專利名稱：介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和配用這些器件的通信設(shè)備，其中在諧振器部分中使用了介質(zhì)材料。
通常，例如當(dāng)通過(guò)將多個(gè)介質(zhì)諧振器設(shè)置在一個(gè)介質(zhì)塊內(nèi)而形成介質(zhì)雙工器時(shí)，將多個(gè)諧振線孔安排在介質(zhì)塊中，以在孔的內(nèi)部表面上形成諧振線，由此提供發(fā)送濾波器部分，其中發(fā)送頻帶的信號(hào)被允許通過(guò)，而接收頻帶的信號(hào)被衰減，還提供了接收濾波器部分，其中接收頻帶的信號(hào)被允許通過(guò)，而發(fā)送頻帶的信號(hào)被衰減。
當(dāng)發(fā)送濾波器和接收濾波器是通帶型濾波器時(shí)，濾波器的通帶特性示于

圖14A和14B。在這種情況下，符號(hào)Tx表示發(fā)送濾波器的通帶特性，符號(hào)Rx表示接收濾波器的通帶特性。如由圖中影陰線F1、F2、F3、F4指出的，將發(fā)送頻帶(F1)中的最大介入損耗和接收頻帶(F2)中的最小介入損耗確定為發(fā)送濾波器的特性，而將接收頻帶(F3)中的最大介入損耗和發(fā)送頻帶(F4)中的最小介入損耗確定為接收濾波器的特性。發(fā)送濾波器和接收濾波器被設(shè)計(jì)成都可以滿足這些條件。
然而，圖14A和14B中所示的通帶特性是特定溫度下的特性。通常，在介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙工器中，溫度越高，諧振器的無(wú)載Q因數(shù)(Qo)越是退化。這要?dú)w因于電極材料的溫度特性。例如，在銀或銅的情況下，每增加10攝氏度，導(dǎo)電性減小大約2％。電極的導(dǎo)電性的減小直接引起Qo的惡化。結(jié)果，溫度越高，則濾波器的介入損耗劣化得越厲害。
通常，由于通帶的特性是由最大介入損耗和指定其頻率范圍(從一個(gè)閾值頻率到另一個(gè)閾值頻率)的區(qū)域確定的，通帶特性的兩個(gè)肩部(圖14A和14B所示的部分A和B)接近于該區(qū)域的兩端。另外，在雙工器的情況下，由于發(fā)送頻帶和接收頻帶傳統(tǒng)上相互接近，故從其通帶到衰減頻帶范圍內(nèi)的肩部最接近于靠近指定最大介入損耗及其頻率范圍(下文把指出最大介入損耗和頻率范圍的位置稱為“閾值”)的區(qū)域內(nèi)衰減帶的一側(cè)端部。
例如，通帶低頻側(cè)上的濾波器(發(fā)送濾波器)在通帶高頻側(cè)上有一閾值，如圖14A的部分A所示。通帶高頻側(cè)上的濾波器(接收濾波器)在通帶低頻側(cè)上有一閾值，如部分B所示。
在這種情況下，當(dāng)介質(zhì)雙工器的溫度升高時(shí)，諧振器的Qo由于上述原因而惡化，因此如圖14A中的虛線所指出的，介入損耗增大了。另外，當(dāng)溫度超過(guò)某一值時(shí)，發(fā)送濾波器的通帶特性的高頻側(cè)肩部和接收濾波器的通帶特性的低頻側(cè)肩部都在每一個(gè)閾值處超過(guò)了最大介入損耗。
雖然圖14A所示的例子說(shuō)明了介質(zhì)材料的介電常數(shù)-溫度特性是固定的(其中，不論溫度的變化，介電常數(shù)不變)，但是當(dāng)介質(zhì)材料具有如圖14B所示的介電常數(shù)-溫度特性時(shí)，根據(jù)特性曲線的斜度，通帶特性朝高頻側(cè)或低頻側(cè)移動(dòng)。例如，當(dāng)溫度越高，介電常數(shù)越低，從而諧振頻率增大，表現(xiàn)由圖14B中虛線所指出的通帶特性。在這種情況下，在低頻側(cè)上具有衰減頻帶的接收濾波器的通帶特性的肩部超過(guò)閾值的最大介入損耗，如在部分B處所示。另外，如圖14A所示，通帶特性的波形不僅僅朝下面的方向移動(dòng)，還朝右下斜向移動(dòng)。因此，即使是在相對(duì)較低的溫度下也發(fā)生上述問(wèn)題。
上述問(wèn)題不僅發(fā)生在介質(zhì)雙工器的情況，還發(fā)生在單個(gè)介質(zhì)濾波器的情況中，其中閾值接近于肩部，而肩部的介入損耗在從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中增大了。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和配用這些器件的通信設(shè)備，其中改善了介入損耗特性隨著溫度的變化而惡化的問(wèn)題，從而在寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的特性。在本發(fā)明中，即使在介質(zhì)濾波器或介質(zhì)雙工器中發(fā)生溫度的變化，表現(xiàn)裝置的通帶特性的波形以這樣一種方式移動(dòng)，從而波形不超出由其最大介入損耗和閾值頻率確定的閾值。
