專利名稱：介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器以及通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于高頻電路的介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙工器，以及一種采用介質(zhì)濾波器或介質(zhì)雙工器的通訊裝置。
背景技術(shù)：
以下三個(gè)出版物中披露了介質(zhì)濾波器在一個(gè)介質(zhì)塊中具有多個(gè)諧振線。
日本未審查專利申請(qǐng)公告No.9-64616披露了一種介質(zhì)濾波器，在這種介質(zhì)濾波器中，在其中形成導(dǎo)電膜的凹槽(狹槽)設(shè)在介質(zhì)塊的開端面上，以便于電容性耦合相互的諧振線。
日本未審查專利申請(qǐng)公告No.5-335808披露了一種介質(zhì)濾波器，在這種介質(zhì)濾波器中，在其中形成導(dǎo)電膜的開槽設(shè)在介質(zhì)塊的端面上，從而在接近于諧振線開端的區(qū)域和開槽之間產(chǎn)生一個(gè)電容。
日本未審查專利申請(qǐng)公告No.10-256807披露一種介質(zhì)濾波器，在這種介質(zhì)濾波器中，各個(gè)諧振通孔具有一個(gè)臺(tái)階形式。一個(gè)大直徑孔的中心軸與一個(gè)小直徑孔的中心軸存在較大的偏差，以形成一個(gè)彎曲的諧振通孔。
通過通孔的相互耦合以及根據(jù)需要在通孔之間設(shè)置間距所產(chǎn)生的衰減峰值允許將衰減峰值的頻率控制在所要求的頻率。
圖9A至9D顯示了一例公知的介質(zhì)雙工器的結(jié)構(gòu)；圖9A是該雙工器的俯視圖；圖9B是介質(zhì)雙工器的前視圖，圖9C是該介質(zhì)雙工器的仰視圖，以及圖9D是該介質(zhì)雙工器的右視圖。介質(zhì)雙工器的基本矩形平行六面體的介質(zhì)塊1具有多個(gè)諧振通孔2a至2c，3，4a至4d，以及5，各自在內(nèi)部形成一個(gè)導(dǎo)體。各個(gè)接地孔6設(shè)置在諧振通孔2a和3之間、諧振通孔2c和4a之間和諧振通孔4d和5之間，以便于能阻斷它們之間的耦合。在整個(gè)接地孔6內(nèi)部形成導(dǎo)電膜，以及將導(dǎo)電膜的另一端連接著外導(dǎo)體10。
介質(zhì)塊1也具有激勵(lì)通孔7、8和9，各個(gè)通孔在其中形成導(dǎo)體。在該介質(zhì)塊1外表面上形成外導(dǎo)體10。各個(gè)激勵(lì)通孔7、8和9的一段與介質(zhì)塊1的一端面上的外導(dǎo)體10相連接。一個(gè)傳輸端17、一個(gè)天線端18以及一個(gè)接收端19分別形成在激勵(lì)通孔7、8和9的另一端，且向板的安裝表面延伸。諧振通孔2至5是一個(gè)臺(tái)階孔，各自在它的開路端面有一個(gè)較大的內(nèi)徑(在圖9B前面的另一邊)以及在它的短路端面有一個(gè)較小的內(nèi)徑(在圖9B的前面)。在圖9A至9D所示的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，一個(gè)由通孔4a所形成的諧振器電容耦合(C耦合)至一個(gè)由通孔4b所形成的諧振器，一個(gè)由通孔4b所形成的諧振器電感耦合(L耦合)至一個(gè)由通孔4c所形成的諧振器，以及一個(gè)由通孔4c所形成的諧振器電容耦合(C耦合)至一個(gè)由通孔4d所形成的諧振器。


圖10是顯示在圖9A至9D所示的介質(zhì)雙工器的天線端18和接收端19之間的傳輸特性的圖形。將由通孔4a所形成的諧振器耦合至由通孔4b所形成的諧振器會(huì)產(chǎn)生衰減峰值Pab。將由通孔4b所形成的諧振器耦合至由通孔4c所形成的諧振器會(huì)產(chǎn)生衰減峰值Pbc。將由通孔4c所形成的諧振器耦合至由通孔4d所形成的諧振器會(huì)產(chǎn)生衰減峰值Pcd。將通孔4c和4d之間的間距設(shè)置成小于在通孔4a和4b之間的間距，從而在通帶附近產(chǎn)生衰減峰值Pcd。
在以上出版物中所披露的任何介質(zhì)濾波器中，諧振通孔是根據(jù)特性所設(shè)置的間距來排列的，以便于將諧振器相互耦合，使之具有預(yù)定的電容性或電感性的耦合。換句話說，由于衰減峰值的頻率可根據(jù)在諧振通孔之間的間距而變化，與通帶有關(guān)的衰減峰值的頻率位置可以根據(jù)在諧振通孔之間的間距來控制。因此，在具有三個(gè)或多個(gè)諧振通孔的許多情況下，在諧振通孔之間的間距是可以變化的，正如以上所討論的那樣。
然而，由于在所成型介質(zhì)塊的尺寸上的變化與介質(zhì)濾波器的電性能的變化有關(guān)，在諧振通孔之間的間距是較小的區(qū)域受成型介質(zhì)塊尺寸變化的影響較大，從而會(huì)引起制造中缺陷因素的增加。此外，在諧振通孔之間的間距較小區(qū)域中，流經(jīng)該諧振通孔的電流密度會(huì)增加，從而就減小了諧振器的空載Q(Q0)。這成為在防止由于峰值的出現(xiàn)所引起的性能改善的因素。
