專利名稱：介質(zhì)濾波器、復(fù)合介質(zhì)濾波器、天線共用器和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻波段中使用的介質(zhì)濾波器，復(fù)合介質(zhì)濾波器，天線共用器和使用它們的通信裝置。
圖12示出一種采用介質(zhì)塊的介質(zhì)濾波器，主要應(yīng)用于微波波段。圖12中，(B)是介質(zhì)濾波器站立狀態(tài)的正視圖，(A)是頂視圖，(C)是底視圖，(D)是左視圖，(E)是右視圖。圖12中，1是介質(zhì)塊，其內(nèi)部設(shè)有2a，2b，2c所示的諧振線路用孔，同時在這些孔內(nèi)設(shè)置內(nèi)導(dǎo)體形成諧振線路5a，5b，5c。在介質(zhì)塊1的外表面形成接地電極3，在規(guī)定處設(shè)有外部端子6，7，與接地電極3呈絕緣狀態(tài)。外部端子6與諧振線路5a電容耦合，外部端子7與諧振線路5c電容耦合。這樣構(gòu)成的介質(zhì)濾波器具有由3級諧振器構(gòu)成的帶通特性。
但是，在圖12所示的已往介質(zhì)濾波器中，外部端子6，7分別以接地電極為基準(zhǔn)電位進行不平衡的信號輸入輸出，故為了對如平衡輸入型放大電路提供信號，不得不采用不平衡-平衡變壓器(不平衡-平衡變換器)，結(jié)果，在電路板上加大了濾波器電路部分的占用面積，這種情況成了阻礙小型化的原因之一。
本發(fā)明的目的在于，提供不采用上述不平衡-平衡變壓器而能進行2端子型或平衡型的信號輸入輸出的介質(zhì)濾波器、復(fù)合介質(zhì)濾波器及應(yīng)用它們的通信裝置。
本發(fā)明的介質(zhì)濾波器，在介質(zhì)塊、介質(zhì)板內(nèi)或介質(zhì)板上排列多個諧振線路，并設(shè)有多個輸入輸出單元，分別與這些諧振線路中規(guī)定的諧振線路耦合，在這樣的介質(zhì)濾波器中，還配置有將至少一個所述輸入輸出單元經(jīng)與規(guī)定諧振線路電容耦合的第1外部端子，和從與所述規(guī)定的諧振線路耦合的另一諧振線路的一端延伸的第2外部端子。按照該結(jié)構(gòu)，可獲得采用不同相的2端子進行輸入輸出的介質(zhì)濾波器。
尤其是，通過使第1與第2外部端子的相位差約180°，能作成平衡型輸入輸出端子。
通過使所述諧振線路形成的諧振器耦合在上述多個輸入輸出單元中規(guī)定的輸入輸出單元與其它多個輸入輸出單元之間，構(gòu)成具有多個濾波器的復(fù)合濾波器。按照該結(jié)構(gòu)，在單一的介質(zhì)塊內(nèi)、單一的介質(zhì)板內(nèi)或單一的介質(zhì)板上構(gòu)成多個濾波器，而不必另外設(shè)置不平衡-平衡變壓器，故能使裝置整體進一步小型化。例如，設(shè)置發(fā)送信號輸入端子、接收信號輸出端子及天線端子作為多個輸入輸出單元，并在所述發(fā)送信號輸入端子與所述天線端子間設(shè)置發(fā)送濾波器，在所述接收信號輸出端子與所述天線端子間設(shè)置接收濾波器，從而構(gòu)天線共用器。
本發(fā)明在高頻電路中設(shè)置上述介質(zhì)濾波器或復(fù)合介質(zhì)濾波器構(gòu)成通信裝置。由此可獲得小型輕量的通信裝置。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施例。
圖1為第一實施例介質(zhì)濾波器的投影圖。
