专利名称：高频滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的高频滤波器。
在无线电设备中，尤其是在移动无线领域中，通常使用一个共用的天线来发送和接收信号。其中发送和接收信号分别使用不同的频率范围，而天线必须能够适用于在两个频率范围内发送和接收。因此，为了将发送信号和接收信号分开，需要适当的频率滤波器，利用它一方面使发送信号从发送器被传送给天线，另一方面使接收信号从接收器被传送到天线。为了将发送信号和接收信号分开，现在采用的是高频滤波器。
由现有技术已知了一种同轴构造方式的高频滤波器。这种同轴谐振器的一个例子在以下在先公开出版物中提及“Theory and Designof Microwave Filters(微波滤波器理论与设计)”，Ian Hunter，Electromagnetic Waves Series 48，2001年出版，第197页。这种同轴谐振器是带有陡峭边沿的窄带滤波器。这些滤波器通常是金属压铸件或打磨件，带有与金属线电耦合的谐振空腔。这种常规的同轴谐振器具有制造成本相对较高和尺寸较大的缺点。
现有技术中还已知了一种带状导体滤波器，它与同轴构造形式的滤波器相比有明显更大的带宽。一种常规的带状导体滤波器的例子在以下在先公开出版物中提及“Microstrip Filters for RF/MicrowaveApplications(射频/微波应用中的微带滤波器)”，Jia-Sheng Hong和M.J.Lancaster，2001年出版，尤其是在第170页上的图6.5中示出。这里再现了带状导体技术中的一个电导体，在距这条电导体附近以很小的间距设置了多个U形谐振器或直线形、即条形的谐振器。这些直线形谐振器或U形谐振器的臂与带状导体形状的电导体成直角。每个谐振器在带状导体方向上的侧面间距都是λ/4。带状导体技术中的滤波器比同轴构造形式的滤波器更易于生产，而且带状导体滤波器能提供大得多的带宽。
本发明的任务在于，提供一种窄带高频滤波器，它相对于常规的同轴构造形式的高频滤波器更易于生产，并具有紧凑的结构。
这个任务可以由独立权利要求1所述的高频滤波器来解决。本发明的改进在从属权利要求中限定。
根据本发明的高频滤波器包括一个由介电材料构成的基底，其具有第一面和与之相对的第二面，其中在基底的第一面上设置有至少一个导电的带状导体。这个带状导体与至少一个谐振器电耦合，其中所述谐振器不是设计成带状导体，而是作为一个同轴谐振器，它带有一个外导体筒和一个同轴设置在外导体筒内的大体上呈棒状的内导体。所述外导体筒与接地面电流连接。所述内导体的第一个端部与外导体筒的筒底部电流连接和/或电容连接，其中尤其是在谐振器被设计为λ/4谐振器时采用电流连接，而在谐振器被设计为λ/2谐振器时最好采用电容耦合。通过内导体的与第一个端部相对的第二个端部，谐振器电耦合到至少一个带状导体上。通过这种方式，提供了一种高频滤波器，其频率响应与根据常规构造形式的同轴滤波器基本一致，即这种滤波器具有窄的频带。然而与常规的同轴滤波器不同的是，谐振空腔不是由金属压铸件或打磨件实现的，而是采用了由外导体筒和内导体构成的彼此分离的谐振器，它们借助于带状导体技术以简单的方式耦合到电导线上。这种高频滤波器与常规的同轴滤波器相比大大降低了生产成本，因为各个谐振器可以通过低成本的方法单独加工，然后在基底上与同样被单独加工的带状导体耦合在一起。根据本发明的高频滤波器将带状导体技术与同轴构造形式的谐振器相结合，从而提供了一种相对于常规同轴滤波器更易于生产、并且结构更为紧凑的滤波器。
在本发明所述滤波器的一种特别优选的实施方式中，空气被作为内导体与外导体筒的侧壁之间的电介质。这种滤波器最好这样来构造谐振器被设置到基底的第二面上，即设置到与所敷设的带状导体相对的侧面上。接地面尤其是一个位于基底的第二面上的大体上连续的导电层，其中外导体筒的与筒底部相对的开口边缘与该导电层电流连接，尤其是焊接到其上，其中最好采用波峰焊接。所述导电层在一个优选的实施方式中具有环形间隙，这个间隙使基底的介电材料暴露出来，其中外导体筒的与筒底部相对的开口边缘围绕着这个环形间隙设置。
