具有谐振器和连接路径的多模式滤波器的制造方法

文档序号:9423047阅读:156来源:国知局
具有谐振器和连接路径的多模式滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及滤波器,并且具体设及包括谐振器主体的多模式滤波器,用于例如使 用在用于电信应用的频分双工器中。
【背景技术】
[0002] 在本说明书中对任何现有公开(或从其得到的信息)或对已知的任何资料的引用 不被视为并且不应当被视为承认或容许或任何形式地暗示现有公开(或从其得到的信息) 或已知资料形成本说明书设及的所力图的领域中的公知常识的部分。
[0003] 所有物理滤波器本质上包括多个能量存储谐振结构,其具有用于使能量在各种谐 振器之间W及在谐振器与输入/输出端口之间流动的路径。谐振器的物理实现及其互连的 方式将随类型而变化,但是相同的基本概念适用于全体。运样的滤波器可W按照禪合在一 起的谐振器的网络来在数学上被描述,尽管数学形貌不必匹配真实滤波器的形貌。
[0004] 由电介质谐振器形成的常规单模式滤波器是已知的。电介质谐振器具有高Q(低 损耗)特性,其使得能够实现相比于腔体滤波器具有减小的尺寸的高度选择性滤波器。运些 单模式滤波器倾向于被构建为分离的物理电介质谐振器的级联,其具有在它们之间和到端 口的各种禪合。运些谐振器容易标识为不同的物理对象,并且禪合也倾向于是容易标识的。
[0005] 运种类型的单模式滤波器可W包括由"圆盘(puck)"形状的陶瓷材料形成的分立 谐振器的网络,其中每一个谐振器具有单个主谐振频率或模式。通过在谐振器位于其中的 腔体之间提供开口来将运些谐振器禪合在一起。典型地,谐振器和交叉禪合提供传输极点 (pole)和"零点",其可WW特定频率被调谐W提供期望的滤波器响应。通常将需要多个谐 振器W实现用于商业应用的合适滤波特性,运导致相对大尺寸的滤波装备。
[0006] 由电介质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。传统上在天线支撑塔的底部处的基站处提供双工器,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装备定位在塔的顶部从而最小化线缆敷设长度并且因而 减少信号损失。然而,如W上描述的单模式滤波器的尺寸可W使运些对于天线塔的顶部处 的实现而言是不合期望的。
[0007] 多模式滤波器在单个物理主体中实现若干谐振器,使得可W获得滤波器尺寸方面 的减小。作为示例,锻银的电介质主体可WW许多不同的模式谐振。运些模式中的每一个 可W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,对主体内的模式之间的 能量进行禪合是必要的,运与在单模式滤波器中的分立对象之间的禪合形成对比,后者在 实践中更容易控制。
[0008] 实现运些多模式滤波器的通常方式是将能量从输入端口选择性地禪合到第一个 模式。然后通过将特定缺陷引入到主体的形状中而将存储在第一模式中的能量禪合到谐振 器内的不同模式。W此方式,多模式滤波器可WW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。该技术导致可W被调谐W提供期望的滤波器响应的传输极点。
[0009] 运样的方法的示例被描述在美国专利No. 6,853,271中,其目的在于=模式单主 体滤波器。通过使用在形成于谐振器的面上的孔桐中所提供的适当配置的输入探针将能量 禪合到电介质填充的单主体谐振器的第一模式中。该第一模式与谐振器的两个其它模式之 间的禪合通过在谐振器主体上选择性地提供切角或槽来完成。
[0010] 该技术虑及滤波器尺寸方面的相当大的减小,因为该类型的=模式滤波器表示由 =个分立单模式谐振器组成的单模式滤波器的等同物。然而,用于将能量禪合到谐振器中 和将能量从谐振器禪合出去W及在谐振器内的模式之间禪合能量W提供有效的谐振器级 联的方法要求主体是复杂形状的,运增加制造成本。
[0011] 可W实现运些多模式滤波器的可替换方式是借助于适当设计的禪合轨道从输入 端口同时向每一个模式禪合能量。再次,W此方式,多模式滤波器可WW与常规单模式滤 波器实现类似的方式实现为谐振器的有效级联。如W上的情况,其中缺陷用于使得多个 模式能够在单个谐振器中被激励,该技术导致可W被调谐W提供期望的滤波器响应的传 输极点。运种类型的滤波器在各种美国专利提交中已经公开,例如:US13/488, 123,US 13/488,059,US13/487,906 和US13/488,182。
