专利名称:具有凹陷的顶部图案和腔体的复式滤波器的制作方法
具有凹陷的顶部图案和腔体的复式滤波器[0001]相关申请[0002]本专利申请要求2009年1月8日提交的、序列号为No. 61/204，594美国临时专利申请的申请日和公开内容的权益，也是2008年12月9日提交的、序列号为No. 12/316, 233 并且在2009年6月11日公开的美国公开号为US2009/0146761-A1的美国专利申请的部分继续申请案，并要求其申请日和公开内容的权益，这两个专利的全部公开内容和被引用的参考文献一样通过引用的方式被明确地包括进本申请。技术领域：
[0003]本实用新型涉及用于射频信号的介电块滤波器，具体地，涉及单块复式滤波器。
技术背景[0004]陶瓷块滤波器比起集总元件滤波器具有几个优点。陶瓷块是比较容易制造、坚固以及相对较紧凑的。在基本陶瓷滤波器设计中，谐振器典型地由从长窄的侧面通过所述块延伸到对面的长窄的侧面的、被称为通孔的圆柱形通道形成。所述块在除了它的六个(外部)侧面中的一个侧面以外的所有的侧面上和在由谐振器通孔形成的内壁上几乎都涂覆以导电材料(即，被金属化)。[0005]包含通孔开孔的两个相对侧面中的一个侧面没有被完全金属化，而是其上具有被设计来把输入和输出信号通过一系列谐振器来耦合的金属化的图案。这个图案化的侧面通常称为块的顶面。在某些设计中，所述图案可以延伸到形成有输入/输出电极的所述块的侧面。[0006]在相邻的谐振器之间的电抗性耦合至少在某种程度上是由每个谐振器的物理尺寸、每个谐振器相对于其它谐振器的取向、和顶面的金属化图案的外形所限定的。在块内和块周围的电磁场的交互作用是复杂且很难预测的。[0007]这些滤波器也可以配备有外部金属屏蔽罩，其被附着到和被放置在块的开路端， 以便消除在非相邻的谐振器之间的寄生耦合并且得到可接受的阻带。[0008]虽然这样的RF信号滤波器自从1980年代以来得到了广泛的商业认可，但对于基本设计的改进一直不断地在进行。[0009]为了允许无线通信供应商提供附加服务，全世界的政府分配了新的更高的RF频率用于商业用途。为了更好地利用这些新分配的频率，标准制定组织采纳具有压缩的发送和接收频带以及单独频道的带宽规范。这些趋势推进了复式滤波器技术的极限，以便提供足够的频率选择性、增大频带隔离、减小插入损耗、降低频带干涉以及减少串扰。[0010]与更高的频率和拥挤的频道相联系的是消费者趋于使用同一印刷电路板及跨越不同频率平台的不同操作频率的滤波器，以及消费市场趋向于无限通信装置更小和电池寿命更长。合在一起，这些趋势给诸如滤波器那样的无线部件的设计加上了困难的约束条件。 滤波器设计者不能仅仅添加更多的占空间的谐振器(即增大滤波器的尺寸)或允许更大的插入损耗来改进信号抑制。
实用新型内容
[0011]本实用新型涉及滤波器，其包括具有顶表面、底表面和侧表面的核心。所述核心限定第一和第二组空间分离的通孔，每个通孔从限定在所述顶表面中的开口穿过核心延伸到限定在所述底表面中的开口。至少第一、第二和第三柱从所述顶表面向外延伸。该滤波器包括位于核心上的金属化和非金属化区域的表面层图案，所述图案包括第一金属化连接区域或电极，位于所述顶表面上且延伸到所述第一柱上；第二金属化连接区域或电极，位于所述顶表面上且延伸到所述第二柱上；第三金属化连接区域或电极，位于所述顶表面上且延伸到所述第三柱上。[0012]在一个实施例中，第一、第二和第三柱限定一顶部边缘，该顶部边缘适于抵住印刷电路板的顶表面而固定。[0013]在一个实施例中，至少第一、第二和第三壁从所述顶表面向上延伸，所述第一、第二和第三柱分别形成在所述第一、第二和第三壁上。[0014]在一个实施例中，第一和第二壁彼此相对，第三壁连接第一和第二壁，且多个壁和顶表面一起在滤波器中限定一腔体。在一个实施例中，由形成在各个壁中的槽限定相应的柱。