本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例提供了一種介質(zhì)濾波器，它具有接近于通帶的衰減頻帶，確定的最大介入損耗的閾值頻率的位置安排得接近于呈現(xiàn)通帶特性的波形的肩部，其中介入損耗在從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中增大。在這種介質(zhì)濾波器中，介質(zhì)材料的溫度特性如此確定，從而肩部根據(jù)溫度的升高和降低朝衰減頻帶方向移動(dòng)。按照這樣的安排，即使濾波器的通帶特性根據(jù)溫度升高和降低而變化，由于從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中的肩部如此移動(dòng)，從而它們避免了閾值，從而可以保持特定的特性。
上述介質(zhì)濾波器可以由多個(gè)介質(zhì)諧振器形成，至少一個(gè)介質(zhì)諧振器是陷波諧振器，它在從肩部到衰減頻帶的區(qū)域中形成衰減極點(diǎn)。另外，如此確定介質(zhì)材料的溫度特性，從而陷波諧振器中隨溫度而變化的諧振頻率的變化小于其它介質(zhì)諧振器中隨溫度而變化的諧振頻率的變化。按照這樣的安排，衰減極點(diǎn)附近的衰減特性可不考慮溫度變化而固定下來(lái)，從而可以保持特定的衰減特性。
另外，可以將多個(gè)介質(zhì)諧振器作為單個(gè)介質(zhì)塊整個(gè)地模制或整個(gè)地?zé)?。雖然其中有一個(gè)問(wèn)題，即如果介質(zhì)濾波器是通過(guò)組合各分立的介質(zhì)諧振器形成的，則在安排上會(huì)發(fā)生差錯(cuò)，因?yàn)榻橘|(zhì)材料的溫度特性的差異無(wú)法從外觀上判定，本發(fā)明可以解決這樣的問(wèn)題。
上述介質(zhì)濾波器可以是由多個(gè)將通帶用作諧振頻率的范圍的介質(zhì)諧振器構(gòu)成的帶通濾波器。按照這樣的安排，通帶的介入損耗更小，并且在接近于衰減頻帶的通帶肩部的介入損耗可以在寬的溫度范圍內(nèi)保持較低的值。
介質(zhì)濾波器可以是由多個(gè)將衰減頻帶用作諧振頻率的范圍的介質(zhì)諧振器構(gòu)成的帶阻濾波器。按照這樣的安排，可以在衰減頻帶中得到大量的衰減，同時(shí)，可以將接近于衰減頻帶的通帶肩部的介入損耗在寬的溫度范圍內(nèi)保持在較低的值。
本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例提供了一種包含上述兩個(gè)介質(zhì)濾波器的介質(zhì)雙工器，兩個(gè)濾波器中的一個(gè)濾波器是這樣的介質(zhì)濾波器，即濾波器的低頻帶是衰減頻帶，其高頻帶是通帶，另一個(gè)濾波器是這樣的介質(zhì)濾波器，即濾波器的低頻帶是通帶，其高頻帶是衰減頻帶。通過(guò)這樣的安排，在兩個(gè)濾波器中，在從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中，通帶特性的肩部在寬的溫度范圍內(nèi)不超過(guò)最大介入損耗，從而可以保持雙工器的功能。另外，在這種介質(zhì)雙工器中，當(dāng)將兩個(gè)介質(zhì)濾波器用單個(gè)介質(zhì)塊整體模制或者整體燒結(jié)時(shí)，不發(fā)生上述安排上的差錯(cuò)。
本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例提供了一種通信設(shè)備，它包含上述介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙工器中的一個(gè)，該介質(zhì)濾波器或介質(zhì)雙工器設(shè)置在高頻電路部分。按照這樣的安排，提供了一種通信設(shè)備，其中可以在更寬的溫度范圍內(nèi)保持高頻電路部分特定的信號(hào)處理功能。
