制本专利技术的范围。附图标记列表 10印刷电路板 12切除区 13凹口 15阻塞电容器14谐振器频率调谐装置/变容二极管15阻塞电容器16导电层17凹状短线18介电层20上盖21上盖的三维结构 30下盖31下盖的三维结构 40介电元件 41电容间隙 100空腔谐振器 200带通滤波器系统 210带状线具体实施例方式如在图1中可见，谐振器包括印刷电聘4反IO和两个导电盖，上 盖20和下盖30。两个盖都具有三维结构，其可见于下盖30上的附图 标记31。两个盖是相同的且安装于印刷电路板的相对侧上。仅需要单 个模具用于谐振器。图2示出根据本专利技术的谐振器的截面图。两个盖20、 30安装到 印刷电路板10的两侧上。盖的结构是相同的。两个盖都是由金属化 塑性材料组成的模制件。为了实现制造谐振器的高准确度，在盖20、 30的内部结构21、 31与印刷电路板之间置有介电球40,在这个实例 中，介电球40由石英制成。采用这种方式，公差非常关键的电容间 隙41可维持在选定值。图3a和图3b示出谐振器电路板10的两个不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空腔谐振器（１００），其包括：　印刷电路板（１０）；　具有三维结构（２１）的上导电盖（２０）；以及　具有三维结构（３１）的下导电盖（３０）；其中，所述上盖（２０）与所述下盖（３０）的结构相同，所述两个盖（２０，３０）安 装在所述印刷电路板（１０）的相对侧上；　其中，所述印刷电路板（１０）由包括导电层（１６）和介电层（１８）的层结构组成；　其中，所述导电层（１６）通过沿着凹状短线（１７）在两侧（１１）上从所述印刷电路板（１０）部分地移除所述导电层 （１６）而形成所述凹状短线（１７）；以及　其中，所述凹状短线（１７）具有至少一个凹口（１３）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J赫泽尔巴特，
申请(专利权)人：卢森特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]