专利名称：极性介质滤波器和采用该介质滤波器的介质双工器的制作方法
技术领域：
本发明涉及供几百MHZ到几千MHZ的高频信号使用的介质滤波器和介质双工器，尤其涉及在导通特性方面具有锐衰减极点的极性介质滤波器以及其中采用这种滤波器的介质双工器。
各种高频滤波器被用在通信设备中，对普遍使用的便携式电话和类似的移动通信设备特别需要减小尺寸和改进特性的滤波器。供在高频上使用的传统滤波器包括由同轴介质谐振器组成的介质滤波器。
同轴介质谐振器包括由介质构件构成的主体并具有通过主体的相反端面延伸的通孔和在主体的外周边表面上和在限定该孔的主体的内表面上构成的导体。在设备的主体内使电磁波产生谐振。当端面之一带有一个导体层时，该主体就提供一个1/4波长谐振器。当二个端面都带有导体层或二个端面都不具有该层时，主体就提供1/2波长谐振器。
结合图7a所示的等效电路，多个同轴介质谐振器1a、1b、1c，通过电容耦合如与提供级间耦合电容C1、C2并联安排的这些谐振器，和把外输入和输出端40、41电容耦合到在与形成输入和输出耦合电容CIN、COUT并联设置的相反端的谐振器1a、1c，就可安装成带通滤波器。
通过对如图7b所示的同轴介质谐振器1a、1b、1c之一提供一个串联谐振电容C3，带通滤波器就可改进为具有包含如图8所示的衰减极点的锐衰减特性的极性滤波器。
图9表示具有图7b的等效电路和包括安装在基片6上的三个同轴介质谐振器1a、1b、1c的传统极性滤波器。外输入和输出端40、41被设置在用于传送电信号到外部设备或从外部设备接收电信号的基板6上。在谐振器1a、1b、1c的通孔中构成的内导体层是用金属端9a、9b、9c连接到在基片6上形成的各自导体图案。
输入端40用输入耦合电容器80连接到用作输入级的谐振器1a。输入级谐振器1a经级间耦合电容器81和串联谐振电容器83连接到提供中间级的谐振器1b。中间级谐振器1b经串联谐振电容器83和级间耦合电容器82连接到用作输出级的谐振器1c。输出级谐振器1c经输入耦合电容器84连接到输出端41。
所述的传统滤波器，除了谐振器1a、1b、1c和基片6以外，它需要大量包括电容器80、81、82、83、84和金属端9a、9b、9c的外部部件，和许多装配步骤，并且它的尺寸是相当大的。
本发明的一个目的是提供一种极性介质滤波器，该滤波器包括多个同轴介质谐振器，其中每个具有电容耦合到其内部连接层的电极，以便减少传统所需的外部部件的数目。
为了实现上面的目的，本发明提供一种包括三个同轴介质谐振器的介质滤波器，每个谐振器包括以介质构件形式的主体。该主体形成有通过其相反端面延伸的通孔，主体具有提供在其外周边表面上的外导体层和限定通孔的其内表面上的内导体层，该谐振器可用作连接表面的每个谐振器和外周边表面的一侧相互连接，每一个谐振器都具有与外导体层隔离的和提供在一部分外周边表面而不是连接表面的电极，这些谐振器的电极用导体构件连接在一起。
在各自的谐振器上提供的电极是与限定通孔的各自内导体层电容耦合的。由于这些电极用导体构件连接在一起，在第二级中耦合到谐振器的内导体层的电极通过导电构件和第一级和第三级谐振器的电极电容耦合到在第一级和第三级中的谐振器的内导体层。于是，第一级和第三级谐振器的耦合电容可作为在第二级谐振器和这些谐振器之间的耦合电容C1、C2，和第二级谐振器的耦合电容作为串联谐振电容C3。使用已知的装置，外输入端电容耦合到作为输入级的第一级谐振器的内导体层，以提供输入耦合电容CIN，和外输出端电容耦合到作为输出级的第三级电容器的内导体层，以提供输出耦合电容COUT。然后，介质滤波器的等效电路变成图7b所示的等效电路，提供可用作极性介质滤波器的滤波器。谐振器提供一种不使用外部部附，例如，金属端、极间耦合电容器和串联谐振电容器的极性滤波器。这便导致减少部件的数目和使安装步骤的数目较少，还缩小了滤波器在设备中安装所需的空间。