此外，在一个实施例中，另一个壁从顶表面向上延伸，且将第一和第二组空间分离的各个通孔的开口隔开。[0015]在一个实施例中，核心由已经耦合在一起且分别限定所述第一和第二组空间分离的通孔的第一和第二块制成。第一和第二块中的每一个包括至少一个外部金属化外表面， 当所述第一和第二块沿各自的所述外部金属化外表面耦合在一起时，该外表面限定一中心内部金属化层。[0016]本实用新型涉及另一种滤波器，该滤波器包括[0017]具有顶表面、底表面和至少一个侧表面的块，该块限定第一组通孔和第二组通孔， 所述通孔在限定在所述顶表面和底表面中的相应的开口之间延伸；[0018]多个壁，从顶表面向外延伸；以及[0019]限定在块的顶表面上的金属化和非金属化区域的图案，所述图案包括限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的输入电极、限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的输出电极、以及限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的天线电极。[0020]在一个实施例中，所述多个壁和顶表面一起在滤波器中限定一腔体。[0021]在一个实施例中，所述多个壁中的一个或多个限定多个槽，该槽限定至少第一柱、 第二柱和第三柱，所述输入电极、输出电极和天线电极分别延伸到所述第一柱、第二柱和第三柱上。[0022]在一个实施例中，第一柱、第二柱和第三柱被限定在所述多个壁中不同的壁上。[0023]在一个实施例中，所述多个壁中的一个壁将限定在块的顶表面上的图案分隔开。[0024]在一个实施例中，还包括位于块中的内部金属化壁，其将所述第一组通孔和第二组通孔分隔开。[0025]在一个实施例中，块由单独的第一块和第二块组成，所述第一块和第二块已经耦合在一起并分别限定所述第一组通孔和第二组通孔。[0026]本实用新型还涉及又一种滤波器，该滤波器包括[0027]介电材料的核心，包括具有金属化区域图案的外表面；[0028]第一组通孔和第二组通孔，穿过核心延伸并终止于外表面中的开口中；以及[0029]至少第一壁，形成在外表面上，其将所述第一组通孔和第二组通孔的相应的开口隔开。[0030]在一个实施例中，核心包括内部金属化层，其将所述第一组通孔和第二组通孔分隔开。[0031]在一个实施例中，核心包括第一介电材料块和第二介电材料块，该第一介电材料块和第二介电材料块分别限定所述第一组通孔和第二组通孔且已经耦合在一起以限定所述内部金属化层。[0032]通过以下的本实用新型一个实施例的详细说明、附图和所附权利要求
书，将更容易明白本实用新型的其它的优点和特征。
[0033]在形成本说明书的一部分的附图中，相似的数字在所有的图上被用来表示相似的部件[0034]图1为本实用新型的复式滤波器的发射装置(transmit)或低通滤波器或分支的俯视透视图；[0035]图2为本实用新型的复式滤波器的接收装置(receive)或高通滤波器或分支的俯视透视图；[0036]图3为根据本实用新型的复式滤波器的俯视透视图，该复式滤波器包括耦合在一起的图1和图2中所示的滤波器；[0037]图4为图3中所示复式滤波器的腔体/顶侧向下安装到用户电路板上的俯视透视图；[0038]图5是对于图3和图4中所示本实用新型的复式滤波器的信号强度(或损耗)对频率的曲线图。
具体实施方式
[0039]虽然本实用新型可用许多不同形式实现，但是本说明书和附图公开了根据本实用新型的复式滤波器的一个实施例。然而，本实用新型并不限于所描述的实施例。本实用新型的范围由所附权利要求
