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)明涉及一種用于微波頻帶之類中的介質(zhì)濾波器，介質(zhì)雙工器和使用它們的通信設(shè)備。
用于微波頻帶中的傳統(tǒng)的濾波器等包含通過在介質(zhì)塊中設(shè)置一個或幾個內(nèi)導體形成孔，以形成一個或多個諧振器，以及通過在介質(zhì)塊的外表面上設(shè)置外部導體，而形成介質(zhì)濾波器。
在使用這種介質(zhì)塊的傳統(tǒng)的介質(zhì)濾波器中，設(shè)置由靜電電容耦合到內(nèi)部導體的端子電極，以執(zhí)行信號的不平衡的輸入和/或輸出。由此，為了將信號饋送到例如平衡輸入/輸出型放大電路，需要平衡一不平衡變壓器(平衡一不平衡變換器)，以將不平衡型信號轉(zhuǎn)換為平衡型信號。但是，這種類型的介質(zhì)濾波器引起問題。由該平衡一不平衡變壓器引起的插入損失大。還有，必須確保間隔，以將平衡一不平衡變壓器放置在電路基片上，并且因此無法實現(xiàn)小型化。
為了解決上述問題，第7-254807號日本未審查專利公告揭示了一種介質(zhì)濾波器，它能夠完成信號的平衡型輸入和/或者輸出。但是，在這種平衡型介質(zhì)濾波器中，為了將內(nèi)部導體電氣連接到介質(zhì)塊的外表面上的端子電極，必須垂直于內(nèi)導體形成孔地形成開口。在介質(zhì)塊中垂直于內(nèi)導體形成孔地形成開口是非常困難的。由此，增加了制造成本。另外，由于由于外部耦合的平衡特性和程度都受到形成上述連接導體的開口的位置的影響，需要高的形成精度，以得到預(yù)定的特性。還有，在形成之后調(diào)節(jié)是困難的。
本發(fā)明提供了一種介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和使用它們的通信設(shè)備，它們允許實現(xiàn)信號的平衡型輸入和/或輸出，并且同時，允許容易地減小制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過在單塊介質(zhì)材料上形成導體薄膜，以提供至少兩個ё/2諧振器(它們分別具有開路的兩端，以預(yù)定頻率在1/2波長諧振，并耦合)。通過靜電電容將端子個別地耦合到每一個ё/2諧振器的兩個開路端附近，并用于信號的平衡輸入和/或輸出。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，不使用平衡一不平衡變壓器，可以直接連接到平衡輸入/輸出型放大電路，這是因為將平衡端子用于執(zhí)行輸入和/或輸出信號。同時，可以實現(xiàn)預(yù)定頻帶的通過和衰減。由此，可以使介質(zhì)濾波器最小化，并且因此可以減小制造成本。在這種情況下，由于可以通過靜電電容使諧振器和平衡端子耦合，故可以容易地調(diào)節(jié)濾波器特性。
雖然，根據(jù)本發(fā)明的上述方面，兩個ё/2諧振器中的每一個可以使用微帶線或帶狀線形成，或者可以由通過在介質(zhì)塊內(nèi)和在介質(zhì)塊上設(shè)置導體薄膜制成的介質(zhì)同軸諧振器形成。在這種情況下，不需要形成平衡一不平衡變壓器，并且可以在介質(zhì)基片上容易地形成濾波器，用于執(zhí)行信號的平衡輸入和/或輸出。
另外，兩個ё/2諧振器中的每一個都可以由介質(zhì)同軸諧振器形成，其中該介質(zhì)同軸諧振器是通過在介質(zhì)塊中和在介質(zhì)塊上設(shè)置導體薄膜而制成的。在這種情況下，不論介質(zhì)濾波器是否由同軸諧振器制成，僅僅將介質(zhì)濾波器安裝在安裝基片之類的物體上允許同時形成執(zhí)行信號的平衡輸入和/或輸出的電路，以及具有濾波器的電路。由此，可以減小在安裝基片上占據(jù)的面積，并且可以改善安裝效率。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，通過提供具有上述配置的發(fā)送濾波器和接收濾波器形成介質(zhì)雙工器。在這種情況下，介質(zhì)雙工器可以用作天線共享單元，它執(zhí)行發(fā)送信號和/或接收信號的平衡輸入和/或輸出。另外，可以對放大電路等(執(zhí)行平衡輸入和/或輸出)，以及天線附近的高頻電路部分實現(xiàn)最小化。