從下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。
圖1A、1B、1C和1D是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的投影圖。
圖2是介質(zhì)濾波器的等效電路圖。
圖3A和3B是介質(zhì)濾波器的通帶特性曲線。
圖4是示出一例頻率-溫度根據(jù)不同的介質(zhì)材料而變化的曲線圖。
圖5A、5B、5C和5D是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的投影圖。
圖6是介質(zhì)濾波器的等效電路圖。
圖7是介質(zhì)濾波器的通帶特性曲線。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的等效電路圖。
圖9是介質(zhì)濾波器的通帶特性曲線圖。
圖10A、10B、10C和10D是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的投影圖。
圖11是介質(zhì)雙工器的等效電路圖。
圖12A和12B是介質(zhì)雙工器的通帶特性曲線圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
圖14A和14B是傳統(tǒng)的介質(zhì)雙工器的通帶特性曲線。
下面將參照?qǐng)D1到4描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖1A到1D是介質(zhì)濾波器的投影圖，其中圖1A是平面圖，圖1B是正視圖，圖1C是底視圖，而圖1D是右視圖。當(dāng)將介質(zhì)濾波器作為一個(gè)元件安裝在印刷電路板上時(shí)，相對(duì)于印刷電路板，圖1B所示的正視圖是表面安裝的。
這種介質(zhì)濾波器是通過(guò)對(duì)于長(zhǎng)方六面體的介質(zhì)塊1設(shè)置各種孔和電極形成的。更特別地，標(biāo)號(hào)2a、2b和2c指諧振線孔，在其內(nèi)部表面上形成有諧振線12a、12b和12c。另外，標(biāo)號(hào)3a和3b指輸入/輸出耦合線孔，在其內(nèi)部表面上形成有輸入/輸出耦合線13a和13b。這些孔是階梯狀的孔，通孔的內(nèi)部直徑在其某些點(diǎn)上變化。在介質(zhì)塊1的外部表面上，形成有輸入/輸出端子7和8，它們是從輸入/輸出耦合線13a和13b連續(xù)的，并且在除了這些輸入/輸出端子之外的大致整個(gè)表面(六面)上形成接地電極10。另外，在諧振線12a、12b和12c上，在接近階梯狀孔的大內(nèi)部直徑側(cè)的端部處設(shè)置無(wú)電極部分(不導(dǎo)電部分)，該部分由“g”表示，并在這些部分產(chǎn)生寄生電容(Cs)。
下面將描述具有上述結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器的工作。首先電容耦合諧振線孔中形成的諧振線12a、12b和12c。換句話說(shuō)，通過(guò)結(jié)合由上述Cs形成的梳形線耦合(電感耦合)與由階梯狀孔形成的電容耦合使諧振線12a、12b和12c耦合。在這種情況下，由于提供了電感耦合＜電容耦合的關(guān)系，故諧振線12a、12b和12c整體上是電容耦合。每一個(gè)叉指耦合都形成在諧振線12a和輸入/輸出耦合線13a之間以及諧振線12c和輸入/輸出耦合線13b之間。通過(guò)這樣的安排，將輸入端子7和8之間的部分用作帶通濾波器。
圖2是介質(zhì)濾波器的等效電路圖。在這個(gè)圖中，符號(hào)Za、Zb和Zc指由圖1中所示的諧振線12a、12b和12c產(chǎn)生的阻抗，符號(hào)Zi和Zo指由圖1所示的輸入/輸出耦合線13a和13b產(chǎn)生的阻抗。另外，符號(hào)Zia指由諧振線12a和輸入/輸出耦合線13a之間產(chǎn)生的交互電容所產(chǎn)生的阻抗，符號(hào)Zco表示由諧振線12c和輸入/輸出耦合線13b之間產(chǎn)生的交互電容產(chǎn)生的阻抗。另外，符號(hào)Zab指由諧振線12a和12b之間產(chǎn)生的交互電容產(chǎn)生的阻抗，而符號(hào)Zbc指由諧振線12b和12c之間產(chǎn)生的交互電容產(chǎn)生的阻抗。