圖2為圖1介質(zhì)濾波器的等效電路圖；圖3為第二實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖4為第三實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖5為第四實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖6為圖5介質(zhì)濾波器的等效電路圖；圖7為第五實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖8為第六實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖9為第七實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖10為第八實施例介質(zhì)濾波器的投影圖；圖11為表示通信裝置結(jié)構(gòu)的框圖；圖12為已有技術(shù)介質(zhì)濾波器的投影圖。
參照圖1和圖2說明本發(fā)明第一實施例介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖1為介質(zhì)濾波器的投影圖，其中，(A)為頂視圖，(B)為正視圖，(C)為底視圖，(D)為左視圖。但該圖中正面是對電路板的安裝面。
該介質(zhì)濾波器是通過對長方體形的介質(zhì)塊1形成規(guī)定形狀的孔和電極而構(gòu)成的。也即，2a、2b、2c為諧振線路用孔，其內(nèi)分別形成諧振線路5a、5b、5c。20為外部耦合線路用孔，其內(nèi)形成外部耦合線路25。諧振線路用孔2a～2c及外部耦合線路用孔20分別為圖中上半部和下半中內(nèi)徑不同的階梯孔。在各諧振線路的階梯孔內(nèi)徑大的一側(cè)端部附近，設(shè)有用g表示的非電極形成部，該部分作為開路端。在介質(zhì)塊1的外表面形成外部端子8和外部端子6、7，外部端子8連接外部耦合線路25的一端，外部端子6、7分別與諧振線路5a、5c間形成靜電電容。除了這些外部端子部分，幾乎在所有的面(六面)上都形成接地電極3。
通過上述結(jié)構(gòu)，首先諧振線路5a、5b、5c依次作梳狀線耦合，外部端子6、7，分別電容性耦合(下面稱為“C耦合”)諧振線路5a、5b。再就是，外部耦合線路25與諧振線路5c進行梳狀線耦合，并通過電感耦合(下面稱為“L耦合”)從外部端子8輸出信號。外部耦合線路25不起確定濾波器帶通特性的諧振器的作用，而用作外部耦合用線路。因此，該介質(zhì)濾波器起依次耦合3級諧振器所得濾波電路的作用。
圖2為圖1所示介質(zhì)濾波器的等效電路圖。這里，Z1ea，Z1eb是諧振線路5a的阻抗。這樣在等效電路上用兩個線路表示一個諧振線路，是因為諧振線路用孔是階梯孔，且阻抗隨其內(nèi)徑不同而不同。同樣Z2ea，Z2eb是諧振線路5b的阻抗，Z3ea，Z3eb是諧振線路5c的阻抗。進而，Z4ea，Z4eb是外部耦合線路25的阻抗。Cs1，Cs2，Cs3是諧振線路5a，5b，5c的非電極形成部g部分形成的靜電電容，Cs4是外部端子8與接地電極3間形成的靜電電容。ZK120是諧振線路5a與5b間進行梳狀線耦合的奇模特性阻抗，ZK12e是該耦合的偶模特性阻抗。ZK230是諧振線路5b與5c間的奇模特性阻抗，ZK23e是其偶模特性阻抗，同樣，ZK340是諧振線路5c與外部耦合線路25間的奇模特性阻抗，ZK340是其偶模特性阻抗。Cfi是外部端子6與接地電極3間的靜電電容，Cei是外部端子6與諧振線路5a間的靜電電容，Cfo是外部端子7與接地電極3間的靜電電容，Cex是外部端子7與諧振線路5c間的靜電電容。
圖2中，A所示部分構(gòu)成不平衡-平衡變換電路。從該等效電路可見，圖中上側(cè)的OUT端子是L耦合輸出，下側(cè)的OUT端子是C耦合輸出。因此，通過對構(gòu)成上述變換電路各元件的值進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，就能使兩輸出信號的相位差為180°。