根據(jù)本發(fā)明的還有一個方面，通過使用上述介質(zhì)濾波器和/或上述介質(zhì)雙工器，形成通信設(shè)備。由此，可以構(gòu)成小型和輕的通信設(shè)備。
從下面參照附圖對本發(fā)明的實施例的描述，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將是顯然的，其中，類似的標號表示類似的元件和部分。


圖1A是根據(jù)第一實施例的介質(zhì)濾波器的平面圖；圖1B是根據(jù)第一實施例的介質(zhì)濾波器的等效電路圖；圖2A是根據(jù)第二實施例的介質(zhì)濾波器的透視圖；圖2B是根據(jù)第二實施例的介質(zhì)濾波器的截面圖；圖3A是根據(jù)第三實施例的介質(zhì)濾波器的透視圖；圖3B是根據(jù)第三實施例的介質(zhì)濾波器的截面圖；圖3C是根據(jù)第三實施例的介質(zhì)濾波器的等效電路圖4A是根據(jù)第四實施例的介質(zhì)雙工器的透視圖；圖4B是根據(jù)第四實施例的介質(zhì)雙工器的截面圖；圖4C是根據(jù)第四實施例的介質(zhì)雙工器的等效電路圖；和圖5是根據(jù)第五實施例的通信設(shè)備的配置的方框圖。
參照圖1A和1B，將給出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的介質(zhì)濾波器的配置的說明。
圖1A是介質(zhì)濾波器的平面圖。標號15和16分別表示帶狀線電極；11、12、13和14表示端子電極。這些電極形成在介質(zhì)基片20的上表面上。接地電極形成在介質(zhì)基片20的整個下表面上。介質(zhì)基片20、帶狀線電極15和15，以及接地電極形成各個微帶線諧振器。在端子電極11、12和帶狀線電極15的相應(yīng)的端的附近之間產(chǎn)生靜電電容。類似地，在每一個端子電極13、14和帶狀線電極16的相應(yīng)端附近之間產(chǎn)生靜電電容。
包含帶狀線電極15和16的上述微帶線諧振器用作兩端開路的ё/2諧振器。帶狀線電極15和16的中心等效于短路點。在短路點處的帶狀線電極的寬度減小，并且在開路端處的寬度增加。由此，通過靜電電容，允許具有兩個帶狀線電極15和16的諧振器耦合到一起。還有，通過在使每一個帶狀線電極形成為階級狀，需要獲得預(yù)定諧振頻率的線長度就得以減小，以得到整體的最小化。
圖1B是圖1A所示的介質(zhì)濾波器的等效電路圖。在圖中所示的狀態(tài)下，通過電容，將具有帶狀線電極15和16的兩個諧振器耦合到一起，并且通過電容，將端子電極11到14與這兩個諧振器耦合到一起。每一個諧振器的兩端的電位具有180度的相位差。由此，端子電極11和12以及端子電極13和14可以個別地用作平衡的輸入/輸出端子。例如，可以將端子電極11和12用作平衡輸入端子，將端子電極13和14用作平衡輸出端子。在這種情況下，可以將介質(zhì)濾波器用作二級帶通濾波器。
如上所述，諧振器與端子電極之間的外部耦合是通過靜電電容實現(xiàn)的。由此，可以通過調(diào)節(jié)諧振器和端子電極之間的距離和面積容易地調(diào)節(jié)外部耦合。另外，由于在每一個諧振器的每一端附近形成外部端子，可以改進電極圖案的對稱性，并且由此可以得到穩(wěn)定的平衡特性。
在圖1A和1B所示的例子中，雖然由電容耦合相鄰的諧振器，它們還可以通過使用諸如電容器和電感器之類的集總參數(shù)元件耦合。另外，由帶狀線制成的諧振器可以通過將圖1A和1B所示的各個電極圖案設(shè)置在兩個介質(zhì)基片上形成。
下面，參照圖2A和2B，給出對根據(jù)第二實施例的介質(zhì)濾波器的配置的描述。
圖2是介質(zhì)濾波器的透視圖，圖2B是沿延伸通過如圖2A所示的內(nèi)導體形成孔2a和2b的中心軸的平面取得的截面圖。處于如圖2A所示狀態(tài)的上表面是用于安裝到基片上的安裝表面。在圖2A和2B中，1表示介質(zhì)塊，它基本上是長方體的，并且將兩個內(nèi)導體形成孔2a和2b設(shè)置在其中。將外部導體3設(shè)置在除了在內(nèi)導體形成孔2a和2b的端部處的表面以外的四個周圍表面上(四個表面)。個別地形成端子電極5、6、7和8，以與外部導體3絕緣。將內(nèi)部導體4a和4b設(shè)置在內(nèi)導體形成孔2a和2b的內(nèi)表面上。
