專利名稱：電介質(zhì)諧振器、濾波器、多路復(fù)用器和通信器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電介質(zhì)芯和腔體的電介質(zhì)諧振器。本發(fā)明還涉及與采用這種電介質(zhì)諧振器的濾波器和多路復(fù)用器以及包括這種濾波器或多路復(fù)用器的通信器件。
放置在腔體內(nèi)的包括電介質(zhì)芯的小型電介質(zhì)諧振器一般能夠在微波范圍內(nèi)處理較高的功率。
例如，采用橫向磁場(TM)模式的電介質(zhì)諧振器是由在腔體構(gòu)件(cavitymember)的一個腔體中安置了電介質(zhì)陶瓷的電介質(zhì)芯而構(gòu)成的，該腔體構(gòu)件是由金屬或陶瓷做成的，在其表面覆蓋了一層電極薄層。
常規(guī)電介質(zhì)諧振器結(jié)構(gòu)的一個例子示于

圖18、19A和19B，其中圖18是一分解的透視圖，圖19A是頂視圖，和圖19B是截面圖。在這個例子中，電介質(zhì)諧振器是如下構(gòu)成的。把具有在其兩個相應(yīng)的末端面上形成電極的電介質(zhì)芯3鑲嵌到用金屬制成的一個腔體構(gòu)件的主要部分1，并把電介質(zhì)芯3的兩個末端面與腔體構(gòu)件的主要部分1的內(nèi)表面通過焊料6相連接(參見圖19A-19B)。此后，腔體構(gòu)件的主要部分1的開口被腔體蓋2封閉掉。
在上面的結(jié)構(gòu)中的電介質(zhì)芯的兩個末端面都被焊接到腔體構(gòu)件的內(nèi)表面上，如在電介質(zhì)芯的線膨脹系數(shù)與腔體構(gòu)件之間存在著大的差別，則由于熱循環(huán)疲勞(heat cycle fatigue)在介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件之間的焊接部分發(fā)生退化，因而不能獲得足夠的高可靠性。
一個避免上述問題的已知工藝是用單塊模壓方法來制作電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件。在這個結(jié)構(gòu)中，因為電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件都是用陶瓷材料做成的，就基本上沒有由于熱循環(huán)疲勞引起的問題了。
但是，這種由單塊模壓電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件制成的結(jié)構(gòu)由電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成，盡管大多數(shù)的腔體構(gòu)件無需電介質(zhì)。因此材料成本增加了。另外，由于需要復(fù)雜的模具，因而產(chǎn)品成本也要增加。
由本申請人提交的日本專利申請第11-283037號揭示了一種由一根導(dǎo)電棒與電介質(zhì)芯一起放置到腔體中做成的諧振器，因此與電介質(zhì)芯聯(lián)在一起的諧振器模式和同軸(半同軸)諧振模式都被采用了。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，在由諸如鋁常規(guī)金屬材料做成的腔體構(gòu)件的線膨脹系數(shù)和電介質(zhì)芯之間存在著大的差別，因此由于上述理由，不能獲得在電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件之間的焊接部分充分的高可靠性。如果用一種與做成電介質(zhì)芯的電介質(zhì)陶瓷材料有相似的膨脹系數(shù)的金屬材料來做成腔體構(gòu)件的話，則這個問題是可以解決的。然而，用于腔體構(gòu)件的材料成本和需要生產(chǎn)腔體構(gòu)件的生產(chǎn)成本增加了。
因此，需要提供一種在一導(dǎo)電腔體構(gòu)件和裝置在腔體構(gòu)件中的電介質(zhì)芯之間的焊接部分對熱循環(huán)疲勞有高耐久性的電介質(zhì)諧振器，而且還可以在不增加材料成本和生產(chǎn)成本的情況下生產(chǎn)這種諧振器。還需要采用這種電介質(zhì)諧振器的濾波器和多路復(fù)用器。進一步需要一種包括這種濾波器或多路復(fù)用器的通信器件。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供的一種電介質(zhì)諧振器包括具有在其一個末端面上形成一個電極的電介質(zhì)芯；電導(dǎo)性腔體構(gòu)件，具有焊接到它末端面的焊接表面和也具有一彎曲的彈簧部分的電導(dǎo)性箔片，該金屬箔片的焊接表面通過電導(dǎo)性粘合劑被膠粘地焊接到電介質(zhì)芯的末端面上，金屬箔片的彈簧部分通過電導(dǎo)性粘合劑被膠粘地焊接到腔體構(gòu)件的內(nèi)表面。
