专利名称：带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及带通滤波器，具体涉及可靠地获得所需特性的小型带通滤波器。
现有技术近年来，已经实现通信终端的小型化，例如，移动电话，这是由于该通信终端中有各种小型化部件。通信终端中一种最重要的部件是滤波器部件。作为一种滤波器部件，“Low-Profile Dual-Mode BPFUsing Square Dielectric Disk Resonator(Proceeding of the 1997Chugoku-region Autumn Joint Conference of 5 Institutes，p272，1997)”中描述的带通滤波器是众所周知的。
这篇文献中描述的带通滤波器是由TEM双模介质盘谐振器构成的。这种介质盘谐振器的平面尺寸是5mm×5mm，它的上表面和下表面涂敷银层。上表面上的涂敷银层是电位浮动的，而下表面上的涂敷银层是接地的。介电常数为εr＝93的介质材料置于这两个涂敷银层之间。该介质谐振器的所有侧表面是与空气接触的。因此，电场在整个谐振器壁处是最大(+ve或-ve)。该电场在谐振器的对称面处应当是最小。由于这个缘故，这种类型的介质谐振器称之为半波长(λ/2)介质盘谐振器。
图1表示该文献中描述的介质谐振器厚度与空载品质因数(Q0)之间关系的理论值和实验测得值的特性曲线图。
如图1所示，当介质谐振器的厚度为1mm时，它的空载品质因数(Q0)为最大(≈250(实验值))。因此，在这种类型的介质谐振器中，表示性能参数的空载品质因数(Q0)取决于该介质谐振器的厚度。
与此对比，介质谐振器的谐振频率取决于它的平面图尺寸。例如，若上述文献中描述的介质谐振器制作成谐振频率为2GHz，则该谐振器的尺寸为8.5mm×8.5mm×1.0mm。因此，利用这种介质谐振器制成的带通滤波器体积很大。
随着对通信终端进一步小型化的需求，例如，移动电话，也要求其中的滤波器部件进一步小型化，例如，带通滤波器。
然而，在仍然得到所需特性的同时，还能使滤波器部件小型化是极其困难的，如上所述，因为其特性(例如，空载品质因数(Q0)和谐振频率)取决于滤波器的尺寸。
发明概述所以，本发明的目的是提供一种有所需特性的小型带通滤波器。
本发明的以上和其他目的可以由这样一种带通滤波器完成，它包括盘形第一谐振器，它有形成在其一个侧面上的输入终端；盘形第二谐振器，它有形成在其一个侧面上的输出终端；置于第一谐振器与第二谐振器之间的渐消型波导；和电容性短片，它有形成在第一谐振器另一个侧面上的第一部分和形成在第二谐振器另一个侧面上的第二部分。
按照本发明的这个方面，因为第一谐振器和第二谐振器的谐振频率因电容性短片而降低，与没有电容性短片的第一谐振器和第二谐振器谐振频率确定的尺寸比较，可以减小该带通滤波器的总体尺寸。此外，因为第一谐振器与第二谐振器之间的耦合常数因电容性短片而降低，与没有电容性短片的比较，可以增大渐消型波导的厚度，因此，增强了该带通滤波器的机械强度。而且，电容性短片减小了该带通滤波器中多余高阶模谐振的效应。
在本发明的一个优选方面，该带通滤波器还包括形成在渐消型波导一个侧面上的金属板，从而连接电容性短片的第一部分与电容性短片的第二部分。
在本发明的另一个优选方面，电容性短片的第一部分和电容性短片的第二部分有相同的尺寸。
在本发明的另一个优选方面，电容性短片还有形成在第一谐振器一个侧面上的第三部分和形成在第二谐振器一个侧面上的第四部分。
按照本发明的这个优选方面，可以进一步减小该带通滤波器的总体尺寸和进一步增强该带通滤波器的机械强度。
本发明的以上和其他目的还可以由这样一种带通滤波器完成，它包括第一介质块和第二介质块，每个介质块有上表面，下表面，相对的第一侧面和第二侧面，以及相对的第三侧面和第四侧面；第三介质块，它与第一介质块第一侧面和第二介质块第一侧面相接触；形成在第一介质块和第二介质块的上表面，下表面，和第二侧面上的金属板；形成在第一介质块第三侧面上的第一电极；形成在第二介质块第三侧面上的第二电极；形成在第一介质块第四侧面上的第一电容性短片；形成在第二介质块第四侧面上的第二电容性短片。
按照本发明的这个方面，因为由第一介质块和第二介质块构成的两个谐振器的谐振频率因第一电容性短片和第二电容性短片而降低，与没有电容性短片的两个谐振器谐振频率确定的尺寸比较，可以减小该带通滤波器的总体尺寸。此外，因为两个谐振器之间的耦合常数因第一电容性短片和第二电容性短片而降低，与没有电容性短片的比较，可以增大第三介质块构成的渐消型波导的厚度，因此，增强了该带通滤波器的机械强度。此外，第一介质块第四侧面和第二介质块第四侧面处出现的辐射损耗因第一电容性短片和第二电容性短片而减小。而且，第一电容性短片和第二电容性短片减小了该带通滤波器中多余高阶模谐振的效应。
在本发明的一个优选方面，第一介质块和第二介质块有相同的尺寸。
在本发明的另一个优选方面，第一电容性短片与形成在第一介质块下表面上的金属板相接触，而第二电容性短片与形成在第二介质块下表面上的金属板相接触。
在本发明的另一个优选方面，第一电容性短片和第二电容性短片有相同的尺寸。