在上述結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部導體4a和4b分別用作ё/2諧振器，它們在半波長諧振，并且具有兩個開路的端子。端子電極5和6分別通過電容耦合到內(nèi)導體形成孔2a的內(nèi)表面上的內(nèi)部導體4a的開路端子附近。類似地，端子電極7和8分別通過電容耦合到內(nèi)導體形成孔2b的內(nèi)表面上的內(nèi)部導體4b的開路端附近。
圖2A和2B中所示的介質(zhì)濾波器的等效電路圖類似于圖1B所示的那個。上述介質(zhì)濾波器用作平衡輸入/輸出型介質(zhì)濾波器，它具有二階帶通濾波器特性。
如上所述，通過靜電電容，實現(xiàn)諧振器和端子電極之間的外部耦合。由此，可以通過調(diào)節(jié)諧振器和端子電極之間的距離和面積，容易地調(diào)節(jié)外部耦合。另外，沿兩個開路端面之間的方向，以及沿信號的輸入和輸出端之間的方向，以對稱的位置形成兩對端子電極，每一個都執(zhí)行平衡輸入和/或輸出。這允許得到穩(wěn)定的平衡特性。
下面，參照圖3A到3C，給出根據(jù)第三實施例的介質(zhì)濾波器的配置的說明。
圖3A是介質(zhì)濾波器的透視圖。圖3B是沿延伸通過如圖3A中所示的內(nèi)導體形成孔2a、2b和2c的中心軸的平面取得的截面圖。圖3C是如圖3A和3B所示的介質(zhì)濾波器的電路圖。圖3A所示的狀態(tài)下的上表面是安裝到基片上的安裝表面。
在圖3A和3B中，1表示介質(zhì)塊，它基本上是長方體，并且其中設(shè)置有三個內(nèi)導體形成孔2a、2b和2c。將內(nèi)導體形成孔2b安排得大致上是內(nèi)導體形成孔2a和2c中每一個的長度的一半，其一端安排為一開路端面，其另一端安排為短路端面。將內(nèi)導體形成孔2a和2c的開路端安排為開路端面。在整個外部表面上，除這些開路端面以外，形成外部導體3，并形成端子電極5、6、7和8，以便與外部導體3絕緣。內(nèi)部導體4a、4b和4c分別形成在內(nèi)導體形成孔2a、2b和2c的內(nèi)部表面上。
在上述結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部導體4a和4c分別用作ё/2諧振器，它們在半波長工作，并且具有兩個開路端。另外，內(nèi)部導體4b用作ё/4諧振器，它以1/4波長諧振，并且一端開路，另一端短路。相鄰的諧振器由電容耦合。
如圖3C所示，通過電容，分別將端子電極5和6耦合到內(nèi)導體形成孔2a的內(nèi)表面上的內(nèi)部導體4a的開路端附近。類似地，端子電極7和8分別通過電容耦合到內(nèi)導體形成孔2c的內(nèi)表面上的內(nèi)部導體4c的開路端附近。由此，上述安排產(chǎn)生介質(zhì)濾波器，它具有帶通濾波器的特性。該介質(zhì)濾波器使用端子電極5和6作為平衡輸入端子，端子電極7和8作為平衡輸出端子。
在如圖3A到3C所示的例子中，將外部諧振器安排為ё/2諧振器，并且將內(nèi)部諧振器安排為ё/4諧振器。但是，相反地，可以將外部諧振器安排為ё/4諧振器，將內(nèi)部諧振器安排為ё/2諧振器。還有，諧振器的數(shù)量可以是四個或更多。
通過這種方式，將多個諧振器中的至少一個安排為ё/4諧振器，產(chǎn)生一個優(yōu)點，即可以調(diào)節(jié)產(chǎn)生寄生模式分量的頻率。另外，它還產(chǎn)生一個優(yōu)點，即，可以將寄生模式頻率調(diào)節(jié)到不對介質(zhì)濾波器的特性產(chǎn)生影響的值。
下面，參照圖4A到4C，將描述對根據(jù)第四實施例的介質(zhì)雙工器的配置。
圖4A是介質(zhì)雙工器的透視圖。圖4B是沿延伸通過介質(zhì)雙工器中的各個內(nèi)導體形成孔2a到2e的平面取得的截面圖。圖4A的狀態(tài)下的上表面是用于安裝到基片上的安裝表面。
