專利名稱：一種構(gòu)造可調(diào)諧rf濾波器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種構(gòu)造功率輸出濾波器的方法，功率輸出濾波器用于例如蜂窩波段或者微波波段中的射頻(RF)。根據(jù)本發(fā)明的方法還可以用于制造組合式收發(fā)濾波器。
背景技術(shù)：
如今，通過在大的鋁塊中機(jī)加工空腔或者通過硬模鑄造大的鋁部件來制造大多數(shù)用于蜂窩頻段的RF輸出濾波器。這兩種方法會(huì)產(chǎn)生重且昂貴的RF濾波器。此外，這兩種方法還需要為空腔濾波器機(jī)加工蓋子，使用相當(dāng)數(shù)量螺釘將蓋子附著在機(jī)加工出的鋁部件底座上從而確保有效的RF密封，由此增加了工序的成本和復(fù)雜性。還可能需要在鋁上電鍍薄的銀層以提高濾波器性能。傳統(tǒng)方法的另一個(gè)限制是受到傳統(tǒng)機(jī)加工技術(shù)約束，典型地，傳統(tǒng)技術(shù)要求空腔具有垂直壁，其沿底部、邊角以及方角具有倒圓(其是不理想的)，在此蓋子對(duì)空腔頂部進(jìn)行密封。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低RF輸出濾波器的制造成本和復(fù)雜性。在此公開的制造RF濾波器的方法去除了大且重的鋁體和其昂貴的蓋子。具體地，所公開的方法包括制造芯體(例如，通過模制或機(jī)加工)，優(yōu)選的芯體具有非常低的損耗系數(shù)的材料，例如聚苯乙烯塑料或者聚乙烯泡沫，然后在芯體外表面上(例如，通過電鍍)形成高強(qiáng)度金屬材料的薄金屬體以獲得金屬殼。金屬殼圍繞芯體，因此不需要蓋子。在形成金屬體之前，在芯體中能夠組裝任何電極或輸入/輸出硬件。可選擇地，在鑄造工藝中，能夠?qū)⑤斎?輸出部件作為插入件組裝到芯體內(nèi)。許多不同金屬能被用于電鍍工藝，但是隨溫度變化在尺寸上非常穩(wěn)定的金屬是優(yōu)選的，例如鎳鋼合金64-FeNi (通常已知為商標(biāo)INVAR)，因?yàn)槠鋾?huì)產(chǎn)生在一定溫度范圍內(nèi)尺寸上非常穩(wěn)定的金屬殼。金屬殼可包含各種材料和厚度的多個(gè)層，每一層給予所要求的位置主要特性。例如，與芯體外表面直接接觸的第一層可以由高導(dǎo)電性金屬層構(gòu)成，該高導(dǎo)電性金屬層包括作為其組分的例如銀或者銅。通過使用具有低損耗正切的材料制造芯體，以使在形成金屬殼后將芯體留在適當(dāng)?shù)奈恢?。可選擇地，在形成金屬殼后通過使用適當(dāng)溶劑溶解，能夠去除模制材料。
為了調(diào)諧根據(jù)本發(fā)明制造的濾波器，在所選擇的提高濾波器耐受性的一個(gè)或更多特殊位置中對(duì)其金屬殼進(jìn)行塑性變形(也就是永久變形或者超出其彈性極限的應(yīng)變)?？稍诮饘贇?nèi)設(shè)計(jì)特征，使其以更可預(yù)測(cè)的方式局部適應(yīng)，由此以要求方式對(duì)其進(jìn)行塑性變形，而不需改變?yōu)V波器的整體構(gòu)造。所選擇的制造金屬殼的材料必須具有適當(dāng)?shù)捻槕?yīng)性，使允許局部塑性變形。這 種方法不需要調(diào)整螺釘并且非常適合較高自動(dòng)化的制造。根據(jù)本發(fā)明制造的濾波器重量會(huì)明顯輕且制造成本低。還應(yīng)注意到，根據(jù)本發(fā)明的方法會(huì)顯著地降低濾波器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并因此為RF濾波器設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)濾波器的大規(guī)模設(shè)計(jì)自由度，這對(duì)于傳統(tǒng)濾波器制造方法來說是不可能和/或不切實(shí)際的。例如，因此，芯體的使用會(huì)允許濾波器設(shè)計(jì)者開發(fā)新穎和獨(dú)特的濾波器形狀設(shè)計(jì)，其不能通過機(jī)加工或硬模鑄造制造。芯形狀的可制造性是如今濾波器設(shè)計(jì)的重要驅(qū)動(dòng)力。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法可以考慮到新濾波器形狀的設(shè)計(jì)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)制造的局限性，在先前的考慮中排除了新濾波器形狀的設(shè)計(jì)。應(yīng)注意，使用根據(jù)本發(fā)明的方法不排除使用者使用將調(diào)諧螺釘增加到濾波器的傳統(tǒng)方法。通過本發(fā)明的下述參考附圖的說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得顯而易見。


為了更完整地理解本公開，對(duì)如下描述，現(xiàn)在結(jié)合附圖作為參考。附圖中圖I描述了根據(jù)本發(fā)明制造的RF濾波器的剖視圖；圖2A描述了根據(jù)本發(fā)明制造的RF濾波器的俯視圖，包括便于其塑性變形的進(jìn)一步特征；圖2B描述了從箭頭方向看去的、沿著圖2A中的線B-B的剖視圖；圖3是圖2A中的RF濾波器在調(diào)諧后的剖視圖；以及圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法步驟。