在本发明的另一个优选方面，第三介质块有与第一介质块第一侧面相接触的第一侧面，与第二介质块第一侧面相接触的第二侧面，与第一介质块第三侧面平行的第三侧面，与第一介质块第四侧面平行的第四侧面，与第一介质块上表面平行的上表面，以及与第一介质块下表面平行的下表面，金属板形成在第一介质块的下表面上。
在本发明的另一个优选方面，第一介质块至第三介质块的下表面是共面的。
在本发明的另一个优选方面，第一介质块第三侧面与第三介质块第三侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第三介质块第四侧面是共面的。
在本发明的另一个优选方面，第一介质块第三侧面与第二介质块第三侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第二介质块第四侧面是共面的。
在本发明的另一个优选方面，金属板形成在第三介质块的第四侧面上，从而使第一电容性短片，第二电容性短片和形成在第三介质块第四侧面上的金属板成一整体。
在本发明的另一个优选方面，第一介质块第三侧面与第二介质块第四侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第二介质块第三侧面是共面的。
在本发明的另一个优选方面，该带通滤波器还包括形成在第一介质块第四侧面上的第三电容性短片和形成在第二介质块第四侧面上的第四电容性短片。
按照本发明的这个优选方面，可以进一步减小该带通滤波器的总体尺寸和进一步增强该带通滤波器的机械强度。
在本发明的另一个优选方面，第一电极与形成在第一介质块上表面上的金属板相接触，而第二电极与形成在第二介质块上表面上的金属板相接触。
在本发明的另一个优选方面，第一介质块与形成在其上表面，下表面和第二侧面上的金属板构成一个四分之一波长(λ/4)介质谐振器，而第二介质块与形成在其上表面，下表面和第二侧面上的金属板构成另一个四分之一波长(λ/4)介质谐振器。
在本发明的另一个优选方面，第一电容性短片的一端位于第一介质块第四侧面的中心，而第二电容性短片的一端位于第二介质块第四侧面的中心。
按照本发明的这个优选方面，因为第一电容性短片和第二电容性短片形成在第一介质块和第二介质块第四侧面区域，其中电场相对较强，可以获得降低谐振频率的显著效果，增大第三介质块构成的渐消型波导厚度，减小辐射损耗和减小多余高阶模谐振的效应。
本发明的以上和其他目的还可以由这样一种带通滤波器完成，它包括第一介质块和第二介质块，每个介质块有上表面，下表面，相对的第一侧面和第二侧面，以及与第一侧面垂直的第三侧面；第三介质块，它与第一介质块第一侧面和第二介质块第一侧面相接触；形成在第一介质块和第二介质块的上表面，下表面，和第二侧面上的金属板；形成在第一介质块第三侧面上的第一电极；形成在第二介质块第三侧面上的第二电极；第一谐振电路与第二谐振电路之间建立的耦合电容，第一谐振电路形成在第一电极与金属板之间，而第二谐振电路形成在第二电极与金属板之间，该带通滤波器还包括一种装置，用于提供与第一谐振电路并联的一个附加电容和与第二谐振电路并联的另一个附加电容。
附图描述图1表示该文献中描述的介质谐振器厚度与空载品质因数(Q0)之间关系的理论值和实验测得值的特性曲线图。
图2表示从一侧观察的本发明一个优选实施例中带通滤波器1的透视示意图。
图3表示从相反侧观察的图2中带通滤波器的透视示意图。
图4表示图2中带通滤波器的分解透视示意图。
图5表示普通TEM模平面型半波长(λ/2)介质谐振器的透视示意图。
图6表示普通TEM模平面型四分之一波长(λ/4)介质谐振器的透视示意图。
图7表示解释四分之一波长(λ/4)介质谐振器产生的电场和磁场的示意图。
图8表示图2至图4所示带通滤波器1的等效电路图。
图9表示图2至图4所示带通滤波器1的频率特性曲线图。
图10表示渐消型波导4的厚度与耦合常数k之间关系的曲线图。
图11表示解释图2至图4所示带通滤波器1产生的电场与电容性短片16之间关系的侧面示意图。
图12表示从一侧观察的本发明另一个优选实施例中带通滤波器50的透视示意图。
图13表示从相反侧观察的图12所示带通滤波器50的透视示意图。
图14表示从一侧观察的本发明另一个优选实施例中带通滤波器67的透视示意图。
图15表示从相反侧观察的图14所示带通滤波器67的透视示意图。
图16表示从一侧观察的一个例子的透视示意图，其中激励电极80和81分布在带通滤波器67的不同侧。
图17表示从相反侧观察的一个例子的透视示意图，其中激励电极80和81分布在带通滤波器67的不同侧。
图18表示另一个例子中带通滤波器1的透视示意图，其中电容性短片16与形成在第一介质块，第二介质块，和渐消型波导的下表面上的金属板8，12和13是分开的。
优选实施例描述现在参照附图解释本发明的几个优选实施例。
如图2至图4所示，本发明一个优选实施例中的带通滤波器1是由第一谐振器2，第二谐振器3，和置于第一谐振器2与第二谐振器3之间的渐消型波导4构成的。
