多模式滤波器的制造方法
【专利说明】多模式滤波器
[0001]本发明涉及滤波器，并且具体地涉及多模式滤波器，其包括谐振器主体(body)，以供例如在用于电信应用的频分双工器中使用。
【背景技术】
[0002]本说明书中对于任何现有出版物(或者从其得到的信息)的引用或者对于任何已知事物的引用都不是并且不应被理解为对现有出版物(或者从其得到的信息)或者已知事物形成了本说明书涉及的试图领域中的常见一般认知的部分的承认或者容许或者任何形式的建议。
[0003]所有物理滤波器基本上包括多个能量存储谐振结构，其具有用于能量在各种谐振器之间和在谐振器与输入/输出端口之间流动的路径。谐振器的物理实现和它们互连的方式将从类型到类型地变化，但是相同的基本概念适用于全部。这样的滤波器可以在数学上按照耦合在一起的谐振器的网络来描述，尽管数学构形(topography)不必与真实滤波器的构形相匹配。
[0004]从介电谐振器形成的常规单模式滤波器是已知的。介电谐振器具有高Q (低损耗)特性，其使得高选择性滤波器能够具有与腔体(cavity)滤波器相比的减小的尺寸。这些单模式滤波器趋向于被构建为分离的物理介电谐振器的级联，其具有在它们之间和到端口的各种耦合。这些谐振器容易被标识为不同的物理对象，并且这些耦合也趋向于被容易地标识。
[0005]这种类型的单模式滤波器可以包括从陶瓷材料形成的、“圆盘(puck)”形状的离散谐振器的网络，其中每个谐振器具有单个主(dominant)谐振频率或者模式。通过在谐振器位于其中的腔体之间提供开口，这些谐振器被耦合在一起。典型地，谐振器提供传输极(pole)或者“零点”，其可以被调谐在特定频率处来提供期望的滤波器响应。将通常需要多个谐振器来实现合适的滤波特性以用于商业应用，从而导致相对大尺寸的滤波设备。
[0006]从介电谐振器形成的滤波器的一个示例应用是在用于微波电信应用的频分双工器中。已经典型地将双工器提供在天线支撑塔底部的基站处，尽管对于微波电信系统设计的当前趋势是将滤波和信号处理设备定位于塔顶，从而将线缆敷设长度最小化，并且因此降低信号损耗。然而，如上文描述的单模式滤波器的尺寸可能使得这些对于在天线塔顶部的实现而言不合期望。
[0007]多模式滤波器在单个物理主体中实现若干谐振器，以使得可以获得滤波器尺寸上的减小。作为示例，镀银介电主体可以以许多不同模式来谐振。这些模式中的每个模式可以充当滤波器中的谐振器之一。为了提供实际的多模式滤波器，必要的是将主体内的模式之间的能量相耦合，这与在单模式滤波器中的离散对象之间进行耦合(这在实践中更容易控制)形成对比。
[0008]这些多模式滤波器被实现所按的通常方式是选择性地将来自输入端口的能量耦合到模式中的第一个。通过向主体的形状中引入特定缺陷，存储在第一模式中的能量于是被耦合到谐振器内的不同模式。以这种方式，多模式滤波器可以以与常规单模式滤波器实现类似的方式被实现为谐振器的有效级联。再次，本技术导致可以被调谐以提供所期望的滤波器响应的传输极。
[0009]在美国专利N0.6，853，271中描述了这样的方法的示例，所述美国专利目的在于三模式单主体滤波器。通过使用在谐振器的面上形成的孔中提供的合适配置的输入探针，能量被耦合到电介质填充的单主体谐振器的第一模式中。在该第一模式和谐振器的两个其它模式之间的親合通过选择性地在谐振器主体上提供切角(corner cut)或者槽来实现。
[0010]本技术允许滤波器尺寸上相当大的减小，因为这种类型的三模式滤波器代表由三个离散单模式谐振器组成的单模式滤波器的等同物。然而，用来将能量耦合到谐振器中和将能量耦合出谐振器、以及在谐振器内的模式之间耦合能量以提供有效谐振器级联的方法需要主体是复杂形状的，从而增加了制造成本。
[0011]两个或者多个三模式滤波器可能仍需要被级联到一起来提供具有适合的滤波特性的滤波器组装。如在美国专利N0.6，853，271和7，042，314中描述的，这可以通过使用用于在两个谐振器单主体之间提供耦合的波导或者孔隙(aperture)来实现。另一方法包括使用被耦合在两个介电单主体之间的单模式梳状线(combline)谐振器来形成如美国专利N0.6，954，122中描述的混合式滤波器组装。在任何情况下，物理复杂度以及因此的制造成本甚至进一步增加。
【发明内容】
[0012]本发明提供了多模式腔体滤波器，其中，信号通过使用具有第一和第二部分的耦合路径来耦合到谐振器主体或者自谐振器主体耦合，所述第一和第二部分被布置使得电流在相反方向上流动，并且所生成的磁场产生相反符号的耦合，其因此部分地抵消彼此。以这种方式，到滤波器的任何特定模式的耦合度可以通过相对于彼此而变化某些部分的长度和/或定向来紧密地控制。