图1表示为第一实施例的极性介质滤波器的透视图；图2a表示为第二实施例的另一个极性介质质滤波器的透视图；图2b是取图2a的剖线A-A的纵剖面图并表示按箭头方向所见的滤波器；图3a表示包括在第二实施例中的同轴介质谐振器和提供输入级或输出级的透视图；图3b表示包括在第二实施例中的同轴介质谐振器和提供中间级的透视图；图3c表示供第二实施例的基片使用的透视图；图4a表示供作为第三实施例的另一个极性介质滤波器的同轴介质谐振器的透视图；图4b表示用于第三实施例的基片的透视图；图5a表示包括第二实施例的极性介质滤波器的介质双工器的透视图；图5b是图5a所示的双工器的等效电路图；图6表示包括第一实施例的滤波器和通过极间耦合窗口耦合到那里的两个同轴介质谐振器的极性介质滤波器的透视图；图7a是公共带通介质滤波器的等效电路图；图7b是具有介质滤波器通过特性的衰减极点的极性介质滤波器的等效电路图；图8表示图7b所示的极性介质滤波器的通过特性的示意图；和图9是传统的极性介质滤波器的透视图。
下面将结合附图对本发明的实施例予以详细地描述。
实施例1图1表示第一实施例，即包括三个同轴介质谐振器1a、1b、1c和导体构件50的介质滤波器。
每个谐振器1a、1b、1c是1/4波长谐振器，它包括以棱形介质构件的形式的主体1并具有通过其相反端面20、21延伸的通孔22。导电材料复盖主体2的外周边表面、限定通孔22的主体2的内表面、和主体2的一个端面，即端面21，以分别提供导电层30、31、32。谐振器1a、1b、1c具有各自的电极5a、5b、5c，每个电极与外导体层30绝缘并通过切开层30以框的形式形成在上面侧。在用作输入级和输出级的第一级和第三级中的谐振器1a、1c，分别具有各自的输入和输出耦合电极，每个电极与外导体层30绝缘并通过切开层30以框的形式形成在横向侧。这些电极用作外输入和输出端40、41。
这三个同轴介质谐振器1a、1b、1c按并联连接。该导体构件50设置在谐振器1a、1b、1c的电极5a、5b、5c上，用于把电极5a、5b、5c连接在一起。
对于主体2适合的材料的例子是高介电常数的陶瓷，例如，氧化钡、氧化钛和氧化钕。适合于作为导体构件50的材料和作为导体材料是高电导率的材料，例如银或铜。
由于谐振器1a、1b、1c具有如上所述的结构，其电极5a、5b、5c电容耦合到限定通孔的各自的内导体层31。由于电极5a、5b、5c用导体构件50连接在一起，在次极中耦合到谐振器1b的内导体层31的电极5b通过导体构件50和这些谐振器1a、1c的电极5a、5c电容耦合到在第一级和第三级的谐振器1a、1c的内导体层31。于是，第一级和第三级谐振1a，1c的耦合电容可当作在第二级谐振器1b和这些谐振器之间的级间耦合电容C1、C2，和第二级谐振器1b的耦合电容可作为串联谐振电容C3。而且，在用作输入级的第一级谐振器1a中，外输入端40电容耦合到内导体层31，以提供输入耦合电容CIN。在用作输出级的第三级谐振器1C中，外输出端41电容耦合到内导体层31，提供输出耦合电容COUT。
因此，介质滤波器具有与图7b所示的相同的等效电路，和可用作极性介质滤波器。
因此，该谐振器提供一个极性滤波器，而没有使用外部部件，例如金属端、极间耦合电容器和串联谐振器，并且不需要基片。这就减少了元件的数目和安装步骤的数目以及编小了在设备中用于安装滤波器所需的空间。
而且，因为谐振器的内导体层是电容耦合到其电极，耦合电容的值可通过改变电极的形状或尺寸容易地变化。因此，可迅速给出该滤波器所需通过特性。
实施例2图2a和2b示出第二实施例，即包括同轴介质谐振器1a、1b、1c的介质滤波器和用导体图案构成的基片6。
结合图3a和3b，谐振器1a、1b、1c是以与第一实施例相同的方法准备的和具有各自的电极5a、5b、5c的1/4波长谐振器，每个电极是通过部分地切去外导体层30形成在其底边23上的并由此与层30绝缘。在分别提供输入级和输出级的第一级和第三级中的谐振器具有各自的输入和输出耦合电极51、52，每一个电极是通过部分地切去外导体层30形成在接近于开路端20的底边23上的，并由此与层30绝缘。