第一谐振器2和第二谐振器3是对称的。每个谐振器是由介质块组成，其长度，宽度，和厚度分别为2.95mm，2.4mm，1.2mm。这些介质块是由介质材料制成，其介电常数εr相对较大，即，εr＝93。渐消型波导4是由介质块构成的，其长度，宽度，和厚度分别为0.3mm，2.4mm，1.0mm。它是由与构成第一谐振器2与第二谐振器3的相同介质材料制成的。因此，带通滤波器1的长度，宽度，和厚度分别为6.2mm，2.4mm，1.2mm。
第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导(evanescentwaveguide)4是这样组合的，它们的下表面是共面的。
在这个技术说明中，每个与相关介质块下表面相对的表面定义为“上表面”，这些介质块构成第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4。在构成第一谐振器2和第二谐振器3的介质块各个表面中，与渐消型波导4接触的每个表面定义为“第一侧面”。在构成第一谐振器2和第二谐振器3的介质块各个表面中，与第一侧面相对的每个表面定义为“第二侧面”。构成第一谐振器2和第二谐振器3的介质块其余各个表面定义为每个介质块的“第三侧面”和“第四侧面”。在构成渐消型波导4的介质块各个表面中，与第一谐振器2第一侧面接触的表面定义为“第一侧面”。在构成渐消型波导4的介质块各个表面中，与第二谐振器3第一侧面接触的表面定义为“第二侧面”。构成渐消型波导4的介质块其余各个表面定义为“第三侧面”和“第四侧面”。所以，第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的“长度”，“宽度”，和“厚度”分别定义为第一侧面与第二侧面之间的距离，第三侧面与第四侧面之间的距离，和上表面与下表面之间的距离。第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的第三侧面是共面的，而第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的第四侧面也是共面的。
如图2至图4所示，金属板5和6形成在第一谐振器2的整个上表面和整个第二侧面，除了间隙部分7以外，金属板8形成在第一谐振器2的下表面。这些金属板5，6，和8是互相之间短路的。类似地，金属板9和10形成在第二谐振器3的整个上表面和整个第二侧面，除了间隙部分11以外，金属板12形成在第二谐振器3的下表面。这些金属板9，10，和12是互相之间短路的。金属板13形成在渐消型波导4的整个下表面。因此，这些金属板5，6，8，9，10，12，和13是互相之间短路和接地的。
如图2和图4所示，高度和宽度为1mm和1.3mm的激励电极14形成在第一谐振器2的第三侧面，其中间隙部分7防止激励电极14与形成在下表面上的金属板8相接触。类似地，高度和宽度为1mm和1.3mm的激励电极15形成在第二谐振器3的第三侧面，其中间隙部分11防止激励电极15与形成在下表面上的金属板12相接触。利用激励电极14和15之一作为输入电极，而另一个电极作为输出电极。
如图3所示，高度和宽度为1mm和3.2mm的电容性短片16形成在第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的第四侧面。电容性短片16连接到形成在第一谐振器2下表面上的金属板8，形成在第二谐振器3下表面上的金属板12，和形成在渐消型波导4下表面上的金属板13。电容性短片16相对于渐消型波导4的中心是对称的，所以，作为第一谐振器2中一部分的电容性短片16的一部分和作为第二谐振器3中一部分的电容性短片16的另一部分有相同的尺寸。
金属板5，6，8，9，10，12，和13，激励电极14和15，以及电容性短片16都是由银制成的。然而，本发明不局限于银，也可以利用其他种类的金属代替。
第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的其余表面上没有形成电极，所以，这些表面构成开端。
每个有上述结构的第一谐振器2和第二谐振器3用作四分之一波长(λ/4)介质谐振器。有上述结构的渐消型波导4用作E模波导。
现在解释由第一谐振器2和第二谐振器3构成的四分之一波长(λ/4)介质谐振器的原理。
图5表示普通TEM模平面型半波长(λ/2)介质谐振器的透视示意图。
如图5所示，普通半波长(λ/2)介质谐振器是由介质块20，形成在介质块20上表面上的金属板21，和形成在介质块20下表面上的金属板22构成的。形成在介质块20上表面上的金属板21是电位浮动的，而形成在介质块20下表面上的金属板22是接地的。介质块20中所有四个侧面是与空气接触。在图5中，介质块20的长度和宽度是用a和t表示。
为了使主要的TEM模沿这个半波长(λ/2)介质谐振器的z方向传播，若电场在z＝0的平面处是负最大，则它应当在z＝a的平面处是正最大，如这个图中的箭头23所示。确定地，在z＝a/2的平面处应当是最小(零)电场，该平面是谐振器的对称平面24。
沿对称平面24切割这个半波长(λ/2)介质谐振器，可以得到两个四分之一波长(λ/4)介质谐振器。在这个四分之一波长(λ/4)介质谐振器中，z＝a/2平面的作用是一个完全电导体(PEC)。