發(fā)明概述為了能夠解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種介質(zhì)濾波器和一種介質(zhì)雙工器，該雙工器在沒有大大減小諧振通孔之間的間距的情況下可以在其通帶的較高頻率一邊和較低頻率一邊都具有衰減峰值，以及提供一種具有介質(zhì)濾波器或介質(zhì)雙工器的通訊裝置。
在本發(fā)明的第一方面提供了一種介質(zhì)濾波器，該介質(zhì)濾波器具有介質(zhì)塊且包括至少四個(gè)相互鄰近和平行的諧振通孔，各個(gè)諧振通孔在其內(nèi)部具有導(dǎo)體；在介質(zhì)塊的外部形成外導(dǎo)體；多路開槽，以及臺(tái)階。該多路開槽在內(nèi)部具有內(nèi)導(dǎo)體，該與外導(dǎo)體相分離，且設(shè)置在靠近至少四個(gè)諧振通孔中的3個(gè)相鄰諧振通孔的附近，以便于在一個(gè)接近三個(gè)相鄰諧振通孔的各個(gè)開路端面區(qū)域和在多路開槽內(nèi)部的內(nèi)導(dǎo)體之間形成一個(gè)電容。臺(tái)階在內(nèi)部形成外導(dǎo)體，且形成在介質(zhì)塊的外部，以便于在一個(gè)接近兩個(gè)諧振通孔的各自開路端面的區(qū)域，包括三個(gè)諧振通孔中的一個(gè)通孔和除了3個(gè)諧振通孔之外的1個(gè)諧振通孔，和臺(tái)階內(nèi)部的外部導(dǎo)體之間形成一個(gè)電容。
在該介質(zhì)濾波器中，在至少四個(gè)諧振通孔中，由三個(gè)相鄰諧振通孔所形成的諧振器可以相互電容性耦合，以便于在通帶的較低頻率一邊產(chǎn)生一個(gè)衰減峰值。臺(tái)階的存在增加了在接近兩個(gè)諧振通孔個(gè)各自開路端面的區(qū)域和外導(dǎo)體之間的電容，以便于將由兩個(gè)諧振通孔所形成的諧振器相互電感性耦合。采用這種結(jié)構(gòu)，就能夠在通帶的較低頻率一邊和較高頻率一邊產(chǎn)生各個(gè)衰減峰值，以及在較低頻率一邊可以獲得一個(gè)較大的衰減。
介質(zhì)塊較佳地還包括激勵(lì)通孔，各個(gè)激勵(lì)通孔都具有一個(gè)內(nèi)部形成的導(dǎo)體，和諧振通孔，各個(gè)諧振通孔都具有一個(gè)內(nèi)部形成的導(dǎo)體。激勵(lì)通孔與至少四個(gè)諧振通孔中的任何一個(gè)通孔相耦合。該諧振通孔與相對(duì)應(yīng)的激勵(lì)諧振線相耦合。
采用這種結(jié)構(gòu)，與激勵(lì)通孔相耦合的諧振通孔具有陷波諧振器的功能，從而它有可能進(jìn)一步衰減在通帶中的較高頻率一邊和較低頻率一邊的預(yù)定頻率帶寬中的信號(hào)。
介質(zhì)塊較佳地還包括形成在介質(zhì)塊外面上的一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，該介質(zhì)塊可安裝在板上。多路開槽可排列在對(duì)著安裝到板上的外表面的另一外表面的附近。
采用這種結(jié)構(gòu)，很少有可能在鄰近板的介質(zhì)濾波器的其它部分和多路開槽內(nèi)部的內(nèi)導(dǎo)體之間或者在板上的電極和多路開槽內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體之間產(chǎn)生離散電容，從而可以抑制在介質(zhì)塊已經(jīng)安裝在板上之后的特性變換。
本發(fā)明的第二方面提供了一種介質(zhì)雙工器，它具有一個(gè)發(fā)送濾波器和一個(gè)接收濾波器。不論是發(fā)送濾波器或接收濾波器，具有較高的頻率通帶者是一個(gè)具有上述結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器。
采用該介質(zhì)雙工器，可以在通帶的較低頻率一邊產(chǎn)生一個(gè)較大的衰減峰值。因此，很少有可能對(duì)發(fā)送濾波器或接收濾波器的頻率帶寬產(chǎn)生影響，應(yīng)為它們只具有一個(gè)較低頻率帶寬，或者只受頻率帶寬的影響。
本發(fā)明的第三方面提供了一個(gè)通訊裝置，它具有包括上述介質(zhì)濾波器或者上述介質(zhì)雙工器的通訊信號(hào)處理電路。
采用這種結(jié)構(gòu)，就有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有優(yōu)良高頻電路特性的小型通訊裝置。
附圖的簡(jiǎn)要描述圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的投影圖，它顯示了安裝在板上的介質(zhì)雙工器。