在按照本發(fā)明的電介質(zhì)諧振器中，電介質(zhì)芯最好包括在其末端形成的凸緣(flange)部分，以及電導(dǎo)性金屬箔片最好包括供覆蓋凸緣部分的末端面之用的覆蓋部分，以及電導(dǎo)性金屬箔片的彈簧部分最好沿著凸緣部分的邊彎曲覆蓋部分來形成。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供的一種電介質(zhì)諧振器包括一個具有在其一特定末端面上形成電極的電介質(zhì)芯；一個電導(dǎo)性的腔體構(gòu)件；以及一個電導(dǎo)性箔片，一個頂升到一側(cè)的中心部分，金屬箔片的隆起(raised)部分通過電導(dǎo)性粘合劑被膠粘性地焊接到電介質(zhì)的末端面上，箔片的彈簧部分通過電導(dǎo)性粘合劑被膠粘性地焊接到腔體構(gòu)件的內(nèi)表面。
在上述的這些結(jié)構(gòu)中，電介質(zhì)芯的末端面通過電導(dǎo)性箔片與腔體構(gòu)件的內(nèi)表面塑性地連接而不是直接連接的，所以由于在電介質(zhì)芯的線膨脹系數(shù)與腔體構(gòu)件的之間的差異而引起的變形被具有塑性的箔片所吸收，因而，在電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件之間的焊接部分上不會發(fā)生熱循環(huán)疲勞。
在按照本發(fā)明的這種電介質(zhì)諧振器中，粘合劑最好嵌進被隆起部分包圍著的空間中，使得通過電導(dǎo)性箔片獲得在電介質(zhì)諧振器的末端表面和腔體構(gòu)件間的導(dǎo)電的連接，以及通過箔片和粘合劑獲得它們之間的機構(gòu)連接。因為通過導(dǎo)電箔片電介質(zhì)芯的末端面電極和腔體彼此是導(dǎo)電連接的，所以沒有電場進入粘合劑，因為不發(fā)生退化。
在按照本發(fā)明的這種電介質(zhì)諧振器中，最好是，腔體構(gòu)件具有導(dǎo)向被隆起部分包圍著的空間的一個孔，而該小孔和被隆起部分包圍著的空間用一種粘合劑填充。這樣可使它有可能從腔體構(gòu)件的外面容易地注入粘合劑。而且，凝固的粘合劑密接在小孔中，因此在腔體構(gòu)件和箔片和電介質(zhì)芯之間的焊接強度被加強了。
在按照本發(fā)明的這種電介質(zhì)諧振器中，最好是，該電介質(zhì)芯具有在其末端面上形成的開有凹槽和有伸出物的部分。這個結(jié)果在電介質(zhì)芯的末端面和粘合劑之間在剪切方向上的焊接強度會有所增加。
根據(jù)本發(fā)明另有的一個方面，提供的是包括具有上述結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)諧振器的濾波器；和與電介質(zhì)諧振器的在諧振模式中的電磁場耦合的耦合結(jié)構(gòu)，而這個耦合結(jié)構(gòu)用作為信號輸入/輸出部分。
根據(jù)本發(fā)明另有的一方面，提供的是包括由多個具有上述結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)諧振器做成的濾波器的多路復(fù)用器；和與多個電介質(zhì)諧振器中的兩個耦合的耦合結(jié)構(gòu)，使得該耦合結(jié)構(gòu)用作為共同的天線輸入/輸出的終端。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供的是包括上述濾波器或多路復(fù)用器的一種通信器件。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述，可以進一步理解本發(fā)明的優(yōu)點、特征和目標(biāo)，圖中相同的部分用相同的標(biāo)號表示。
圖1A-1C是圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的部件的透視圖；圖1D是沿著圖1B直線A-A’剖取的剖面圖；圖2是該電介質(zhì)諧振器的分解透視圖；圖3是該電介質(zhì)諧振器的截面圖；圖4A-4C是圖示出在各種諧振模式中的在電介質(zhì)諧振器中的電磁場分布例子的示意圖；圖5是在電介質(zhì)諧振器中的兩種諧振模式之間的耦合示意圖；圖6A-6B是用透視圖和截面圖的形式圖示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例電介質(zhì)諧振器；圖7A-7B是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例用于電介質(zhì)諧振器的電介質(zhì)芯的透視圖；圖8是示于圖7的電介質(zhì)諧振器的截面圖；圖9是按照本發(fā)明的第四實施例的電介質(zhì)諧振器的截面圖10A-10C是圖示出三個電介質(zhì)諧振器的頂視圖；圖11是圖示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的用于電介質(zhì)芯和金屬箔片的透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例用于該電介質(zhì)諧振器的電介質(zhì)芯元件的透視圖；圖13是圖示出按照本發(fā)明的第五實施例用于該電介質(zhì)諧振器的電介質(zhì)元件和腔體構(gòu)件的透視圖；圖14是圖示出一種方式，在這種方式中電介質(zhì)芯元件是按照本發(fā)明的第五實施例被裝置在電介質(zhì)諧振器的腔體中；圖15中濾波器的一個例子的示意圖；圖16是轉(zhuǎn)換開磋的裝置方塊示意圖；圖17是通信器件的裝置方塊示意圖；圖18是圖示出常規(guī)的電介質(zhì)諧振器結(jié)構(gòu)的透視圖；及圖19是用頂視圖和截面圖的形式來圖示出常規(guī)的電介質(zhì)諧振器。