专利名称：高频分频滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及按权利要求1前序部分所述形式上为组合的高频滤波器的高频分频滤波器。
背景技术：
在无线电技术设备中，例如在移动无线领域内，往往希望为发射和接收信号只利用一个公共的天线。在这里，发射和接收信号利用不同的频率范围。所使用的天线必须在两个频率范围适用于发射和接收。为了将发射和接收信号分开，需要恰当地频率滤波，它保证一方面发射信号从发射器只向天线(以及不朝接收器的方向)传输，以及另一方面接收信号从天线只向接收器传输。
为此目的可以使用一对高频滤波器，这两者通过一个规定的，亦即分别期望的频带(带通滤波器)。但也可以使用一对高频滤波器，它们截止一个规定的，亦即总是不希望的频带。人们称之为带阻滤波器。此外也可以采用一对高频滤波器，包括一个第一滤波器，它通过低于一个在发射和接收频带之间的频率的一些频率以及截止高于此频率的频率范围(低通滤波器)，以及一个第二滤波器，它截止低于此处于发射和接收频带之间的频率的一些频率和通过高于此频率的频率范围。因此在这里涉及一种所谓的高通滤波器。可以考虑采用另一些由所提及的滤波器类型的组合。
由US 6,392,506B2已知一种组合高频滤波器的双工分频滤波器，其中，一个公共的同轴的发射/接收接插套筒的内导体，通过两个线环与发射滤波器及接收滤波器的各一个最近的谐振器空腔连接。在每个谐振器空腔内部设一个垂直伸出的内导体，作为谐振器空腔沿径向对外边界的空腔壁起外导体的作用。在此先知的方案中，被包括电流回流途径在内的回线，经谐振器空腔内壁到接插套筒外导体所围绕的面积(电感)，决定了在各自的滤波器支线内信号输入耦合的强度。输入耦合的调谐可通过回线的机械变形或弯曲进行。
在电容的情况下，公共的发射/接收接插套筒的内导体，分路为两个导体段，它们分别终止在平的金属段内。在这里，信号输入耦合的强度由此金属表面的大小和形状及它们离各自的谐振器内导体的距离决定(由此引起的电容)。在这里输入耦合的调谐同样通过这些金属表面的机械变形或弯曲以及通过改变离各自的谐振滤波器内导体的距离进行。
这两种方案的缺点是，调谐只能通过能糟糕地再现的手法(弯曲或变形)进行；以及，在其中一个滤波器支线内输入耦合的调谐也会影响另一个滤波器支线的电特性，反之亦然，所以在调谐过程中两个输入耦合器通常必须多次交替地改变。
按已提及的先公开文件US 6,392,506B2此缺点按那里的图3和4这样克服，即，从公共接插套筒的内导体现在只与一个为这两个滤波器支线附加地设置的谐振器进行电容式输入耦合，此谐振器可称为所谓的“中间谐振器”。它按一般的方式通过隔壁中的孔与各一个发射滤波器支线的谐振器以及接收滤波器支线的谐振器耦合。
但在这里也必须指出其缺点，即，除了滤滤器支线的谐振器外所需要的中间谐振器，需要附加的位置以及还引起附加的费用，尽管它对于滤波器支线的频率选择性并没有重要的贡献。
实用新型内容因此，本实用新型的目的是，创造一种与此类型的先有技术相比改进的高频滤波器组合用于获得一种频率分频滤波器。
按本实用新型此目的按照权利要求1中所述特征达到。在从属权利要求中说明本实用新型有利的设计。
按第一种发明方案，通过与一对互相紧密耦合的谐振器(组合谐振器对)中一个谐振器电感或电容式输入耦合，进行两个高频滤波器支线的组合。由此避免在先有技术中说明的缺点。也就是说，与先有技术不同，不再需要在两个其间形成相互作用的位置进行调谐。
此外，互相紧密耦合的谐振器对于两个滤波器支线的选择，确切地说按两个谐振器之一固定配属于滤波器支线之一时类似的方式。因此取消了在先有技术中需要的引起附加成本并除此之外还需要占另一个位置的中间谐振器。
在组合谐振器对与频率分频滤波器的滤波器支线之间的耦合可按不同方式实施，亦即-按本实用新型，两个滤波器支线，亦即发射信号的滤波器支线和接收信号的滤波器支线，可以与互相紧密耦合的谐振器对的第二谐振器耦合；或-两个滤波器支线可以与互相紧密耦合的谐振器对的第一谐振器耦合，通过它还进行同轴电缆接头内导体的输入耦合。
