專利名稱：極性介質濾波器和采用該介質濾波器的介質雙工器的制作方法
技術領域：
本發明涉及供幾百MHZ到幾千MHZ的高頻信號使用的介質濾波器和介質雙工器，尤其涉及在導通特性方面具有銳衰減極點的極性介質濾波器以及其中采用這種濾波器的介質雙工器。
各種高頻濾波器被用在通信設備中，對普遍使用的便攜式電話和類似的移動通信設備特別需要減小尺寸和改進特性的濾波器。供在高頻上使用的傳統濾波器包括由同軸介質諧振器組成的介質濾波器。
同軸介質諧振器包括由介質構件構成的主體并具有通過主體的相反端面延伸的通孔和在主體的外周邊表面上和在限定該孔的主體的內表面上構成的導體。在設備的主體內使電磁波產生諧振。當端面之一帶有一個導體層時，該主體就提供一個1/4波長諧振器。當二個端面都帶有導體層或二個端面都不具有該層時，主體就提供1/2波長諧振器。
結合圖7a所示的等效電路，多個同軸介質諧振器1a、1b、1c，通過電容耦合如與提供級間耦合電容C1、C2并聯安排的這些諧振器，和把外輸入和輸出端40、41電容耦合到在與形成輸入和輸出耦合電容CIN、COUT并聯設置的相反端的諧振器1a、1c，就可安裝成帶通濾波器。
通過對如圖7b所示的同軸介質諧振器1a、1b、1c之一提供一個串聯諧振電容C3，帶通濾波器就可改進為具有包含如圖8所示的衰減極點的銳衰減特性的極性濾波器。
圖9表示具有圖7b的等效電路和包括安裝在基片6上的三個同軸介質諧振器1a、1b、1c的傳統極性濾波器。外輸入和輸出端40、41被設置在用于傳送電信號到外部設備或從外部設備接收電信號的基板6上。在諧振器1a、1b、1c的通孔中構成的內導體層是用金屬端9a、9b、9c連接到在基片6上形成的各自導體圖案。
輸入端40用輸入耦合電容器80連接到用作輸入級的諧振器1a。輸入級諧振器1a經級間耦合電容器81和串聯諧振電容器83連接到提供中間級的諧振器1b。中間級諧振器1b經串聯諧振電容器83和級間耦合電容器82連接到用作輸出級的諧振器1c。輸出級諧振器1c經輸入耦合電容器84連接到輸出端41。
所述的傳統濾波器，除了諧振器1a、1b、1c和基片6以外，它需要大量包括電容器80、81、82、83、84和金屬端9a、9b、9c的外部部件，和許多裝配步驟，并且它的尺寸是相當大的。
本發明的一個目的是提供一種極性介質濾波器，該濾波器包括多個同軸介質諧振器，其中每個具有電容耦合到其內部連接層的電極，以便減少傳統所需的外部部件的數目。
為了實現上面的目的，本發明提供一種包括三個同軸介質諧振器的介質濾波器，每個諧振器包括以介質構件形式的主體。該主體形成有通過其相反端面延伸的通孔，主體具有提供在其外周邊表面上的外導體層和限定通孔的其內表面上的內導體層，該諧振器可用作連接表面的每個諧振器和外周邊表面的一側相互連接，每一個諧振器都具有與外導體層隔離的和提供在一部分外周邊表面而不是連接表面的電極，這些諧振器的電極用導體構件連接在一起。
在各自的諧振器上提供的電極是與限定通孔的各自內導體層電容耦合的。由于這些電極用導體構件連接在一起，在第二級中耦合到諧振器的內導體層的電極通過導電構件和第一級和第三級諧振器的電極電容耦合到在第一級和第三級中的諧振器的內導體層。于是，第一級和第三級諧振器的耦合電容可作為在第二級諧振器和這些諧振器之間的耦合電容C1、C2，和第二級諧振器的耦合電容作為串聯諧振電容C3。使用已知的裝置，外輸入端電容耦合到作為輸入級的第一級諧振器的內導體層，以提供輸入耦合電容CIN，和外輸出端電容耦合到作為輸出級的第三級電容器的內導體層，以提供輸出耦合電容COUT。然后，介質濾波器的等效電路變成圖7b所示的等效電路，提供可用作極性介質濾波器的濾波器。諧振器提供一種不使用外部部附，例如，金屬端、極間耦合電容器和串聯諧振電容器的極性濾波器。這便導致減少部件的數目和使安裝步驟的數目較少，還縮小了濾波器在設備中安裝所需的空間。


