專利名稱：電介質濾波器、發(fā)送接收共用器和通信機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微波段和毫米波段用的電介質濾波器、使用它的發(fā)送接收共用器和通信機。
近來，隨著大容量的高速通信系統(tǒng)的的需要，正欲將使用頻帶從微波波段擴展到毫米波段。特別，正在研究準毫米波段在無線LAN、便攜式TV電話、下一代衛(wèi)星廣播等各種各樣的系統(tǒng)中的利用。與此相適應，則要求濾波器也更加小型、價廉和有優(yōu)良的平面電路安裝性優(yōu)良。因此，本申請的發(fā)明者們在1996年電子信息通信學會綜合大會C-121中提出了“用平面電路型電介質諧振器的準毫米波帶通濾波器”的方案。
這里，圖8表示這種電介質濾波器的結構的分解立體圖。在圖8中，3是電介質板，在其兩主面形成電極并使規(guī)定尺寸的圓形的電極非形成部相對。圖中的1是電介質板3的位于圖中的上面的電極，4a、4b、4c表示其電極非形成部。6是基板，7是框體，都由陶瓷組成，在基板6的下面和從其上面的框體7露出的部分以及框體7的周圍形成電極。8是蓋板，也由陶瓷構成，在與電極1接觸的面和周圍面上形成電極。在基板6的上面形成作為探針和輸入輸出端的微帶線9、10。
根據(jù)這種結構，用電極非形成部夾住的電介質板3的一部分作為TE010模式的電介質諧振器，這種相鄰諧振器之間產(chǎn)生耦合，同時各諧振器與微帶線9、10耦合。
但是，在圖8所示的以往的電介質濾波器中，因采用由框體7和蓋板8夾住構成電介質諧振器的電介質板1的上下的結構，所以在將框體7焊接在基板6上時，由于框體7和基板6的線膨脹系數(shù)不同而在框體7和基板6的連接體上產(chǎn)生翹曲。雖然用導電性粘接劑將具有與框體7和蓋板8大致相同揚氏摸量的電介質板3與蓋板8一起粘接在產(chǎn)生這種翹曲的框體7的上部，但在其粘接后，由于框體7和蓋板8的線膨脹系數(shù)不同和原來框體7的翹曲，會產(chǎn)生將框體7或者蓋板8從電介質板3剝離下來的應力。由于這種應力，電介質板3會可能被剝離或會發(fā)生裂紋。即使在通常的環(huán)境下不發(fā)生剝離和裂紋，至少前述應力也會成為降低耐環(huán)境性的重要因素。
如果增大前述框體7的寬度方向的厚度，則雖然框體的剛性本身提高，但整體大型化。此外，如果增大高度方向的厚度，則因探針和諧振器的距離增大，所以不能得到必要的外部耗合，不能得到規(guī)定的特性。
本發(fā)明的目的是提供能解決前述問題的電介質濾波器、使用它的發(fā)送接收共用器和通信機。
本申請的發(fā)明為了抑制在構成電介質諧振器的電介質板和支承其的外框之間產(chǎn)生的應力，將支承所述電介質板的單面的支承部和包圍所述電介質板外側的側壁部整體形成作為外框，并用蓋板覆蓋所述外框的開口部，通過這樣構成所述空腔的一部分。
這樣，借助于整體形成支承構成電介質諧振器的電介質板的支承部和包圍電介質板外側的側壁部，來提高外框的剛性，能減小將這種外框連接在基板上的狀態(tài)下產(chǎn)生的翹曲。其結果，抑制施加在電介質板的支承部分上的應力。此外，因電介質板在外框的支承部僅支承其單面，與以往那樣利用外框和蓋板夾住電介質板的上下面的結構相比，由于外框和蓋板與電介質板的線膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的應力難于施加在電介質板上。
在本發(fā)明中，在所述支承部上形成避免所述電介質板的直角部連接的凹入部。利用這種結構，則因能在由于本來前述線膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生應力最集中的電介質板的直角部分緩和這種應力的集中，所以能整體上抑制施加在電介質板上的應力。
此外，在本發(fā)明中，具有切掉所述電介質板的直角部分的形狀或者具有圓形的形狀。根據(jù)這種結構也能分散對于電介質板的直角部分的應力集中。
此外，在本發(fā)明中，在發(fā)送濾波器和接收濾波器的任一方或者兩者都使用前述的電介質濾波器，將所述發(fā)送濾波器設置在發(fā)送信號輸入口和輸入輸出口之間，將所述接收濾波器設置在接收信號輸出口和所述輸入輸出口之間，構成發(fā)送接收共用器。