圖1B是第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的投影圖，其上面顯示安裝在板上的表面；圖2圖示了對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的一行通孔；圖3是第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的等效電路圖；圖4圖示了在第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器中的一個(gè)天線端和一個(gè)接收端之間的特性；圖5A圖示了當(dāng)一個(gè)多路開槽的尺寸變化時(shí)在天線端和接收端之間的傳輸特性變化；圖5B圖示了當(dāng)一個(gè)臺(tái)階變化時(shí)在天線端和接收端之間的傳輸特性變化；圖6是說明在第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器中的一個(gè)接收濾波器和一個(gè)傳輸濾波器之間的傳輸特性；圖7A至7C是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的介質(zhì)雙工器在其開路端面一邊的前視圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例一個(gè)通訊裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖；圖9A顯示了一例公知的介質(zhì)雙工器的結(jié)構(gòu)實(shí)例，是該介質(zhì)雙工器的俯視圖；圖9B是該例公知介質(zhì)雙工器的前視圖；
圖9C是該例公知介質(zhì)雙工器的底視圖；圖9D是該例公知介質(zhì)雙工器的右視圖；圖10圖示了圖9A至9D所示的公知介質(zhì)雙工器中的接收濾波器的傳輸特性。
較佳實(shí)施例的描述圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)介質(zhì)雙工器的投影圖；圖1A是顯示安裝在板上的介質(zhì)雙工器的投影圖；圖1B是顯示安裝在板的表面的上表面的介質(zhì)雙工器的投影圖。
介質(zhì)雙工器的基本矩形平行六面體的介質(zhì)塊1具有多個(gè)諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5，各個(gè)諧振通孔都在其內(nèi)部具有一個(gè)導(dǎo)體。介質(zhì)塊1也具有激勵(lì)通孔7、8和9，各個(gè)激勵(lì)通孔都在其內(nèi)部具有一個(gè)導(dǎo)體。除了在圖1B的最接近左端面上的外表面以外，在介質(zhì)塊的整個(gè)外表面上還形成了一個(gè)外導(dǎo)體。各個(gè)激勵(lì)通孔7、8和9的一端與介質(zhì)塊1的一個(gè)端面上的外導(dǎo)體10相連接。在各個(gè)激勵(lì)通孔7、8和9的另一端分別形成一個(gè)傳輸端17、一個(gè)天線端18和一個(gè)接收端19，且向板的安裝表面延伸。諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5較佳地是有臺(tái)階的通孔，各自在它的開路端面(在圖1B所示的介質(zhì)塊1的最接近左邊)具有一個(gè)較大內(nèi)徑以及在它的短路端面(在圖1B所示的介質(zhì)塊1的末端右邊)具有一個(gè)較小內(nèi)徑。
多路開槽11具有一個(gè)預(yù)定寬度，一個(gè)預(yù)定長度以及一個(gè)預(yù)定深度，它形成在接近諧振通孔4a、4b和4c的位置上。多路開槽11在其內(nèi)部具有一個(gè)導(dǎo)電膜。在多路開槽11的內(nèi)部導(dǎo)電膜和一個(gè)接近各個(gè)諧振通孔4a、4b和4c的開路端面的區(qū)域之間產(chǎn)生一個(gè)電容。由于在多路開槽11的內(nèi)部導(dǎo)電膜和一個(gè)接近各個(gè)諧振通孔4a、4b和4c的開路端面的區(qū)域之間所產(chǎn)生的電容，故在通帶的較低頻率一邊會(huì)產(chǎn)生衰減峰值。
在接近諧振通孔4c和4d的開路端面的附近形成臺(tái)階13。外導(dǎo)體10向臺(tái)階13的內(nèi)部表面延伸。臺(tái)階13的存在增加了在接近諧振通孔4c和4d的開路端面和臺(tái)階13的外導(dǎo)體10之間的電容，從而增加了在由諧振通孔4c和4d所形成諧振器之間的電感耦合的程度。
為了增加在接近諧振通孔2a、2b和2c的開路端面區(qū)域和外導(dǎo)體10之間的電容，形成了臺(tái)階12a和12b。臺(tái)階12a和12b的存在增加了在接近諧振通孔2a、2b和2c的開路端面區(qū)域和各臺(tái)階12a和12b的外導(dǎo)體10之間的電容，從而增加了在由諧振通孔2a、2b和2c所形成諧振器之間的電感耦合的程度。