圖3A和3B示出說(shuō)明介質(zhì)濾波器的通帶特性的曲線圖。在這個(gè)例子中，由于電容耦合，在通帶的低頻側(cè)形成衰減極點(diǎn)，其中在低頻側(cè)上從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中得到陡度大的衰減特性。圖中的影陰線部分示出最大的介入損耗及其頻率范圍。在正常的溫度下，波形的肩部接近于閾值(其中，肩部表示衰減頻帶從通帶到低頻側(cè)區(qū)域中的通帶特性)。但是，如由曲線圖中的實(shí)線所表示的通帶中的介入損耗小于最大的介入損耗。雖然在影陰線部分的高頻側(cè)端部存在另一個(gè)閾值，但是，這里不考慮通帶的高頻側(cè)區(qū)域。
介質(zhì)塊具有正的介電常數(shù)-溫度系數(shù)。結(jié)果，介質(zhì)濾波器在高溫下的通帶特性朝低頻帶方向移動(dòng)，如每一個(gè)曲線圖中的虛線所指出的。另外，根據(jù)電極的導(dǎo)電率-溫度系數(shù)，Qo退化，由此增加了其介入損耗。結(jié)果，隨著溫度的升高，在每一個(gè)曲線圖中，通帶特性的整個(gè)波形朝著左下斜方移動(dòng)。如圖3A所示，即使在高溫下，表現(xiàn)出通帶特性的波形肩部不超過(guò)閾值。
如果通過(guò)使用其介電常數(shù)-溫度系數(shù)接近零的介質(zhì)材料形成介質(zhì)濾波器，由于通帶特性朝著曲線圖中的更低的方向移動(dòng)，如圖3B所示，則由符號(hào)B指出的肩部超過(guò)某一溫度的閾值。
圖4示出了兩種介質(zhì)材料的溫度特性。參照使用表現(xiàn)由實(shí)線指出的特性的介質(zhì)材料制成的介質(zhì)諧振器的諧振頻率，當(dāng)25攝氏度為參考溫度時(shí)，隨著溫度高于該參考溫度，諧振頻率減小，其中當(dāng)溫度是+85攝氏度時(shí)，諧振頻率改變-5ppm。即使當(dāng)溫度小于25攝氏度，諧振頻率減小，其中當(dāng)溫度是-35攝氏度時(shí)，諧振頻率改變-5ppm。另外，至于使用表現(xiàn)由圖中的虛線表示的特性的介質(zhì)材料的介質(zhì)諧振器的諧振頻率，當(dāng)25攝氏度是參考溫度時(shí)，隨著溫度高于該參考溫度，諧振頻率增高，其中當(dāng)溫度是+85攝氏度時(shí)，諧振頻率改變+5ppm。即使當(dāng)溫度低于25攝氏度時(shí)，諧振頻率增高，其中當(dāng)溫度是-35攝氏度時(shí)，諧振頻率改變+5ppm。另外，當(dāng)介質(zhì)諧振器是使用表現(xiàn)由圖中的點(diǎn)劃線指出的特性的介質(zhì)材料制成時(shí)，諧振器的諧振頻率在-35攝氏度和+85攝氏度的范圍內(nèi)幾乎不改變。
在圖4中，作為表現(xiàn)上凸型特性的介質(zhì)材料，可以使用BaO-PbO-Nd2O3-TiO2。
作為表現(xiàn)下凸型特性的介質(zhì)材料，可以使用BaO-Bi2O3-Nd2O3-Sm2O3-TiO2。
作為表現(xiàn)平坦特性的介質(zhì)材料，可以使用BaO-PbO-Bi2O3-Nd2O3-TiO2。另外，通過(guò)改變這些材料的組份比例，可以任意地確定介電常數(shù)-溫度系數(shù)(在介質(zhì)濾波器情況下的頻率-溫度系數(shù))。這樣的諧振頻率/溫度變化是由介質(zhì)塊的介電溫度系數(shù)確定的。但是，通常，由于介質(zhì)材料的溫度特性是通過(guò)測(cè)量形成介質(zhì)諧振器時(shí)得到的諧振頻率而得到的，故介質(zhì)材料的溫度特性由頻率/溫度系數(shù)(下面稱為TC)表示。
在具有如圖3A中所示的特性的介質(zhì)濾波器中，隨著溫度增加到25攝氏度或者更高，頻率降低，如圖4中的符號(hào)A所示。換句話說(shuō)，使用的是TC小于0的介質(zhì)材料。
接著，將參照?qǐng)D5A到7說(shuō)明第二實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖5A到5D是介質(zhì)濾波器的投影圖，其中圖5A是平面圖，圖5B是正視圖，圖5C是底視圖，而圖5D是右視圖。當(dāng)將介質(zhì)濾波器安裝在印刷電路板上作為一個(gè)元件時(shí)，圖5B中所示的正視圖相對(duì)印刷電路板是表面安裝的。