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)參考圖1A-5描述如下。圖1A-1C是圖解說明介質(zhì)諧振器的部件的透視圖。圖1A圖解說明由電介質(zhì)陶瓷形成為一直角平行六面體外部形狀的電介質(zhì)芯3。在電介質(zhì)芯的中心形成一個小孔，并在電介質(zhì)芯3的兩個末端面上都做了銀電極薄膜。
圖1B圖解說明了包含諸如銅箔片或沉積了銀的銅箔片之類材料的金屬箔片。使金屬箔片的部分頂升到一個側(cè)面去，使得該隆起部分基本上形成一個平面以及周圍部分基本上形成另一個平面。圖1D為沿著圖1B的直線A-A’剖取的剖面圖。在這里，“中央部分”用來描述與周圍部分不同的一部分。該中央部分并不一定需要位于確切的中心。
圖1C圖示了由諸如沉積了銀的鋁的金屬做成的腔體構(gòu)件。該腔體構(gòu)件包括一主要部分1和腔體蓋2。電導(dǎo)柱4被裝置在腔體構(gòu)件的主要部分1，使得該電導(dǎo)柱從主要單元1的底表面中心伸出。該電導(dǎo)柱可與主要單元1分別制作成或與主要單元整體制作。
圖2是透視圖，它圖示了電介質(zhì)芯與腔體構(gòu)件組合的方式，以及圖3是它的截面圖。正如圖3所示，金屬箔片5的隆起部分被連接(例如焊接)到電介質(zhì)芯3的有關(guān)的末端面。電介質(zhì)3是如下被放入腔體中去。首先，如圖2所示，把具有金屬箔片焊接到兩個末端面上的電介質(zhì)芯3鑲嵌到腔體構(gòu)件的主要部分1，使得電導(dǎo)柱4插入到由電介質(zhì)芯做成的小孔中去。當(dāng)電介質(zhì)芯達到預(yù)定的高度時，金屬箔片5的周圍部分被連接(例如焊接)到腔體構(gòu)件的主要部分1的內(nèi)表面上。而且，在電介質(zhì)插入腔體構(gòu)件的主要部分1之前，把粘合劑7放在每片金屬箔片5的凹槽部分(內(nèi)表面)，并在電介質(zhì)芯鑲嵌腔體構(gòu)件的主要部分1之后，用熱使粘合劑7凝固。由此，把金屬箔片5的內(nèi)表面和電介質(zhì)芯的每個末端面連接到腔體構(gòu)件的主要部分1的內(nèi)表面。
至于該粘合劑，可以全貌生種導(dǎo)電的諸如含銀的或其同類的環(huán)氧樹脂或硅樹脂粘合劑。尤其是，為要獲得高可靠性，一種含橡膠的粘合劑是合意的。該電導(dǎo)性粘合劑具有高的熱輻射本領(lǐng)，因此改善了熱阻。
此后，腔體構(gòu)件主要部分1的開口末端用腔體蓋2封住，如圖3所示，用焊接方法或采用螺釘以便形成一個完全的電介質(zhì)諧振器。
在圖3，可首先用粘合劑7的方法來完成連接，然后把每個金屬箔片5的周圍部分焊接到腔體構(gòu)件主要部分1的內(nèi)壁。
在示于圖1到3的例子中，在每個金屬箔片5的隆起部分做了一個開口，所以當(dāng)把金屬箔片5焊接到電介質(zhì)芯3的末端面上時，在電介質(zhì)芯3的末端面上的電極部分地被暴露出來，從而保證了焊接能在高度可靠的制法中容易地被完成。通過每個金屬箔片5的小孔在電介質(zhì)芯3的每個面和腔體構(gòu)件的主要部分1的內(nèi)表面之間的用粘合劑7的方法可以直接連接，從而導(dǎo)致了在它們之間粘合強度的加強。
然而，注意到金屬箔片5內(nèi)的開口并不一定需要。當(dāng)金屬箔片5無開口時，金屬箔片5也可以焊接到電介質(zhì)芯的末端面上去，而且金屬箔片5的有凹槽的側(cè)面(內(nèi)表面)能被焊接到腔體構(gòu)件的主要部分1的壁內(nèi)表面上去，經(jīng)致電介質(zhì)芯3是通過金屬箔片5被膠粘性地固定到腔體主要部分1的內(nèi)表面。
而且，粘合劑7并不是一定需要的。當(dāng)不用粘合劑7時，可能要增加金屬箔片5的厚度以便具有正常的剛度。因為金屬箔片5具有像碟子樣的形狀，它的中心部分被隆起到這樣的程度，使得其隆起部分和周圍部分形成各自的平面，總的來說雖然箔片的厚度是小的，但是可以得到相對高的剛性。另一方面，金屬箔片5具有正常程度的塑性，它吸收由于電介質(zhì)芯的線膨脹系數(shù)和腔體構(gòu)件的之間的差異引起的變形以及它也吸收在電介質(zhì)芯的尺寸上的變化。這種彈性進一步吸收了電介質(zhì)芯尺寸的變化。