在圖1B所示的介質(zhì)塊的部分開路端面上形成外導(dǎo)體10，用于將激勵(lì)通孔7、8和9連接著外導(dǎo)體10。各個(gè)接地孔6設(shè)置在諧振通孔2a和3之間、諧振通孔2c和4a之間和諧振通孔4d和5之間，以便于能阻斷它們之間的耦合。在接地孔6的內(nèi)部形成了一個(gè)導(dǎo)電膜，以及將各個(gè)導(dǎo)電膜的另一端連接著一個(gè)外導(dǎo)體10。
正如圖1A和圖1B所示，當(dāng)形成傳輸端17、天線端18和接收端19的介質(zhì)塊1的一邊端面安裝在板上時(shí)，多路開槽11是與安裝板相分離的。因此，就減小了在多路開槽11內(nèi)部導(dǎo)電膜和板上的電極或其它部分之間所產(chǎn)生的離散電容，從而有可能抑制由于離散電容對(duì)特性所產(chǎn)生的變化。由于臺(tái)階13的電極是外導(dǎo)體10，它是接地的，所以該電極不受其它周圍部分的影響。
圖3是圖1A和圖1B所示的介質(zhì)雙工器的等效電路圖。圖2顯示了對(duì)應(yīng)于圖3中諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5以及激勵(lì)通孔7至9的諧振線圖形。參考圖3，附加在Z之后的字母，例如，Z1和Z2，對(duì)應(yīng)于圖2所示的諧振線序列號(hào)。具有一個(gè)一位數(shù)字后綴字母，例如，Z1，表示諧振通孔或激勵(lì)通孔的自身阻抗；而具有兩位數(shù)字后綴字母，例如，Z12和Z23，則表示在諧振通孔相互耦合或者諧振通孔和激勵(lì)通孔之間所產(chǎn)生的耦合阻抗。
Z12表示在線L1和線L2之間的耦合阻抗，以及Zbc被測(cè)表示在線Lb和Lc之間的耦合阻抗。Z23是在線L2和線L3之間的耦合阻抗，Z67表示在線L6和線L7之間的耦合阻抗，Z78表示在線L7和L8之間的耦合阻抗，以及Zab表示在線La和線Lb之間的耦合阻抗。
參考圖3，由于Z12和Zbc起著一個(gè)具有/2相位電路的功能，Z1與Z12組合具有陷波諧振器的功能。類似，Zc與Zbc組合具有陷波諧振器的功能。
Z34表示在諧振線L3和L4之間電感耦合的阻抗，Z45表示在諧振線L4和L5之間電容耦合的阻抗，以及Z56表示在諧振線L5和L6之間電容耦合的阻抗。Z89表示在諧振線L8和L9之間電感耦合的阻抗以及Z9a表示在諧振線L9和La之間電感耦合的阻抗。
根據(jù)第一實(shí)施例，介質(zhì)塊1較佳測(cè)量值為20mm寬×5.2mm深×4.5mm高。在諧振通孔之間的間距在短路端面一邊設(shè)置為，例如，1.9mm。臺(tái)階13較佳的測(cè)量值為0.3mm深×0.8mm寬×3.0mm長，以便于產(chǎn)生大約2，050Mhz的衰減峰值。多路開槽11較佳的測(cè)量值為0.3mm深×0.4mm寬×3.0mm長，以便于在傳輸通帶中能夠獲得48dB或大于48dB的衰減。
正如以上所討論的，多路開槽11增加了在由第一實(shí)施例的諧振通孔4a、4b和4c所形成的三個(gè)諧振器之間的電容耦合。此外，構(gòu)成了諧振通孔4a、4b和4c，從而進(jìn)一步增加了在三個(gè)諧振器之間的電容耦合。換句話說，諧振通孔4a、4b和4c各自在其短路端面上具有一個(gè)小于開路端面的內(nèi)徑。在開路端面上的諧振通孔4a、4b和4c的各個(gè)內(nèi)徑的中心軸是偏離其在短路端面上的各個(gè)內(nèi)徑的中心軸，從而在開路端面上的間距小于在短路端面上的間距。多路開槽11的存在以及諧振通孔4a、4b和4c的形狀允許由諧振通孔4a、4b和4c所形成的三個(gè)諧振器在其相互之間具有更強(qiáng)的電容耦合。
正如以上所討論的，臺(tái)階12a和12b增加了在由第一實(shí)施例的諧振通孔2a、2b和2c所形成的三個(gè)諧振器之間的電感耦合。此外，構(gòu)成了諧振通孔2a、2b和2c，從而進(jìn)一步增加了在三個(gè)諧振器之間的電感耦合。換句話說，諧振通孔2a、2b和2c各自在其短路端面上具有一個(gè)小于開路端面的內(nèi)徑。在開路端面上的諧振通孔2a、2b和2c的各個(gè)內(nèi)徑的中心軸是偏離其在短路端面上的各個(gè)內(nèi)徑的中心軸，從而在開路端面上的間距小于在短路端面上的間距。臺(tái)階12a和12b的存在以及諧振通孔2a、2b和2c的形狀允許由諧振通孔2a、2b和2c所形成的三個(gè)諧振器在其相互之間具有更強(qiáng)的電感耦合。
圖4圖示了在介質(zhì)雙工器中的天線端18和接收端19之間的特性。垂直軸表示從天線端18至接收端19的傳輸特性S21中的衰減，以及從天線端18至接收端19的反射特性中的衰減。在S11中的一個(gè)刻度表示5dB，在S21中的一個(gè)刻度表示10dB，并且實(shí)線表示0dB。水平軸表示一個(gè)線性的刻度，它的起始頻率為1,730MHz且終端頻率為2,130MHz。在傳輸特性S21中的通帶高頻一邊的衰減Pa是通過提供臺(tái)階13來產(chǎn)生的，該臺(tái)階13提供了由諧振通孔4c和4d所形成的兩個(gè)諧振器相互之間的電感耦合。衰減Pb產(chǎn)生于通帶的較低頻率一邊，且接近于通帶；而衰減Pc產(chǎn)生于Pb更低的頻率一邊，這些都是通過提供多路開槽11來產(chǎn)生的，該多路開槽11提供了由諧振通孔4a、4b和4c所形成的三個(gè)諧振器相互之間的電容耦合。