采用本申請的發(fā)明，則不必增加例如包圍電介質板的側部的側壁部的厚度來提高其剛性，因能使電介質濾波器本身實現(xiàn)小型化，所以整個發(fā)送接收共用器能小型化。
此外，在本發(fā)明中，將發(fā)送電路連接到前述的發(fā)送接收共用器的發(fā)送信號輸入口上，將接收電路連接到發(fā)送接收共用器的接收信號輸出口上，將天線連接到發(fā)送接收共用器的輸入輸出口上，構成通信機。


圖1表示與本發(fā)明實施形態(tài)1相關的電介質濾波器的分解立體圖。
圖2(A)-(C)表示圖1電介質濾波器的組裝狀態(tài)的各階段的平面圖。
圖3表示圖1電介質濾波器的剖視圖。
圖4(A)-(B)表示與本發(fā)明實施形態(tài)2相關的電介質濾波器的結構圖。
圖5(A)-(B)表示與本發(fā)明實施形態(tài)3相關的電介質濾波器的結構圖。
圖6表示與本發(fā)明實施形態(tài)4相關的天線共用器的結構圖。
圖7表示與本發(fā)明實施形態(tài)5相關的通信機的結構方框圖。
圖8表示以往的電介質濾波器結構的分解立體圖。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
實施形態(tài)1下面，參照圖1～圖3對本發(fā)明的與實施形態(tài)1相關的電介質濾波器的結構進行說明。
圖1是電介質濾波器的分解立體圖，圖3是圖1的電介質濾波器長軸方向的剖視圖。
在圖1和圖3中，3是由例如線膨脹系數(shù)11ppm/℃的電介質陶瓷組成的電介質板，在該圖的上面形成具有用4a、4b、4c表示的電極非形成部的電極1。在電介質板3的下面形成具有分別與電極非形成部4a、4b、4c相對的同一形狀的電極非形成部5a、5b、5c的電極2。由此，使相對的電極非形成部的區(qū)域14a、14b、14c分別作為TE010模式的電介質諧振器。這些電介質諧振器的共振頻率例如是19GHz頻帶。
15是支承電介質板1、的同時包圍電介質板外側的外框。在這種外框15中，為了與電介質板3的線膨脹系數(shù)一致，所以用S45C等鐵系材料并在其表面上鍍Ag或者鍍Au。8是覆蓋在外框15上面的蓋板，用與外框15相同的鐵系材料并在其表面上鍍Ag或者鍍Au。
此外，圖中的6是基板，在其下面的幾乎整個面上形成電極12，同時在上面的周圍部分形成電極11。此外，在這種基板6的上面以一部分形成作為探針(耦合構件)的微帶線9、10。
由這種基板6的下面的電極12、外框15和蓋板8構成空腔。
作為基板6，為了降低成本和提高產(chǎn)量，使用例如高頻用的敷銅箔的印刷電路基板。這種場合，基板的銅箔的線膨脹系數(shù)大致是17ppm/℃，與外框15的線膨脹系數(shù)不同。因此，在用220℃焊錫焊接外框和基板的場合，因在常溫下基板(銅箔)11比外框15要更加收縮，所以發(fā)生應力。但是，因外框15將支承電介質板3的支承部和包圍電介質板3外側的側壁部整體形成，所以其整體的截面積增大，且外框15的高度尺寸增大，所以與圖8所示的以往的電介質濾波器的場合相比，對于翹曲應力的強度進一步提高。因此，能抑制外框15的翹曲。其結果，與圖8所示的以往的結構相比，在將電介質板3安裝固定在外框15的支承部上時，施加在電介質板3的4個直角部分的應力能夠減小到1/3左右。
圖2(A)-(C)是基板、外框和電介質板的配置關系的平面圖。圖2(A)是基板單體的平面圖，圖2(B)是將外框連接到基板上的狀態(tài)的平面圖，圖2(C)是進一步支承電介質板的狀態(tài)的平面圖。
如圖2(A)所示，在基板6的上面形成作為探針的微帶線9、10和電極11。此外，在微帶線9、10的外部引出部附近形成連接基板6的上面電極11和下面電極的通孔13。此外，雖然在圖中沒有表示，但在與外框15的連接部上也設置通孔。這些通孔能防止在基板6的上下面的電極間產(chǎn)生的不要的諧振模式和與微帶線9、10的耦合。
如圖2(B)所示，由圖2(A)所示的狀態(tài)在基板的上面焊錫焊接外框15，進而如圖2(C)所示，利用導電性粘接劑將電介質板3的下面粘接并固定在外框15的支承部16上。這里，電介質板3的外周尺寸比外框15的側壁部17的內周尺寸小1圈，不會將電介質板3的外周面強嵌在外框15的側壁部上。因此，將電介質板3用其下面的周圍部分支承在外框15上。