介質(zhì)濾波器是通過(guò)根據(jù)長(zhǎng)方形六面體介質(zhì)塊1設(shè)置各種孔和電極形成的。在這個(gè)實(shí)施例中，不同于圖1所示的結(jié)構(gòu)，將諧振線孔2d附設(shè)在介質(zhì)塊1中，并在諧振線孔2d的內(nèi)部表面上形成諧振線12d。另外，大體上在輸入/輸出耦合線孔3b的中心，給出了一個(gè)邊界位置，根據(jù)該邊界位置，沿著諧振線孔2d方向的介質(zhì)塊具有TC為0的材料，而在其它區(qū)域中，介質(zhì)塊的材料的TC小于0。其它的結(jié)構(gòu)部分和圖1所示的相同。當(dāng)形成介質(zhì)塊時(shí)，TC小于0和TC等于0的介質(zhì)材料被整體地模制和燒制。在這種情況下，由于基本成份相同的介質(zhì)材料被模制和燒制，所以性能大致上相同。結(jié)果，可以同時(shí)進(jìn)行模制和燒制。
下面將描述圖5A到5D所示的介質(zhì)濾波器的工作。首先，電容耦合形成在諧振線孔2a、2b和2c中的諧振線12a、12b和12c。如在第一實(shí)施例中的情況，通過(guò)結(jié)合由電極部分g的寄生電容Cs形成的梳形線耦合(電感耦合)和階梯狀孔形成的電容耦合，耦合諧振線12a、12b和12c。在這種情況下，由于提供了電感耦合小于電容耦合的關(guān)系，所以諧振線12a、12b和12c整體上為電容耦合。每一個(gè)叉指耦合都形成在諧振線12a和/輸出耦合線13a之間以及諧振線12c和輸入輸入/輸出耦合線13b之間。通過(guò)這樣的安排，輸入/輸出端子7和8之間的部分作為帶通濾波器。諧振線12d叉指地耦合到輸入/輸出耦合線13b，用作陷波諧振器。
圖6是介質(zhì)濾波器的等效電路圖，其中符號(hào)Zd表示由諧振線12d產(chǎn)生的阻抗，符號(hào)Zdo表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在由輸入/輸出耦合線13b產(chǎn)生的阻抗Zo和諧振線12d之間。其它部分和圖2所示的等效電路圖中的部分相同。
圖7是曲線圖，示出介質(zhì)濾波器的通帶特性。在這個(gè)實(shí)施例中，衰減極點(diǎn)由用作陷波諧振器的諧振線12d產(chǎn)生。按照這種安排，在低頻側(cè)從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中表現(xiàn)出陡的衰減特性。圖中所示的通帶中的影陰線部分表示最大的介入損耗及其頻率范圍，在衰減頻帶中的影陰線部分表示最小衰減及其頻率范圍。在正常的溫度下，雖然在表現(xiàn)通帶特性的波形的通帶到其低頻側(cè)的衰減頻帶的區(qū)域中的肩部接近于閾值，但是，通帶中的介入損耗小于最大的介入損耗，如由圖中的實(shí)線所表示的。如圖5中所示，由于帶通濾波器部分介質(zhì)材料的TC小于零，故表現(xiàn)介質(zhì)濾波器在高溫下的通帶特性的波形整體朝左下斜方移動(dòng)，如圖中的虛線所指出的。在這種情況下，表現(xiàn)通帶特性的波形的肩部不超過(guò)閾值。另外，由于諧振線孔2d的介質(zhì)材料的TC等于0，故衰減極點(diǎn)的頻率是固定的，與溫度的變化無(wú)關(guān)。通過(guò)這樣的安排，衰減頻帶中的衰減可以持續(xù)地保持，并由此可以持續(xù)地提供衰減頻帶中所確定的最小衰減。
接著，將參照?qǐng)D8和9，描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。
雖然上述實(shí)施例使用具有通帶特性的介質(zhì)濾波器，類似地，也可以使用帶阻型介質(zhì)濾波器。圖8示出了帶阻型介質(zhì)濾波器的等效電路。在圖中，符號(hào)Zb，Zd和Zf表示諧振線的各個(gè)阻抗，而符號(hào)Zbd和Zdf表示由整體耦合這些線時(shí)得到的交互電容產(chǎn)生的各個(gè)阻抗。另外，符號(hào)Za、Zc和Ze表示作為陷波諧振器的諧振線的各個(gè)阻抗，符號(hào)Zab表示由諧振器Za和Zb之間的交互電容產(chǎn)生的阻抗，其中Za和Zb用作π/2相位電路，由此Za和Zab用作陷波諧振器。類似地，符號(hào)Zcd表示由諧振器zd和zc之間的交互電容產(chǎn)生的阻抗，由此Zc和Zed用作陷波諧振器；而符號(hào)Zef表示由諧振器Zf和Ze之間的交互電容產(chǎn)生的阻抗。其中zf和zef用作陷波諧振器。由此，這是這樣一種結(jié)構(gòu)，其中耦合了三級(jí)陷波諧振器。
