輕重量空腔濾波器和無線電的子系統(tǒng)結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一般而言涉及用于過濾無線電波的方法和結構。更特定而言，本發(fā)明針對 于用于制造輕重量空腔諧振器濾波器的方法和結構。
【背景技術】
[0002] 本文所公開的實施例涉及通常被稱作空腔諧振器濾波器的電路族/系列，空腔諧 振器濾波器用于無線電頻率收發(fā)器鏈中?？涨恢C振器濾波器有助于接收和發(fā)送在選定頻 帶的無線電波。通常，通過經由電容器、變壓器，或者通過在分隔所述諧振器的壁中的孔口 來耦合多個同軸空腔諧振器或電介質負載空腔諧振器，而形成了這種濾波器結構。應當指 出的是不同于近年來已經實現的顯著小型化的電氣和電子裝置中的一般趨勢，已制約了減 小無線電頻率("RF"）濾波器大小的努力。這主要是由于以下現實：為了滿足低損失和高 選擇性要求，需要尺寸與自由空間波長的分數相接近的空氣-空腔濾波器。美國專利No. 5, 894, 250為一種這樣的濾波器實施方式的示例。圖3描繪了一種在實踐中通常實現的同 軸空腔濾波器，其可滿足電氣性能要求。
[0003] 在蜂窩基礎結構中對改進RF帶寬效率的追求已導致在RF前端處越來越嚴格的濾 波要求。需要高選擇性和低插入損失濾波器以便保存寶貴的頻譜并且增強系統(tǒng)直流至無線 電頻率的轉換效率。需要具有無雜散（spurious-free)性能的濾波器結構來滿足頻帶外要 求。而且，也希望這種濾波器具有低成本和小形狀因數以裝配到緊湊的無線電收發(fā)器單元 內，常常遠程部署用于覆蓋優(yōu)化。由于多輸入多輸出（"MIM0"）收發(fā)器的出現，對大小和重 量約束甚至更進一步加劇。取決于在MM0系統(tǒng)中的實施，雙工器濾波器的數量可能在單輸 入單輸出（"SIS0")單元的兩倍到八倍的范圍，這全都需要更小和更輕的濾波器結構。對于 更小大小的需要與諧振器實現很高的無載Q因數的電氣性能要求相沖突，實現很高的無載 Q因數的電氣性能要求需要更大的諧振元件。
[0004]RF帶通濾波器能通過增加極數（即諧振器數量)而實現了更高的選擇性。然而，由 于諧振器的品質因數是有限的，濾波器的帶通插入損失隨著諧振器數量增加而增加。因此， 在選擇性與帶通插入損失之間總是存在權衡/折衷。另一方面，為了規(guī)定的濾波器選擇性， 需要不僅滿足選擇性要求而且也導致最小帶通插入損失的特定類型的濾波器特征。具有這 些特征的一種此類濾波器為橢圓函數響應濾波器。已在改進濾波器的大小和帶內和帶外性 能方面做出了顯著的進步。然而，這種結構的大小和相關聯(lián)的重量減輕成為遠程無線電頭 產品的嚴峻挑戰(zhàn)。
[0005] 圖1描繪了具有電容耦合的帶通濾波器的等效集總元件電路示意圖。圖2示出了 其中正使用集總和分布式部件的組合的分布式實施方式。這種濾波器結構被稱作梳狀線濾 波器。在這種結構中，由傳輸線的部段形成同軸諧振器，傳輸線部段的電氣長度通常在30° 與90°之間。分布線的電氣長度決定了濾波器在其阻帶/抑制頻帶（stopband)中的雜散 帶通響應。
[0006] 采用集總電容元件允許實現可調諧性但混合的集總分布式結構改進了雜散響應 抑制。由于這些原因，梳狀線濾波器結構實際上是很流行的。通過在諧振器之間施加交叉 耦合來輔助實施橢圓響應。
[0007] 大部分蜂窩標準以頻分雙工("FDD")模式工作。這意味著，對于每個收發(fā)器而言， 存在形成雙工濾波器結構的一對濾波器。如之前所提到的那樣，更近來的架構，諸如MM0 系統(tǒng)，合并了在單個無線電封殼中所包裝的若干雙工器。與預期較大濾波器選擇性相結合 的相對較大大小的空腔諧振器意味著（多個）雙工器實際上占據較大空間并且形成遠程無 線電頭("RRH")單元的主要質量。這特別地在分配給移動電話服務的千兆赫以下頻帶中是 不能克服的設計挑戰(zhàn)。