上文按外部端子6用作不平衡輸入端子，外部輸出端子7、8用作平衡輸出端子進行說明，但也可與此相反，將外部端子6用作不平衡輸出端子，將外部輸出端子7，8用作平衡輸入端子。
下面根據(jù)圖3說明第二實施例介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。圖3中，(A)為頂視圖，(B)為正視圖，(C)為底視圖，(D)為左視圖，(E)為后視圖。該圖中的背面是對電路板的安裝面。
圖3中，21是介質(zhì)板，其上面分別形成諧振線路11a、11b、11c及外部耦合線路26。在這些諧振線路中的11a、11b、11c的規(guī)定部位形成無電極的間隙部作為開路端。介質(zhì)板21上表面形成耦合電極12。從介質(zhì)板21的正面經(jīng)上表面至背面形成外部端子15。從介質(zhì)板21的正面經(jīng)左側(cè)面至背面形成外部端子13。再在介質(zhì)板21的背面形成外部端子14。除了這些外部端子附近外，介質(zhì)板的外表面幾乎都形成接地電極10。
諧振線路11a、11b、11c分別依次作梳狀線耦合。耦合電極12與諧振線路11a電容耦合，外部端子14與諧振線路11c電容耦合。諧振線路11c與外部耦合線路26進行梳狀線耦合。因此，所構(gòu)成的介質(zhì)濾波器的等效電路與圖2所示的相同，外部端子13用作不平衡輸入端子，外部端子14、15用作平衡輸出端子。
圖4為第三實施例介質(zhì)濾波器的投影圖。這就是將圖3所示結(jié)構(gòu)的介質(zhì)濾波器作成“三層面組合”型。也即，該結(jié)構(gòu)具有2塊介質(zhì)板21a、21b，一塊介質(zhì)板21a上形成與圖3所示相同的諧振線路11a～11c、外部耦合線路26及耦合電極12，另一塊介質(zhì)板21b上形成與這些諧振線路、外部耦合線路及耦合電極呈鏡象對稱關(guān)系的諧振線路、外部耦合線路及耦合電極，再將兩塊介質(zhì)板的諧振線路及耦合電極彼此相貼合。按照該結(jié)構(gòu)，由于各諧振線路四周由接地電極10包圍，故向外界無泄漏電磁場和與外部電路無電磁場耦合，能獲得特性穩(wěn)定的介質(zhì)濾波器。
下面，參照圖5和圖6說明第四實施例介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。
該介質(zhì)濾波器是一種使圖1所示介質(zhì)濾波器的外部端子8的位置發(fā)生變化的介質(zhì)濾波器。也即，將外部端子8形成在與諧振線路的非電極形成部g一側(cè)的面相反的面上。利用該結(jié)構(gòu)使諧振線路5c與外部耦合線路25實現(xiàn)叉指狀(inter digital)耦合。其它結(jié)構(gòu)與圖1所示基本上相同。該介質(zhì)濾波器的等效電路如圖6所示。由于諧振線路5c與外部耦合線路25進行叉指狀耦合，故耦合方法與圖2的不同。在圖6中，ZK34oa，ZK34ea，ZK34ob，ZK34eb，表示形成于具有階梯的外部耦合線路用孔中的外部耦合線路25與諧振線路5c的叉指狀耦合部分的特性阻抗。用這樣的結(jié)構(gòu)可獲得取圖5中外部端子7，8為平衡輸出端子的介質(zhì)濾波器。
下面，參照圖7說明第五實施例有關(guān)的雙工器(天線共用器)的結(jié)構(gòu)。圖7中的(A)為頂視圖，(B)為正視圖，(C)為底視圖。該圖中的正面是對電路板的安裝面。