圖1表示為第一實施例的極性介質濾波器的透視圖；圖2a表示為第二實施例的另一個極性介質質濾波器的透視圖；圖2b是取圖2a的剖線A-A的縱剖面圖并表示按箭頭方向所見的濾波器；圖3a表示包括在第二實施例中的同軸介質諧振器和提供輸入級或輸出級的透視圖；圖3b表示包括在第二實施例中的同軸介質諧振器和提供中間級的透視圖；圖3c表示供第二實施例的基片使用的透視圖；圖4a表示供作為第三實施例的另一個極性介質濾波器的同軸介質諧振器的透視圖；圖4b表示用于第三實施例的基片的透視圖；圖5a表示包括第二實施例的極性介質濾波器的介質雙工器的透視圖；圖5b是圖5a所示的雙工器的等效電路圖；圖6表示包括第一實施例的濾波器和通過極間耦合窗口耦合到那里的兩個同軸介質諧振器的極性介質濾波器的透視圖；圖7a是公共帶通介質濾波器的等效電路圖；圖7b是具有介質濾波器通過特性的衰減極點的極性介質濾波器的等效電路圖；圖8表示圖7b所示的極性介質濾波器的通過特性的示意圖；和圖9是傳統的極性介質濾波器的透視圖。
下面將結合附圖對本發明的實施例予以詳細地描述。
實施例1圖1表示第一實施例，即包括三個同軸介質諧振器1a、1b、1c和導體構件50的介質濾波器。
每個諧振器1a、1b、1c是1/4波長諧振器，它包括以棱形介質構件的形式的主體1并具有通過其相反端面20、21延伸的通孔22。導電材料復蓋主體2的外周邊表面、限定通孔22的主體2的內表面、和主體2的一個端面，即端面21，以分別提供導電層30、31、32。諧振器1a、1b、1c具有各自的電極5a、5b、5c，每個電極與外導體層30絕緣并通過切開層30以框的形式形成在上面側。在用作輸入級和輸出級的第一級和第三級中的諧振器1a、1c，分別具有各自的輸入和輸出耦合電極，每個電極與外導體層30絕緣并通過切開層30以框的形式形成在橫向側。這些電極用作外輸入和輸出端40、41。
這三個同軸介質諧振器1a、1b、1c按并聯連接。該導體構件50設置在諧振器1a、1b、1c的電極5a、5b、5c上，用于把電極5a、5b、5c連接在一起。
對于主體2適合的材料的例子是高介電常數的陶瓷，例如，氧化鋇、氧化鈦和氧化釹。適合于作為導體構件50的材料和作為導體材料是高電導率的材料，例如銀或銅。
由于諧振器1a、1b、1c具有如上所述的結構，其電極5a、5b、5c電容耦合到限定通孔的各自的內導體層31。由于電極5a、5b、5c用導體構件50連接在一起，在次極中耦合到諧振器1b的內導體層31的電極5b通過導體構件50和這些諧振器1a、1c的電極5a、5c電容耦合到在第一級和第三級的諧振器1a、1c的內導體層31。于是，第一級和第三級諧振1a，1c的耦合電容可當作在第二級諧振器1b和這些諧振器之間的級間耦合電容C1、C2，和第二級諧振器1b的耦合電容可作為串聯諧振電容C3。而且，在用作輸入級的第一級諧振器1a中，外輸入端40電容耦合到內導體層31，以提供輸入耦合電容CIN。在用作輸出級的第三級諧振器1C中，外輸出端41電容耦合到內導體層31，提供輸出耦合電容COUT。
因此，介質濾波器具有與圖7b所示的相同的等效電路，和可用作極性介質濾波器。
因此，該諧振器提供一個極性濾波器，而沒有使用外部部件，例如金屬端、極間耦合電容器和串聯諧振器，并且不需要基片。這就減少了元件的數目和安裝步驟的數目以及編小了在設備中用于安裝濾波器所需的空間。
而且，因為諧振器的內導體層是電容耦合到其電極，耦合電容的值可通過改變電極的形狀或尺寸容易地變化。因此，可迅速給出該濾波器所需通過特性。
實施例2圖2a和2b示出第二實施例，即包括同軸介質諧振器1a、1b、1c的介質濾波器和用導體圖案構成的基片6。
結合圖3a和3b，諧振器1a、1b、1c是以與第一實施例相同的方法準備的和具有各自的電極5a、5b、5c的1/4波長諧振器，每個電極是通過部分地切去外導體層30形成在其底邊23上的并由此與層30絕緣。在分別提供輸入級和輸出級的第一級和第三級中的諧振器具有各自的輸入和輸出耦合電極51、52，每一個電極是通過部分地切去外導體層30形成在接近于開路端20的底邊23上的，并由此與層30絕緣。