[0012] 两个或更多=模式滤波器可能仍需要级联在一起W提供具有合适滤波特性的滤 波器组件。如在美国专利No. 6, 853, 271和No. 7, 042, 314中描述的,运可W使用单个波 导或位于中屯、的单个孔W用于提供两个谐振器单主体之间的禪合来实现。利用该方法,禪 合到主体、禪合自主体或禪合在主体之间的模式的精确控制难W实现并且因此,作为结果, 实现给定、具有挑战性的滤波器规范是困难的。
[0013] 另一方法包括使用被禪合在两个电介质单主体之间的单模式梳状线谐振器W形 成混合滤波器组件,如美国专利No. 6, 954, 122中描述的那样。在运种情况中,物理复杂性 和因此的制造成本甚至进一步增加,超过并且高于单独的所添加缺陷的使用。

【发明内容】

[0014] 根据本发明的一方面,提供了一种多模式腔体滤波器,包括:并入电介质材料的片 段的至少第一电介质谐振器主体,所述电介质材料的片段具有使得其能够支持至少第一谐 振模式和至少第二大幅退化的谐振模式的形状,W及并入电介质材料的片段的至少第二电 介质谐振器主体,所述电介质材料的片段具有使得其能够支持至少第一谐振模式的形状; 与至少第一电介质谐振器主体和至少第二电介质谐振器主体接触并且对其进行覆盖的导 电材料层;在覆盖至少第一电介质谐振器主体的导电材料层中的至少第一孔和在覆盖至少 第二电介质谐振器主体的导电材料层中的至少第二孔,被布置成将信号经由所述至少第一 孔从所述至少第一电介质谐振器主体经由所述至少第二孔禪合到所述至少第二电介质谐 振器主体的至少一个连接路径,W用于创建滤波器特性中的至少一个零点或一个零位或影 响其位置的目的。
[0015] 所述至少一个连接路径可W例如包括至少一个导电路径。
[0016] 所述至少一个导电路径可W例如部分或完全地包括微条带线。
[0017] 所述至少一个导电路径可W例如部分或完全地包括条带状线的片段。
[0018] 所述至少一个导电路径可W例如部分或完全地包括同轴线。
[0019] 所述至少一个导电路径可W例如连接到地,或者在沿其长度的一个或多个点处连 接到围绕至少一个电介质谐振器的金属化物。
[0020] 所述至少一个连接路径可W例如包括通过间隙分离的两个导电路径,其中传导经 由与间隙相关联的电容跨间隙发生。
[0021] 所述至少一个连接路径可W例如包括波导的区段或腔体或W类似于波导的方式 起作用的其它结构。
[0022] 所述至少一个禪合孔可W例如形成为在导电材料层中没有导电材料的区域。
[0023] 多模式腔体滤波器可W例如此外包括第=谐振器,其可操作地禪合到多模式谐振 器并且可操作成包含将例如禪合到多模式谐振器中的电场和磁场。第=谐振器和第二谐振 器可W由与多模式谐振器相同的材料制成或者它们可W由不同的材料制成。
[0024] 可替换地,多模式腔体滤波器可W例如此外包括第S谐振器,其可操作地禪合到 多模式谐振器并且可操作成包含将例如从多模式谐振器禪合出去的电场和磁场。第=谐振 器和第二谐振器可W由与多模式谐振器相同的材料制成或者它们可W由不同的材料制成。 [00巧]根据本发明的另一方面,提供了一种多模式腔体滤波器,包括:并入电介质材料的 第一片段的至少第一电介质谐振器主体,并入电介质材料的第二片段的至少第二电介质谐 振器主体,电介质材料的第二片段具有使得其能够支持至少第一谐振模式和至少第二大幅 退化的谐振模式的形状,W及并入电介质材料的第=片段的至少第=电介质谐振器主体; 与至少第一电介质谐振器主体、至少第二电介质谐振器主体和至少第=电介质谐振器主体 接触并且对其进行覆盖的导电材料层;在覆盖至少第一电介质谐振器主体的导电材料层中 的至少第一孔和在覆盖至少第=电介质谐振器主体的导电材料层中的至少第二孔,被布置 成将信号经由所述至少第一孔从所述至少第一电介质谐振器主体经由所述至少第二孔禪 合到所述至少第=电介质谐振器主体的至少一个导电路径,W用于创建滤波器特性中的至 少一个零点或一个零位或者影响其位置的目的。
[00%] 形成多模式谐振器的主体的电介质材料的片段可W例如包括用于装配到输入谐 振器上的平面表面的基本上平面的表面。形成多模式谐振器的主体的电介质材料的片段还 可W例如包括用于装配到输出谐振器上的平面表面的第二基本上平面的表面。
[0027] 禪合孔可W例如被提供在所述基本上平面的表面上或者与所述基本上平面的表 面相邻。
[0028] 第二谐振器可W进而被提供有使得信号能够被馈送到第二谐振器中的探针或其 它激励构件。第=谐振器也可W被提供有使得信号能够从第=谐振器被提取的探针或其它 激励构件。