图6表示利用上述方法得到的四分之一波长(λ/4)介质谐振器的透视示意图。
如图6所示，四分之一波长(λ/4)介质谐振器是由介质块30，形成在介质块30上表面上的金属板31，形成在介质块30下表面上的金属板32，和形成在介质块30一个侧面上的金属板34所构成。介质块30的其余三个侧面是与空气接触。形成在介质块30下表面上的金属板32是接地的。形成在介质块30一个侧面上的金属板34相当于半波长(λ/2)介质谐振器的完全电导体(PEC)，它使金属板31与金属板32短路。在图6中，箭头33表示电场，而箭头35表示电流。
理想地，图6所示的四分之一波长(λ/4)介质谐振器和图5所示的半波长(λ/2)介质谐振器应当有相同的谐振频率。若有相对高介电常数的材料用作介质块30，则限制在该谐振器内的电场是充分地强。此外，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的电磁场分布基本上与半波长(λ/2)介质谐振器的电磁场分布相同。如图5和图6所示，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的体积是半波长(λ/2)介质谐振器体积的一半。因此，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的总能量也是半波长(λ/2)介质谐振器总能量的一半。然而，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的空载品质因数(Q0)几乎与半波长(λ/2)介质谐振器的相同，因为四分之一波长(λ/4)介质谐振器的能量损耗减小到半波长(λ/2)介质谐振器能量损耗的50％左右。所以，在基本不改变谐振频率和空载品质因数(Q0)的条件下，该四分之一波长(λ/4)介质谐振器能够小型化。
具体地说，在上述的现有技术中，若谐振频率为2GHz的带通滤波器用于制作半波长(λ/2)介质谐振器，该谐振器的尺寸为8.5mm×8.5mm×1.0mm。所以，切割该半波长(λ/2)介质谐振器可以得到尺寸为8.5mm×4.25mm×1.0mm的四分之一波长(λ/4)介质谐振器。然而，8.5mm×4.25mm×1.0mm的四分之一波长(λ/4)介质谐振器的谐振频率略低于8.5mm×8.5mm×1.0mm的半波长(λ/2)介质谐振器的谐振频率，因为形成在四分之一波长(λ/4)介质谐振器的介质块30一个侧面上的金属板34给谐振电路提供了附加的串联电感。
图7表示解释四分之一波长(λ/4)介质谐振器产生的电场和磁场的示意图。
如图7所示，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的磁场36在整个金属板34内最大，该金属板形成在介质块30的一个侧面上。通过连接金属板34，磁场36使附加的串联电感改变谐振频率。所以，四分之一波长(λ/4)介质谐振器的谐振频率略低于半波长(λ/2)介质谐振器的谐振频率。在一个实验中，利用8.5mm×4.25mm×1.0mm的四分之一波长(λ/4)介质谐振器得到的谐振频率为1.9GHz，它比8.5mm×8.5mm×1.0mm的半波长(λ/2)介质谐振器的谐振频率低55MHz。
如上所述，虽然空载品质因数(Q0)取决于介质块的厚度，但在该四分之一波长(λ/4)介质谐振器中，空载品质因数(Q0)不仅取决于介质块的厚度，还取决于它的宽度。具体地说，该四分之一波长(λ/4)介质谐振器的空载品质因数(Q0)在小于预定宽度的介质块第一宽度区中随介质决的宽度按比例增大，而在大于预定宽度的介质块第二宽度区中基本保持恒定。
所以，通过优化构成四分之一波长(λ/4)介质谐振器的介质块厚度和宽度，可以得到有所需空载品质因数(Q0)的四分之一波长(λ/4)介质谐振器。例如，为了得到空载品质因数(Q0)约为240的四分之一波长(λ/4)介质谐振器，在谐振频率约为1.945GHz的四分之一波长(λ/4)介质谐振器情况下，该介质块的厚度和宽度应当设置成约1.0mm×3.0mm，而在谐振频率约为2.458GHz的四分之一波长(λ/4)介质谐振器情况下，其厚度和宽度应当设置成约1.2mm×2.4mm。
此外，在这种类型的四分之一波长(λ/4)介质谐振器中，谐振频率主要取决于该介质块的长度，而与该谐振器的宽度和厚度几乎没有关系。具体地说，谐振频率随介质块长度的缩短而增大。
所以，通过优化构成四分之一波长(λ/4)介质谐振器的介质块长度，可以得到有所需谐振频率的四分之一波长(λ/4)介质谐振器。例如，为了得到谐振频率约为1.945GHz的四分之一波长(λ/4)介质谐振器，该介质块长度应当设置成约4.25mm，而为了得到谐振频率约为2.458GHz的四分之一波长(λ/4)介质谐振器，该介质块长度应当设置成约3.55mm。
这个实施例中的带通滤波器1是由两个四分之一波长(λ/4)介质谐振器和渐消型波导4构成的，以上解释了该介质谐振器的工作原理，渐消型波导4的作用是介于这两个介质谐振器之间的E模波导。
图8表示图2至图4所示带通滤波器1的等效电路图。