实现了与带状导体的耦合的内导体的第二个端部最好固定在基底上。另外，基底在第二面上最好具有一个凹坑和/或孔，内导体的第二个端部被放入到其中，尤其是被焊接到该处。与之相对，内导体的第一个端部最好被放入到谐振器外导体筒的底部的一个凹坑和/或孔内，尤其是被焊接和/或挤压到该处。这样，外导体筒和内导体可以分别进行加工，然后再相互电流连接。另外，在一种特别优选的实施方式中，谐振器的轴向方向与基底的第一面和/或第二面大体上垂直。
外导体筒和/或内导体能够以简单的方式加工。例如，这些结构部件是被旋转车削的金属件，或者这些结构部件是在外表面和/或内表面上被金属化的塑料。谐振器最好与至少一个带状导体电容耦合和/或电感耦合，其中带状导体例如可具有蛇曲形的结构。所述带状导体尤其可以包含分支，这些分支构成圆形和/或半圆形和/或部分圆，其中内导体的第二个端部分别设置在这些分支的中点处。
在本发明的另一种实施方式中，在基底的第一面上设置有一个盖子，其中这个盖子最好具有至少一个与同轴谐振器大体上轴向对齐的调节元件，用于改变高频滤波器的电特性。这个调节元件例如可以是能够在盖子中移动的金属销和/或能够在盖子中旋转的金属螺栓。
在一种特别优选的实施方式中，多个谐振器在纵向方向上设置在带状导体旁边，其中这些谐振器可具有不同的大小。所述基底最好是一个介电板。谐振器尤其是如此耦合到带状导体上，以构成带通滤波器和/或带阻滤波器。高频滤波器最好工作在1800MHz移动无线频率和/或200MHz移动无线频率的范围内。
本发明的实施例将在后面根据附图详细说明。
如图所示
图1根据本发明的高频滤波器的一种实施方式的从上面局部剖开的透视图；图2图1所示的高频滤波器从下面局部剖开的透视图；以及图3根据本发明的滤波器中使用的带状导体的一种实施方式的俯视图。
在图1中所示的高频滤波器包括一个介电基底板1，在其上侧面上设置了三个相同的同轴谐振器2。在特定情况下也可以在上侧面上设置更少的或更多的谐振器，其中在多于三个谐振器的情况下，图1只显示了滤波器的一个部分剖面，带有更多谐振器的基底板在纵向方向上继续延伸。最前面的同轴谐振器以剖面图来显示。每个同轴谐振器包含一个圆柱状的筒形外导体3，它例如是一个被旋转车削的金属件。作为替代，外导体也可以是一个压铸件，它的外表面和/或内表面被封闭金属化。外导体筒3的筒开口朝下放置到基底的上表面1a上，使筒底部3a与上表面1a保持一定距离。在外导体筒的轴向上，在其中央集中设置了一个圆柱形的内导体棒4，它的上端4a被放入到筒底部3a中的一个对应的孔中，并被焊接或挤压在该处。在内导体棒和外导体筒的圆柱形侧壁之间由空气作为电介质。圆柱形内导体棒4的相对的下端4b被放入到基底1中的一个对应的开口1c内。介电基底1的上表面1a基本上被连续金属化，并形成了滤波器的接地面1a’，而其中在外导体筒3的圆形筒开口处设置有环性间隙1b，该间隙使基底1的介电材料暴露出来。每个间隙1b的外边缘分别和外导体筒的筒开口外缘相接合，其中外导体筒的外侧上的筒开口的边缘与基底上的金属化层电流连接，例如借助波峰焊接来实现。通过这种方式可以形成外导体筒的接地触点。在环形间隙1b的内侧连接有一个圆形的金属化部分，在其中央有一个开口1c。基底1的下侧面1e上有一个保护盖子5。后面的描述中，下侧面1e部分用第一面1e表示，上侧面1a也部分用第二面1a表示。
图2示出了图1所示滤波器的从下面局部剖开的透视图。这里的外壳5用剖面来表示，从而使基底1的下侧面1e的结构更为清楚。在下侧面上有一个带状导体6，它大体上在基底板的纵向方向上延伸。这个带状导体包括一个直的部分6a和一个圆形分支6b，在它们的中点处分别有一个开口1c，内导体棒4的一端4b被放入到所述开口中。这里的开口1c在侧面上被金属化，而这层金属没有与圆形分支6b的连接。内导体棒在下侧面1e被焊接在开口1c处。通过放入到开口1c内的内导体，可以形成同轴谐振器2与带状导体6的电容耦合。
盖子5围绕着基底1的下侧面1e的边缘，从而使盖子的整个下侧面都被封闭。在盖子中还有一个孔5a，它与位于其下方的谐振器2在轴向方向上对齐。在这个孔中可以放入一个调节元件，它例如可以是一个与基底板1垂直的、可移动的金属销。这个金属销与基底板1的下侧面1e之间的间距可以通过所述调节元件来改变，从而可以影响滤波器的频率响应。这里也可以设置多个调节元件，其中每个调节元件都与位于其下方的谐振器在轴向方向上对齐。根据图1和2的滤波器例如作为带阻滤波器，用于将1800MHz的移动无线频率从2000MHz范围内的UMTS移动无线频率中分离出。这里的滤波器与常规的带状导体滤波器相比带宽更窄，并具有更为陡峭的边沿。因而，这种滤波器的频率响应对应于金属压铸件或打磨件形式的常规同轴滤波器。
