一种TM 模谐振子及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制备TM模谐振子的方法，包括如下步骤：制造坯带：在生瓷带上印制周期排布的多个金属微结构，制得坯带；制造坯筒：将所述坯带在一转轴上卷绕至预定厚度，得到坯筒；烧结：将所述坯筒进行低温共烧，得到TM模谐振子。本发明专利技术还涉及一种由上述方法制得的TM模谐振子。由于金属微结构所在的曲面与TM模谐振子在滤波器中形成TM模式时的磁场方向是基本平行的，磁场可沿金属微结构所在曲面经过，使得由于交变磁场导致的感应电流很小，所以由金属微结构导致的损耗小；同时金属微结构与电场方向基本平行，从而最大限度提高谐振子的介电常数，减小谐振腔及其滤波器的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频元件，更具体地说，涉及一种TM模谐振子及其制备方法。
技术介绍
现在常用的介质谐振子通常都是一个均质的陶瓷块体，由它制得的滤波器比金属腔串通滤波器在体积上具有小型化的优势。但陶瓷谐振子的技术已经趋近成熟，要在现有的陶瓷介质滤波器上进一步小型化是很困难的。将超材料技术应用在陶瓷介质谐振子上， 可以实现进一步的小型化，因为超材料可以达到比陶瓷介质更高的介电常数，从而降低滤波器的谐振频率；换句话说，在实现相同谐振频率的条件下，高介电常数的超材料可以减小谐振腔的体积，从而实现进一步的小型化。 超材料包括介质基板和附着在介质基板表面上且周期性排布的、相互独立的金属微结构，每个金属微结构的尺寸在超材料所要响应的电磁波波长的十分之一左右或者小于十分之一。每个金属微结构能够对经过该微结构的电场，尤其是处于该微结构所在平面上的电场产生响应，从而提高整个超材料的介电常数。因此，要获得尽可能高的介电常数，必须使电磁波方向垂直于金属微结构所在表面使得电场在该表面上。传统的超材料是通过一层层的附着有金属微结构的介质基板叠加压合而成，这种超材料放入谐振腔中作为谐振子，对于TE模式的滤波器是非常有利的，因为金属微结构所在平面与水平环绕的电场方向是重合的，因此能够起到提高介电常数的效果。但是对于TM 模式的滤波器，电场方向是基本竖直的，与金属微结构所在平面是垂直，因此对介电常数的影响非常小，不能达到提高介电常数、降低谐振频率进而实现小型化的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供对TM模式的滤波器具有介电常数高的TM模谐振子及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种制备TM模谐振子的方法， 包括如下步骤制造坯带在生瓷带上印制周期排布的多个金属微结构，制得坯带；制造坯筒将所述坯带在一转轴上卷绕至预定厚度，得到坯筒；烧结将所述坯筒进行低温共烧，得到TM模谐振子。在本专利技术所述的方法中，在制造坯带的步骤中，所述金属微结构为金属线组成的具有几何图案的平面结构。在本专利技术所述的方法中，所述金属线为低温共烧工艺中所使用的金属浆料印制得的线。在本专利技术所述的方法中，所述金属微结构为十字形结构、工字形结构、方片或开口谐振环。在本专利技术所述的方法中，在制造坯筒的步骤中，在所述转轴表面涂有蜡层，然后将所述坯带在涂有蜡层的转轴卷绕至预定厚度，对卷有坯带的转轴进行红外加热，蜡层融化， 取出转轴，得到中空的坯筒。在本专利技术所述的方法中，在制造坯筒的步骤中，在所述转轴表面涂有润滑剂，将所述坯带卷绕在所述转轴上，取出转轴，得到中空的坯筒。在本专利技术所述的方法中，在制造坯筒的步骤中，所述转轴为有机物制成，所述坯带卷绕在转轴上不取出。在本专利技术所述的方法中，在烧结步骤中，所述转轴随坯筒一起进行低温共烧并被全部燃烧或分解，得到由坯筒烧结而成的TM模谐振子。在本专利技术所述的方法中，所述有机物为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。本专利技术还提供一种TM模谐振子，为一条坯 带卷绕后低温共烧而成的筒形结构，所述坯带为表面上印制有周期排布的多个金属微结构的生瓷带。在本专利技术所述的TM模谐振子中，所述金属微结构为金属线组成的具有几何图案的平面结构。实施本专利技术的TM模谐振子及其制备方法，具有以下有益效果金属微结构所在的曲面与TM模谐振子在滤波器中形成TM模式时的磁场方向是基本平行的，磁场可沿金属微结构所在曲面经过，使得由于交变磁场导致的感应电流很小，所以由金属微结构导致的损耗小；同时金属微结构与电场方向基本平行，从而最大限度提高谐振子的介电常数，减小谐振腔及其滤波器的体积。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I是本专利技术的制备TM模谐振子的方法的流程示意图；图2是坯带的结构示意图；图3是坯带卷绕在转轴上的结构示意图；图4是坯筒的结构示意图；图5是本专利技术的TM模谐振子应用在腔体滤波器中的结构示意图。