用于谐振器1a、1b、1c的材料是与第一实施例相同。
如图3c所示，基片6形成有与谐振1a、1b、1c的电极5a、5b、5c接触定位的导电图案60，用于连接这些电极5a、5b、5c。基片6也具有与各自的输入和输出耦合电极51、52接触定位的输入和输出端图案40、41并从这些定位延伸到基片6的边缘。
用于基片6的绝缘材料，例如氧化铝，玻璃环氧树脂。
三个同轴介质谐振器1a、1b、1c被安排在支撑所述的导体图案40、41、60的基片6上。电极5a、5b、5c，如用焊接电连接到导体图案60，输入耦合电极51同样地连接到输入端图案40，且输出耦合电极52连接到输出端图案41。
由于谐振器1a、1b、1c具有如上所述的结构，其电极5a、5b、5c电耦合到在通孔中的各自内导体层31。由于在基片60上电极5a、5b、5c通过导体图案60连接在一起，在第二极中耦合到内导体层31的电极5b通过导体图案60和这些谐振器1a、1c的电极5a、5c电容耦合到在第一级和第三级中的谐振器1a、1c的内导体层31。于是，第一级和第三级谐振器1a、1c的耦合电容可作为在第二级谐振器1b和这些谐振器之间的级间耦合电容C1、C2，且第二级谐振器16的耦合电容作为串联谐振电容C3。而且，在用作输入级的第一级谐振器中，连接到输入端图案40的输入耦合电极51电容耦合到内导体层31，以提供输入耦合电容CIN。在用作输出级的第三级谐振器中，连接到输出端图案41的输出耦合电极52电容耦合到内导体层31，提供输出耦合电容COUT。
因此，介质滤波器具有与图7b所示相同的等效电路，用作极性介质滤波器。
因此，谐振器提供一种极性滤波器，而没有使用外部部件，例如金属材料，极间耦合电容器和串联谐振电容器。这就会导致减少元件的数目和减少安装步骤的数目，还缩小在设备中用于装配滤波器所需的空间。
而且，因为谐振器的内导体层电连接到其电极，耦合电容的值是通过改变电极的形状和尺寸而容易变化的，因此，该滤波器可很快地给出所需通过特性。
实施例3图4a和4b表示第三实施例，即包括具有各自的内导体层31的同轴介质谐振器1a、1b、1c和用与层31电容耦合的电极5a、5b、5c、51、52构成的基片6的介质滤波器。电极5a、5b、5c通过导体图案60、60连接在一起，和输入和输出电极51、52分别与输入和输出端图案40、41结合。谐振器1a、1b、1c，而每一个在底边上没有外导体层30。
这些结构的介质滤波器具有与第二实施例相同的电容耦合，并因此具有与图7所示的相同的等效电路，以用作极性介质滤波器。于是，该滤波器具有与第二实施例相同的优点。
实施例4本实施例是具有图5b所示的等效电路的介质双工器。如图5a可见，发送介质滤波器170和接收介质滤波器71安排在基片6上。第二实施例的介质滤波器用作本实施例的接收介质滤波器71。发送滤波器70是具有外部件，例如金属端9、电容器8、线圈91等的传统介质滤波器。
当衰减控制接收滤波器71时，本实施例象第二实施例，比现有技术的相应设备的元件数目要少并且用作双工器的尺寸也较小。
前面的实施例的同轴介质谐振器1a、1b、1c图示为相互邻接的，而所有的电极都电容耦到根据本发明的内导体层31，并且谐振器的内导体层由极间耦合窗不是这样相互耦合，以致于该谐振器不必相互邻接。
虽然本实施例包括三个同轴介质谐振器1a、1b、1c，同轴介质谐振器1d、1e能用其它装置，例如图6所示的极间耦合窗10，耦合到谐振器。此时，连接到外部输入和输出端的电极51、52可设置在各自的附加谐振器1d、1e，以把这些谐振器1d、1e用作输入和输出级。
虽然没有必要使用外部部件，但例如根据本发明的电容器，线圈、电容器和类似的外部部件可以加到本发明的设备，以获得所需的通过特性。