2a，2b，2c，2d和2e為諧振線路用孔，在它們里面分別形成諧振線路5a，5b，5c，5d，5e。20a，20b，20c是外部耦合線路用孔，它們里面分別形成外部耦合線路25a，25b，25c。這些諧振線路用孔2a-2e及外部耦合線路用孔20a，20b，20c分別為圖中上半部下半部內(nèi)徑不同的階梯孔。各諧振線路在階梯孔內(nèi)徑大的一側(cè)端部附近設(shè)有用g表示的非電極形成部，該部分作為開路端。介質(zhì)塊1的外表面，形成分別連接外部耦合線路25a，25b，25c一端的外部端子8，6，9，和在與諧振線路5a間形成靜電電容的外部端子7，除這些外部端子外，幾乎所有的面上(六面)都形成接地電極10。
圖7所示雙工器的作用如下。首先諧振線路5a，5b，5c依次作梳狀線耦合，而且諧振線路5a與外部端子7電容耦合。諧振線路5a又與外部耦合線路25a進行梳狀線耦合，諧振線路5c又與外部耦合線路25b進行梳狀線耦合。按照該結(jié)構(gòu)，將外部端子7，8用作平衡輸出端子，構(gòu)成的濾波器具有在外部端子6和7、8之間由3級諧振器構(gòu)成的帶通特性。此外，外部耦合線路25b、諧振線路5d，5e和外部耦合線路25c也依次作梳狀線耦合。這樣構(gòu)成的濾波器在外部端子6和9之間具有由2級諧振器構(gòu)成的帶通特性。這里，前一濾波器用作接收濾波器，后一濾波器用作發(fā)送濾波器，外部端子9用作發(fā)送信號的輸入端子，外部端子7，8用作接收信號的輸出端子，外部端子6用作天線連接端子。
下面參照圖8說明第六實施例涉及的雙工器的結(jié)構(gòu)。圖8中，(A)為頂視圖，(B)為正視圖，(C)為底視圖，(D)為后視圖。該圖中的背面是對電路板的安裝面。
圖8中，21a，21b是介質(zhì)板，在介質(zhì)板21a上表面分別形成諧振線路11a～11e及外部耦合線路26a，26b，26c。在這些諧振線路11a～11e的規(guī)定處形成無電極的間隙部作為開路端。從介質(zhì)板21a的上表面至背面，分別形成從外部耦合線路26a，26b，26c延伸的外部端子15，13，16。除這些外部端子外，在介質(zhì)板外表面幾乎形成接地電極。在介質(zhì)板21a的背面形成外部端子14。
圖8所示雙工器的作用如下。首先，諧振線路11a，11b，11c依次作梳狀線耦合，而且諧振線路11a和外部端子14電容耦合。諧振線路11a又和外部耦合線路26a進行梳狀線耦合，諧振線路11c又和外部耦合線路26b進行梳狀線耦合。由此構(gòu)成的濾波器以外部端子14，15作為平穩(wěn)輸出端子，并在外部端子13與14、15間具有由3級諧振器構(gòu)成的帶通特性。此外，外部耦合線路26b、諧振線路11d，11e和外部線路26c也依次作梳狀線耦合。這樣構(gòu)成的濾波器在外部端子13與16之間具有由2級諧振器構(gòu)成的帶通特性。這里，前一濾波器用作接收濾波器，后一濾波器用作發(fā)送濾波器，外部端子16用作發(fā)送信號的輸入端，外部端子14，15用作接收信號的輸出端，外部端子13用作天線連接端子。
下面，參照圖9說明第七實施例中雙工器的結(jié)構(gòu)。
圖9中，(A)為頂視圖，(B)為正視圖，(C)為低視圖。與圖7所示雙工器不同，此例中以叉指耦合取出平衡輸出端子的一個端子。即，在圖中介質(zhì)塊的底面設(shè)置外部端子8，并使諧振線路5a與外部耦合線路25a叉指耦合。又將外部耦合線路用孔20a取為介質(zhì)塊圖中底面?zhèn)葍?nèi)徑大的階梯孔。其他結(jié)構(gòu)與圖7所示的大致相同。