圖4A-4C圖示了在各種模式中電磁場分布的例子，其中實心箭頭代表電場矢量和不連續(xù)的箭頭代表磁場矢量。圖4A圖示了在該電介質(zhì)芯3和該腔體中的TM模式的電磁場分布。在這個模式中，電場矢量的指向是平行于電介質(zhì)芯3的縱方向，而磁場方向則在垂直于電介質(zhì)芯3的縱方向的平面上形成一個環(huán)。雖然電介質(zhì)芯具有直角的形狀，但是在這里用了圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)來描述模式，其中h是沿著傳播方向取的，θ是取來代表垂直于傳播方向的平面上的角度，和r是取自在垂直于傳播方向的平面上的徑向方向。如果在電場分布中相關(guān)方向的波數(shù)由TMθrh來代表，則本模式可表示為一個TM010模式，注意到這個模式與嚴(yán)格的TM010模式相似，但是因為電介質(zhì)芯不是圓柱體的和導(dǎo)電柱4是在電介質(zhì)芯的中心處形成的所在略有差異。因此，這個模式在這里是被稱作準(zhǔn)TM模式。
圖4B是一個頂視圖，它圖示了由腔體構(gòu)件和導(dǎo)電柱做成的半同軸諧振器模式，和圖4C是它的正視圖。在這個模式中電場矢量從導(dǎo)電柱指向腔體構(gòu)件的內(nèi)壁，而磁場矢量沿著導(dǎo)電柱形成一個環(huán)。在這個半同軸諧振器中不同于的半同軸諧振器，裝備了電介質(zhì)芯3，以及在導(dǎo)電柱4的頂和腔體構(gòu)件的頂壁之間形成了一個間隙。所以這個模式在這里被稱作準(zhǔn)TEM(橫向電磁波型)模式。
圖5圖示了一種能使上述兩種模式彼此能耦合的結(jié)構(gòu)，注意到圖5是該結(jié)構(gòu)的頂視圖。它沒示出腔體的蓋。在圖5中，在準(zhǔn)TEM模式中的電場矢量ETEM從導(dǎo)電柱4在徑向方向上指向，而在準(zhǔn)TM模式中的電場矢量ETM在電介質(zhì)芯3的縱向方向上指向。所以，可干擾在沿著從電介質(zhì)芯3的一個末端到中心(在此裝置了導(dǎo)電柱4)的電介質(zhì)芯3的縱向方向延伸的區(qū)域中的電場強度和在從中心到電介質(zhì)3另一末端的區(qū)域中的電場強度之間的平衡，這兩種模式可以彼此耦合。為此目的，如圖5所示，做成了一個耦合調(diào)節(jié)孔h以便在耦合調(diào)節(jié)孔的附近干擾電場強度的對稱性，因而使準(zhǔn)TEM模式和準(zhǔn)TM模式彼此耦合起來。耦合程度決定于耦合調(diào)節(jié)孔的大小(內(nèi)直徑或深度)。
在上述的構(gòu)造中采用準(zhǔn)TM模式和TEM模式做成了一種電介質(zhì)諧振器。
參考圖6A-6B，按照第二實施例的電介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)描述于下。圖6A是該電介質(zhì)諧振器的透視圖，其中它的腔體蓋已被移去，以及圖4B是它的截面圖。在這種第二實施例中，不同于參考圖2和3按照上述的第一實施例的電介質(zhì)諧振器，腔體構(gòu)件的主要部分1具有與空間聯(lián)系的孔14，這個空間是由相應(yīng)的金屬箔片5的隆起部分的內(nèi)表面和腔體構(gòu)件的主要部分1的表面包封起來的，即與相應(yīng)的金屬箔片5的隆起的內(nèi)側(cè)貫通。
這種電介質(zhì)諧振器的裝配如下所述。首先，把具有金屬箔片5已焊接到兩個末端的電介質(zhì)芯3嵌入到腔體構(gòu)件的主要部分1，而把電介質(zhì)芯3暫時固定在預(yù)定高度。當(dāng)保持電介質(zhì)芯3在該高度時把相應(yīng)的金屬箔片5的周圍部分焊接到腔體構(gòu)件的主要部分1的內(nèi)表面。此后，通過孔14從腔體構(gòu)件1的主要部分的外面把粘合劑7注入，隨后該粘合劑凝固。在這個過程中，每個孔14的內(nèi)表面注滿了粘合劑7。
在該結(jié)構(gòu)中，已凝固的粘合劑7鑲嵌于每個孔14中，因而在電介質(zhì)芯3和腔體構(gòu)件的主要部分1之間的焊接強度被加強了。
如果對每個空做了為注射粘合劑用的許多小孔14，正如圖6A所示，那末就獲得了可吸入性，因而粘合劑就可在高度可靠的方式下非常迅速地注入到每個空間。這些上述的空間部分地保留空的狀態(tài)。目的是把凝固的粘合劑提供在金屬箔片5隆起部分的內(nèi)表面和腔體構(gòu)件主要部分1的內(nèi)表面之間足夠的焊接強度。
參考圖7A、7B和8，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)描述如下。
圖7A和7B以透視圖的形式圖示出電介質(zhì)世的兩個例子，每個電介質(zhì)芯具有在該電介質(zhì)芯的每個末端面上形成的開了凹槽的部分11。
圖8是圖示狀態(tài)的截面圖，在該狀態(tài)中示于圖7的每一個電介質(zhì)芯被放置于腔體中。這種電介質(zhì)諧振器裝配如下。首先，把金屬箔片5焊接到電介質(zhì)芯3的兩個相應(yīng)的末端面上，而把該綜合成一電介質(zhì)芯3通過腔體構(gòu)件的開口鑲嵌到它的主要部分1。該電介質(zhì)芯3暫時地固定在預(yù)定的高度。當(dāng)把電介質(zhì)芯3保持在這個高度時，把相應(yīng)的金屬箔片5的周邊部分焊接到腔體構(gòu)件主要部分1的內(nèi)壁上。此外，通過在腔體構(gòu)件主要部分1處形成的小孔把粘合劑7注入，因而膠粘性地把電介質(zhì)芯3和金屬箔片5固定到腔體構(gòu)件的主要部分1上。在這個過程中，在電介質(zhì)芯3的各個末端面上形成的開有凹槽部分11的里面也注進了粘合劑7，因此在電介質(zhì)芯3和已凝固的粘合劑7之間的機構(gòu)強度被加強了。