采用根據(jù)第一實(shí)施例介質(zhì)雙工器的接收濾波器的結(jié)構(gòu)，由于多路開槽11會(huì)在通帶的較低頻率一邊產(chǎn)生兩個(gè)衰減峰值，以及由以上所討論的陷波諧振器會(huì)產(chǎn)生另一衰減峰值。然而，由于陷波諧振器的衰減峰值與衰減峰值Pb相一致或者相接近，所以在圖4所示的通帶較低頻率一邊只會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)衰減峰值Pb和Pc。
電容耦合兩個(gè)諧振器在通帶較低頻率一邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)衰減峰值。電容耦合在三個(gè)諧振器中的相鄰兩個(gè)諧振器(CC耦合)在通帶較低頻率一邊會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)衰減峰值。然而，從結(jié)構(gòu)上來看，在第一級(jí)諧振器和第三級(jí)諧振器之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的電容(電容跳躍)。該負(fù)的電容使得在較低頻率一邊的兩個(gè)衰減峰值逐步相互接近，以致兩個(gè)衰減峰值相互重疊和消失，從而減小了在所對(duì)應(yīng)通帶中的衰減。然而，一般來說，為了避免由于電容跳躍而使得衰減峰值相互重疊，在四個(gè)諧振器中，第一級(jí)諧振器已經(jīng)與第二級(jí)諧振器電容耦合，第二級(jí)諧振器已經(jīng)與第三級(jí)諧振器電感耦合，第三級(jí)諧振器已經(jīng)與第四級(jí)諧振器電容耦合(CLC耦合)，正如圖9所示，這就會(huì)出現(xiàn)特性較差的問題，這是由于在諧振通孔之間間距的變化所引起的，以及由于較窄間距存在引起空載Q(Q0)降低，正如以上所討論的。相反，在本發(fā)明的介質(zhì)雙工器中具有圖1A、1B和2所示的多路開槽11。多路開槽11所增加的電容跳躍再次將衰減峰值相互分離開?？刂贫嗦冯娙菥湍芸刂圃谕◣л^低頻率一邊的衰減特性。
在三個(gè)諧振器中，各個(gè)相鄰諧振器的電感耦合(LL耦合)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)在諧振器之間負(fù)電容。然而，與CC耦合所不同的是，在LL耦合中，一個(gè)衰減峰值以不同于另一衰減峰值的方式進(jìn)行操作。因此，該衰減峰值并不會(huì)消失，該衰減峰值也不會(huì)減小。參考圖1A、1B和2，在傳輸濾波器中的三個(gè)諧振器相互間是LL耦合的。在構(gòu)成三個(gè)諧振器的諧振通孔2a、2b和2c中，增加在開路端面上(特別是，垂直于排列諧振通孔2a、2b和2c方向的主軸)的中心諧振通孔2b的內(nèi)徑就會(huì)減小在由諧振通孔2a、2b和2c所形成的兩個(gè)諧振器之間的電容跳躍，從而可以控制在通帶較高頻率一邊所產(chǎn)生的衰減峰值。
在三個(gè)諧振器之間，第一級(jí)諧振器和第二級(jí)諧振器的電容耦合以及第二級(jí)諧振器和第三級(jí)諧振器的電感耦合會(huì)在通帶較高頻率一邊產(chǎn)生衰減峰值以及在通帶較低頻率一邊產(chǎn)生衰減峰值。為了能在較低頻率一邊獲得足夠的衰減，正如圖1A、1B和2所示，就必須構(gòu)成介質(zhì)雙工器，使之具有由諧振通孔4a、4b、4c和4d所形成的四個(gè)諧振器，且使得三個(gè)相鄰的諧振器相互CC耦合而所剩余的諧振器與相鄰的諧振器電感耦合(CCL耦合)。
圖5A圖示了當(dāng)多路開槽11的尺寸變化時(shí)在天線端18和接收端19之間的傳輸特性中的變化。參考圖5A，A0表示當(dāng)多路開槽11的尺寸設(shè)置在預(yù)定的數(shù)值時(shí)的特性，且等于圖4所示的傳輸特性S21。A1表示當(dāng)諧振通孔4a、4b和4c與外導(dǎo)體10之間所產(chǎn)生的電容隨著多路開槽11而增加時(shí)的特性，A2表示表示當(dāng)諧振通孔4a、4b和4c與外導(dǎo)體10之間所產(chǎn)生的電容隨著多路開槽11而減小時(shí)的特性。
為了增加在多路開槽11內(nèi)部導(dǎo)電膜的電容，例如，通過提供在圖1A所示的諧振通孔4a、4b和4c附近的多路開槽，增加多路開槽11的深度，或者增加介質(zhì)塊1的長度，使得在較低頻率一邊的衰減峰值Pc移至更低的頻率，正如Pc1所示。相反，為了減小在多路開槽11內(nèi)部導(dǎo)電膜的電容，例如，通過提供離諧振通孔4a、4b和4c較遠(yuǎn)的多路開槽，減小多路開槽11的深度，或者減小介質(zhì)塊1的長度，使得在較低頻率一邊的衰減峰值Pc移至更高的頻率，正如Pc2所示。在通帶較高頻率一邊的衰減峰值就難以移動(dòng)。