下面，參照圖10說明第八實施例介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu)。至此為止所示的介質(zhì)濾波器，是在介質(zhì)塊內(nèi)，介質(zhì)板內(nèi)或介質(zhì)板上構(gòu)成諧振線路并在其局部設(shè)有非電極形成部，但也可將諧振線路的開路端設(shè)在介質(zhì)塊或介質(zhì)板的外面。
在圖10中，1是介質(zhì)塊，設(shè)有相互平行貫通的諧振線路用2a，2b，2c及外部耦合線路用孔20，同時在其內(nèi)部形成內(nèi)導(dǎo)體，設(shè)置諧振線路。這些諧振線路用孔2a～2c及外部耦合線路用孔20的斷面為隨圓形，是內(nèi)徑不變的直通孔。在介質(zhì)塊1的圖中底面和四周面的幾乎全部都形成接地電極10。形成在諧振線路用孔2a～2c里面的諧振線路及形成在外部耦合線路用孔20里面的外部耦合線路連接到圖中介質(zhì)塊1底面中的接地電極10。在介質(zhì)塊1的圖中上表面設(shè)有從諧振線路延伸的耦合電極12a，12b，12c，并使相鄰諧振線路間電容耦合。在介質(zhì)塊1的圖中上表面及圖中左方前側(cè)面形成外部端子6，7，8。外部端子6，7與形成在諧振線路用孔2a，2c中的諧振線路電容耦合。外部端子8從外部耦合線路用孔20的端部直接延伸。
根據(jù)圖10所示結(jié)構(gòu)，將外部端子6作為不平衡輸入輸出端子，將外部端子7，8用作平衡輸入輸出端子。
作為諧振線路間的耦合形態(tài)，除上文所述外，還可采用這樣的結(jié)構(gòu)在相鄰諧振線路用孔的中間位置處設(shè)置規(guī)定深度的耦合用孔，使得偶模與奇模的諧振頻率有差別而進行耦合。
下面，參照圖11說明采用上述介質(zhì)濾波器或雙工器的通信裝置的結(jié)構(gòu)。圖11中，ANT為收發(fā)信天線，DPX為雙工器，BPFa，BPFb，BPFc分別為帶通濾波器，AMPa，AMPb分別為放大電路，MIXa，MIXb分別為混頻器，OSC為振蕩器，DIV為分頻器(合成器)。MIXa用調(diào)制信號對DIV輸出的頻率信號進行調(diào)制，BPFa僅讓發(fā)送頻率的頻帶通過，AMPa對其進行功率放大后，經(jīng)DPX從ANT發(fā)射。BPFb僅讓DPX輸出信號中的接收頻率的頻帶通過，AMPb對其放大。MIXb對BPFc輸出的頻率信號和接收信號進行混頻，輸出中頻信號IF。
圖11所示的雙工器DPX部分可采用圖7～圖9所示結(jié)構(gòu)的雙工器。帶通濾波器BPFa，BPFb，BPFc可采用圖1～圖6所示構(gòu)成的或圖10所示構(gòu)成的介質(zhì)濾波器。這樣，可構(gòu)成整機小型化的通信裝置。
按照權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，可獲得采用兩端子輸入輸出相互不同相位信號的介質(zhì)濾波器。
按照權(quán)利要求2所述的本發(fā)明，由于第1與第2外部端子信號的相位差大致為180°，故能構(gòu)成平衡型輸入輸出。
按照權(quán)利要求3及4所述的本發(fā)明，在單一介質(zhì)塊內(nèi)、單一介質(zhì)板內(nèi)或單一個介質(zhì)板上可構(gòu)成多個濾波器，而且不必另外設(shè)置平衡-不平衡變壓器，故能使裝置整體可進一步小型化。
按照權(quán)利要求5所述的本發(fā)明，可得到較小型的通信裝置。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)濾波器，包含在介質(zhì)塊、介質(zhì)板內(nèi)或介質(zhì)板上排列的多個諧振線路；多個輸入輸出單元，分別與所述多個諧振線路耦合；至少一個所述輸入輸出單元包含與所述多個諧振線路的某個諧振線路電容耦合的第1外部端子、與所述多個諧振線路中所述第1外部端子與其電容耦合的所述某個諧振線路耦合的外部耦合線路，和從所述外部耦合線路的一端延伸的第2外部端子。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于，從所述多個諧振線路中所述第1外部端子與其電容耦合的所述某個諧振線路看的所述第1與第2外部端子的信號的相位差約180°，且所述第1和第2外部端子是平衡端子。