參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的電介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)描述于下。
在該第四實施例中，不同于以前的實施例，在這些實施例中把各片金屬箔片的周邊部分焊接到腔體構(gòu)件的內(nèi)表面，而現(xiàn)在，采用螺釘12把每片金屬箔片5固定到腔體構(gòu)件的主要部分1，如圖9所示。就是說，如圖9所示，事先在每片金屬箔片5的周邊部分形成了為在那里通過螺釘之用的許多小孔，和在腔體構(gòu)件的主要部分1的壁上也一樣，于是用螺釘12把兩片金屬箔片5固定到腔體構(gòu)件主要部分1的壁上和兩個具有與電介質(zhì)芯3的橫截面相符的直角圓環(huán)形的相應(yīng)的固定構(gòu)件13。
雖然在這個和以前的實施例中是用焊接的方法把金屬箔片與電介質(zhì)芯的末端面連接起來的，但是采用導(dǎo)電的粘合劑或其它類型的導(dǎo)電連接材料也可獲得這種連接。
雖然在這個和以前的實施例中，電介質(zhì)芯是被做成直角平行六面體，但是電介質(zhì)芯也可做成多邊形的或圓棱體。
圖10A-10C圖示出介質(zhì)諧振器結(jié)構(gòu)的三個其它的例子，在圖中的結(jié)構(gòu)以頂視圖形式示出，在這些圖中腔體蓋未被示出。
在示于圖10A的例子中，把電介質(zhì)芯3包含兩個相交的電介質(zhì)棱體，其中四個末端面上的每一個都做了電極薄膜以及每個末端面上都焊接了一片金屬箔片5。在每個金屬箔片5和腔體構(gòu)件主要部分1的內(nèi)表面之間的電連接和電介質(zhì)芯3和金屬箔片5對腔體構(gòu)件主要部分1的機構(gòu)連接可由上述的其中之一的工藝獲得，參考圖1A到9。根據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)采用兩個準(zhǔn)TM模式和一個準(zhǔn)TEM模式的電介質(zhì)諧振器。
在示于圖10B的例子中，在沒有形成有腔體中的導(dǎo)電塊和設(shè)有在電介質(zhì)芯3中為通過導(dǎo)電柱肜的小孔的情況下，把電介質(zhì)芯腔體構(gòu)件的主要部分1中。用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得采用單一的TM模式的電介質(zhì)諧振器。
在示于圖10C的例子中，在腔體中設(shè)有裝置導(dǎo)電柱的情況下，把一交叉形的電介質(zhì)芯3裝在腔體中。用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得采用二個TM模式的電介質(zhì)諧振器。
參考圖11到14，按照本發(fā)明第五實施例的電介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)描述于下。
圖11是圖示了電介質(zhì)芯和金屬箔片形狀的透視圖。電介質(zhì)芯3包括一具有一圓孔3h的直角平行六面體，這圓孔形成于它的中心，以及從直角平行六面體部分的兩個相關(guān)的末端延伸出來的凸緣部分3f。這個電介質(zhì)芯可用整塊模壓方法或用直角平行六面體部分和凸緣部分相互焊接法來生產(chǎn)。每個3f覆蓋一層用鍍膜和焙烘做成的銀電極薄膜。
每個金屬箔片5包括一覆蓋部分5c，用作覆蓋電介質(zhì)芯對應(yīng)的凸緣部分的末端而，彈簧部分5f，開口5h，和隆起部分5a。
彈簧部分5f是由彎曲金屬箔片5做成的，使得當(dāng)金屬箔片5與對應(yīng)的3f相連時使得凸緣部分3f的末端面被覆蓋部分5c所覆蓋，凸緣部分3f的外邊被彈簧部分5f所覆蓋。
隆起部分5a是先從開口5h的四個相關(guān)的角在對角方向部分地切開覆蓋部分5c從而形成四個折葉，然后朝將面對腔體的表壁表面的一側(cè)使該綜合合成的四個折葉隆起。
圖12是圖示電介質(zhì)芯單元包括上述的電介質(zhì)芯和金屬箔片的透視圖。
這個電介質(zhì)芯單元是由金屬箔片的覆蓋部分焊接到電介質(zhì)芯的兩個相關(guān)凸緣部分的末端面組裝起來的。焊接是由先在電介質(zhì)芯的兩個凸緣部分的末端面上或在金屬箔片的覆蓋部分或在兩者的末端面上和覆蓋部分上鍍以焊膏然后整個加熱而完成的。換一種方法，可以采用焊接烙鐵通過在每片金屬箔片的覆蓋部分的周邊區(qū)上形成的八個小孔來完成焊接。
圖13是圖示一種樣式的透視圖，在該樣式中電介質(zhì)單元是被裝在腔體構(gòu)件中，而圖14是圖示其主要部分的截面圖。注意到覆蓋腔體開口的腔體蓋未在圖13和14中示出。