圖9是描述介質(zhì)濾波器的通帶特性的曲線圖。在這幅圖中，從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中的通帶特性的肩部接近于閾值。介質(zhì)塊的介質(zhì)材料的TC大于0。結(jié)果，在高溫時(shí)，通帶特性的波形朝右下斜側(cè)移動(dòng)，如虛線所示。按照這樣的安排，即便處于高溫，波形的肩部也不超過(guò)通帶損耗的最大值。
下面，參照?qǐng)D10A到12，描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的結(jié)構(gòu)。
圖10A到10D是介質(zhì)雙工器的投影圖，其中圖10A是平面圖，圖10B是正視圖，圖10C是底視圖，圖10D是右視圖。當(dāng)將介質(zhì)雙工器安裝在印刷電路板上作為元件時(shí)，圖10B所示的前表面相對(duì)于印刷電路板安裝的表面。
通過(guò)根據(jù)長(zhǎng)方六面體的介質(zhì)塊1設(shè)置各種孔和電極形成上述介質(zhì)雙工器。為了具體地放置，標(biāo)號(hào)2a、2b和2c指諧振線孔，在諧振線孔的內(nèi)部表面上形成諧振線12a、12b和12c。類似地，標(biāo)號(hào)5a、5b和5c表示諧振線孔，在諧振線孔的內(nèi)部表面上形成諧振線15a、15b和15c。另外，標(biāo)號(hào)3a、3b和3c表示輸入/輸出耦合線孔，在耦合線孔的內(nèi)部表面上形成輸入/輸出耦合線13a、13b和13c。這些孔是階梯狀孔，其中孔的內(nèi)部直徑在其某一點(diǎn)上變化。在介質(zhì)塊1的外部表面上形成輸入/輸出端子7、8和9，它們從輸入/輸出耦合線孔13a、13b和13c延長(zhǎng)，并在除了這些輸入/輸出端子之外的大致上整個(gè)表面上(六個(gè)表面)形成接地電極10。另外，在具有諧振線12a、12b、12c、15a、15b和15c的階梯狀孔的大直徑側(cè)的端部附近，設(shè)置由符號(hào)“g”表示的無(wú)電極部分(不導(dǎo)電部分)，在每一個(gè)“g”部分都產(chǎn)生寄生電容(Cs)。
上述介質(zhì)塊1具有四個(gè)介質(zhì)材料區(qū)域，包括TC等于0、TC大于0、TC小于0和TC等于0，如圖10B所示。
下面，將說(shuō)明介質(zhì)雙工器的工作。首先，電感耦合形成在諧振線孔2a、2b和2c中的諧振線12a、12b和12c。諧振線12a、12b和12c是通過(guò)結(jié)合由無(wú)電極部分g的寄生電容Cs形成的梳形線耦合(電感耦合)和由階梯狀孔形成的電容耦合的。但是，在這種情況下，提供了電感耦合大于電容耦合的關(guān)系，諧振線12a、12b和12c整體上是電感耦合。在諧振線12a和輸入/輸出耦合線13a之間，以及諧振線12c和輸入/輸出耦合線13b之間各自形成叉指耦合。另外，在諧振線12d和輸入/輸出耦合線13b之間形成叉指耦合。
同時(shí)，諧振線15a、15b和15c電容耦合。耦合線15a、15b和15c通過(guò)結(jié)合由無(wú)電極部分g的寄生電容Cs形成的梳形線耦合(電感耦合)與由階梯狀孔形成的電容耦合而耦合。在這種情況下，由于提供了電感耦合小于電容耦合的關(guān)系，故諧振線15a、15b和15c整體上呈電容耦合。在諧振線15a和輸入/輸出耦合線13c之間以及諧振線15c和輸入/輸出耦合線13a之間各自形成叉指耦合，并在諧振線15d和輸入/輸出耦合線13c之間形成叉指耦合。
圖11是上述介質(zhì)濾波器的等效電路圖。符號(hào)zla、zlb和zlc表示由圖10中的諧振線15a、15b和15c產(chǎn)生的每一個(gè)阻抗，符號(hào)zld表示諧振器15d產(chǎn)生的阻抗，符號(hào)z2d表示諧振器12d產(chǎn)生的阻抗，符號(hào)z2a、z2b和Z2c表示圖10中諧振線12a、12b和12c產(chǎn)生的每個(gè)阻抗，而符號(hào)zli，zio，z2o表示由圖1所示的輸入/輸出耦合線13c、13a和13b產(chǎn)生的各個(gè)阻抗。符號(hào)zlid表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線15d和輸入/輸出耦合線13c之間，符號(hào)z2od表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線12d和輸入/輸出耦合線13b之間。