前面的实施例用于说明本发明但不应该构成为对在权利要求中提出的本发明范围的限制。本发明的设备在结构上不局限于上面实施例，但是，可在权利要求中提出的技术范围内作出各种改进。
例如，这些实施例的电极虽然，在所要求的耦合电容器是可用的情况下，按所需的尺寸或形状可以改变矩形。
同轴介质谐振器1a、1b、1c按如此排列在第一实施例中，其开路端面交替地向着相反方向，而在第二实施例中开路端面向着一个方向。于是，可按要求确定谐振器1a、1b、1c的开路端的方向。
根据第一实施例，介质滤波器的输入和输出端40、41形成在谐振器1a、1c上，而在第二和第三实施例中，这些端排列在基片6上。由此可见，输入和输出端40、41可相对于位置和形状按要求进行选择。同样地，已知的装置按要求可选择地用于把输入级和输出级谐振器电容耦合到输入和输出端。
权利要求
1.在包括三个同轴介质谐振器其每一个包括以介质构件的形式的主体的介质滤波器中，该主体构成有通过其相反端面延伸的通孔，具有提供在其外周边表面上的外导体层的主体、和在限定通孔的其内表面上的内导体层，这些谐振器与用作连接表面的每个谐振器的外周边表面的一侧相互连接，极化介质滤波器其特征在于，每个谐振器具有与外导体层绝缘的和提供在一部分其外周边表面而不是连接面的电极，这些谐振器的电极用导电构件连接在一起。
2.根据权利要求1的一种极化介质滤波器，其特征在于，该滤波器至少具有一个与其连接的电元件。
3.根据权利要求1的一种极化介质滤波器，其特征在于，该滤波器还至少具有一个电容或电感连接其的同轴介质谐振器。
4.其中已插入根据权利要求1的极化介质滤波器的介质双工器。
5.在包括三个同轴介质谐振器其每个包括以介质构件的形式的主体的介质滤波器中，主体构成有通过其相反端面延伸的通孔，主体具有提供在其外周边表面上的外导体层和在限定通孔的其内表面上的内导体层，谐振器安装在基片上，极性介质滤波器其特征在于，每个谐振器具有与外导体层绝缘的和提供在一部分外周边表面上，该谐振器在其底侧与基片接触，谐振器的电极用提供在基片上的导体连接在一起。
6.根据权利要求5的一种极性介质滤波器，其特征在于，滤波器还至少具有一个与其连接的电元件。
7.根据权利要求5的一种极性介质滤波器，其特征在于，滤波器还至少具有一个电容或电感连接其的同轴介质谐振器。
8.其中已插入根据权利要求5的极性介质滤波器的介质双工器。
9.在包括三个同轴介质谐振器其每个包括以介质构件的形式的主体的介质滤波器中，主体构成有通过其相反端面延伸的通孔，主体具有提供在其外周边表面的外导体层和在限定通孔的其内表面上的内导体层，谐振器安装在其片上，极性介质滤波器其特征在于，每个谐振器具有去除与基片接触的基底边的一部分或整个面积的外导体层，该基片没有在与谐振器的去除部分的各自的层接触的部分上的电极图案和把电极图案接在一起的导体图案。
10.根据权利要求9的一种极性介质滤波器，其特征在于，滤波器还至少具有一个与其连接的电元件。
11.根据权利要求9的一种极性一介质滤波器，其特征在于，滤波器还至少具有一个电容或电感与其连接的同轴介质谐振器。
12.其中已插入根据权利要求9的极性介质滤波器的介质双工器。
全文摘要
一种包括三个同轴介质谐振器其每一个包括以介质构件的形式的主体,该主体构成有通过其相反端面延伸的通孔,主体具有提供在其外周边表面上的外导体层和在限定通孔的其内表面上的内导体层。这些谐振器与用作连接表面的每个谐振器的外周边表面的一侧相互连接。每个谐振器具有与外导体层绝缘和提供在其外周边表面的上部分而不是连接表面的电极。这些谐振器的电极用导体构件连接在一起。
文档编号H01P1/20GK1192592SQ9712083
公开日1998年9月9日 申请日期1997年12月3日 优先权日1996年12月3日
发明者中口昌久, 内山尊昌 申请人:三洋电机株式会社