[0008] 前文的討論限定了典型濾波器的機械結構。這種結構通常由鋁加工或鑄成。為了 減輕重量，從該結構的主體加工除去過量金屬。這種布置在圖3中示出。
[0009] 因此，存在減輕空腔諧振器濾波器結構的重量的需要。

【發(fā)明內容】

[0010] 在第一方面，本發(fā)明提供一種用于形成輕重量空腔濾波器結構的方法，該方法法 包括：提供模具，其具有仿形（contoured)表面，仿形表面的形狀與空腔濾波器結構的形狀 相反；并且將一個或多個金屬層淀積到模具上，一個或多個金屬層具有大約為與空腔濾波 器結構的工作無線電頻率相關聯(lián)的趨膚深度（skind印th)-倍到數倍的總厚度。該方法 還包括：將一個或多個層合部層淀積到金屬層上，其中一個或多個層合部層適于向空腔濾 波器結構提供機械支承；以及將一個或多個金屬層與模具分離開以提供空腔濾波器結構。 [0011] 在一優(yōu)選實施例中，一個或多個層合部層包括多個層合部層，其中每個層合部層 具有與相鄰層合部層的熱膨脹系數相反的熱膨脹系數。一個或多個金屬層的總厚度優(yōu)選地 為大約10微米。模具優(yōu)選地包括導電模具；以及淀積一個或多個金屬層優(yōu)選地包括采用電 鍍工藝來淀積金屬層。模具可替代地包括絕緣模具，并且淀積一個或多個金屬層還包括：采 用無電鍍即化學鍍（electro-lessplating)工藝來淀積第一金屬層；以及采用電鍍工藝淀 積第二金屬層。第一金屬層可優(yōu)選地包括銅并且第二金屬層可優(yōu)選地包括銀。
[0012] 在另一方面，本發(fā)明提供由如下工藝生產的空腔濾波器結構。該工藝包括以下步 驟：提供模具，模具具有仿形表面，仿形表面的形狀與空腔濾波器結構的形狀相反；以及， 將一個或多個金屬層淀積到模具上，一個或多個金屬層具有為大約與空腔濾波器結構的工 作無線電頻率相關聯(lián)的趨膚深度一倍到數倍的總厚度。該工藝還包括將一個或多個層合部 層淀積到金屬層上，其中一個或多個層合部層適于向空腔濾波器結構提供機械支承；以及 將一個或多個金屬層與模具分離開以提供空腔濾波器結構。
[0013] 在一優(yōu)選實施例中，一個或多個層合部層優(yōu)選地包括多個層合部層，其中每個層 合部層具有與相鄰層合部層的熱膨脹系數相反的熱膨脹系數。一個或多個金屬層的總厚度 優(yōu)選地為大約10微米。模具優(yōu)選地包括導電模具；以及淀積一個或多個金屬層優(yōu)選地包括 采用電鍍工藝來淀積金屬層。模具可替代地包括絕緣模具，并且淀積一個或多個金屬層還 包括：采用無電鍍工藝來淀積第一金屬層；以及采用電鍍工藝淀積第二金屬層。
[0014] 在另一方面，本發(fā)明提供一種輕重量空腔諧振器濾波器，包括：金屬殼，其具有空 腔濾波器結構的暴露仿形表面，金屬殼具有一般在與空腔濾波器結構的工作無線電頻率相 關聯(lián)的趨膚深度的數量級的厚度；以及耦合到金屬殼的多個層合部層，其中每個層合部層 具有與相鄰層合部層的熱膨脹系數相反的熱膨脹系數。
[0015] 在另一方面，本發(fā)明提供一種用于形成輕重量空腔濾波器結構的方法，其包括：提 供絕緣外殼，絕緣外殼具有空腔濾波器結構的仿形表面；采用無電鍍工藝將第一金屬層淀 積到絕緣外殼上；以及采用電鍍工藝將第二金屬層淀積到第一金屬層上。第一金屬層和第 二金屬層的總厚度一般在與空腔濾波器結構的工作無線電頻率相關聯(lián)的趨膚深度的數量 級。
[0016] 在一優(yōu)選實施例中，第一金屬層和第二金屬層的總厚度為大約10微米。絕緣外殼 可優(yōu)選地包括聚苯乙烯。第一金屬層可優(yōu)選地包括銅并且第二金屬層可優(yōu)選地包括銀。
[0017] 在另一方面，本發(fā)明提供一種通過包括以下步驟的工