符號(hào)zlab表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線15a和15b之間，符號(hào)zlbc表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線15b和15c之間，符號(hào)Z2ab表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線12a和12b之間，而符號(hào)z2bc表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線12b和12c之間。另外，符號(hào)zlco表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線15c和輸入/輸出耦合線13a之間，符號(hào)z2ai表示由交互電容產(chǎn)生的阻抗，該交互電容產(chǎn)生在諧振線12a和輸入/輸出耦合線13a之間。
按照這種方法，發(fā)送濾波器和接受濾波器都是由三級(jí)諧振器和一級(jí)陷波諧振器制成的。
圖12A和12B是說(shuō)明介質(zhì)雙工器的通帶特性的曲線圖。在這個(gè)例子中，發(fā)送濾波器允許發(fā)送頻帶的信號(hào)通過(guò)，并允許高頻側(cè)上的接收頻帶信號(hào)衰減。接收濾波器允許接收頻帶的信息通過(guò)，并允許低頻側(cè)上的發(fā)送頻帶信號(hào)衰減。在發(fā)送濾波器中，由上述陷波諧振器形成的衰減頻帶形成在通帶的高頻側(cè)上，而在接收濾波器中，由上述陷波諧振器形成的衰減頻帶形成在通帶的低頻側(cè)上。
每一個(gè)曲線圖中的影陰線部分表示最大介入損耗和最小的衰減，以及其頻率范圍。在正常的溫度下，在表現(xiàn)通帶特性的波形從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中的肩部接近于閾值。但是，通帶中的介入損耗小于最大介入損耗，如圖中的實(shí)線所指。
在產(chǎn)生發(fā)送濾波器的通帶特性的諧振器部分的介質(zhì)材料中，TC大于0。因此，在高溫下表現(xiàn)出發(fā)送濾波器的通帶特性的波形朝右下斜側(cè)移動(dòng)，如虛線所表示的。結(jié)果，如圖12A所示，即使在高溫下，在發(fā)送濾波器中，表示通帶特性的波形的肩部不超過(guò)閾值。另外，在產(chǎn)生接收濾波器的通帶特性的諧振器部分的介質(zhì)材料中，TC小于0。因此，表現(xiàn)高溫下接收濾波器的通帶特性的波形朝左下斜方移動(dòng)。結(jié)果，如圖12A所示，即使在高溫下，在接收濾波器中，表現(xiàn)通帶特性的波形的肩部不超過(guò)閾值。另外，由于產(chǎn)生發(fā)送濾波器和接收濾波器的通帶特性的諧振器部分的介質(zhì)材料中TC等于0，故即使是高溫下，可能持續(xù)地提供發(fā)送濾波器的接收頻帶中的衰減和接收濾波器的發(fā)送頻帶中的衰減。
將圖4中由符號(hào)B表示的材料用作產(chǎn)生上述發(fā)送濾波器的通帶特性的諧振器部分的介質(zhì)材料，并將圖4中由符號(hào)A表示的材料用作產(chǎn)生上述接收濾波器的通帶特性的諧振器部分的介質(zhì)材料。結(jié)果，溫度低于25攝氏度，如圖12B所示，發(fā)送濾波器的通帶特性朝圖中的右上斜方移動(dòng)，并且接收濾波器的通帶特性朝圖中的左上斜方移動(dòng)。相應(yīng)地，在較低溫下，發(fā)送濾波器和接收濾波器中的介入損耗更令人滿意。
圖13是框圖，說(shuō)明了根據(jù)第五實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)圖中，符號(hào)ANT表示發(fā)送/接收天線，符號(hào)DPX表示雙工器，符號(hào)BPFa、BPFb和BPFc是帶通濾波器，符號(hào)AMPa和AMPb表示放大電路，符號(hào)MIXa和MIXb表示混頻器，符號(hào)OSC表示振蕩器，符號(hào)DIV表示分頻器(合成器)。MIXaet調(diào)制信號(hào)調(diào)制從DIV輸出的信號(hào)頻率，BPFa只允許發(fā)送頻帶的信號(hào)通過(guò)，AMPa放大信號(hào)的功率，以通過(guò)DPX從ANT發(fā)送出去。BPFb只允許從DPX輸出的信號(hào)的接收頻帶信號(hào)通過(guò)，并且AMPb放大所通過(guò)的信號(hào)的功率。MIXb對(duì)從BPFc輸出的頻率信號(hào)與接收到的信號(hào)混合，以輸出中頻信號(hào)IF。
