專利名稱：一種濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種濾波器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種濾波器。
技術(shù)背景[0002]在微波器件中，腔體濾波器是很重要的一種器件。腔體濾波器是由幾個(gè)微波諧振腔組成的，每個(gè)諧振腔具有一個(gè)任意形狀的由導(dǎo)電壁(或?qū)Т疟?包圍的腔體，并能在其中形成電磁振蕩的介質(zhì)區(qū)域，它具有儲(chǔ)存電磁能及選擇一定頻率信號(hào)的特性。[0003]諧振腔是在微波頻率下工作的諧振元件，每個(gè)諧振腔有自己的諧振頻率，每個(gè)諧振腔的帶寬非常的窄。如果想作一個(gè)高功率的濾波器，需要帶寬要比較寬，如果帶寬很窄， 將無(wú)法承受很高的功率。為了增加帶寬，濾波器會(huì)使用多個(gè)微波諧振腔，每個(gè)諧振腔的諧振頻率會(huì)稍有不同，這樣多個(gè)諧振腔組合在一起就形成了一個(gè)寬帶的濾波器，但是這導(dǎo)致濾波器的體積很大。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述單個(gè)諧振腔的帶寬很窄因而需要多個(gè)諧振腔導(dǎo)致濾波提體積很大的缺陷，提供一種帶寬較寬的濾波器。[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種濾波器，包括至少一個(gè)諧振腔、裝在所述諧振腔兩側(cè)壁上的輸入端和輸出端，所述諧振腔內(nèi)部放置有至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。[0006]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述超材料片層有多個(gè)，所有超材料片層相互平行地間隔設(shè)置或者表面相接觸地連接成一體。[0007]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述諧振腔內(nèi)設(shè)置有透波材料制成的支座，所述超材料片層固定在所述支座上。[0008]在本實(shí)用新型的濾波器中，所述支座上設(shè)置有插接所述超材料片層的插槽。[0009]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述人造微結(jié)構(gòu)為工字形。[0010]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形。[0011]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形的衍生形，即其具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路重合。[0012]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。[0013]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述支路的自由端連接有一線段。[0014]在本實(shí)用新型所述的濾波器中，所述人造微結(jié)構(gòu)在所述基板上成矩形陣列排布。[0015]實(shí)施本實(shí)用新型的濾波器，具有以下有益效果采用本實(shí)用新型的濾波器，其加入超材料片層后，能將多個(gè)諧振頻率拉進(jìn)來(lái)，導(dǎo)致單個(gè)諧振腔的帶寬變寬，因而能夠承受大功3率的濾波器，也即單腔大功率濾波器，因此可以實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化。

[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中[0017]圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2是圖1所示濾波器的超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖3是人造微結(jié)構(gòu)為工字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖4是人造微結(jié)構(gòu)為十字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖5至圖8是人造微結(jié)構(gòu)為另四種十字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0022]本實(shí)用新型涉及一種濾波器，主要是指微波濾波器，如圖1所示，其內(nèi)部為至少一個(gè)諧振腔8，諧振腔8的兩側(cè)裝有輸入端和輸出端。本實(shí)用新型在諧振腔8內(nèi)填充的介質(zhì)為超材料，超材料能增加諧振腔的帶寬，從而減小濾波器諧振腔的個(gè)數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化。[0023]如圖1所示，超材料包括至少一個(gè)超材料片層1。當(dāng)超材料片層1有一個(gè)時(shí)，可以將其直接固定到諧振腔8內(nèi)。當(dāng)超材料片層1有多個(gè)時(shí)，多個(gè)超材料片層1表面相接觸地粘接成一體，也可在相鄰兩超材料片層1之間放置透波材料例如泡沫來(lái)將它們隔開(kāi)。諧振腔8內(nèi)可放置支座，支座上設(shè)置插槽，將多個(gè)超材料片層1構(gòu)成的整體插入插槽內(nèi)，從而使它們相互平行放置。支座優(yōu)選泡沫塑料等透波材料。圖中所示的超材料片層1共14片，其相互粘接到一起，輸入端和輸出端分別抵在超材料片層1的兩側(cè)表面上。當(dāng)然，輸入端和輸出端也可以不與超材料片層接觸。[0024]超材料片層1包括平板狀的基板3和附著在基板3表面上的人造微結(jié)構(gòu)2。其中， 基板3由非金屬材料制成，如聚四氟乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、陶瓷、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料、 FR-4材料等。人造微結(jié)構(gòu)2為至少一根絲線在基板3表面上組成的一定幾何圖案的結(jié)構(gòu)， 例如“工”字形、開(kāi)口諧振環(huán)形等。人造微結(jié)構(gòu)2的絲線是由導(dǎo)電材料制成的，通常為金屬如銀、銅等，也可以用其他非金屬的導(dǎo)電材料如ITO制成。這些絲線的線寬在Imm以內(nèi)，優(yōu)選為可加工的最小線寬例如0. Imm;絲線的厚度很薄，通常為鍍層的厚度，本實(shí)用新型中通常小于0. 1mm，例如0. 018mm。當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)有多個(gè)時(shí)，所述人造微結(jié)構(gòu)在基板上成矩形陣列排布。