具有谐振器和连接路径的多模式滤波器的制造方法_2

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是 例如单模式谐振器。运些孔分别激励谐振器结构可W支持的简单(主)模式中的两个或更 多或者从其禪合能量。可W被支持的模式数目进而很大程度上由谐振器的形状规定,尽管 立方体和矩形体谐振器是主要本公开中考虑的那些,从而在立方体的情况中支持多达=个 (简单、非退化(non-degenerate))模式,并且在2:2:1比例矩形体的情况中支持多达四个 (简单、非退化)模式。其它谐振器形状和运样的形状可W支持的模式数目也是可能的。
[0037] 通过示例的方式,图1 (a)示出矩形体电介质谐振器主体110;对于谐振器主体而 言,许多其它形状是可能的,而同时仍支持多个模式。用于谐振器主体的运样的形状的示例 包括但不限于:球体、棱柱、棱锥、锥体、圆柱和多边形突出。
[0038] 典型地,谐振器主体110包括具有合适介电属性的电介质材料的固体并且更典型 地由其制造。在一个示例中,谐振器主体是陶瓷材料,尽管运不是必需的并且可W使用可替 换材料。此外,主体可W是多层主体,包括例如具有不同介电属性的材料层。在一个示例中, 主体可W包括电介质材料的核和不同电介质材料的一个或多个外层。
[0039] 谐振器主体110通常包括导电材料的外部涂层,典型地称为金属化层;该涂层可 W由银制成,尽管可W使用其它材料,诸如金、铜等。导电材料可W施加于主体的一个或多 个表面。形成禪合孔的表面区可W不加涂层W允许信号到谐振器主体的禪合。
[0040] 谐振器主体可W是任何形状,但是一般定义至少两个正交轴,其中禪合孔至少部 分地在每一个轴的方向上延伸,W从而提供对多个分离谐振模式的禪合。
[0041] 在当前示例中,谐振器主体110为矩形体主体,并且因此定义与谐振器主体的表 面基本上对齐的=个正交轴,如轴X,Y,Z所示。作为结果,谐振器主体110具有=个主谐振 模式,其基本上正交并且与=个正交轴基本上对齐。
[0042] 矩形体结构是特别有利的,因为它们可W容易且便宜地制造,并且还可W容易装 配在一起,例如通过布置相接触的多个谐振器主体,如W下参照图6将描述的那样。矩形体 结构典型地具有清楚定义的谐振模式,使得禪合孔布置的配置更加直接。此外,矩形体结构 的使用提供平面表面或面180,使得孔可W布置在平行于平面表面180的平面中或者在平 面表面180上,其中孔可选地由否则基本上围绕谐振器主体110的金属化物的缺失形成。
[0043] 多模式电介质谐振器可W从其获得然后可W禪合到多模式谐振器110中并且从 而激励谐振器将支持的多个模式中的两个或更多的电场和磁场能量的联接材料和机制是 众多的。W下将进一步描述的一个示例将利用一个或多个附加谐振器,其可W是单模式谐 振器,W包含所要求的电场和磁场,所述电场和磁场将借助于输入禪合孔120禪合到多模 式谐振器中。同样地,输出禪合孔130可W将存储在多模式谐振器110内的电场和磁场中 的能量从其模式中的两个或更多禪合到一个或多个输出谐振器中,W用于随后的提取W形 成滤波器的输出。
[0044]虽然W下将进一步描述与禪合孔120和130相邻而使用输入和输出谐振器作为提 供或提取所要求的场的手段,但存在可W通过其提供或提取所要求的场的许多其它机制。 一个另外的示例在于使用置于距输入禪合孔120合适距离处的福射贴片天线结构。适当设 计的贴片可W提供与输入禪合孔120紧接相邻的所要求的电场和磁场,使得孔120可W将 被包含在运些场中的能量同时禪合到多模式谐振器主体110内的多个模式中。
[0045]同样地,诸如沉积或喷涂到谐振器主体110上的一个之类的金属化的薄层的使用 仅仅是金属化可W采取的形式的一个示例。另外的示例将是紧密围绕谐振器主体110的金 属盒。又一示例可W是薄金属片或锥到谐振器主体110的面的附着,其在所要求的位置中 具有预切割的孔,如W上在金属化层的示例中所描述的那样。
[0046]在一些场景中,单个谐振器主体不能提供适宜的性能,例如,在带外信号的衰减方 面。在该情况中,滤波器的性能可W通过提供串联布置的两个或更多谐振器主体来改进W 从而实现较高性能的滤波器。
[0047]在一个示例中,运可W通过提供彼此接触的两个谐振器主体来实现,其中在例如 主体接触的谐振器主体的银涂层中提供一个或多个孔。运允许存在于第一立方体中的电场 和磁场激励或感生相邻立方体内的所要求的场和模式,使得谐振器主体可W从另一谐振器 主体接收信号或者向另一谐振器主体提供信号。