[0013]多模式腔体滤波器包括:合并了一块介电材料的介电谐振器主体，该块介电材料具有这样的形状以使得其能够至少支持第一谐振模式和第二基本上退化的谐振模式；和耦合结构，其包括耦合到共同的输入或者输出连接的第一耦合部分和第二耦合部分，第一耦合部分被布置成生成第一磁场以用于耦合到介电谐振器主体内的第一谐振模式和第二谐振模式中的至少一个，第二耦合部分被布置成生成第二磁场以用于耦合到介电谐振器主体内的第一谐振模式和第二谐振模式中的至少一个，第二磁场具有的大小(magnitude)和方向使得部分地抵消由于第一磁场引起的耦合。
【附图说明】
[0014]为了更好地理解本发明，并且更清晰地示出本发明可以如何被实行，现将作为示例对以下附图进行参考，在附图中:
图1A到IE示出了根据本发明的实施例的多模式滤波器；
图2A到2C示出了谐振器主体的谐振模式；和图3到9示出了根据本发明的实施例的耦合结构。
【具体实施方式】
[0015]现将参考图1A到IE来描述多模式滤波器的示例。
[0016]在本示例中，滤波器100包括谐振器主体110和耦合结构130。耦合结构130包括至少一个耦合路径131、132，其包括延伸而邻近于谐振器主体110的表面111的至少部分的导电谐振器路径，以使得耦合结构130提供到谐振器主体的多个谐振模式的耦合。
[0017]在使用中，信号可以被供应到或者接收自至少一个耦合路径131、132。在合适的配置中，这允许待滤波的信号被供应到谐振器主体110以用于滤波，或者可以允许从谐振器主体获得经滤波的信号，如将在下文中更详细描述的。
[0018]延伸而邻近于表面111的导电耦合路径131、132的使用允许信号并行地耦合到谐振器主体110的多个谐振模式。与传统布置相比，这允许使用谐振器主体110和耦合结构130的更简单的配置。例如，这避免了需要具有包括切去(cut-out)或者其它复杂形状的谐振器主体，以及避免了对于向谐振器主体中延伸某个精确距离的耦合结构的需要。这进而使得滤波器更便宜并且制造起来更简单，并且可以提供增强的滤波特性。另外，滤波器在尺寸上是小的，典型地为大约每谐振器主体6000 _3，这使得滤波器装置适合于在天线塔的顶部使用。
[0019]现在将描述多个另外的特征。
[0020]在上文的示例中，耦合结构130包括两个耦合路径131、132，其耦合到输入端141和输出端142，因而允许耦合路径分别充当输入和输出耦合路径。在该实例中，经由输入端141供应的信号耦合到谐振器主体110的谐振模式，以使得经滤波的信号经由输出端142而获得。然而，两个耦合路径的使用仅仅是出于示例的目的，并且取决于优选的实现，一个或者多个耦合路径可以被使用。
[0021]例如，如果信号以其它方式耦合到谐振器主体110，则单个耦合路径131、132可以被使用。这可以被实现，如果谐振器主体110被置于与另一谐振器主体相接触并且因此与其耦合，从而允许信号接收自或者供应到其它谐振器主体。耦合结构还可以包括多个耦合路径，例如如果要提供多个输入端和/或输出端的话，尽管可替换地，多个输入端和/或输出端可以耦合到单个耦合路径，从而允许容纳多个输入端和/或输出端。
[0022]可替换地，可以提供多个耦合结构130，其中每个耦合结构130具有一个或者多个耦合路径。在该实例中，不同的耦合结构可以被提供在谐振器主体的不同表面上。另外的替换方案是对于在谐振器主体的多个表面上延伸的耦合结构，其中不同的耦合路径被提供在不同的表面上，或者其中耦合路径在多个表面上延伸。这样的布置可以用来允许容纳输入端和输出端的特定配置，例如以满足与其它设备相关联的物理约束，或者允许提供可替换的耦合布置。在使用中，输入和输出耦合路径131、132的配置，连同谐振器主体110的配置控制与多个谐振模式中的每个谐振模式的耦合度，并且因此控制滤波器的属性，诸如频率响应。
[0023]耦合度取决于多个因素，诸如耦合路径宽度、耦合路径长度、耦合路径形状、耦合路径定位、相对于谐振器主体的谐振模式的耦合路径方向、谐振器主体的尺寸、谐振器主体的形状和谐振器主体的电磁属性(诸如介电常数和磁导率)。将在下文中更详细地描述这些因素中的多个。因此，将领会的是，谐振器主体的立方体配置和示例耦合结构仅仅是出于示例的目的，并且不意图为限制性的。
[0024]谐振器主体110包括导电材料114 (诸如银)的外部涂层，尽管其它材料也可以被使用，诸如金、铜等等。导电材料可以被施加到主体的