本实用新型另一个优点基于，对于规定数量的谐振器，可以在几何上有利地节省位置地布置谐振器空腔，在其他的组合形式中这些是不可能的。因此在本实用新型的范围内例如可以实现具有总共六个分成两列每列安排三个谐振器的频率分频滤波器，其中用于发射器和接收器和用于一个公共入口的全部三个接插套筒或一个公共的接插套筒，亦即一般例如用于连接天线或用于公共信号通路或信号路径输入/输出耦合的一个公共的发射/接收接插套筒，处于外壳的同一侧。换句话说，本实用新型实现了对称和紧凑的总几何结构。
此外，按本实用新型的一种优选的实施形式，特别紧密的耦合可通过所涉及的谐振器内导体之间很小的距离实现。
优选地，按本实用新型的高频分频滤波器的结构设计为，高频分频滤波器的至少一个谐振器，优选地多个和优选地全部谐振器按同轴的结构方式配置。同样，具有一个或多个或全部谐振器的高频分频滤波器也可以在使用介电谐振器，例如陶瓷谐振器的情况下实现。最后，同样可能的是，高频分频滤波器设计为，至少一个谐振器，但优选地多个谐振器或甚至全部谐振器，按带状导体技术实现。换句话说，可以考虑所有只要能想到的方法，这些方法可以相应地实现所说明的原理。
下面参见附图表示的不同实施例说明本实用新型。其中表示图1通过按本实用新型组合高频滤波器的按本实用新型的双工分频滤波器一种优选的实施形式的示意水平横截面图；图2沿图1中线II-II的横截面图；图3沿图2中线III-III的横截面图；图4按本实用新型另一种不同于图1的实施例的实施形式；以及图5两个超临界耦合的谐振器的谐振特性图。
具体实施方式
图1在示意的水平截面内表示组合高频带通滤波器的双工分频滤波器的一种按本实用新型优选的实施形式。
为此，按图1的实施例包括六个按同轴结构方式的单回路高频滤波器1，亦即六个谐振器。所述谐振器1的结构原则上由EP1 169 747B1是已知的，本申请参阅其全文以及全部作为本申请的内容。此外还可看出，单回路HF滤波器或单个谐振器按同轴结构方式原则上由一导电的外导体3、与之同心或同轴设置的内导体4和底5组成。导电的外导体3和导电的内导体4通过底互相电连接。
单个谐振器在上面可通过一个可装上的盖7(也可见图2)，亦即通过一个导电的盖7封闭，其中，内导体在盖7下面一定距离处终止。通过专用的调整机构，例如通过轴向调整内导体或通过轴向调整一个如图2内表示的设在盖中的调谐元件，可以进行按规定调整到一个谐振频率。
在按图1和2所示的实施例中，表示了在图1中表示的六个同轴结构的高频谐振器之一，它有一个宁可说正方形的底面或底5，它的空腔以金属壁为界。角修圆，还有加工技术方面的优点(尤其在谐振器空腔用实心金属块铣出时)。一般圆柱形的其长度略小于谐振频率四分之一波长的金属内导体，通常在盖下面大多几毫米的距离处终止。在按图2的实施例中设一调谐元件9，它由一圆柱形金属销构成，它从盖那里不同距离地旋入和旋出，因此可插入一个加工在内导体4上端的槽4′内不同的深度。由此可改变地调整谐振频率。
然后将多个这种单个谐振器1装入一个公共的外壳11内，其中，通常将单个谐振器彼此分开的空腔14侧壁局部制有通孔15，借此构成电磁信号通路。
此外，在图示的实施例中在外壳11的一侧19按彼此相同的间距设三个接插套筒，亦即在图示的实施例中设三个同轴的接插套筒21、22和23。三个接插套筒21至23各所属的内导体31、32和33分别加长几个毫米伸入与外壳侧壁19相邻的谐振器空腔41、42或43内，以及各在一个导电的面元件处终止，在图示的实施例中此面元件为导电盘31′、32′或33′的形式。
图1还表示，例如在接插套筒21上连接一发射器T，在中间的接头22上连接一个用于输入和输出耦合的公共的信号通路或信号路径A，以及在第三个接头23上连接一接收器R。换句话说，从发射器按箭头25所示通过信号通路将发射信号通过如此构成的具有高频带通滤波器的双工分频滤波器馈入到公共的信号通路A例如去一个天线，反之，按箭头26通过公共的信号通路A将接收的信号从中间接插套筒馈入到接收器R。
通过在中间的盘元件或要不然平的金属段32′与相邻的输入耦合谐振器R42的谐振器内导体42a之间形成的电容，实现从公共的信号通路A或公共的接插套筒22到谐振器空腔42内电场的输入耦合，或反之。
在图示的实施例中，在建立与天线A的连接的第一谐振器空腔42与相邻的和它连接的第二谐振器空腔42′之间，通过连接孔45实现一种紧密的耦合。