腔體構(gòu)件主要部分1是采用模具澆鑄技術(shù)做成的。腔體構(gòu)件主要部分1的內(nèi)和外表面上覆蓋了一層銀電極薄膜。在這個具體的例子中，腔體構(gòu)件主要部分1具有四個裝置著四個電介質(zhì)芯單元的腔體。當(dāng)把電介質(zhì)芯單元完全鑲嵌進腔體的主要部分時，在每片金屬箔片下面的邊上的彈簧部分與每個腔體底部表面上形成的對應(yīng)的臺階部分15實施接觸，因而把每個電介質(zhì)芯安置在Z方面的位置上(在一個鑲嵌每個電介質(zhì)芯的方向上)，如圖14所示。此外，如圖13所示，在每片金屬箔片的右邊和左邊的彈簧部分與腔體壁的內(nèi)表面上在Z方向延伸的臺階部分實施接觸，因而把每個電介質(zhì)芯安置在X方向的位置上(在一個安排多個電介質(zhì)芯單元的方向上)。此外，如圖14所示，彈簧部分5f以及相關(guān)的金屬箔片的隆起部分5a和腔體壁對面的內(nèi)表面實施接觸，因而，把每個電介質(zhì)芯單元安置在Y方向的位置上(在電介質(zhì)芯的縱向方向上)。結(jié)果，金屬箔片的彈簧部分在X，Y和Z的方向上在對應(yīng)的腔體中支架著每個電介質(zhì)單元芯20。因此，每個電介質(zhì)芯以一種漂浮的樣式被固定在對應(yīng)的腔體中。
這些電介質(zhì)芯單元被裝配到腔體構(gòu)件的主要部分如下。首先，對示于圖12的狀態(tài)中的電介質(zhì)芯單元，把焊膏鍍到每片金屬箔片的彈簧部分的預(yù)定表面上(要焊接的表面)或腔體壁的內(nèi)表面的預(yù)定區(qū)域上(要焊接的區(qū)域)或在兩者，彈簧部分的預(yù)定表面上和在腔體壁的內(nèi)表面的預(yù)定區(qū)域上。此后，如圖13所示，把四個電介質(zhì)芯單元鑲嵌到對應(yīng)的腔體中，并把整體加熱從而完成焊接。在完成焊接之后，通過在腔壁內(nèi)表面形成的細(xì)槽9把粘合劑注入，如圖13所示。每個細(xì)槽的下面的末端形成于一特定的高度，因此當(dāng)把電介質(zhì)芯單元鑲嵌進對應(yīng)的腔體中時，每個細(xì)槽9的下部末端到達對應(yīng)的金屬箔片的開口，這就能讓隆起部分5a的里面充滿粘合劑。于是該粘合劑就凝固了。被隆起部分5a包圍的每個空間并不一定需要全部注滿粘合劑。如果在上述空間中粘合劑的注入是足夠的，因面電介質(zhì)芯單元和金屬箔片與腔體內(nèi)壁的內(nèi)表面可連接得足夠堅固。
上述的這種結(jié)構(gòu)使每個電介質(zhì)芯單元在對應(yīng)的腔體中的電學(xué)上的和機構(gòu)上的支承成為可能。此外，因為電介質(zhì)芯單元3的凸緣部分通過彈簧部分被塑性地支承在腔體構(gòu)件的內(nèi)側(cè)，在每個電介質(zhì)芯單元和腔體構(gòu)件之間的熱應(yīng)力減小了。此外，在電介質(zhì)芯單元和腔體之間的尺寸差異被彈簧部分所吸收，因此在焊接部分沒有過度的應(yīng)力發(fā)生。再說，如果電介質(zhì)芯的凸緣尺寸已固定，則可把金屬箔片和腔體構(gòu)件和相同的腔體結(jié)構(gòu)做成具有各種不同特性的電介質(zhì)諧振器，只在依據(jù)所需的特性用修改，除凸緣部分外的，電介質(zhì)芯的尺寸就可以了。
在示于圖14的例子中，把導(dǎo)電柱4裝置在腔體中能使電介質(zhì)諧振器在準(zhǔn)TEM模式中操作，正如在較早時描述的，可參考第一實施例。此刈電介質(zhì)芯3和腔體構(gòu)件1的組合能使諧振器在準(zhǔn)TM模式中操作。
增加導(dǎo)電柱4的頂部直徑以便增加面向腔體蓋的面積，從而增加在導(dǎo)電柱4和腔體蓋之間的電容。大的電流集中在導(dǎo)電柱4的底部。避免由于電流集中的問題，也要增加導(dǎo)電柱4底部的直徑。這導(dǎo)致?lián)p耗上的減少。除導(dǎo)電柱4頂部和底部外的部分的直徑，則應(yīng)隨腔體的內(nèi)部尺寸以能獲得最佳特性來決定的。因此，總的尺寸和損耗被減到最小。可以把導(dǎo)電柱4的頂部做成圓形的，因此，在導(dǎo)電柱的頂部處的電場集中被降低了，而最大允許功率提高了。
在示于圖13的例子中，用了四個電介質(zhì)芯單元形成了八個諧振器。雖然相鄰諧振器彼此耦合的方式?jīng)]有在這里詳細(xì)描述，但是包括多個諧振器級的濾波器可以用相鄰諧振器從一組相鄰諧振器到另一組彼此間的耦合來獲得。
參考圖11到14，在上述的例子中，電介質(zhì)芯單元具有凸緣部分。換句話說，參考圖11到14，上述的金屬箔片可應(yīng)用到包括一電介質(zhì)芯電介質(zhì)諧振器，這電介質(zhì)芯具有簡單的棱體或圓柱體的形狀，并且沒有凸緣部分。在這種情況下，一電介質(zhì)芯的每個末端面可能與一片金屬箔片5的中心相連接，正如圖11所示的那樣。換句話說，金屬箔片可被做成使其尺寸與電介質(zhì)芯的末端面尺寸相當(dāng)。更具體地說，在這種情況下，金屬箔片的彈簧部分可以沿著焊接到電介質(zhì)芯的末端面的面的邊緣來彎曲金屬箔片而形成，因而金屬箔片是沿著電介質(zhì)芯的末端面的外邊被彎曲的。