【附图说明】
[0029] 为了本发明的更好理解,并且W更加清楚地示出其可W如何付诸实施,现在将通 过示例的方式对W下附图作出参考,其中: 图Ia是多模式滤波器的示例的示意性透视图; 图化是图Ia的多模式滤波器的示意性正面视图; 图2是示出用于紧接在多模式滤波器的正面外部的电场和磁场的一种代表性形式的 示例的图Ia的示例多模式滤波器的示意性透视图; 图3是多模式滤波器的第二示例的示意性透视图; 图4是多模式滤波器的第=示例的示意性透视图; 图5 (a)至(d)示出示例多模式谐振器外部和其内的各种场和模式; 图6是并入了输入和输出禪合谐振器的图1的示例多模式滤波器的示意性透视图; 图7是多模式滤波器的第四示例的示意性透视图; 图8是多模式滤波器的第五示例的示意性透视图; 图9是多模式滤波器的第六示例的示意性透视图; 图10 (a)至(e)是用于多模式滤波器的示例禪合孔布置的示意图; 图11 (a)是并入了多模式滤波器的双工通信系统的示例的示意图; 图11 (b)是图11 (a)的多模式滤波器的频率响应的示例的示意图; 图12是使用多个谐振器主体来提供用于发射和接收信道的滤波的多模式滤波器的示 例的示意性透视图; 图13 (a)是并入了输入和输出禪合探针的示例多模式滤波器的示意性透视图; 图13 (b)是示出并入了输入和输出禪合探针的图13 (a)的示例多模式滤波器的侧视 图的示意图; 图14 (a)是利用基于探针的激励的谐振器的示例的示意性透视图; 图14 (b)是示出谐振器内的各种场和模式的多模式滤波器的示例的示意性透视图; 图14(C)是示出谐振器内的示例场取向的示例多模式谐振器的示意性透视图; 图15是根据本发明的并入输入-输出禪合轨道的示例多模式滤波器的示意性透视 图; 图16 (a)至(d)示出与图15有关的各种滤波器频率响应特性; 图17是示出根据本发明的并入输入-输出禪合轨道的类似于图15的那个的示例多模 式滤波器的侧视图的示意图; 图18是根据本发明的并入可替换的输入-输出禪合轨道的示例多模式滤波器的示意 性透视图; 图19 (a)至(C)示出与图18有关的各种滤波器频率响应特性; 图20是多模式、多谐振器滤波器的另外的示例的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0030] 现在将参照图Ia和化描述多模式滤波器的示例。
[0031] 本发明的基础在于使用特定类型的禪合孔将信号禪合到多模式谐振器中和从多 模式谐振器禪合出去,而在该谐振器内同时激励两个或更多模式(或从其禪合能量)。
[0032] 在该示例中,滤波器100包括封装在金属化层(为了清楚起见而未示出)中的谐振 器主体110。至少两个孔形成在金属化层中:输入禪合孔120和输出禪合孔130。运些孔通 过金属化物的缺失而构成,其中谐振器主体的其余部分基本上封装在其金属化层中。孔120 和130可W通过例如化学或机械地蚀刻围绕谐振器主体110的金属化物W移除金属化物并 且从而形成一个或多个孔来形成。一个或多个孔还可W通过其它手段形成,诸如产生W孔 的形状的掩模,将所述掩模暂时地附着到谐振器主体表面上的所要求的位置,跨谐振器主 体的基本上全部表面区域而喷射或W其它方式沉积导电层("金属化层")并且然后从谐振 器主体移除掩模W在金属化物中留下孔。
[0033] 随后将用于限定多模式谐振器110内的各种模式的名称和取向的轴的取向由轴 线图140限定。
[0034] 图化示出包含输入孔120的谐振器主体110的面的视图。输入孔120被示出为通 过图1(a)中所示的谐振器主体110的端面巧日所示)的表面上的金属化物(metallisation) 150的缺失形成。
[0035] 在该示例中,输入孔120被示出为由金属化物150中的两个正交槽121和122组 成。运两个正交槽121和122被示出为在谐振器主体的正面的左上角相遇,W形成单个连 续孔120。W上描述的实施例仅仅是与本发明一致的大量可能实施例中的一个。W下将提 供另外的示例,其中使用多个分离槽孔并且其中所述槽孔不相遇或者在沿其长度的不同位 置处相遇,例如在半路上,从而形成交叉。
[0036] 提供两个禪合孔:一个用于将RF能量禪合到谐振器中并且一个用于从谐振器往 回将RF能量禪合出,例如在每一种情况中去往或来自另外的谐振器。另外的谐振器可W
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