在这个图中，第一谐振器2和第二谐振器3分别用两个LC并联电路40和41代表。电阻G是由损耗因数产生的。电容Cs是由电容性短片16产生的。激励电极14和15是用两个电容Ce代表。电感Ld代表激励电极14与15之间的直接耦合电感。作为E模波导的渐消型波导4产生第一谐振器2与第二谐振器3之间串联的耦合电容C12(内部耦合电容)，并产生一对接地并联电容C11。电容Css也是由该渐消型波导提供的，其作用是构成与C12的串联电容。
图9表示图2至图4所示带通滤波器1的频率特性曲线图。
在这个图中，S11代表反射系数，而S12代表传输系数。如图9所示，带通滤波器1的谐振频率约为2.458GHz，它的3dB带宽约为200MHz。
现在解释带通滤波器1中电容性短片16的功能。
如图8所示，电容性短片16产生与LC并联电路40和41并联的电容Cs，并联电路40和41是由第一谐振器2和第二谐振器3形成的。所以，带通滤波器1的谐振频率低于没有电容性短片16的情况。这意味着，通过添加电容性短片16可以缩短带通滤波器1的长度。
如上所述，第一谐振器2和第二谐振器3的谐振频率主要取决于介质块的长度，即，谐振频率随介质块长度的减小而增大。所以，带通滤波器1的谐振频率也随介质块长度的减小而增大。因此，带通滤波器1的长度是由所需谐振频率(例如，2.458GHz)唯一地确定。然而，在添加电容性短片16的情况下，因为与其长度确定的谐振频率比较，该谐振频率降低了，所以，相对基于所需谐振频率确定的长度，可以缩短带通滤波器1的长度。
具体地说，为了得到谐振频率约为2.458GHz的四分之一波长(λ/4)介质谐振器，构成该四分之一波长(λ/4)介质谐振器的介质块长度通常必须设定在约3.55mm。所以，若这种四分之一波长(λ/4)介质谐振器用作第一谐振器2和第二谐振器3，则带通滤波器1的长度就是7.4mm(3.55mm×2+0.3mm)。然而，按照这个实施例，因为在带通滤波器1中采用电容性短片16以降低谐振频率，可以利用长度为2.95mm的四分之一波长(λ/4)介质谐振器作为第一谐振器2和第二谐振器3以得到上述的谐振频率(约为2.458GHz)。所以，如图2至图4所示，带通滤波器1的长度可以缩短到6.2mm。
如上所述，添加电容性短片16减小了带通滤波器1的尺寸。
电容性短片16产生的电容Cs降低了耦合常数k。这意味着，添加电容性短片16可以增大渐消型波导4的厚度。
图10表示渐消型波导4的厚度与耦合常数k之间关系的曲线图。渐消型波导4的宽度和长度固定在2.4mm和0.3mm。
如图10所示，耦合常数k随渐消型波导4厚度的增大而按指数比例增大。所以，渐消型波导4的厚度是由所需耦合常数k确定的。例如，为了得到0.058的耦合常数k，如图10所示，渐消型波导4的厚度应当是0.86mm。另一方面，因为渐消型波导4置于第一谐振器2与第二谐振器3之间，最好是，渐消型波导4是足够的厚以保证带通滤波器1的机械强度。
然而，在电容性短片16添加到带通滤波器1中的情况下，因为与渐消型波导4厚度确定的值比较，耦合常数k降低了，渐消型波导4厚度的设定值应当大于根据所需耦合常数k确定的厚度值。
表1表示耦合常数k和谐振频率如何随电容性短片16的高度h而变化的情况(BPF尺寸为7.4mm×2.4mm×1.2mm)。
表1
表1表示在宽度为2.4mm，长度为0.3mm，厚度为0.86mm的渐消型波导4情况下，耦合常数k随宽度为4mm的电容性短片16各种高度h而变化。
电容性短片16的“宽度”定义为在第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4长度方向上延伸的一侧宽度。电容性短片16的“高度”定义为在第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4厚度方向上延伸的一侧高度。
根据表1显而易见，耦合常数k随电容性短片16高度h的增大而降低。
具体地说，在没有电容性短片16的情况下(高度h＝0mm)，渐消型波导4的厚度必须为0.86mm以得到耦合常数k为0.058的带通滤波器1，按照这个实施例，可以利用厚度为1.0mm的较厚渐消型波导4以得到相同的耦合常数k，因为带通滤波器1采用高度为1.0mm的电容性短片16以降低耦合常数k。所以，与不采用电容性短片16的情况比较，可以增强带通滤波器的机械强度。
如上所述，电容性短片16增强了带通滤波器1的机械强度。
表1还表示谐振频率随宽度为4mm的电容性短片的16各种高度h而变化。
根据表1显而易见，奇模谐振频率和偶模谐振频率都随电容性短片16高度h的增大而下降。这意味着，有效谐振频率((奇模谐振频率+偶模谐振频率)/2)随电容性短片16高度h的增大而下降。
此外，辐射损耗降低了，因为电容性短片16形成在第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面区域，在该区域中电场是很强的。
图11表示解释图2至图4中所示带通滤波器1产生的电场与电容性短片16之间关系的侧面示意图。