具體實(shí)施例方式圖I描述了根據(jù)本發(fā)明制造的RF輸出濾波器5的剖視圖。RF輸出濾波器5可包括芯體I，其如下面進(jìn)一步所述可以被去除，還包括可塑性變形的金屬殼2，其圍繞芯體I外表面并直接在其上形成?？伤苄宰冃蔚慕饘贇?可以包括一層或者兩層以上金屬材料層，每一層由不同金屬材料組成。根據(jù)濾波器5的實(shí)際設(shè)計(jì)，厚度和材料，或用于形成金屬殼2的材料可以變化。需要注意的是，雖然圖I顯示的金屬殼2封閉芯體1，但是金屬殼2可以在其內(nèi)包括一個(gè)以上穿孔，從而提供通向金屬殼內(nèi)部的入口?？梢允褂眠@種入口去除芯體1，或者將其用于將連接器等安裝到RF濾波器5上的目的。圖I進(jìn)一步顯示了與RF濾波器5接觸的輸入端口連接器3和輸出端口連接器4。雖然所顯示的輸入端口連接器3和輸出端口連接器4均與濾波器5的金屬殼2接觸，在設(shè)計(jì)RF濾波器方面有經(jīng)驗(yàn)的人能領(lǐng)會(huì)到RF濾波器通常由多個(gè)濾波器殼的布置組成。為了制造RF濾波器5，芯體I可由塑料實(shí)體件模制或者機(jī)加工(這里固體指作為元件的材料，而不是指其固有結(jié)構(gòu)，事實(shí)上其可以是均勻固體或者在泡沫中具有空氣或其他氣體填充敞開或封閉的胞腔孔隙的泡沫結(jié)構(gòu))。在這個(gè)時(shí)候，將所有需要的查詢(polls)和輸入以及輸出裝置加到芯體I上。芯體I可以具有對(duì)稱形狀，或者非對(duì)稱形狀。在此之后，通過例如電鍍或者類似方法在芯體I外表面上形成至少一層金屬材料，以使在芯體I外表面上獲得金屬殼。要注意的是，應(yīng)該考慮到(a)金屬殼2的合適的機(jī)械完整性以及(b)設(shè)想金屬殼厚度在200-6000微英寸之間，通過施加10英磅到40英磅重量，金屬殼2的塑性機(jī)械變形，來選擇形成金屬殼的金屬材料的厚度以及內(nèi)在機(jī)械性能。這要考慮到在合理經(jīng)濟(jì)時(shí)間內(nèi)完成濾波器電鍍。如果需要具體要求的機(jī)械性能，可以應(yīng)用較厚的電鍍。在此之后，可選擇地，可以去除芯體I。例如，使用合適溶劑可以溶解芯體I并且從被金屬殼2圍繞的內(nèi)部空間中沖掉芯體I。然后，為了使RF濾波器5適合與選擇的頻率一起使用，將RF濾波器5塑性變形，以使其調(diào)諧到選擇的頻率。在傳統(tǒng)濾波器中，使用調(diào)諧螺釘來調(diào)諧射RF波器，從而改變物理幾何形狀并調(diào)整其不同部件之間的電容。在根據(jù)本發(fā)明制造的RF濾波器中，也可以使用調(diào)諧螺釘實(shí)現(xiàn)需要的變化，以便將RF濾波器調(diào)諧到希望的頻率?？蛇x擇地，通過操作錐形桿進(jìn)入濾波器中預(yù)先設(shè)置的孔內(nèi)以致改變空腔的幾何形狀，能夠調(diào)諧濾波器?，F(xiàn)在參考圖2A和圖2B，為了便于RF濾波器5可塑性變形性，可以在芯體I外表面上提供凸紋圖案。例如，凸紋圖案可以是多個(gè)同心環(huán)，由此當(dāng)根據(jù)本發(fā)明電鍍芯體I時(shí)，獲得包括多個(gè)同心圓形脊?fàn)钔蛊?，可塑性變形的波紋管設(shè)置的金屬殼2。波紋管設(shè)置用來使金屬殼2更加適應(yīng)。自然地，通過在芯體I外表面上提供合適的特征，使金屬殼2更加適應(yīng)的其他形狀也是可能的。明顯地，在此描述的方法考慮到具有濾波器芯構(gòu)造的濾波器的設(shè)計(jì)和制造，其在不可能使用傳統(tǒng)機(jī)加工方法加工時(shí)將是困難的，例如在3個(gè)方向上連續(xù)變化的復(fù)雜表面輪廓、窄和彎曲的通道等等。圖3顯示了根據(jù)圖2A和圖2B的RF濾波器在其已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明塑性變形后的剖視圖。為了調(diào)諧濾波器，通過在金屬殼中心推壓桿能夠使金屬殼2塑性變形。能夠通過測(cè)量空腔的電學(xué)性能確定塑性變形的深度。要注意，RF濾波器5包括調(diào)諧特征7，其是金屬殼2已經(jīng)塑性變形為調(diào)諧濾波器的那部分。圖4說明用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。這個(gè)流程圖展示了使用低損耗材料制造RF輸出濾波器的步驟。低損耗材料指具有盡可能接近空氣(損耗正切=0)或真空的損耗正切(δ)的材料。損耗正切，有時(shí)被稱為介質(zhì)耗散因數(shù)，其通常被解釋為通過在材料中建立電場(chǎng)而引入到介質(zhì)材料中的電能的不可復(fù)原部分與可復(fù)原部分的十進(jìn)制比率?，F(xiàn)代電子詞典(Modern Dictionary of Electronics, Rudolf F. Graf, Howardff. Sams & Co.，Inc.，Indianapolis, Indiana(1977))。損耗正切是量化介質(zhì)材料耗散電磁能量的固有能力的參數(shù)。更加具體地，該術(shù)語涉及位于電磁場(chǎng)的電阻(損耗)分量和其電抗(無損耗)分量之間的復(fù)平面中的角度。材料的損耗正切也是正被過濾的RF能量頻率的函數(shù)。因此，材料的選擇還部分取決于濾波器的操作頻率范圍。用下面方程式來表示損耗正切S與耗散因數(shù)DF之間的關(guān)系Tan δ = DF