在圖8中雖然沒有示出，但在以往的電介質濾波器中，在用框體7和蓋板8夾住電介質板3的周圍部分后，借助于將接地板連接到框體7和蓋板8的側面上，將兩者接地，同時對電介質板加以電磁屏蔽。但是，如果采用本發(fā)明，則如本實施形態(tài)所示，因電介質板安裝在空腔內，所以不要連接前述的接地板，能減少元件個數(shù)和組裝工時。此外，在實施形態(tài)1的場合，因不在電介質板3的端面部分形成電極，所以雖然上面的電極1懸浮于地，但在如TE010模式那樣的TE模式中，因返回電流不橫穿側壁流動，所以電介質板的上下面的電極之間不必直流地連接。但是，雖然上面的電極1懸浮于地在寄生特性方面不利，但實際的特性測定結果表明不會對衰減特性和插入損耗產(chǎn)生很大的影響，能維持要求的水平。
實施形態(tài)2下面，圖4(A)-(B)示出了與實施形態(tài)2相關的電介質濾波器的結構。圖4(A)是在基板6上安裝外框15的狀態(tài)的平面圖。圖4(B)是其上安裝電介質板3的狀態(tài)的平面圖。在本例中在外框15的支承部16的四角上形成比支承電介質板的高度低一點的凹入部19。根據(jù)這種結構，如圖(B)所示的那樣，在安裝電介質板3時，電介質板3的4個直角部分成為離開支承部16的懸浮狀態(tài)，緩和由于外框15的翹曲導致對于電介質板3的4個直角部分的應力集中。
在圖4(A)中，18a、18b、18c是與在電介質板3上構成的TE010模式的電介質諧振器部分相對的空間部分。形成的這些空間部分18a、18b、18c的尺寸，使得在以該空間作為共振空間時的截止頻率比在電介質板上形成的諧振器的共振頻率高，并且比設置在電介質板上的電極非形成部的外形大。因此，能抑制在基板6和電介質板3之間的空間的不需要的共振模式，能改善寄生特性。在形成外框15時利用切削加工或者利用蝕刻等形成凹入的同時形成這些空間部分18a、18b、18c。
實施形態(tài)3下面，圖5(A)-(B)示出了與實施形態(tài)3相關的電介質濾波器的2個例子。圖5(A)-(B)是將電介質板3安裝在外框15上的狀態(tài)的平面圖。圖5(A)是切掉電介質板3的直角部分形成所謂C面的例子。圖5(B)是在電介質板3的四角具有圓形并形成R角的例子。在前述任一種場合都能分散安裝在外框15的狀態(tài)下電介質板3的4角所受的應力集中，并能防止裂紋的發(fā)生。
實施形態(tài)4下面，圖6示出了與實施形態(tài)4相關的發(fā)送接收共用器的結構例。圖6是將外框15連接在基板6上、并將電介質板3安裝在外框15上的狀態(tài)的平面圖。在電介質板3的上面形成具有用41a、41b、41c、42a、42b表示的5個電極非形成部的電極，在電介質板3的下面形成以這些電極非形成部相對位置作為電極非形成部的電極。因此，構成5個TE010模式的電介質諧振器。其中，在電極非形成部41a、41b、41c部分構成的3個電介質諧振器用作由3級諧振器組成的接收濾波器。此外，在電極非形成部42a、42b部分構成的2個諧振器用作由2級諧振器組成的發(fā)送濾波器。
為了確保在外框15上隔離前述接收濾波器部分和發(fā)送濾波器部分，如圖6所示，使下部隔板向內部方向突出。將與圖1所示的相同的蓋板連接到外框15的上面，但在這種蓋板的內面?zhèn)扰c下部隔板相對并與下部隔板一起夾住電介質板3的位置上設置處部隔板。根據(jù)這種結構，由基板6的下面的電極、外框15、蓋板和上下隔板對電介質諧振器的周圍加以電磁屏蔽，同時確保隔離發(fā)送濾波器和接收濾波器。
在基板6上形成9r、10r、10t、9t所示的作為4個探針的微帶線。并且，微帶線9r、9t的端部分別用作接收信號輸出口和發(fā)送信號輸入口。此外，用分支用的微帶線將微帶線10r、10t的端部連接，并作為輸入輸出口取出到外部。從2個微帶線10r、10t的等效短路面開始到分支點為止的電氣長度這樣來確定，即使得從分支點看用發(fā)送頻率的波長的接收濾波器的場合和用接收頻率的波長的發(fā)送濾波器的場合，分別可看成高阻抗。
這樣，采用本發(fā)明，則即使在單一的基板上配置多個諧振器的場合，因能充分地提高外框15的剛性，所以能防止電介質板3的裂紋，并能得到可靠性高的發(fā)送接收共用器。