[0025]人造微結(jié)構(gòu)2的幾何圖案有很多種情況，已知的如工字形，其包括成直線的第一金屬線201和連接在第一金屬線201兩端且被第一金屬線201垂直平分的兩根第二金屬線 202 ；這樣的工字形人造微結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步衍生，得到工字形的衍生形，如圖3所示，其除了第一、第二金屬線外，還包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203、分別連接在每根第三金屬線203兩端且被第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204，依此類推，繼續(xù)衍生。[0026]同樣，本實(shí)用新型的人造微結(jié)構(gòu)2還可以是十字形的衍生形，其包括兩根垂直且互相平分構(gòu)成十字形的第一金屬線201，還包括分別連接在每根第一金屬線201兩端且被第一金屬線201垂直平分的第二金屬線202，構(gòu)成的衍生形如圖2所示；進(jìn)一步地，當(dāng)人造4微結(jié)構(gòu)除第一、第二金屬線外，還可包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203，以及分別連接在每根第三金屬線203兩端且被每根第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204，則其結(jié)構(gòu)如圖4所示。還可以依此類推，得到其他衍生結(jié)構(gòu)。[0027]在其他十字形的衍生形的實(shí)施例中，人造微結(jié)構(gòu)2包括四個(gè)相同的支路210，任一支路210以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路210 重合。因此，這樣的人造微結(jié)構(gòu)2為各向同性結(jié)構(gòu)，其在所在的平面的各個(gè)方向上對(duì)電磁波的響應(yīng)特征均相同，上述如圖2、圖4的十字形的衍生形人造微結(jié)構(gòu)也具有這樣的特性。當(dāng)然，上述實(shí)施例中，四個(gè)支路210可以共一個(gè)端點(diǎn)從而連接為一體。[0028]如圖5至圖8所示，每個(gè)支路210 —端與其他三個(gè)支路210共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。這里的彎折部可以為直角彎折，如圖5所示，也可以是尖角彎折如圖6、圖7所示，還可以是圓角彎折，如圖8所示。自由端的外部還可連接有直線段，如圖7、圖8所示，優(yōu)選為自由端的端點(diǎn)與該線段的中點(diǎn)連接。[0029]由于導(dǎo)電材料制成的人造微結(jié)構(gòu)2的存在，降低了諧振頻率，且產(chǎn)生兩個(gè)非常臨近的諧振頻率，最終導(dǎo)致諧振腔具有較大的帶寬，因此單個(gè)諧振腔就可以承受大功率的濾波器，從而使濾波器小型化成為可能。[0030]例如，圖1所示諧振腔為20mmX20mmX20mm的立方體，超材料片層為 7mmX 5. 6mmX 1. 018mm, 一共6個(gè)超材料片層，基板為FR-4環(huán)氧樹(shù)脂，厚度為1mm，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為如圖1、圖2所示的十字形的衍生形，其尺寸為1. 4mmX 1. 4mm,每塊基板上陣列排布有20個(gè)人造微結(jié)構(gòu)。通過(guò)仿真可知，第一、第二諧振頻率均為0，第三、第四諧振頻率分別為3. 810GHz,3. 861GHz, 二者組成超過(guò)至少50MHz的帶寬。而在同樣的諧振腔內(nèi)不放置超材料片層的話，第一諧振頻率為6. 100GHz，第二諧振頻率為8. 360GHz，第三諧振頻率為9. 938GHz，第四諧振頻率為9. 938GHz，第一、第二諧振頻率相差大于2GHz，無(wú)法形成寬頻帶。另外，諧振腔中有很多不同的模，對(duì)應(yīng)著不同的諧振頻率，采用本實(shí)用新型的實(shí)施例，第一、第二諧振頻率為0，表明低階模被抑制，高階模被激發(fā)，而越高階模則Q值越高，Q值高意味著諧振腔的損耗小。這也是本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)之一。[0031]由此可見(jiàn)，采用本實(shí)用新型的濾波器，其加入超材料片層1后，能將多個(gè)諧振頻率拉進(jìn)來(lái)，導(dǎo)致單個(gè)諧振腔的帶寬變寬，因而能夠承受大功率的濾波器，也即單腔大功率濾波器，因此可以實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化，同時(shí)還具有抑制低階模降低損耗的優(yōu)點(diǎn)。[0032]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種濾波器，包括至少一個(gè)諧振腔、裝在所述諧振腔兩側(cè)壁上的輸入端和輸出端，其特征在于，所述諧振腔內(nèi)部放置有至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述超材料片層有多個(gè)，所有超材料片層相互平行地間隔設(shè)置或者表面相接觸地連接成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾波器，其特征在于，所述諧振腔內(nèi)設(shè)置有透波材料制成的支座，所述超材料片層固定在所述支座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濾波器，其特征在于，所述支座上設(shè)置有插接所述超材料片層的插槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為工字形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濾波器，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形的衍生形，即其具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濾波器，其特征在于，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾波器，其特征在于，所述支路的自由端連接有一線段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)在所述基板上成矩形陣列排布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種濾波器，包括至少一個(gè)諧振腔、裝在所述諧振腔兩側(cè)壁上的輸入端和輸出端，所述諧振腔內(nèi)部放置有至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。采用本實(shí)用新型的濾波器，其加入超材料片層后，能將多個(gè)諧振頻率拉進(jìn)來(lái)，導(dǎo)致單個(gè)諧振腔的帶寬變寬，因而能夠承受大功率的濾波器，因此可以實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化。
文檔編號(hào)H01P1/207GK202275901SQ20112027446
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉京京, 劉堯, 劉若鵬, 劉豫青, 欒琳, 蘇翠 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院