[发明专利]TM模介质谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波介质谐振器，属于互易性微波器件领域。

背景技术

未来的4G发展正在引领电信行业新一轮的建设高潮。其中，无线通信基站作为无线通信重要的组成部分，受到业界的广泛关注。对于中国而言，由于现代通信业的飞速发展，我国3G标准的公布，新一轮无线通信基础设施的部署已经全面铺开，其中，基站部署将是重要的课题之一，目前的GSM及CDMA基站即将面临全面的升级。要实现高质量的移动通讯，控制干扰信号进入通信信道十分关键。一方面，要控制通信信道外的干扰对通信信道的影响，例如，雷电干扰和其它通信系统的影响(如GSM通信信号对CDMA的影响等)。另一方面，控制同一通信系统信道之间的相互干扰也十分关键。为此，在移动通信基站的射频部分需用滤波器与双工器来实现上述功能。目前基站射频部分的滤波器及双工器用谐振器大都采用镀银金属同轴腔，由于这种同轴腔的品质因数即Q值有限(Qu约在3500)，而且，由于采用了固有的较大热膨胀系数的金属腔，从而导致谐振器的谐振频率温度稳定性很差，为了使其频率不随环境温度的变化而产生较大的漂移，整个基站须工作在恒温环境，造成基站的体积庞大、能耗高，不适应低碳经济的要求。因此，如何开发一种具有高品质因数、频率温度系数低和低插损的介质谐振器成为本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明目的是提供一种具有高品质因数、频率温度系数低的介质谐振器，解决现有技术中谐振器品质因数低且频率温度稳定性差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种TM模介质谐振器，此介质谐振器为具有通孔的圆柱环结构介质谐振器，此圆柱环的一端涂覆有金属层或两端均涂覆有金属层，所述圆柱环采用微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料的配方由下列质量百分含量的材料组成：

碳酸钙                        25～35％；

氧化铝                        6～12％；

氧化钕                        15～25％；

二氧化钛                30～40％；

氧化钐                  1～5％；

氧化钇                  1～5％。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述碳酸钙、氧化铝、氧化钕、二氧化钛质量百分含量具体为：

碳酸钙                  30％；

氧化铝                  10％；

氧化钕                  20％；

二氧化钛                35％。

2、上述方案中，所述金属层为银层。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明由于采用TM模，从而场在介质谐振器内更集中，因而Q值比金属谐振器高得多，使得以TM模为主模的滤波器损耗低，频率特性更陡峭，特别是应用于TM模的振荡器，具有很宽的调谐范围、温度特性好、体积小、可靠性高。其次，本发明采用介电常数为45，Q_f为45000GHZ的陶瓷材料制成的TM模介质谐振器，在材料配方中通过加入少量稀土元素，使频率温度系数大大减小，改变了温度系数单一不可调的发展状况。再次，在配方中通过稀土元素钐Sm、钇Y复合添加，使谐振频率温度系数的一致性也大为改善。在配方中通过氧化钐Sm₂O₃、氧化钇Y₂O₃的复合添加，通过部分Sm³⁺、Y³⁺取代Nd³⁺，Sm³⁺离子半径(0.096nm)和Y³⁺离子半径(0.089nm)小于Nd³⁺离子半径(0.127nm)，更容易填充并占据Nd³⁺离子周围的空隙，减少晶界富集，使组成更为均匀，提高CaCO₃-Al₂O₃-Nd₂O₃-TiO₂陶瓷的致密度，导致Q值上升，降低了频率温度系数。

附图说明

附图1为圆柱形通孔结构TM介质谐振器示意图；

附图2为TM模的场分布示意图；

附图3A为Ansoft三维有限元仿真软件中的3D电场分布图；