用于諧振器1a、1b、1c的材料是與第一實施例相同。
如圖3c所示，基片6形成有與諧振1a、1b、1c的電極5a、5b、5c接觸定位的導電圖案60，用于連接這些電極5a、5b、5c。基片6也具有與各自的輸入和輸出耦合電極51、52接觸定位的輸入和輸出端圖案40、41并從這些定位延伸到基片6的邊緣。
用于基片6的絕緣材料，例如氧化鋁，玻璃環氧樹脂。
三個同軸介質諧振器1a、1b、1c被安排在支撐所述的導體圖案40、41、60的基片6上。電極5a、5b、5c，如用焊接電連接到導體圖案60，輸入耦合電極51同樣地連接到輸入端圖案40，且輸出耦合電極52連接到輸出端圖案41。
由于諧振器1a、1b、1c具有如上所述的結構，其電極5a、5b、5c電耦合到在通孔中的各自內導體層31。由于在基片60上電極5a、5b、5c通過導體圖案60連接在一起，在第二極中耦合到內導體層31的電極5b通過導體圖案60和這些諧振器1a、1c的電極5a、5c電容耦合到在第一級和第三級中的諧振器1a、1c的內導體層31。于是，第一級和第三級諧振器1a、1c的耦合電容可作為在第二級諧振器1b和這些諧振器之間的級間耦合電容C1、C2，且第二級諧振器16的耦合電容作為串聯諧振電容C3。而且，在用作輸入級的第一級諧振器中，連接到輸入端圖案40的輸入耦合電極51電容耦合到內導體層31，以提供輸入耦合電容CIN。在用作輸出級的第三級諧振器中，連接到輸出端圖案41的輸出耦合電極52電容耦合到內導體層31，提供輸出耦合電容COUT。
因此，介質濾波器具有與圖7b所示相同的等效電路，用作極性介質濾波器。
因此，諧振器提供一種極性濾波器，而沒有使用外部部件，例如金屬材料，極間耦合電容器和串聯諧振電容器。這就會導致減少元件的數目和減少安裝步驟的數目，還縮小在設備中用于裝配濾波器所需的空間。
而且，因為諧振器的內導體層電連接到其電極，耦合電容的值是通過改變電極的形狀和尺寸而容易變化的，因此，該濾波器可很快地給出所需通過特性。
實施例3圖4a和4b表示第三實施例，即包括具有各自的內導體層31的同軸介質諧振器1a、1b、1c和用與層31電容耦合的電極5a、5b、5c、51、52構成的基片6的介質濾波器。電極5a、5b、5c通過導體圖案60、60連接在一起，和輸入和輸出電極51、52分別與輸入和輸出端圖案40、41結合。諧振器1a、1b、1c，而每一個在底邊上沒有外導體層30。
這些結構的介質濾波器具有與第二實施例相同的電容耦合，并因此具有與圖7所示的相同的等效電路，以用作極性介質濾波器。于是，該濾波器具有與第二實施例相同的優點。
實施例4本實施例是具有圖5b所示的等效電路的介質雙工器。如圖5a可見，發送介質濾波器170和接收介質濾波器71安排在基片6上。第二實施例的介質濾波器用作本實施例的接收介質濾波器71。發送濾波器70是具有外部件，例如金屬端9、電容器8、線圈91等的傳統介質濾波器。
當衰減控制接收濾波器71時，本實施例象第二實施例，比現有技術的相應設備的元件數目要少并且用作雙工器的尺寸也較小。
前面的實施例的同軸介質諧振器1a、1b、1c圖示為相互鄰接的，而所有的電極都電容耦到根據本發明的內導體層31，并且諧振器的內導體層由極間耦合窗不是這樣相互耦合，以致于該諧振器不必相互鄰接。
雖然本實施例包括三個同軸介質諧振器1a、1b、1c，同軸介質諧振器1d、1e能用其它裝置，例如圖6所示的極間耦合窗10，耦合到諧振器。此時，連接到外部輸入和輸出端的電極51、52可設置在各自的附加諧振器1d、1e，以把這些諧振器1d、1e用作輸入和輸出級。
雖然沒有必要使用外部部件，但例如根據本發明的電容器，線圈、電容器和類似的外部部件可以加到本發明的設備，以獲得所需的通過特性。