根据图11显而易见，电容性短片16形成在第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面区域，在该区域中电场42是很强的。在不采用电容性短片16的情况下，相对大的辐射损耗出现在第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面处，因为这两个第四侧面都与空气接触。然而，在电容性短片16形成在第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面区域情况下，在该区域中电场是很强的，显著降低了辐射损耗。
此外，电容性短片16使主模谐振频率与高阶模谐振频率之间的频率间隔增大。所以，减小了多余的高阶模谐振对带通滤波器1处理信号的效应。
如上所述，这个实施例中的带通滤波器1由于存在电容性短片16而获得各种效应。
现在解释本发明的另一个优选实施例。
图12表示从一侧观察的本发明另一个优选实施例中带通滤波器50的透视示意图。图13表示从相反侧观察的图12所示带通滤波器50的透视示意图。
如图12和图13所示，本发明另一个优选实施例中的带通滤波器50是由第一谐振器51，第二谐振器52，和置于第一谐振器51与第二谐振器52之间的渐消型波导53构成的。第一谐振器51，第二谐振器52和渐消型波导53的总体尺寸与上述实施例的带通滤波器1中第一谐振器2，第二谐振器3和渐消型波导4的总体尺寸相同。构成第一谐振器51，第二谐振器52，和渐消型波导53的介质块是用介质材料制成的，其介电常数εr相对较大，即，εr＝93，如同带通滤波器1中的一样。
构成第一谐振器51和第二谐振器52介质块的上表面，下表面，第一侧面，和第二侧面以及构成渐消型波导53介质块的上表面，下表面，第一侧面，第二侧面，第三侧面，和第四侧面，都按照与以上解释的带通滤波器1中对应面的相同定义。然而，在这个实施例的带通滤波器50中，构成第一谐振器51介质块的第三侧面，构成第二谐振器52介质块的第四侧面，和构成渐消型波导53介质块的第三侧面是共面的。构成第一谐振器51介质块的第四侧面，构成第二谐振器52介质块的第三侧面，和构成渐消型波导53介质块的第四侧面也是共面的。
如图12和图13所示，金属板54和55形成在第一谐振器51的整个上表面和整个第二侧面；除了间隙部分56以外，金属板57形成在第一谐振器51的下表面。这些金属板54，55，和57是互相之间短路的。类似地，金属板58和59形成在第二谐振器52的整个上表面和整个第二侧面；除了间隙部分60以外，金属板61形成在第二谐振器52的下表面。这些金属板58，59，和61是互相之间短路的。金属板62形成在渐消型波导53的整个下表面。因此，这些金属板54，55，57，58，59，61，和62是互相之间短路并接地的。
如图12和图13所示，激励电极63形成在第一谐振器51的第三侧面上，其中间隙部分56防止激励电极63与形成在下表面上的金属板57相接触。类似地，激励电极64形成在第二谐振器52的第三侧面上，其中间隙部分60防止激励电极64与形成在下表面上的金属板61相接触。利用激励电极63和64之一作为输入电极，而另一个电极作为输出电极。
如图12和图13所示，第一电容性短片65形成在第一谐振器51的第四侧面上。第一电容性短片65连接到形成在第一谐振器51下表面上的金属板57。类似地，第二电容性短片66形成在第二谐振器52的第四侧面上。第二电容性短片66连接到形成在第二谐振器52下表面上的金属板61。第一电容性短片65和第二电容性短片66有相同的尺寸。
有上述结构的第一谐振器51和第二谐振器52中的每个谐振器作为四分之一波长(λ/4)介质谐振器。渐消型波导53作为E模波导。
有上述配置的带通滤波器50具有与上述实施例中带通滤波器1的相同优点。此外，按照这个实施例，可以降低制造成本，因为第一谐振器51和第二谐振器52有相同的结构。
现在解释本发明的另一个优选实施例。
图14表示从一侧观察的本发明另一个优选实施例中带通滤波器67的透视示意图。图15表示从相反侧观察的图14中带通滤波器67的透视示意图。
如图14和图15所示，本发明另一个优选实施例中的带通滤波器67是由第一谐振器68，第二谐振器69，和置于第一谐振器68与第二谐振器69之间的渐消型波导70构成的。构成第一谐振器68，第二谐振器69和渐消型波导70的介质块是由介质材料制成的，其介电常数εr相对较大，即，εr＝93，与构成带通滤波器1中第一谐振器2，第二谐振器3，和渐消型波导4的介质块一样。
构成第一谐振器68和第二谐振器69介质块的上表面，下表面，第一侧面，和第二侧面以及构成渐消型波导70介质块的上表面，下表面，第一侧面，第二侧面，第三侧面，和第四侧面，都按照与以上解释的带通滤波器1中对应面的相同定义。在这个实施例的带通滤波器67中，如同在带通滤波器1中一样，第一谐振器68，第二谐振器69，和渐消型波导70的第三侧面是共面的，而第一谐振器68，第二谐振器69，和渐消型波导70的第四侧面也是共面的。