參考圖15，一濾波器的結(jié)構(gòu)例子描述于下。在圖15中，腔體由交替的一長二短的虛線來代表。每個導(dǎo)電柱4a,4b的頂部在腔體壁的內(nèi)表面被隔開。在本結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)電柱4a和固定它的腔體的組合在準(zhǔn)TEM模式中作為一只諧振器，和電介質(zhì)芯3和圍繞它的腔體的組合在準(zhǔn)TM模式中作為一只諧振器。相似地，導(dǎo)電柱4b和圍繞它的腔體的組合在準(zhǔn)TEM模式中作為一只諧振器，和電介質(zhì)芯3b和圍繞它的腔體的組合在準(zhǔn)TM模式中作為一只諧振器。每個同軸導(dǎo)體8a，8b的中央導(dǎo)體通過一個耦合環(huán)9a和9b與對應(yīng)的腔體內(nèi)部耦合。把耦合環(huán)9a和9b裝配到使得這些環(huán)9a和9b與磁通量在TM模式中如上所述有交聯(lián)，但是在TEM模式中與磁通理基本上沒有交聯(lián)。因此，環(huán)9a和9b如上所述與TM模式在磁性上耦合。
與示于圖5的耦合調(diào)節(jié)孔h相似，耦合調(diào)節(jié)孔ha和hb提供準(zhǔn)TM模式和準(zhǔn)TEM模式能彼此耦合。此外，在相鄰腔體之間的壁上形成了一個窗口，并且裝配了一個耦合環(huán)使得它越過該窗口延伸。耦合環(huán)10是這樣裝置的，使得其環(huán)平面朝向一個方向，這個方向在準(zhǔn)TM模式中不允許磁通量交聯(lián)，但在準(zhǔn)TEM模式中允許與磁通量交聯(lián)。因此，耦合環(huán)10在兩個腔體中與準(zhǔn)TEM模式在磁學(xué)上耦合。結(jié)果，下面的耦合從同軸連接器8a朝同軸連接器8b耦合準(zhǔn)TM模式→準(zhǔn)TEM模式→準(zhǔn)TEM模式→準(zhǔn)TM模式。所以從整體來看，該濾波器相當(dāng)于由四個諧振器級構(gòu)成的一臺帶通濾波器。
圖16圖示了一多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)的一個例子。在圖16所示的結(jié)構(gòu)中，參考圖15，像上述的一種濾波器可用作一發(fā)射濾波器或一接收濾波器。該發(fā)射濾波器通過一個發(fā)射信號頻率而該接收濾波器通過一個接收信號頻率。在發(fā)射頻率濾波器的輸出接口和接收濾波器的輸入接口彼此相連接處的波節(jié)位置是這樣來選擇的，就是要使得從波節(jié)到發(fā)射濾波器的最后諧振器級的有效短路平面的電長度等于接收信號頻率的1/4波長的奇數(shù)倍，因而使得從波節(jié)到接收濾波器的第一諧振器級的有效短路平面的電長度等于發(fā)射信號頻率1/4波長的奇數(shù)倍，從而保證了發(fā)射信號和接收信號是彼此隔離的。
同樣，多路復(fù)用器或多路調(diào)制器可以在一個普通接口和個別接口之間裝置多個電介質(zhì)濾波器來做成。
圖17圖示出采用上述的多路復(fù)用器的通信器件的結(jié)構(gòu)的一個例子。如圖17所示，高頻部分是由發(fā)射濾波器的輸入接口到發(fā)射線路，接收濾波器的輸出接口到接收線路，和多路復(fù)用器的輸入/輸出接口到天線的連接而形成的。
此外，諸如多路復(fù)用器，多路調(diào)制器，耦合器和功率分配器的電子單元可采用上述的電介質(zhì)諧振器來做成，以及采用這種線路單元可以實現(xiàn)小尺寸的通信器件。
可從上面的描述中知道，本發(fā)明具有很多的優(yōu)點。就是說，電介質(zhì)芯的末端面是通過導(dǎo)電箔片與腔體壁的內(nèi)表面塑性連接的而沒有直接連接到那里，所以由于在電介質(zhì)芯的線膨脹系數(shù)和腔體構(gòu)件的線膨脹系數(shù)之間引起的變形被箔片所吸收，因此在電介質(zhì)芯和腔體構(gòu)件之間的焊接部分不發(fā)生熱循環(huán)疲勞。結(jié)果，獲得了在特性的穩(wěn)定性和可靠性方面的改善。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)諧振器中，電介質(zhì)芯具有在其末端形成的凸緣部分，以及導(dǎo)電箔片具有為覆蓋該凸緣部分的末端面之用的覆蓋部分，以及導(dǎo)電箔片的彈簧部分是由沿著凸緣部分的邊彎曲覆蓋部分而做成的。結(jié)果，電介質(zhì)芯和金屬箔片是在離開電介質(zhì)芯末端面的中心處在一寬闊的面積上通過導(dǎo)電的接觸材料與腔體壁的內(nèi)表面連接的，當(dāng)電流通過諸如焊料和導(dǎo)電粘合劑等的導(dǎo)電連接材料時會產(chǎn)生噪音。然而，因為連接是遠(yuǎn)離電介質(zhì)芯的中心的位置上形成的，又因為焊接部分的電流密度變低了，所以由電介質(zhì)諧振器產(chǎn)生的噪音變低了。