圖7是與用前述發(fā)送接收共用器作為天線共用器的通信機的實施形態(tài)相關的方框圖。這里，46a是前述接收濾波器，46b是前述發(fā)送濾波器，46構成天線共用器。如圖7所示，借助于分別將接收電路47連接到天線共用器46的接收信號輸出口46c上，將發(fā)送電路48連接到發(fā)送信號輸入口46d上，將天線49連接到天線口46e上，構成通信機50整體。這種通信機相當于例如手機等的高頻電路部分。
這樣，借助于使用采用本申請發(fā)明的電介質濾波器的天線共用器，能構成使用小型天線共用器的小型的=通信機。此外，也可以作為圖1所示的單體的電介質濾波器分別構成天線共用器46的接收濾波器46a和發(fā)送濾波器46b。
采用本發(fā)明，則因在支承電介質板的同時包圍其外側部的外框的剛性提高，所以能減小將這種外框連接在基板上的狀態(tài)下產(chǎn)生的翹曲，此外，因電介質板在外框的支承部僅支承其單面，所以由于外框和蓋板與電介質板的線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應力難于施加在電介質板上。其結果，能防止電介質板的剝離和裂紋的發(fā)生。而且，不必加厚例如包圍電介質板外側的側壁部的厚度來提高其剛性，能使電介質濾波器本身實現(xiàn)小型化。
此外，借助于在外框的電介質板支承部上形成凹入部，能避免電介質板的直角部分連接，能避免對電介質板的直角部分的應力集中。其結果，能進一步可靠地防止電介質板的剝離和裂紋的發(fā)生。
此外，借助于切掉所述電介質板的直角部分的形狀或者具有圓形的形狀，能分散對于電介質板的直角部分的應力集中，并能進一步可靠地防止電介質板的剝離和裂紋的發(fā)生。
此外，借助于在發(fā)送濾波器和接收濾波器的任一方或者兩者都使用本發(fā)明的電介質濾波器，將發(fā)送濾波器設置在發(fā)送信號輸入口和輸入輸出口之間，將接收濾波器設置在接收信號輸出口和所述輸入輸出口之間，能得到整個發(fā)送接收共用器實現(xiàn)小型化。
此外，借助于將發(fā)送電路連接到前述的發(fā)送接收共用器的發(fā)送信號輸入口上，將接收電路連接到發(fā)送接收共用器的接收信號輸出口上，將天線連接到發(fā)送接收共用器的輸入輸出口上，能得到小型的高頻電路部分的小型通信機。
權利要求
1．一種電介質濾波器，包括使幾乎同一形狀的電極非形成部相互相對并在電介質板的兩主面上形成電極，以所述相對的電極非形成部夾住的區(qū)域作為共振區(qū)域，設置與所述共振區(qū)域耦合的耦合構件，在所述共振區(qū)域和所述耦合構件的周圍設置形成空間的空腔，其特征在于，由整體形成支承所述電介質板的單面的支承部和包圍住所述電介質板外側的側壁部的外框、以及覆蓋所述外框的開口部的蓋板，構成所述空腔的一部分。
2．如權利要求1所述的電介質濾波器，其特征在于，在所述支承部上形成避免所述電介質板的直角部分連接的凹入部。
3．如權利要求1所述的電介質濾波器，其特征在于，具有切掉所述電介質板的直角部分的形狀或者具有圓形的形狀。
4．一種發(fā)送接收共用器，其特征在于，在發(fā)送濾波器和接收濾波器的一方或者兩者都使用如權利要求1至3任一項所述的電介質濾波器，將所述發(fā)送濾波器設置在發(fā)送信號輸入口和輸入輸出口之間，將所述接收濾波器設置在接收信號輸出口和所述輸入輸出口之間。
5．一種通信機，其特征在于，將發(fā)送電路連接到如權利要求4所述的發(fā)送接收共用器的發(fā)送信號輸入口上，將接收電路連接到所述發(fā)送接收共用器的接收信號輸出口上，將天線連接到所述發(fā)送接收共用器的輸入輸出口上。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電介質濾波器、發(fā)送接收共用器和通信機。用整體形成支承以電極非形成部(4a,4b,4c)為電介質諧振器部的電介質板(3)的下面的支承部和包圍電介質板(3)外側的側壁部的外框(15),將外框(15)連接在形成微帶線的基板(6)上,將電介質板(3)安裝在外框(15)的支承部上,將蓋板(8)覆蓋在外框(15)的開口部上,構成電介質濾波器。這種結構能抑制支承電介質板的外框的翹曲,抑制施加在電介質板上的應力,防止電介質板對于外框產(chǎn)生剝離和裂紋。
文檔編號H01P1/20GK1236196SQ9910486
公開日1999年11月24日 申請日期1999年4月6日 優(yōu)先權日1998年4月6日
發(fā)明者園田富哉, 平塚敏朗, 金川潔 申請人:株式會社村田制作所