如图14和图15所示，金属板71和72形成在第一谐振器68的整个上表面和整个第二侧面；除了间隙部分73以外，金属板74形成在第一谐振器68的下表面。这些金属板71，72，和74是互相之间短路的。类似地，金属板75和76形成在第二谐振器69的整个上表面和整个第二侧面；除了间隙部分77以外，金属板78形成在第二谐振器69的下表面。这些金属板75，76，和78是互相之间短路的。金属板79形成在渐消型波导70的整个下表面。因此，这些金属板71，72，74，76，77，78和79是互相之间短路并接地的。
如图14所示，激励电极80形成在第一谐振器68的第三侧面上，其中间隙部分73防止激励电极80与形成在下表面上的金属板74相接触。类似地，激励电极81形成在第二谐振器69的第三侧面上，其中间隙部分77防止激励电极81与形成在下表面上的金属板78相接触。激励电极81与连接到金属板71的金属板75和80相连接。利用激励电极80和81之一作为输入电极，而另一个电极作为输出电极。激励电极80和81是电感性激励电极，而上述实施例中所用的激励电极是电容性激励电极。
如图14和图15所示，其高度与渐消型波导70高度相同的第一电容性短片82形成在第一谐振器68，第二谐振器69，和渐消型波导70的第三侧面上。其高度与渐消型波导70高度相同的第二电容性短片83形成在第一谐振器68，第二谐振器69，和渐消型波导70的第四侧面上。第一电容性短片82和第二电容性短片83与形成在第一谐振器68，第二谐振器69，和渐消型波导70下表面上的金属板74，78，和79相接触。第一电容性短片82和第二电容性短片83中的每个电容性短片相对于渐消型波导70的中心是对称的，因此，作为第一谐振器68中一部分的第一电容性短片82和第二电容性短片83中的每个部分和作为第二谐振器69中一部分的第一电容性短片82和第二电容性短片83中的另一部分有相同的尺寸。
有上述结构的第一谐振器68和第二谐振器69中的每个谐振器作为四分之一波长(λ/4)介质谐振器。渐消型波导70作为E模波导。
按照这个实施例，因为第一电容性短片82和第二电容性短片83分别形成在第三侧面和第四侧面上，这两个电容性短片产生的效应远远强于带通滤波器1和50情况中得到的效应。可以进一步减小带通滤波器67的总体尺寸，还可以进一步增强它的机械强度。
本发明的展示和描述是参照几个特定的实施例。然而，应当注意，本发明绝不受所描述装置细节的限制，在不偏离所附权利要求书范围的条件下可以作各种变化和改动。
例如，在上述的实施例中，谐振器和渐消型波导的介质块是由介电常数εr为93的介质材料制成的。然而，可以根据目的利用有不同介电常数的材料。
此外，上述实施例中规定的谐振器和渐消型波导的尺寸仅仅作为例子。可以根据目的利用有不同尺寸的谐振器和渐消型波导。
此外，在上述的实施例中，谐振器和渐消型波导是作为各不相同的部件给以解释的。然而，这并不意味着它们必须是物理上不同的部件，可以采取另一种方法，在单个介质块的上表面切割一个缝隙以形成两个谐振器和置于它们之间的一个渐消型波导。
此外，按照上述的实施例的带通滤波器1中电容性短片16的宽度是这样设定的，其相对的两端位于第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面中心。然而，电容性短片16的宽度可以比这个宽度长一些或短一些。值得注意的是，最好这样设定电容性短片16的宽度，相对的两端位于第一谐振器2和第二谐振器3的第四侧面中心。当电容性短片16的宽度较短时，电容性短片16产生的各种效应就减小。当电容性短片16的宽度较长时，传导损耗的增加超过电容性短片16产生的各种效应的增加。
此外，按照上述的实施例的带通滤波器67中激励电极80和81放置在相同的一侧。然而，它们可以放置在不同的一侧。图16和17表示这样一个例子，其中激励电极80和81放置在带通滤波器67中不同的一侧。图16表示从一侧观察这个例子的透视示意图，而图17表示从相反侧观察这个例子的透视示意图。
此外，在上述的实施例中，电容性短片是这样的，它们与形成在第一介质块，第二介质块，和渐消型波导上的金属板相接触。然而，本发明不局限于电容性短片与金属板相接触，它们可以与金属板分开地形成。图18表示这样一个例子，其中电容性短片16和金属板在带通滤波器1中是分开的。利用这种配置可以得到电容性短片16产生的上述效应。值得注意的是，为了有效地得到这种效应，最好是，电容性短片与金属板是连接的。
如上所述，按照本发明，因为带通滤波器采用电容性短片，可以减小该带通滤波器的总体尺寸，并可以增强其机械强度。此外，按照本发明，可以减小出现在该带通滤波器中谐振器侧面处的辐射损耗。而且，按照本发明，可以减小该带通滤波器中多余的高阶模谐振效应。
所以，本发明提供这样一种带通滤波器，可以有利地用于诸如移动电话等的通信终端，LAN(局域网)，和用于ITS(智能传输系统)等中的各种通信装置。
权利要求
1.一种带通滤波器，包括盘形第一谐振器，它有形成在其一个侧面上的输入终端；盘形第二谐振器，它有形成在其一个侧面上的输出终端；置于第一谐振器与第二谐振器之间的渐消型波导；和电容性短片，它有形成在第一谐振器另一个侧面上的第一部分和形成在第二谐振器另一个侧面上的第二部分。
2.按照权利要求1的带通滤波器，还包括形成在渐消型波导一个侧面上的金属板，从而连接电容性短片的第一部分与电容性短片的第二部分。