[0048] 图2示出当图6中示出为190的形式的矩形体单模式输入谐振器被用于包含将 禪合到多模式谐振器主体110中的场时典型地紧接着存在于谐振器主体外部的电场(E场) 170和磁场(H场)160的形式;E场被示出为由虚线环标识的箭头170的群组。用于所要求 的E和H场的可替换源是可能的,诸如W上描述的贴片天线结构,并且运些可W生成与图2 中所示的那些不同形状的E和H场,然而,当考虑图6中示出为190的形式的单模式输入谐 振器时,将能量从运些不同形状的场禪合到多模式谐振器中的原理与W下将描述的相同。 W例现在可W在图2的帮助下将输入禪合孔120的操作描述如下。W与谐振器的外部 正面180紧接相邻而存在的电(E)和磁(H)场的形式的电磁能量可WW两种方式经由孔120 禪合到谐振器中。电磁能量的电场(E场)部分福射通过孔120,如E场方向箭头170所示。 基于图2中所示的轴定义140,E场福射将主要禪合到谐振器内的X模式。
[0050] 靠近面的边缘的H场被示出为准方形,如H场箭头160的两个集合所指示,尽管其 典型地越靠近面的中屯、越变得圆和更弱,如所示。H场将典型地在靠近谐振器面180的边缘 处最大并且在谐振器面180的中屯、和谐振器面180的拐角二者处最小或为零。运是为何H 场被示出为具有圆化而不是方形或直角拐角的原因。H场160将典型地经由两个正交孔部 分121和122禪合到可W由图2中所示的形状所支持的多达=个模式:X,Y和Z。孔部分 121将主要禪合到X和Y模式,而孔部分122将主要禪合到X和Z模式。从图2可W看到, 循环的H场160具有平行于谐振器面180的最上边缘存在的强水平分量。该强水平H场分 量平行于水平(上部)孔部分122而延伸;如所示,在所示孔定位的情况下,该分量在孔122 的上边缘的中屯、处于其最大。基于图2中所示的轴定义140,该强水平分量将典型地最有 效地禪合到谐振器内的Z模式。此外,其还将通过两个机制典型地强禪合到X模式:H场禪 合,W及通过孔的E场禪合,如E场方向箭头170所示。运两个机制与彼此相对并且通常合 期望的是最小化到X模式的E场禪合分量并且尽可能依赖于禪合到X模式的H场分量,W 便实现所期望的程度的X模式禪合。W下将参照图3描述用于实现该目标的一种机制,尽 管其它选项是可能的。
[0051] 再次,参照图2,清楚的是循环H场还具有平行于竖直(左手)孔部分121的强分量; 在所示的孔定位的情况下,该分量将再次在孔部分121的上边缘的中屯、处于其最大。基于 图2中所示的轴定义140,该强竖直分量将最有效地禪合到谐振器内的Y模式。此外,其还 将通过之前描述的两种机制强禪合到X模式:H场禪合,和通过并入了孔部分121的整个孔 120的E场禪合,如通过E场方向箭头170所示。运两种机制再次彼此相对并且通常合期望 的是最小化到X模式的E场禪合分量并且尽可能依赖于H场分量,W便实现所期望的程度 的X模式禪合。
[0052] 通过控制孔的两个部分(即水平和竖直部分122和121)的长度、宽度和定位来控 制每一个模式中获得的禪合水平是可能的。同样地,改变孔部分的一个或二者相对于矩形 体的边缘的角度也将会对所实现的禪合强度有影响;在所示的E和H场W及多模式谐振器 形状110的情况下,变更孔部分121或122中的一个相对于谐振器的面180的边缘的角度, 而同时保持另一孔部分固定将会典型地分别减少去往Z或Y模式的禪合量,其中当相关孔 区段(121或122)的角度与其最近的边缘达到45度时,实现到相关模式的最小量的禪合。 超过该点,将会典型地增加到其它模式的禪合;换言之,最初意图例如强禪合到Y模式的孔 部分然后将会更强地禪合到Z模式。还将会增加去往X模式的E场禪合的量,因为孔区段 121和122的一部分现在将更靠近谐振器的面180的中屯、,其中E场处于其最强。作为一般 原理,在相对于谐振器面180的中屯、和边缘的给定孔定位处,更短、更窄的孔在关于电场或 磁场或二者正确取向时将减少所实现的电场或磁场禪合或二者的量,而更长、更宽的孔将 增加它。同样地,基于H场在孔或孔部分的方向上的分解的矢量分量,变更禪合孔或孔部分 相对于H场的方向的角度将变更到相关模式(Y或Z)的禪合程度。