衰減峰值Pb的衰減產(chǎn)生于通帶較低頻率一邊且接近于通帶，它隨著在衰減Pb的較低頻率一邊的衰減峰值Pc的頻率移至更低頻率而減小。因此，確定多路開槽11的位置和尺寸，從而可以獲得在通帶較低頻率一邊所需的頻率帶寬和衰減。
圖5B圖示當(dāng)臺(tái)階13變化時(shí)在天線端18和接收端19之間傳輸特性中的變化。B0表示當(dāng)臺(tái)階13的尺寸設(shè)置在預(yù)定數(shù)值時(shí)的特性，該數(shù)值也是獲得圖4所示特性時(shí)的數(shù)值。B1表示當(dāng)表示當(dāng)諧振通孔4a、4b和4c與外導(dǎo)體10之間所產(chǎn)生的電容隨著臺(tái)階13尺寸而增加時(shí)的特性，B2表示表示當(dāng)諧振通孔4a、4b和4c與外導(dǎo)體10之間所產(chǎn)生的電容隨著臺(tái)階13尺寸而減小時(shí)的特性。正如圖5B所示，隨著在臺(tái)階13中所產(chǎn)生的電容增加，在諧振器之間電感耦合的程度也會(huì)增加，從而將通帶較高頻率一邊的衰減峰值Pa移至更低的頻率，正如Pa1所示。相反，隨著在臺(tái)階13中所產(chǎn)生電容的減小，衰減峰值Pa就會(huì)移至更高的頻率，由Pa2所示。隨著在較高頻率一邊的衰減峰值Pa的頻率移至更低頻率，就會(huì)減小在較低頻率一邊的衰減峰值Pb的衰減。因此，可根據(jù)在通帶的較高頻率一邊和較低頻率一邊的預(yù)定頻率帶寬中所需要的衰減特性，來確定臺(tái)階13的尺寸。
正如以上所討論的，可以在不改變諧振器之間的間距的情況下，來設(shè)置衰減峰值的頻率。由于采用成型技術(shù)來形成介質(zhì)塊可以穩(wěn)定地設(shè)置多路開槽11的尺寸，在特性中的變化是小的，且可以在沒有增加成本因素的情況下來改善質(zhì)量，例如，特性控制，從而一般降低了其成本。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的介質(zhì)雙工器中的接收濾波器和傳輸濾波器的傳輸特性。Rx表示接收濾波器的傳輸特性，而Tx表示傳輸濾波器的傳輸特性。正如圖6所示，較低頻率一邊可作為傳輸頻率帶寬，而較高頻率一邊可作為接收頻率帶寬。在較低頻率一邊衰減的衰減峰值Pb和Pc產(chǎn)生在傳輸頻率帶寬中的預(yù)定頻率帶寬中的信號(hào)。在較高頻率一邊衰減的衰減峰值Pa產(chǎn)生在接收頻率帶寬中的預(yù)定頻率帶寬中的信號(hào)。在通帶較高頻率一邊的傳輸濾波器的衰減峰值Pd是由于臺(tái)階12a和12b的電感耦合所產(chǎn)生，其衰減信號(hào)是在接受頻率帶寬中預(yù)定頻率帶寬中。
現(xiàn)在參考圖7A至7C來討論根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的三種結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖7A至7C是第二實(shí)施例的介質(zhì)雙工器以其開路端面一邊的前視圖。在圖7A所示的介質(zhì)雙工器中，多路開槽11的左邊和右邊兩端是向下折疊的，從而更加接近于諧振通孔4a和4c。采用這樣的結(jié)構(gòu)，在諧振通孔4a和4c之間的電容耦合可以大于在諧振通孔4a和4b之間的電容耦合以及可以大于在諧振通孔4b和4c之間的電容耦合，以便于確定在通帶的較低頻率一邊所產(chǎn)生的衰減峰值的頻率和衰減。
在圖7A所示的介質(zhì)雙工器中，臺(tái)階13的左邊和右邊的兩端也是向上折疊的，從而更加接近于諧振通孔4c和4d。采用這樣的結(jié)構(gòu)，就有可能在臺(tái)階13區(qū)域較小時(shí)有效地產(chǎn)生在兩個(gè)諧振器之間的電容耦合。
在圖7B所示的介質(zhì)雙工器中，多路開槽11和臺(tái)階13分別具有不同于圖7A所示的性狀?？梢愿鶕?jù)需要來確定多路開槽11和臺(tái)階13的性狀和尺寸。
在圖7C所示的介質(zhì)雙工器中，形成了臺(tái)階13a和13b，以便于在臺(tái)階13a和13b與接近于諧振通孔4c和4d的開路端面的區(qū)域之間產(chǎn)生一個(gè)電容。采用該結(jié)構(gòu)，可以增加在上述諧振通孔和外導(dǎo)體10之間的電容，從而增加在諧振通孔之間的電感耦合。