3.按照权利要求1的带通滤波器，其中电容性短片的第一部分和电容性短片的第二部分有相同的尺寸。
4.按照权利要求1的带通滤波器，其中电容性短片还有形成在第一谐振器一个侧面上的第三部分和形成在第二谐振器一个侧面上的第四部分。
5.一种带通滤波器，包括第一介质块和第二介质块，每个介质块有上表面，下表面，相对的第一侧面和第二侧面，以及相对的第三侧面和第四侧面；第三介质块，它与第一介质块第一侧面和第二介质块第一侧面相接触；形成在第一介质块和第二介质块的上表面，下表面，和第二侧面上的金属板；形成在第一介质块第三侧面上的第一电极；形成在第二介质块第三侧面上的第二电极；形成在第一介质块第四侧面上的第一电容性短片；形成在第二介质块第四侧面上的第二电容性短片。
6.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一介质块和第二介质块有相同的尺寸。
7.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一电容性短片与形成在第一介质块下表面上的金属板相接触，而第二电容性短片与形成在第二介质块下表面上的金属板相接触。
8.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一电容性短片和第二电容性短片有相同的尺寸。
9.按照权利要求5的带通滤波器，其中第三介质块有与第一介质块第一侧面相接触的第一侧面，与第二介质块第一侧面相接触的第二侧面，与第一介质块第三侧面平行的第三侧面，与第一介质块第四侧面平行的第四侧面，与第一介质块上表面平行的上表面，以及与第一介质块下表面平行的下表面，金属板形成在第一介质块下表面上。
10.按照权利要求9的带通滤波器，其中第一介质块至第三介质块的下表面是共面的。
11.按照权利要求9的带通滤波器，其中第一介质块第三侧面与第三介质块第三侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第三介质块第四侧面是共面的。
12.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一介质块第三侧面与第二介质块第三侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第二介质块第四侧面是共面的。
13.按照权利要求12的带通滤波器，其中金属板形成在第三介质块的第四侧面上，从而使第一电容性短片，第二电容性短片和形成在第三介质块第四侧面上的金属板成一整体。
14.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一介质块第三侧面与第二介质块第四侧面是共面的，而第一介质块第四侧面与第二介质块第三侧面是共面的。
15.按照权利要求5的带通滤波器，还包括形成在第一介质块第四侧面上的第三电容性短片和形成在第二介质块第四侧面上的第四电容性短片。
16.按照权利要求15的带通滤波器，其中第一电极与形成在第一介质块上表面上的金属板相接触，而第二电极与形成在第二介质块上表面上的金属板相接触。
17.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一介质块与形成在其上表面，下表面和第二侧面上的金属板构成一个四分之一波长(λ/4)介质谐振器，而第二介质块与形成在其上表面，下表面和第二侧面上的金属板构成另一个四分之一波长(λ/4)介质谐振器。
18.按照权利要求5的带通滤波器，其中第一电容性短片的一端位于第一介质块第四侧面的中心，而第二电容性短片的一端位于第二介质块第四侧面的中心。
19.一种带通滤波器，包括第一介质块和第二介质块，每个介质块有上表面，下表面，相对的第一侧面和第二侧面，以及与第一侧面垂直的第三侧面；第三介质块，它与第一介质块第一侧面和第二介质块第一侧面相接触；形成在第一介质块和第二介质块的上表面，下表面，和第二侧面上的金属板；形成在第一介质块第三侧面上的第一电极；形成在第二介质块第三侧面上的第二电极；第一谐振电路与第二谐振电路之间建立的耦合电容，第一谐振电路形成在第一电极与金属板之间，而第二谐振电路形成在第二电极与金属板之间，该带通滤波器还包括一种装置，用于提供与第一谐振电路并联的一个附加电容和与第二谐振电路并联的另一个附加电容。
全文摘要
公开一种可靠地获得所需特性的小型带通滤波器。按照本发明的带通滤波器利用第一盘形谐振器和第二盘形谐振器,该谐振器有形成在其一个侧面上的激励电极;置于第一盘形谐振器与第二盘形谐振器之间的渐消型波导;和形成在第一盘形谐振器和第二盘形谐振器其他侧面上的电容性短片。电容性短片减小该带通滤波器的尺寸,因为盘形谐振器的谐振频率因电容性短片而降低。此外,电容性短片增强该带通滤波器的机械强度,因为两个盘形谐振器之间的耦合常数k因电容性短片而降低。
文档编号H01P1/20GK1355575SQ0112286
公开日2002年6月26日 申请日期2001年7月12日 优先权日2000年11月29日
发明者薰树亚栏 申请人:Tdk株式会社