在圖4A和4B中，1表示介質(zhì)塊，它基本上是長方體，并且將五個內(nèi)導體形成孔2a到2e設(shè)置在其中。將內(nèi)導體形成孔2a到2e的兩個端表面安排為開路端面。將外部導體3形成在四個外部表面上(除了開路端面)。端子電極5到10形成在介質(zhì)塊上，并與外部導體3絕緣。內(nèi)部導體4a到4e分別形成在內(nèi)導體形成孔2a到2e的內(nèi)部表面上。
在上述介質(zhì)雙工器中，將具有類似于圖2A和2B中所示的結(jié)構(gòu)的兩個介質(zhì)濾波器設(shè)置在單個介質(zhì)塊1中，并且端子電極7和8公用。具體地說，介質(zhì)濾波器配置有兩個諧振器，它們類似于圖2A和2B所示的諧振器，對應(yīng)于內(nèi)導體形成孔2a和2b，并且另一個介質(zhì)濾波器具有三個諧振器，對應(yīng)于內(nèi)導體形成孔2c、2d和2e。
還有，如圖4C所示，通過電容將端子電極5和6耦合到內(nèi)導體形成孔2a的內(nèi)部表面上設(shè)置的內(nèi)部導體4a的開路端附近。端子電極9和10通過電容耦合到設(shè)置在內(nèi)導體形成孔2e的內(nèi)部表面上的內(nèi)部導體4e的開路端附近。端子電極7和8通過電容耦合到內(nèi)導體形成孔2b的內(nèi)表面上設(shè)置的內(nèi)部導體4b的兩個開路端附近，以及內(nèi)部導體2c的內(nèi)表面上設(shè)置的內(nèi)部導體4C的開路端。
上述介質(zhì)雙工器用作天線共享裝置，它使用端子電極5和6，作為發(fā)送信號輸入端，端子電極7和8用作天線端，而端子電極9和10用作接收信號輸出端。
下面，說明使用上述濾波器或上述介質(zhì)雙工器中的一種的通信設(shè)備的配置。
在圖5中，ANT表示發(fā)送/接收天線；DPX表示雙工器；BPFa、BPFb、BPFc各表示帶通濾波器；AMPa和AMPb各表示放大電路；MIXa和MIXb各表示混頻器；OSC表示振蕩器；DIV表示合成器。
混頻器MIX使用調(diào)制信號，以調(diào)制從合成器DIV輸出的調(diào)制頻率信號。帶通濾波器BPFa僅僅通過發(fā)送信號頻帶中的信號。放大電路AMPa執(zhí)行信號的功率放大，并通過天線ANT由雙工器DPX發(fā)送它們。旁通濾波器BPFb僅僅使從雙工器DPX輸出的信號中的那些接收信號頻帶中的信號通過。并且，放大電路AMPb放大它們?；祛l器MIXb混合從帶通濾波器BPFc輸出的各個頻率信號以及接收信號，并將混合的信號輸出到中間頻率信號IF。
在如圖5所示的放大電路AMPa和AMPb為平衡輸入/輸出型電路的情況下，將具有如圖4所示的結(jié)構(gòu)的雙工器用于雙工器DPX部分。還有，將如圖1到3所示的結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器用于帶通濾波器BPFa和BPFb。按照這種方法，通過這些平衡型電路，由于可以對信號進行濾波，并且同時可以輸入和/或輸出信號，而不使用平衡一不平衡變壓器，故可以構(gòu)成整體尺寸小的通信設(shè)備。
雖然已經(jīng)根據(jù)具體的實施例，描述了本發(fā)明，對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，許多其它變化和修改以及其它應(yīng)用都是顯然的。由此，本發(fā)明不受這里具體揭示的限制。
權(quán)利要求
1．一種包含形成在介質(zhì)材料上的導體薄膜的平衡介質(zhì)濾波器，其特征在于所述濾波器包含至少兩個耦合的ё/2諧振器，每一個ё/2諧振器具有兩個開路端，并且在預(yù)定頻率處具有1/2-波長諧振；及一對端子，分別耦合到所述ё/2諧振器中的對應(yīng)的一個諧振器的所述各個開路端附近，并且能夠平衡輸入和/或輸出信號。
2．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于所述端子通過靜電電容耦合到所述諧振器。
3．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于所述至少兩個ё/2諧振器中的每一個包含微帶線和帶狀線中的一個。
4．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于所述至少兩個ё/2諧振器中的每一個都是介質(zhì)同軸諧振器。