此外，针对这种组合的类型所需要的在两个谐振器空腔42与42′之间的耦合，可按如下所述调整。由所说明的实施例出发可以看出，涉及信号通路的两个相邻内导体42′a与43′a以及43′a与43a的距离，以及还有在内导体42′a与41′a以及在41′a与41a之间的距离，总是大体相等的。为了调整耦合，如图1和图2所示，可以将两个既不仅仅属于发射支线也不仅仅属于接收支线的内导体的距离，亦即互相紧密耦合的谐振器内导体42a、42′a之间的距离，设计得小于其余内导体涉及其信号通路的距离。
所说明的紧密地，亦称为超临界的耦合，促使两个谐振器R42和R42′-它们单独看分别有一种在发射与接收频带之间的频率范围内的谐振或调谐在高于此频率范围-在耦合状态在两个与之不同和彼此不同的所谓耦合谐振频率下振荡。
这两个耦合谐振频率的距离(亦即频率差)通常称为耦合带宽。
在属于双工分频滤波器同一个滤波器或同一个滤波器支线(发射或接收通路)的互相耦合的谐振器中，耦合带宽通常比滤波器或滤波器支线的带宽要小一些。换句话说，此耦合带宽典型地处于滤波器或滤波器支线带宽的50％与100％之间。
在紧密耦合的组合谐振器对的情况下，则相反，此耦合带宽大于组合成双工分频滤波器的滤波器支线各自的带宽。
借助于按图5的曲线图，作为范例说明一个由两个超临界耦合的谐振器组成的电路(亦即一个滤波器)的传输特性。图中X轴表示频率以及Y轴表示分散参数S21。
在这里紧密耦合与大的耦合带宽意义相同。
为了谐振器的频率调谐，可以采用在各自的滤波器内可旋入和可旋出的如已借助图2说明的那样的调谐元件9，或如按先公开的EP 1169 747中说明的实施形式与之不同的调谐元件。也可以是可调谐的单个谐振器的其他一些改型。
通过在组合谐振器对R42、R42′第二谐振器空腔R42′与和它相邻的谐振器空腔R41′之间的另一些孔48，由谐振器空腔R41′和R41组成的发射支线的滤波器回路与组合谐振器对R42、R42′中不导致与天线A输入耦合的第二谐振器R42′耦合。发射支线的两个谐振器空腔R41′和R41同样通过在单个谐振器壁内的孔48′互相耦合。发射信号的输入耦合通过在这里所设的导电的面元件31′实现。
接收支线相应地构成。在这里同样通过孔49建立起组合谐振器对第二谐振器R42′与谐振器R43′的耦合连接，以及通过另一个孔49′建立与谐振器R43的耦合连接，在它的谐振器空腔内伸入导电的面元件33′。由此，从天线A接收的接收信号可馈入接收器R内，亦即传输给接收器R。
在这里，谐振器R41和R41′调谐到发射频带的频率上，以及谐振器R43和R43′调谐到接收频带的频率上。
组合的均衡化通过一方面在谐振器空腔R42′与R41′之间的耦合以及另一方面在谐振器空腔R42′与R43′之间的耦合相应地平衡化设计实现。在这里重要的影响参数是在谐振器隔壁内耦合孔的大小、位置和形状，以及各自的内导体42′a与41′a或42′a与43′a之间的轴线距离。所有这些尺寸可以通过铣削技术以可机械地良好再现的方式制成。
下面参见按图4的一种经修改的实施例。
此实施例的结构基本相似。与按图1的实施例的差别是，中间的天线接头，亦即中间的天线插接套筒22，与另外两个同轴的接插套筒21和23不同，设在相对的外壳侧19′上。与按图1的实施例不同，在按图4的实施例中规定，发射支线的滤波器回路R41和R41′与组合谐振器对R42、R42′中导致输入耦合在连接的公共信号通路或信号路径A上的第一谐振器R42耦合。相应地，具有谐振器空腔R43和R43′的接收支线同样耦合在导致输入耦合的第一谐振器空腔R42内。
因此，因为在按图4的实施例中接头22设在与另外两个接头21和23相对的一侧，所以与天线接头22直接连接的第一谐振器空腔42并因而所属的谐振器R42也布置在外壳的相对侧19′。