在好的電容器中，DF通常是小的。因此，在好的電容器中，δ ^ DF0 DF通常表達(dá)為百分比，并且根據(jù)材料和施加信號(hào)的頻率而變化。在低介電常數(shù)材料中，DF應(yīng)該位于0. 1%到0. 2%之間，并且在高介電常數(shù)材料中，DF應(yīng)該位于1% -2%之間。適合根據(jù)本發(fā)明制造的濾波器的低損耗正切材料應(yīng)該具有0.丨^^^范圍內(nèi)的口？。在設(shè)計(jì)濾波器芯的步驟SI中，設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)濾波器需要設(shè)計(jì)濾波器空腔。應(yīng)該注意的是，設(shè)計(jì)者在挑選空腔物理布局方面具有較大自由，因?yàn)榕c在現(xiàn)在濾波器中使用的傳統(tǒng)機(jī)加工或者硬模鑄造方法相t匕，低損耗的芯允許使用較為復(fù)雜的幾何形狀。一旦完成濾波器設(shè)計(jì)，在步驟S2選擇芯材料。合適的低損耗材料可以是例如聚苯乙烯泡沫或者聚乙烯泡沫的塑料材料。制造商提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這些泡沫具有接近于空氣或真空損耗正切的損耗正切。表I提供了一些低損耗正切材料的損耗正切。表I
權(quán)利要求
1.一種制造射頻(RF)濾波器的方法，包括 制造具有外表面的芯體，所述外表面能夠接受金屬材料； 在所述芯體的所述外表面上形成所述金屬材料的層，所述層被設(shè)置為是可塑性變形的；以及 塑性變形所述金屬材料的所述層，以將所述RF輸出濾波器調(diào)諧到所要求的頻率。
2.如權(quán)利要求I所述的方法,其中,所述芯體由低損耗材料組成。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述芯體是由聚苯乙烯塑料或聚乙烯泡沫材料中的一種組成。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括在所述形成步驟后去除所述芯體。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括在所述金屬材料的所述層上形成另一種金屬材料的另一層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述金屬物質(zhì)固有地比所述另一種金屬材料具有更大的電阻。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述金屬物質(zhì)由INVAR組成，且所述另一種金屬材料由銅組成。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述金屬物質(zhì)固有地比所述另一種金屬材料具有更小的電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述另一種金屬物質(zhì)由INVAR組成。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述芯材料由低損耗正切材料或高損耗正切材料組成。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述金屬材料的所述層通過電鍍形成。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過電鍍形成所述金屬材料的所述層，并且通過電鍍形成所述金屬材料的所述另一層。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述芯體的所述外表面上提供凸紋圖案。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述凸紋圖案由多個(gè)同心圓環(huán)組成。
15.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述芯體是對(duì)稱或者非對(duì)稱的。
16.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述RF濾波器適用于蜂窩波段或微波波段的射頻(RF)中的應(yīng)用。
全文摘要
一種用于制造可調(diào)諧無線電頻率(RF)功率輸出濾波器的方法，其包括制造芯體工序，還包括在芯體的外表面上形成塑性變形金屬殼的工序。
文檔編號(hào)H05K1/18GK102626005SQ201080035452
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者理查德·T·拉齊塔, 詹姆斯·托馬斯·拉齊塔 申請(qǐng)人:理查德·T·拉齊塔, 詹姆斯·托馬斯·拉齊塔