5．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于還包含耦合到所述至少兩個耦合的ё/2諧振器的中間諧振器。
6．如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于所述中間諧振器是ё/4諧振器。
7．一種介質(zhì)雙工器，其特征在于包含一對形成在介質(zhì)材料上的導電薄膜的平衡介質(zhì)濾波器，每一個所述濾波器包含至少第一和第二耦合的ё/2諧振器，每一個ё/2諧振器具有兩個開路端，并在預(yù)定頻率處具有1/2波長諧振；及第一和第二對端子，每一個端子分別耦合到所述第一和第二ё/2諧振器中對應(yīng)的一個諧振器的所述開路端中的一個端子附近，并且能夠平衡輸入和/或輸出信號；所述第一諧振器的所述第一對端子提供所述雙工器的發(fā)送輸入端，所述第二諧振器的所述第一對端子提供所述雙工器的接收輸出端，并且所述第二對端子連接到所述雙工器的天線端子。
8．如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于所述端子通過靜電電容耦合到所述諧振器。
9．如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于所述至少兩個ё/2諧振器中的每一個都包含微帶線和帶狀線中的一個。
10．如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于所述至少兩個ё/2諧振器的每一個都是介質(zhì)同軸諧振器。
11．如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于還包含耦合到所述至少兩個耦合的ё/2諧振器的中間諧振器。
12．如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于所述中間諧振器是ё/4諧振器。
13．一種通信設(shè)備，其特征在于包含平衡高頻電路，包含發(fā)送電路和接收電路中的一個；和連接到所述平衡高頻電路的平衡介質(zhì)濾波器，包含形成在介質(zhì)材料上的導電薄膜，所述濾波器包含至少兩個耦合的ё/2諧振器，每一個具有兩個開路端，并且在預(yù)定頻率具有1/2波長諧振；和一對端子，分別耦合到所述ё/2諧振器中對應(yīng)的一個的所述開路端中的一端附近，并能夠平衡輸入和/或輸出信號。
14．一種通信設(shè)備，其特征在于包含發(fā)送電路；接收電路；和介質(zhì)雙工器，包含一對含有形成在介電材料上的導電薄膜的平衡介質(zhì)濾波器，每個所述濾波器包含至少第一和第二耦合的ё/2諧振器，每一個ё/2諧振器具有兩個開路端，并在預(yù)定頻率處具有1/2波長諧振；及第一和第二對端子，每一個端子分別耦合到所述第一和第二ё/2諧振器中對應(yīng)的一個諧振器的所述開路端中的一個端子附近，并且能夠平衡輸入和/或輸出信號；所述第一諧振器的所述第一對端子提供所述雙工器的發(fā)送輸入端，所述第二諧振器的所述第一對端子提供所述雙工器的接收輸出端，并且所述第二對端子連接到所述雙工器的天線端子；所述發(fā)送電路連接到所述雙工器的發(fā)送輸入端，所述接收電路連接到所述雙工器的所述接收輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和使用它們的通信設(shè)備,它們允許平衡輸入和/或輸入,而不需要平衡－不平衡變壓器。使用介質(zhì)塊,使用其中具有內(nèi)部導體的內(nèi)導體形成孔?；蚴褂脦罹€型導體(這兩種導體具有開路端,以及所述導體能夠電容耦合到一起)形成兩個e/2諧振器。將耦合到諧振器中的一個的兩個開路端附近的端子電極用作一側(cè)上的平衡端子,并將耦合到諧振器中另一個的兩個開路端附近的端子電極用作另一側(cè)上的平衡端子。
文檔編號H01P1/213GK1296306SQ0013283
公開日2001年5月23日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月5日
發(fā)明者広嶋基晴, 西嶋小八, 加藤英幸 申請人:株式會社村田制作所