3.一種復(fù)合介質(zhì)濾波器，包含多個濾波器，其中，所述多個濾波器中至少一個是權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，而且一個包含諧振線路的諧振器在所述多個輸入輸出單元中某個輸入輸出單元與其它輸入輸出單元之間進行耦合。
4.一種復(fù)合介質(zhì)濾波器，包含多個濾波器，其中，所述多個濾波器中至少一個是權(quán)利要求2所述的介質(zhì)濾波器，而且一個包含諧振線路的諧振器在所述多個輸入輸出單元中某個輸入輸出單元與其它輸入輸出單元之間進行耦合。
5.一種天線共用器，包含權(quán)利要求3所述的復(fù)合介質(zhì)濾波器，其中，所述多個輸入輸出單元包含發(fā)送信號輸入端子、接收信號輸出端子及天線端子，而且所述多個濾波器包含設(shè)置在所述發(fā)送信號輸入端子與所述天線端子間的發(fā)送濾波器，和設(shè)置在所述接收信號輸出端子與所述天線端子間的接收濾波器。
6.一種天線共用器，包含權(quán)利要求4所述的復(fù)合介質(zhì)濾波器，其中，所述多個輸入輸出單元包含發(fā)送信號輸入端子、接收信號輸出端子及天線端子，而且所述多個濾波器包含設(shè)置在所述發(fā)送信號輸入端子與所述天線端子間的發(fā)送濾波器，和設(shè)置在所述接收信號輸出端子與所述天線端子間的接收濾波器。
7.一種通信裝置，包含權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，各介質(zhì)濾波器設(shè)置在高頻電路部分中。
8.一種通信裝置，包含權(quán)利要求2所述的介質(zhì)濾波器，各介質(zhì)濾波器設(shè)置在高頻電路部分中。
9.一種通信裝置，包含權(quán)利要求3所述的復(fù)合介質(zhì)濾波器，各復(fù)合介質(zhì)濾波器設(shè)置在高頻電路部分中。
10.一種通信裝置，包含權(quán)利要求4所述的復(fù)合介質(zhì)濾波器，各復(fù)合介質(zhì)濾波器設(shè)置在高頻電路部分中。
11.一種通信裝置，包含權(quán)利要求5所述的天線共用器，各天線共用器設(shè)置在高頻電路部分中。
12.一種通信裝置，包含權(quán)利要求6所述的天線共用器，各天線共用器設(shè)置在高頻電路部分中。
全文摘要
本發(fā)明提供不用平衡－不平衡變壓器能進行2端子型或平衡型信號輸入輸出的介質(zhì)濾波器、復(fù)合介質(zhì)濾波器及應(yīng)用它們的通信裝置。其特征在于,在介質(zhì)塊內(nèi)部設(shè)置諧振線路5a～5d,并依次作梳狀線耦合。在介質(zhì)塊外表面設(shè)置外部端子6,7分別與諧振線路5a,5c電容耦合,并設(shè)置從諧振線路5d一端延伸的外部端子8。外部端子7,8對諧振線路5c作電容耦合及電感耦合,因此可進行平衡型信號輸入輸出。
文檔編號H01P1/213GK1249543SQ9911858
公開日2000年4月5日 申請日期1999年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月8日
發(fā)明者西嶋小八, 広嶋基晴, 加藤英幸, 松本治雄 申請人:株式會社村田制作所