前面的實施例用于說明本發明但不應該構成為對在權利要求中提出的本發明范圍的限制。本發明的設備在結構上不局限于上面實施例，但是，可在權利要求中提出的技術范圍內作出各種改進。
例如，這些實施例的電極雖然，在所要求的耦合電容器是可用的情況下，按所需的尺寸或形狀可以改變矩形。
同軸介質諧振器1a、1b、1c按如此排列在第一實施例中，其開路端面交替地向著相反方向，而在第二實施例中開路端面向著一個方向。于是，可按要求確定諧振器1a、1b、1c的開路端的方向。
根據第一實施例，介質濾波器的輸入和輸出端40、41形成在諧振器1a、1c上，而在第二和第三實施例中，這些端排列在基片6上。由此可見，輸入和輸出端40、41可相對于位置和形狀按要求進行選擇。同樣地，已知的裝置按要求可選擇地用于把輸入級和輸出級諧振器電容耦合到輸入和輸出端。
權利要求
1.在包括三個同軸介質諧振器其每一個包括以介質構件的形式的主體的介質濾波器中，該主體構成有通過其相反端面延伸的通孔，具有提供在其外周邊表面上的外導體層的主體、和在限定通孔的其內表面上的內導體層，這些諧振器與用作連接表面的每個諧振器的外周邊表面的一側相互連接，極化介質濾波器其特征在于，每個諧振器具有與外導體層絕緣的和提供在一部分其外周邊表面而不是連接面的電極，這些諧振器的電極用導電構件連接在一起。
2.根據權利要求1的一種極化介質濾波器，其特征在于，該濾波器至少具有一個與其連接的電元件。
3.根據權利要求1的一種極化介質濾波器，其特征在于，該濾波器還至少具有一個電容或電感連接其的同軸介質諧振器。
4.其中已插入根據權利要求1的極化介質濾波器的介質雙工器。
5.在包括三個同軸介質諧振器其每個包括以介質構件的形式的主體的介質濾波器中，主體構成有通過其相反端面延伸的通孔，主體具有提供在其外周邊表面上的外導體層和在限定通孔的其內表面上的內導體層，諧振器安裝在基片上，極性介質濾波器其特征在于，每個諧振器具有與外導體層絕緣的和提供在一部分外周邊表面上，該諧振器在其底側與基片接觸，諧振器的電極用提供在基片上的導體連接在一起。
6.根據權利要求5的一種極性介質濾波器，其特征在于，濾波器還至少具有一個與其連接的電元件。
7.根據權利要求5的一種極性介質濾波器，其特征在于，濾波器還至少具有一個電容或電感連接其的同軸介質諧振器。
8.其中已插入根據權利要求5的極性介質濾波器的介質雙工器。
9.在包括三個同軸介質諧振器其每個包括以介質構件的形式的主體的介質濾波器中，主體構成有通過其相反端面延伸的通孔，主體具有提供在其外周邊表面的外導體層和在限定通孔的其內表面上的內導體層，諧振器安裝在其片上，極性介質濾波器其特征在于，每個諧振器具有去除與基片接觸的基底邊的一部分或整個面積的外導體層，該基片沒有在與諧振器的去除部分的各自的層接觸的部分上的電極圖案和把電極圖案接在一起的導體圖案。
10.根據權利要求9的一種極性介質濾波器，其特征在于，濾波器還至少具有一個與其連接的電元件。
11.根據權利要求9的一種極性一介質濾波器，其特征在于，濾波器還至少具有一個電容或電感與其連接的同軸介質諧振器。
12.其中已插入根據權利要求9的極性介質濾波器的介質雙工器。
全文摘要
一種包括三個同軸介質諧振器其每一個包括以介質構件的形式的主體,該主體構成有通過其相反端面延伸的通孔,主體具有提供在其外周邊表面上的外導體層和在限定通孔的其內表面上的內導體層。這些諧振器與用作連接表面的每個諧振器的外周邊表面的一側相互連接。每個諧振器具有與外導體層絕緣和提供在其外周邊表面的上部分而不是連接表面的電極。這些諧振器的電極用導體構件連接在一起。
文檔編號H01P1/20GK1192592SQ9712083
公開日1998年9月9日 申請日期1997年12月3日 優先權日1996年12月3日
發明者中口昌久, 內山尊昌 申請人:三洋電機株式會社