[发明专利]一种陶瓷滤波器结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷滤波器结构及其制备方法，陶瓷滤波器以全封闭金属化的单块陶瓷为基础，以在陶瓷谐振器上开有耦合窗口，且通过堆叠的方式将带有耦合窗口的陶瓷谐振器堆叠，使堆叠在一起的所有陶瓷谐振器通过耦合窗口形成一条完整的以中心频率为中心，并以通带带宽为界的全陶瓷腔体的滤波器。本发明通过陶瓷谐振器组合的滤波器既满足滤波器的功效，又能实现体积减小的目的，并能确保滤波器额性能。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷滤波器结构，尤其涉及一种陶瓷滤波器及其制备方法。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展，对滤波器的要求越来越高，小尺寸、高性能、高功率、低成本的滤波器技术对于无线通信应用中的滤波器显得尤为重要，5G的阵列式天线的应用条件下，现存的金属腔体滤波器的尺寸已经完全无法满足无线通信系统的要求；如常规的单通道20瓦滤波器，目前的尺寸在200X100X30毫米以上，但5G滤波器的尺寸要求在50X30X30毫米的尺寸以下，否则阵列天线方案无法实现。

根据谐振腔原理，腔体内的谐振频率，取决于腔体的尺寸以及墙体填充材料的介电常数；同样的填充材料，尺寸越大则谐振频率越低；同样尺寸条件下，谐振频率和介电常数的平方根成反比，即同样的腔体尺寸下，填充物介电常数越大则腔体的谐振频率越低，空腔谐振腔，以空气为介质，介电常数为1，而陶瓷材料可用的介电常数范围在4-120之间，以36介电常数为例，同样频率条件下的腔体尺寸可缩减到金属空腔的六分之一，可见应用介电材料对于缩减腔体尺寸的显著能力。

介质陶瓷材料具有高频率条件下优异的低损耗特性，其特性可通过品质因子QF值来表征，高QF值也意味着微波信号在以陶瓷块为载体的介质谐振器中传播时，具有超低的能量损失，可提升滤波器的单腔Q值，进而提升滤波器的性能。

将超低损耗的介质陶瓷材料以及单腔的设计，在此基础上制备的陶瓷滤波器，将具有最小的尺寸，合理的电性能，合理的功率处理能力，具有最佳的5G通信中功率滤波器性能，满足苛刻的通信对滤波器的要求。

介质陶瓷滤波器需要高品质因子QF的介质陶瓷材料，其介电常数范围在4-160之间，如微波介质陶瓷材料Ba(Co1/3Nb2/3)O3具有优异的介电性能，尤其是高的品质因子Qf值，其品质因子Qf可达80000GHz，介电常数在35。

在一个同样3D外部尺寸的谐振器中制备陶瓷谐振器，显然是介质滤波器的最佳解决方案，这样的一致外部尺寸，在谐振器的压制、后续尺寸研磨精调工艺、组装工艺等介质滤波器制备工艺成为标准化工艺，对介质滤波器的规模量产非常重要；但如何在3D尺寸一致的介质谐振器中实现滤波器所必需的频率差值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种陶瓷滤波器结构及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷滤波器结构，陶瓷谐振器以全封闭金属化的单块陶瓷为基础，以在陶瓷谐振器上开有耦合窗口，且通过堆叠的方式将带有耦合窗口的陶瓷谐振器堆叠，使堆叠在一起的所有陶瓷谐振器通过耦合窗口形成一条完整的以中心频率为中心，并以通带带宽为界的全陶瓷腔体的滤波器。

再更进一步的，所述的一种陶瓷滤波器结构，其中，相连通的所述耦合窗口之间形成耦合或交叉耦合。

再更进一步的，所述的一种陶瓷滤波器结构，其中，所述滤波器由3至10块陶瓷谐振器堆叠构成。

再更进一步的，中任意一项中所述的一种陶瓷滤波器结构，其中，所述滤波器中的每一块的陶瓷谐振器的谐振频率依照滤波器的指标设定，且可为不同的谐振频率。

一种陶瓷滤波器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：确定陶瓷材料的基本参数指标，介电常数，损耗值；

步骤2：依据滤波器的参数指标要求，结合所选材料，进行滤波器仿真设计；