在图1和2中示出了谐振器3是λ/4谐振器，其中内导体棒4的长度相当于波长λ的四分之一。在这种谐振器中，内导体棒4通过其端部4a与筒底部3a电流连接。但也可以将谐振器3用作λ/2谐振器，其中内导体棒4的长度是波长λ的一半。在这种情况下，内导体棒的端部4a与筒底部电容耦合，例如通过以下方式实现端部4a与一个金属片相连，金属片的大小与筒底部3a的大小大体相当，并与筒底部隔开一定距离。这种电容耦合在谐振频率下相当于短路。
图2中所示的带状导体6只描述了一种可能的实施方式。尤其是带状导体可以构造为蛇曲形，圆形分支6b与直的部分6a交错设置。此外，这些分支不必形成闭合的圆，而是也可以只包括部分圆形段。图3示出了一个带有这种带状导体的替代实现形式的基底板的下侧面1e的俯视图。可以看到，这里显示了具有闭合圆形状的分支6b和具有部分圆形段形状的分支6c，其中这些分支分别通过接片6d与蛇曲形带状导体6的直的部分6a相连接。以分支6b或6c为中心分别设置有开口1c，在所述开口中放入内导体棒4的端部4b。
由所描述的实施例中可以看出，导电的外导体筒3在其远离筒底部3a处的区域处，尤其是在其与筒底部3a相对的、开放的上方边缘区域处，与接地面1a’，最好是在整个环绕的边缘处电连接。与之同轴设置的还有内导体4，它在筒底部3a处与筒底部电流连接或电容连接。与带状导体6的电连接通过内导体4来实现，即在所示的实施例中只能唯一地通过内导体4来实现。为此，内导体4远离其与筒底部3a以电流方式或电容方式形成电连接的那个端部，而与带状导体相连接。在内导体4的与筒底部相对的端部与带状导体6之间的第二连接最好也通过电流方式或电容方式实现。
权利要求
1.一种高频滤波器，具有以下特征-设置有由介电材料构成的基底(1)，其具有第一面(1e)和与之相对的第二面(1a)；-在基底(1)的第一面(1e)上敷设至少一个带状导体(6)；-设置有至少一个谐振器(2)，该谐振器与至少一个带状导体(6)电耦合；-设置有与所述带状导体(6)间隔一定距离的接地面(1a’)；-所述至少一个谐振器(2)是同轴谐振器，具有一个外导体筒(3)和一个同轴设置在外导体筒(3)内的大体上呈棒状的内导体(4)；-所述外导体筒(3)与接地面(1a’) 电流连接；-所述内导体(4)的第一个端部(4a)与所述外导体筒(3)的筒底部(3a)电流连接和/或电容连接；其特征在于，具有下述其他特征-所述内导体(4)的与第一个端部(4a)相对的第二个端部(4b)与所述至少一个带状导体(6)电耦合；并且-所述带状导体(6)通过所述内导体(4)与所述外导体筒(3)电连接。
2.根据权利要求1的高频滤波器，其特征在于，空气作为内导体(4)与外导体筒(3)的侧壁之间的电介质。
3.根据权利要求1或2的高频滤波器，其特征在于，所述至少一个谐振器被设置在基底(1)的第二面(1a)上。
4.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，接地面(1a’)是位于基底(1)的第二面上的大体上连续的导电层，并且外导体筒(3)的与筒底部(3a)相对的开口的边缘与所述接地面(1a’)电流连接。
5.根据权利要求4的高频滤波器，其特征在于，外导体筒(3)的与筒底部(3a)相对的开口的边缘被焊接到所述导电的接地面(1a’)上，尤其是借助波峰焊接来实现。
6.根据权利要求4或5的高频滤波器，其特征在于，所述导电的接地面(1a’)具有至少一个环形间隙(1b)，所述间隙使基底(1)的介电材料暴露出来，其中外导体筒(3)的与筒底部(3a)相对的开口的边缘围绕这个环形间隙(1b)设置。
7.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，内导体(4)的第二个端部(4b)被固定在基底(1)上。
8.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，基底(1)在第二面(1a)上具有一个凹坑和/或延伸至第一面(1e)的孔(1c)，内导体(4)的第二个端部(4b)被放入到其中，最好是被焊接在该处。