此外，在按照本發(fā)明的電介質(zhì)諧振器中，當(dāng)把粘合劑鑲嵌到被隆起部分包圍的空間中時，在電介質(zhì)芯末端面和腔體構(gòu)件間的電連接是通過導(dǎo)電箔片來提供的，而機械連接是通過箔片和粘合劑這兩者來提供的。結(jié)果，獲得了更為可靠的電的和機械的連接，而特性的穩(wěn)定性進一步被改善。因為電介質(zhì)芯的末端面電極和腔體介通過導(dǎo)電箔片彼此電連接的，沒有電場會進入粘合劑，因面沒有退化會發(fā)生。
此外，在按照本發(fā)明的電介質(zhì)諧振器中，因為腔體構(gòu)件具有被相應(yīng)的金屬箔片隆起部分所包圍的空間聯(lián)系的小孔，所以它變得易于從腔體構(gòu)件表面注入粘合劑。此外，凝固的粘合劑被密按在小孔中，因而在腔體構(gòu)件與箔片和電介質(zhì)芯之間的焊接強度被加強了。
再有，在按照本發(fā)明的諧振器中，因為電介質(zhì)芯具有在它的末端面上形成的凹槽和伸出部分，所以在電介質(zhì)芯的末端面和粘合劑之間的焊接強度在剪切方向是增加了。它保證了在電芯和腔體構(gòu)件之間的位置偏差能被防止，因此，可靠性被進一步加強。
本發(fā)明也提供了采用該濾波器或該多路調(diào)制器的高可靠性高穩(wěn)定性的通信器件。
雖然借助特定實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說可以有許多變化和改進。因此本發(fā)明并不由具體的揭示形式限定。
權(quán)利要求
1．一種電介質(zhì)諧振器，其特征在于包括電介質(zhì)芯，它具有在其一末端面上形成的一電極；導(dǎo)電腔體構(gòu)件；和導(dǎo)電箔片，它具有焊接到所述末端面的焊接面和彎曲的彈簧部分，所述箔片的彈簧部分粘合到所述腔體構(gòu)件的內(nèi)表面。
2．如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)諧振器，其特征在于所述電介質(zhì)芯包括在其一末端形成的一凸緣部分，并且所述導(dǎo)電箔片包括用來覆蓋所述凸緣部分的一末端面的覆蓋部分，而且所述導(dǎo)電箔片的所述彈簧部分包括沿所述凸緣部分邊彎曲的所述覆蓋部分的一部分。
3．如權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)諧振器，其特征在于所述導(dǎo)電箔片具有一個開口和在朝腔體構(gòu)件內(nèi)表面的所述開口周圍部分地頂升形成的隆起部分，并且粘合劑被填入到被所述隆起部分包圍的空間。
4．如權(quán)利要求3所述的電介質(zhì)諧振器，其特征在于所述電介質(zhì)芯的所述端面具有與所述隆起部分保衛(wèi)的所述空間貫通的凹槽并且在所述凹槽內(nèi)放置所述粘合劑。
5．一種電介質(zhì)諧振器，其特征在于包括電介質(zhì)芯，它具有在末端面上形成的電極；導(dǎo)電腔體構(gòu)件；和導(dǎo)電箔片，它的中央部分被頂升到一側(cè)，所述箔片的所述隆起部分與所述電介質(zhì)芯的末端面連接，所述箔片的周圍部分與所述腔體構(gòu)件的內(nèi)表面連接。
6．如權(quán)利要求5所述的電介質(zhì)諧振器，其特征在于粘合劑被填入到被所述隆起部分包圍的空間。
7．按照權(quán)利要求6的電介質(zhì)諧振器，其特征在于所述腔體構(gòu)件具有導(dǎo)向被所述隆起部分所包圍的空間的孔，并且所述孔和被所述隆起部分包圍的空間被注入粘合劑。
8．如權(quán)利要求6或7所述的電介質(zhì)諧振器，其特征在于所述電介質(zhì)芯具有在其末端面形成凹槽。
9．一種包含如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的電介質(zhì)諧振器的濾波器，并且進一步包括與所述電介質(zhì)諧振器電磁藕合的輸入/輸出終端。
10．一種包含如權(quán)利要求9所述濾波器的通信器件，并且進一步包含與所述濾波器相連的至少一個發(fā)射電路和接收電路。
11．一種包括一對如權(quán)利要求9所述濾波器的多路復(fù)用器，每個所述濾波器具有一對所述輸入/輸出端；每個所述濾波器的各端與公共天線端連接；每個所述濾波器的其他端分別與發(fā)射機輸入端和所述多路復(fù)用器的接收輸出端連接。
12．一種包括如權(quán)利要求11所述多路復(fù)用器的通信器件，并且進一步包含與所述發(fā)射機輸入端相連的發(fā)射電路和與所述接收機輸出端相連的接收電路。
全文摘要
電介質(zhì)諧振器包括由導(dǎo)電材料形成的腔體構(gòu)件和放置在該腔體構(gòu)件中的電介質(zhì)芯。在電介質(zhì)芯的每個凸緣部分的末端面上形成了電極。具有為覆蓋凸緣部分的末端面之用的覆蓋部分和具有沿個凸緣部分外邊彎曲彈簧部分的金屬箔片被連接到電介質(zhì)芯。此后,把金屬箔片和彈簧部分焊接到腔體壁的內(nèi)表面。該金屬箔片具有朝腔體壁表面的頂升部分,而該頂升部分的內(nèi)部被注滿了一種粘合劑。
文檔編號H01P1/205GK1319917SQ0111219
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者齊藤賢志, 久保浩行, 若松弘已 申請人:株式會社村田制作所