盡管諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5是以臺(tái)階孔來顯示的，各個(gè)孔都具有一個(gè)縱向剖面形狀。在該形狀中，內(nèi)徑從開路端面向短路端面逐漸變化，但是在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，它們都是一個(gè)直孔，各自從開路端面到短路端面都具有一個(gè)恒定的內(nèi)徑。即使臺(tái)階孔，諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5在開路端面上的各自內(nèi)徑的中心軸與在其短路端面上的各自內(nèi)徑的中心軸相一致，而不同于諧振通孔2a至2c、3、4a至4d和5在開路端面上的各自內(nèi)徑的中心軸與在其短路端面上的各自內(nèi)徑的中心軸相偏離的情況。在其它情況下，采用多路開槽11和臺(tái)階13可以獲得相同的效果。
盡管在第一和第二實(shí)施例中的所有介質(zhì)雙工器都具有在一個(gè)單一介質(zhì)塊中的傳輸濾波器和接收濾波器，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于一個(gè)簡(jiǎn)單的帶通濾波器，該帶通濾波器在其通帶的較高頻率一邊和其通帶的較低頻率一邊具有各自的衰減峰值。
圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的通訊裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖。參考圖8，通訊裝置包括一個(gè)傳輸-接收天線ANT，一個(gè)雙工器DPX，帶同濾波器BPFa和BPFb，放大器AMPa和AMPb，混頻器MIXa和MIXb，一個(gè)振蕩器OSC，以及一個(gè)頻率合成器SYN。
混頻器MIXa將發(fā)送的中頻信號(hào)IF與由頻率合成器SYN所提供的信號(hào)相混合。帶通濾波器BPFa只傳輸由混頻器MIXa所提供的混頻信號(hào)中的傳輸頻率帶寬中的信號(hào)。放大器AMPa放大由帶通濾波器BPFa所傳輸?shù)男盘?hào)。該放大信號(hào)通過雙工器DPX并且通過傳輸-接收天線ANT來發(fā)送。放大器AMPb接受由雙工器DPX所提供的接受信號(hào)。帶通濾波器BPFb只傳輸由放大器AMPb所提供的接收信號(hào)中在接收頻率帶寬中的信號(hào)?；祛l器MIXb將由頻率合成器SYN所提供的基帶信號(hào)與接收信號(hào)混頻并輸出接收到的中頻信號(hào)IF。
任何根據(jù)第一和第二實(shí)施例的介質(zhì)雙工器都可以應(yīng)用于圖8所示的雙工器DPX。在第一和第二實(shí)施例的介質(zhì)雙工器中，具有傳輸濾波器結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器可以應(yīng)用于帶通濾波器BPFa，而具有接收濾波器結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器可以應(yīng)用于帶通BPFb。
盡管已經(jīng)采用特殊實(shí)施例討論了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域的熟練人士來說，許多其它變化和改進(jìn)以及使用都將顯而易見。因此，較佳的是，本發(fā)明并不限于本文所披露的特定實(shí)施例，而只受附加權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)濾波器，其特征在于，它包括一個(gè)介質(zhì)塊；至少四個(gè)諧振通孔，這些諧振通孔在所述介質(zhì)塊中相互相鄰且平行，各個(gè)諧振通孔在其內(nèi)部表面具有各自形成的導(dǎo)體；一個(gè)外導(dǎo)體，它形成在所述介質(zhì)塊的至少一個(gè)外部表面上；一個(gè)多路開槽，它形成在所述介質(zhì)塊中且具有一個(gè)形成在其內(nèi)部表面上的內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體與所述外導(dǎo)體相分離，所述多路開槽排列在接近于至少四個(gè)諧振通孔中的三個(gè)相鄰的諧振通孔，從而在所述三個(gè)相鄰諧振通孔的各自開路端面附近的一個(gè)第一區(qū)域和所述多路開槽的內(nèi)導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個(gè)電容；和，一個(gè)臺(tái)階，它形成在所述介質(zhì)塊上，所述外導(dǎo)體在所述臺(tái)階中延伸，從而在近于至少四個(gè)諧振通孔中的兩個(gè)諧振通孔的各自開路端面的一個(gè)第二區(qū)域和在所述臺(tái)階中的外導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個(gè)第二電容，所述兩個(gè)諧振通孔包括三個(gè)相鄰諧振通孔中的一個(gè)諧振通孔，并且一個(gè)諧振通孔不是三個(gè)相鄰的諧振通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述介質(zhì)濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)激勵(lì)通孔，它形成在所述介質(zhì)塊上，所述激勵(lì)通孔具有一個(gè)形成在其內(nèi)部表面的導(dǎo)體，所述激勵(lì)通孔與在至少四個(gè)諧振通孔中的任何一個(gè)諧振通孔相耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述介質(zhì)濾波器，其特征在于，還包括一塊安裝板，在所述板上安裝所述介質(zhì)塊；和，一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，形成在安裝在所述安裝板上的所述介質(zhì)塊的一個(gè)外表面上，其中，所述多路開槽排列所述介質(zhì)塊的一個(gè)外表面上，該表面是安裝在所述安裝板上的所述介質(zhì)塊外表面的另一表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述介質(zhì)濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)安裝板，在所述板上安裝所述介質(zhì)塊；和，一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，形成在安裝在所述安裝板上的所述介質(zhì)塊的一個(gè)外表面上，其中，所述多路開槽排列所述介質(zhì)塊的一個(gè)外表面，該表面是安裝在所述安裝板上的所述介質(zhì)塊外表面的另一表面。
5.一種介質(zhì)雙工器，其特征在于，它包括一個(gè)傳輸濾波器；和，一個(gè)接收濾波器，其中，所述傳輸濾波器和所述接收濾波器中至少有一個(gè)是根據(jù)權(quán)利要求1所述介質(zhì)濾波器。
6.一種介質(zhì)雙工器，其特征在于，它包括一個(gè)傳輸濾波器；和，一個(gè)接收濾波器，其中，所述傳輸濾波器和所述接收濾波器中至少有一個(gè)是根據(jù)權(quán)利要求2所述介質(zhì)濾波器。
7.一種介質(zhì)雙工器，其特征在于，它包括一個(gè)傳輸濾波器；和，一個(gè)接收濾波器，其中，所述傳輸濾波器和所述接收濾波器中至少有一個(gè)是根據(jù)權(quán)利要求3所述介質(zhì)濾波器。
8.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器。
9.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的介質(zhì)濾波器。
10.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的介質(zhì)濾波器。
11.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的介質(zhì)雙工器。
12.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的介質(zhì)雙工器。
13.一種包括一個(gè)通訊信號(hào)處理電路的通訊裝置，所述通訊信號(hào)處理電路包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的介質(zhì)雙工器。
全文摘要
一種介質(zhì)濾波器具有一個(gè)介質(zhì)塊且該介質(zhì)塊包括至少四個(gè)相互相鄰的諧振通孔。多路開槽排列在至少四個(gè)諧振通孔的三個(gè)相鄰?fù)赘浇?。多路開槽具有一個(gè)形成在其內(nèi)部表面上的內(nèi)導(dǎo)體，以便于在三個(gè)相鄰?fù)椎母髯蚤_路端面附近的一個(gè)第一區(qū)域和多路開槽的內(nèi)導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個(gè)第一電容。形成一個(gè)臺(tái)階，從而在至少四個(gè)諧振通孔的兩個(gè)通孔的各自開路端面附近的一個(gè)第二區(qū)域和處在該臺(tái)階內(nèi)的一個(gè)外導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個(gè)第二電容。采用該多路開槽和三個(gè)相鄰?fù)祝梢栽谕◣У妮^低頻率一邊產(chǎn)生一個(gè)衰減峰值，以及采用兩個(gè)通孔和在臺(tái)階內(nèi)的外導(dǎo)體，可以在通帶的較高頻率一邊產(chǎn)生一個(gè)衰減峰值。
文檔編號(hào)H01P1/213GK1551405SQ20041004345
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者後川祐之, 多田齊, 加藤英幸, 幸, 後川 之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所