9.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，内导体(4)的第一个端部(4a)被放入到外导体筒(3)的筒底部(3a)中的一个凹坑和/或孔中，最好是在该孔处与筒底部焊接和/或挤压在一起。
10.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，谐振器(2)的轴向方向与基底(1)的第一面和/或第二面(1e，1a)大体上垂直。
11.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，外导体筒(3)和/或内导体(4)是被旋转车削的金属件。
12.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，外导体筒(3)和/或内导体(4)是在外表面和/或内表面上被金属化的塑料件。
13.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述至少一个谐振器(2)与所述至少一个带状导体(6)电容耦合和/或电感耦合。
14.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述带状导体(6)至少部分地具有蛇曲形结构。
15.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述带状导体(6)具有一个或多个分支，所述分支形成圆和/或圆形段(6c)，其中所述内导体(4)的第二个端部(4b)被设置在所述圆和/或圆形段的中点处。
16.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，在基底(1)的第一面(1e)上设置有一个盖子(5)。
17.根据权利要求16的高频滤波器，其特征在于，所述盖子(5)具有至少一个大体在轴向上与谐振器(2)对齐的调节元件，用于改变高频滤波器的电特性。
18.根据权利要求17的高频滤波器，其特征在于，所述至少一个调节元件是能够在盖子(5)中移动的金属销和/或能够在盖子(5)中旋转的金属螺栓。
19.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，在带状导体(6)旁边的纵向方向上设置了多个谐振器(2)。
20.根据权利要求19的高频滤波器，其特征在于，所述谐振器(2)具有不同的大小。
21.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述基底(1)是一个介电板。
22.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述至少一个谐振器(2)与所述带状导体(6)耦合，从而形成带通滤波器和/或带阻滤波器。
23.根据上述权利要求之一的高频滤波器，其特征在于，所述滤波器工作在1800MHz的移动无线频率和/或2000MHz的移动无线频率的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种高频滤波器，它具有如下特征设置有由介电材料构成的基底(1)，具有第一面(1e)和与之相对的第二面(1a)；在基底(1)的第一面(1e)上敷设至少一个带状导体(6)；设置了至少一个谐振器(2)，它与所述至少一个带状导体(6)电耦合；设置了与所述带状导体间隔一定距离的接地面(1a’)；所述至少一个谐振器(2)是同轴谐振器，具有一个外导体筒(3)和一个同轴设置在外导体筒(3)内的大体上呈棒状的内导体(4)，外导体筒(3)与接地面(1a’)电流连接；内导体(4)的第一个端部(4a)与外导体筒(3)的筒底部(3a)电流连接；谐振器(2)通过内导体(4)的相对的第二个端部(4b)与所述至少一个带状导体(6)电耦合。
文档编号H01P1/202GK101053114SQ200580031189
公开日2007年10月10日 申请日期2005年9月15日 优先权日2004年9月16日
发明者格哈特·施里博瓦格尔 申请人:凯仕林奥地利有限公司