具体实施例方式本专利技术涉及一种制备TM模谐振子的方法，如图I所示，包括如下步骤制造坯带在生瓷带上印制周期排布的多个金属微结构，制得坯带；制造坯筒将所述坯带在一转轴上卷绕至预定厚度，得到坯筒；烧结将所述坯筒进行低温共烧，得到TM模谐振子。下面将就具体的实施例来说明该步骤的详细过程。第一实施例首先制造坯带，具体流程如下利用流延法制得或者可以直接在市场上买到生瓷带，厚度为100 500 μ m。如图 2所示，以生瓷带10作为印刷基底，在其上利用丝网印刷工艺印制金属微结构11，得到坯带Io其中金属微结构11的成分可以是现有低温共烧工艺中所用到的各种金属浆料， 本实施例中为银，每个金属微结构11包括两条相互垂直的银线构成的十字形结构和连接在十字形结构的四个端点上的一字形结构，整体构成一个对称结构。金属微结构11在生瓷带10上成矩形阵列排布，排列的行间距(同一列相邻两行金属微结构的中心点之间的距离)和列间距(同一行相邻两列金属微结构的中心点之间的距离)均不大于所要制备的谐振子的谐振频率所对应的波长的四分之一，这里的金属微结构 11的尺寸是指其长、宽或四倍的当量直径(外轮廓围成的面积除以周长)。然后制造坯筒，具体流程如下制得坯带I后，如图3所示，在一圆柱形卷轴20表面涂上蜡，形成蜡层，对坯带I 施加适当的拉力将其卷绕在转轴20上，使得每圈坯带I之间紧密接触，直至卷到一定的圈数形成对应的厚度。然后对卷有坯带I的转轴20整体进行红外加热，加热温度约80摄氏度，蜡层融化，从而与最内一圈的坯带I之间形成间隙，可以轻松地将转轴20取出，得到卷成圆筒形的坯筒2，如图4所示。其中，由于转轴20在卷绕坯带时需要承受一定的拉力，因此转轴20需要选用任何具有一定强度、足以抵抗这种拉力放置变形的材料，例如钢管、铁棒、塑料杆等，该材料还应在红外加热时自身强度和形状不会受到影响例如软化、变形。最后，进行烧结，具体流程是先将坯筒2进行冷等静压，使坯带I的层与层之间被压实紧密，然后将坯筒2放入低温共烧设备中进行烧结，烧结温度约为900 950摄氏度，时间f 4小时，即得到本专利技术所要的TM模谐振子。采用这种方法制得的TM模谐振子，成圆筒形的同时，能够对电场起响应的金属微结构是环绕在平行于圆筒中心轴的圆柱形曲面上的，TM模式的滤波器的谐振腔中电场成竖直方向，能基本沿金属微结构所在平面穿过，因而能够最大限度地利用金属微结构来提高介电常数；同时，磁场方向是水平面上环绕的，与金属微结构所在的曲面基本平行，因此由磁场导致的感应电流很小；因此，具有这种金属微结构的TM模谐振子的损耗低，介电常数高，有利于滤波器的小型化，而损耗值也低，满足滤波器的性能要求。第二实施例制造坯带，该步骤与第一实施例完全相同，获得印制有金属微结构的坯带I。制造坯筒，其具体流程如下制得坯带I后，如图3所示，对坯带I施加一定压力地将其在一圆柱形转轴20卷绕成筒形的坯筒2。本实施例 中，转轴20为有机物材料制成，这里的有机物为聚四氟乙烯、 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯等各种在室温下具有一定的机械强度能抵抗坯带I卷绕时引起的压力防止变形、而在加热后还未达到800摄氏度即可能够被燃烧或分解完全的材料。随后进行烧结，具体流程如下将上述套有坯筒2的转轴20 —起进行冷等静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备TM模谐振子的方法，其特征在于，包括如下步骤制造坯带在生瓷带上印制周期排布的多个金属微结构，制得坯带；制造坯筒将所述坯带在一转轴上卷绕至预定厚度，得到坯筒；烧结将所述坯筒进行低温共烧，得到TM模谐振子。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在制造坯带的步骤中，所述金属微结构为金属线组成的具有几何图案的平面结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属线为低温共烧工艺中所使用的金属浆料印制得的 线。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属微结构为十字形结构、工字形结构、方片或开口谐振环。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在制造坯筒的步骤中，在所述转轴表面涂有蜡层，然后将所述坯带在涂有蜡层的转轴上卷绕至预定厚度，对卷有坯带的转轴进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，刘京京，缪锡根，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：