如圖13所示的雙工器DPX，可以使用具有如圖10A到10D所示的結(jié)構(gòu)的介質(zhì)雙工器。另外，作為帶通濾波器BPFa、BPFb和BPFc，可使用具有如圖5A到5D所示的結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器。按照這樣的方法，產(chǎn)生總體小型的通信設(shè)備。
雖然已經(jīng)具體參照本發(fā)明的較佳實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道，在不背離本發(fā)明的主旨的條件下，可以有上述和其它形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)濾波器，其特征在于包含接近于通帶的衰減頻帶；確定的最大介入損耗的閾值頻率位置被安排得接近于表示通帶特性的波形的肩部，其中介入損耗在從通帶到衰減頻帶的區(qū)域中增大；如此確定介質(zhì)材料的溫度特性，從而肩部根據(jù)溫度的升高或降低朝衰減頻帶方向移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于介質(zhì)濾波器還包含多個(gè)介質(zhì)諧振器，至少一個(gè)介質(zhì)諧振器是陷波諧振器，它在從肩部到衰減頻帶的區(qū)域中形成衰減極點(diǎn)，并如此地確定介質(zhì)材料的溫度特性，即陷波諧振器中諧振頻率根據(jù)溫度變化的變化小于其它介質(zhì)諧振器中根據(jù)溫度變化的變化。
3.如權(quán)利要求2所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于多個(gè)介質(zhì)諧振器作為單個(gè)介質(zhì)塊被整個(gè)地模制或燒結(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于介質(zhì)濾波器是包含多個(gè)將通帶用作諧振頻率范圍的介質(zhì)諧振器的帶通濾波器。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于介質(zhì)濾波器是包含多個(gè)將衰減頻帶用作諧振頻率范圍的介質(zhì)諧振器的帶阻濾波器。
6.一種介質(zhì)雙工器，其特征在于包含兩個(gè)如權(quán)利要求1、2、4和5中任意一條所述的介質(zhì)濾波器，兩個(gè)濾波器中的一個(gè)濾波器是介質(zhì)濾波器，其中，濾波器的低頻帶是衰減帶，其高頻帶是通帶，另一個(gè)濾波器是介質(zhì)濾波器，其中，濾波器的低頻帶是通帶，其高頻帶是衰減帶。
7.如權(quán)利要求6所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于將兩個(gè)介質(zhì)濾波器作為單個(gè)介質(zhì)塊整個(gè)模制或整個(gè)燒制。
8.一種通信設(shè)備，其特征在于包含如權(quán)利要求1到5的任意一條所述的介質(zhì)濾波器以及如權(quán)利要求6和7的任意一條所述的介質(zhì)雙工器中的一個(gè)，其中所述介質(zhì)濾波器或介質(zhì)雙工器被設(shè)置在高頻電路部分。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種介質(zhì)濾波器,它包含:接近于通帶的衰減頻帶;確定的最大介入損耗的閾值頻率位置安排得接近于表現(xiàn)通帶特性的波形的肩部,其中介入損耗在從通帶到衰減頻帶的區(qū)域內(nèi)增大;如此確定介質(zhì)材料的溫度特性,從而肩部根據(jù)溫度的升高和降低朝衰減頻帶方向移動(dòng)。在上述介質(zhì)濾波器中,改善了介入損耗特性根據(jù)溫度變化而惡化的問(wèn)題,從而在寬的溫度范圍中表現(xiàn)出良好的特性。
文檔編號(hào)H01P7/10GK1264186SQ0010181
公開(kāi)日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月28日
發(fā)明者多田齊, 加藤英幸, 廣嶋基晴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所