[0053] 现在考虑存在于照射器(例如图6的输入单模式谐振器190)内的任意形状的E和 H场的一般情况,所述照射器与任意形状的多模式谐振器相邻定位,其中运些任意形状的E 和H场将经由一个或多个任意形状的禪合孔而禪合到所述多模式谐振器中。术语"照射器" 在此用于指可W包含或发射E场、H场或两种类型的场的任何物体、元件等等。多模式谐振 器的任意形状将导致在多模式谐振器内被要求W激励存在于所述多模式谐振器内的谐振 器模式(例如X、Y和Z模式)的任意形状的场取向。在该示例中,多模式谐振器和照射器二 者的场取向在确定所实现的禪合程度方面同等重要。同样地,一个或多个禪合孔的形状、尺 寸和取向也是重要的。
[0054] 可W如下解释关系。照射器包含一个或多个模式,每一个具有其自己的场图案。禪 合孔的集合也具有一系列模式,再次,每一个具有其自己的场图案。最后,任意形状的多模 式谐振器也具有其自己的模式和其自己的场图案。从给定照射器模式到给定孔模式的禪合 将通过在照射器和孔场图案之间的重叠程度确定。同样地,从给定禪合孔模式到给定多模 式谐振器模式的禪合将通过在孔与多模式谐振器场图案之间的重叠给定。从给定照射器模 式到给定多模式谐振器模式的禪合将因而是通过所有孔模式的禪合的相量和。运样的结果 是,是与孔对齐并且然后与谐振器模式的矢量分量对齐的H场的矢量分量连同孔尺寸而确 定禪合的强度的。如果所有矢量对齐,则一般将发生强禪合;同样地,如果存在未对齐,例如 由于一个或多个孔未与照射器或谐振器场水平或竖直对齐,则禪合的程度将降低。另外,如 果一个或多个孔虽然处于完美矢量对齐但在所述矢量对齐的方向上减小尺寸,则禪合的程 度也将典型地降低。在E场的情况中,主要是孔的横截面面积及其在谐振器110的面180 上的位置在确定禪合强度方面是重要的。W此方式,可能的是细致地控制到多模式谐振器 内的各种模式的禪合程度并且因此细致地控制所得到的滤波器的通带和阻带特性。 阳化5] 由E场方向箭头170和H场箭头160指示的图2中所示的E场和H场照射是基于 将通过单模式电介质谐振器190与谐振器的第一面180紧接相邻的放置而实现的那些,如 图6中所示。注意到,图6还示出施加在第一谐振器面180上的金属化物150W及还有施 加在第二谐振器面220上的金属化物210,但是省略围绕多模式谐振器110W及输入单模式 谐振器190和输出单模式谐振器200的所有其它金属化物。W下将更加详细地讨论图6。 清楚地,谐振器面180的照射的其它方法是可能的。示例包括但不限于:第二多模式谐振器 (无论是否在其内激励多个模式)与谐振器面180紧接相邻地放置或附连,天线福射结构,诸 如贴片天线结构,其可W与谐振器面180紧接相邻地或者距谐振器面180某个距离地或者 在其间的任何位置处被放置W及与谐振器面180紧接相邻地放置的条带状线或微条带传 输线或谐振器。尽管运些将会生成针对E和H场的与图2中的参考标号160和170指示的 那些不同的场图案(例如,H场可能不再是准方形的),它们不有损于本发明的基本概念,即 允许H场的水平和竖直分量和E场的很大程度上独立的"采样"W细致设计的方式发生,运 利用一个或多个孔的正交方位,其中一个或多个孔被设计成具有与多模式谐振器110的适 当模式的场和照射器的那些对齐的要素。
[0056]总结来说,经由一个或多个孔部分121和122获得从谐振器面180的外侧紧接着 存在的H场到谐振器主体110中的良好禪合所需的主要但不是仅有因素为: 1. 在禪合孔部分(例如图2中的孔部分121或122)与要激励的立方体模式的H场之 间的紧密矢量对齐。例如,水平槽将提供对Z模式的良好激励和对Y模式的很少激励,其中 模式如图2中的定义的140。 2. 相关方向上的禪合孔的可感知延伸(例如在Z模式的情况中,水平方向)。 3. 基于谐振器主体110的内侧和外侧二者的与谐振器面180紧接相邻地存在的场,禪 合孔120在其中H场的场强最高的区中的放置。当考虑谐振器主体110的外侧的场时,运 样的场可W例如被包含在单模式输入谐振器190内,图6中所示。
[0057] 参照图3和图4,基于每个取向双孔部分的使用,现在可W将W上原理进一步说明 如下,其中为了简单起见仅考虑水平取向。图3和图4图示了孔定位的使用W便将与谐振 器的面180紧接相邻地但是在谐振器主体110的外侧存在的H场的较大或较少量禪合到存 在于多模式谐振器主体110内的适当模式。图3示出双孔子段122a和12化,其可W-起执 行与图2中的孔部分122类似的功能。在图3中,孔子段122a和12化靠近谐振器面180 的上边缘放置。在图4中,孔子段122a和12化比它们对于谐振器面180的上边缘更靠近 该面的左和右手侧边缘而放置。
[0058] 在运两幅图中图示的
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