权利要求1.有多个谐振器的高频分频滤波器，具有下列特征-设至少三个接头(21、22、23)，通过它们可连接一条公共的信号通路(A)、一个发射装置(T)或一个接收装置(R)；-设一个或多个谐振器(R41、R41′)，它们仅配属于发射支线，其中发射支线的一个谐振器(R41)设有一个用于馈入发射信号的输入耦合器(31)；-设一个或多个谐振器(R43、R43′)，它们仅配属于接收支线，其中一个谐振器(R43)设有一个输出耦合器(33)，用于将接收信号输出耦合给配属的接头(23)；以及-设至少两个附加的谐振器(R42、R42′)，这至少两个附加谐振器(R42、R42′)中至少一个谐振器(R42)设有一个输入/输出耦合器，用于从一条公共信号通路(A)馈入信号或用于将信号输出耦合给一条公共信号通路(A)，其特征在于下列其他特征-除了或属于发射支线或属于接收支线的谐振器(R41、R41′；R43、R43′)外，还设至少两个附加的谐振器(R42、R42′)；-所述至少两个附加设置的谐振器(R42、R42′)构成一个互相紧密耦合的组合谐振器对(R42、R42′)；以及-不仅发射支线而且接收支线均耦合在至少一个附加的谐振器(R42′)上，它设在用于与公共信号通路(A)输入/输出耦合的谐振器(R42)旁。
2.按照权利要求1前序部分所述的高频分频滤波器，其特征在于下列其他特征-除了或属于发射支线或属于接收支线的谐振器(R41、R41′；R43、R43′)外，还设至少两个附加的谐振器(R42、R42′)；-所述至少两个附加设置的谐振器(R42、R42′)构成一个互相紧密耦合的组合谐振器对(R42、R42′)；以及-不仅发射支线而且接收支线均耦合在第一谐振器(R42)上，它规定用于由或向公共信号通路(A)的输入/输出耦合。
3.按照权利要求1至2之一所述的高频分频滤波器，其特征为组合谐振器对(R42、R42′)内导体(42、42′a)轴线之间的距离，小于另外两个并列地放在各自的信号通路上的谐振器之间的距离。
4.按照权利要求1或3所述的高频分频滤波器，其特征为此高频分频滤波器总共包括2n个谐振器，其中“n”是一个自然整奇数。
5.按照权利要求1、3或4之一所述的高频分频滤波器，其特征为所设置的三个用于连接一条公共信号通路(A)、一个发射器(T)以及一个接收器(R)的接插套筒(21、22、23)装在设备或滤波器外壳(11)的相同侧(19)上。
6.按照权利要求1至5之一所述的高频分频滤波器，其特征为至少一个谐振器设计为同轴的结构。
7.按照权利要求1至6之一所述的高频分频滤波器，其特征为至少一个谐振器由介电谐振器组成。
8.按照权利要求7所述的高频分频滤波器，其特征为至少一个谐振器由陶瓷谐振器组成。
9.按照权利要求1至5之一所述的高频分频滤波器，其特征为，至少一个谐振器由带状导体谐振器组成。
10.按照权利要求4所述的高频分频滤波器，其特征为，所述谐振器排成各为n个谐振器的两列。
11.按照权利要求6所述的高频分频滤波器，其特征为，多个谐振器设计为同轴的结构。
12.按照权利要求6所述的高频分频滤波器，其特征为，全部谐振器设计为同轴的结构。
13.按照权利要求7所述的高频分频滤波器，其特征为，多个谐振器由介电谐振器组成。
14.按照权利要求7所述的高频分频滤波器，其特征为，全部谐振器由介电谐振器组成。
15.按照权利要求8所述的高频分频滤波器，其特征为，多个谐振器由陶瓷谐振器组成。
16.按照权利要求8所述的高频分频滤波器，其特征为，全部谐振器由陶瓷谐振器组成。
17.按照权利要求9所述的高频分频滤波器，其特征为，多个谐振器由带状导体谐振器组成。
18.按照权利要求9所述的高频分频滤波器，其特征为，全部谐振器由带状导体谐振器组成。
专利摘要本实用新型涉及一种经改进的高频分频滤波器，其特征例如主要在于下列特征除了或属于发射支线或属于接收支线的谐振器(R41、R41′；R43、R43′)外，还设至少两个附加的谐振器(R42、R42′)；所述至少两个附加设置的谐振器(R42、R42′)构成一个互相紧密耦合的组合谐振器对(R42、R42′)；以及不仅发射支线而且接收支线均耦合在附加的第二谐振器(R42′)上；或不仅发射支线而且接收支线均耦合在附加的第一谐振器(R42)上，它规定用于由或向公共信号通路(A)的输入/输出耦合。
文档编号H01P1/20GK2694508SQ200320103898
公开日2005年4月20日 申请日期2003年11月4日 优先权日2003年5月8日
发明者拉思格伯·罗兰, 韦茨伯杰·威廉, 西拉奇茨韦斯克·迪特马尔 申请人:凯瑟雷恩工厂两合公司