限定。[0040]图3示出了根据本实用新型的复式滤波器800的一个实施例，其包括发射装置或低通单个信号滤波器或分支10(图1)以及接收装置或高通单个信号滤波器或分支400(图 2)，两者以并排的方式适当地耦合在一起，如下文详细描述。[0041]参见图1，复式滤波器800的发送滤波器10包括大致细长的、平行六面体或盒子形状的刚性块或核心12，其由具有所需介电常数的陶瓷介电材料组成。在一个实施例中，介电材料可以是具有约37或更大介电常数的钡或钕陶瓷材料。[0042]核心12限定一外表面，该外表面具有六个大致为矩形的侧面或表面纵向顶表面 14 ；纵向底表面16 (图4)，其平行于纵向顶表面14并且与纵向顶表面14完全相对；第一纵向侧表面18 ；第二纵向侧表面20 (图4)，其平行于第一纵向侧表面18并且与第一纵向侧表面18完全相对；第三横向侧表面或端部表面22 ；以及第四横向侧表面或端部表面M，其平行于第三横向侧表面或端部表面22并且与第三横向侧表面或端部表面22完全相对。[0043]核心12还限定四个大致平坦的壁110、120、130和140，它们从核心12的顶表面 14相应的四个外周边缘向上和向外延伸。壁110、120、130和140—起限定滤波器顶部外围边缘200，且壁110、120、130和140与顶表面14 一起在滤波器顶部限定一腔体150。[0044]纵向延伸的壁110和120互相平行且完全相对。横向延伸的壁130和140互相平行且完全相对，并且耦合到壁110和120且大体与其垂直。[0045]壁110具有外表面111(图4)和内表面112。外表面111与侧表面20 (图4)共延伸且共面。壁110的中间部分IlOC包括内表面112C，该内表面112C以相对于顶表面14 和壁110都成大约45度角的角度朝相对的壁120方向从边缘200向外且向下倾斜或形成角度而到达顶表面14。壁120、130和140都限定与相应的核心侧表面共面的大致垂直的外壁，且都限定大致上垂直于由顶表面14限定的水平面的大致垂直的内壁。[0046]壁110还限定多个大致平行且隔开的壁部分。端部壁部分IlOA被限定为与壁130 相邻且垂直。向上延伸的孤立的接地壁部分或柱或指IlOB与壁部分IlOA相邻且间隔开。 在端部壁部分IlOA和柱IlOB之间限定槽160。中间壁部分IlOC邻近柱IlOB但与其间隔开。在柱IlOB和中间壁部分IlOC之间限定槽162。向上延伸的孤立的壁部分或柱或指 IlOD与中间壁部分IlOC相邻且间隔开。在中间壁部分IlOC和柱IlOD之间限定槽164。柱 IlOD与柱IlOB完全对应，它被限定在与壁140相邻的壁110的端部。在壁140与柱IlOD 之间限定端部壁部分110E。壁部分IlOE垂直于壁140。在柱IlOD和壁部分IlOE之间限定槽166。[0047]壁110的内表面112被进一步地分为几部分，包括内部垂直部分112A、112B以及成角度或倾斜的内部表面部分112C、112D、112E。内表面部分112A位于壁部分IlOA上。内表面部分112B位于壁部分或柱IlOB上。内表面部分112C位于壁部分IlOC上。内表面部分112D位于壁部分或柱IlOD上。内表面部分112E位于壁部分IlOE上。[0048]壁部分110C、110D和IlOE还限定大致三角形的侧壁。具体地，壁部分IlOC限定与柱IlOB间隔开的侧壁114D以及与柱IlOD间隔开的相对的侧壁114E。柱IlOD限定与壁部分IlOC间隔开的侧壁114F以及与壁部分IlOE间隔开的侧壁114G。壁部分IlOE限定与柱IlOD间隔开的侧壁114H。[0049]壁120具有外表面121和内表面(未示出)。外表面121与核心侧表面18共同延伸且共面，内表面(未示出)垂直于核心顶表面14。[0050]壁130具有外表面131和内表面(未示出)。外表面131与核心侧表面M共同延伸且共面，内表面(未示出)垂直于核心顶表面14。[0051]壁140具有外表面(未示出)和内表面142。外表面(未示出)与核心侧表面22 共同延伸且共面，内表面142垂直于核心顶表面14。[0052]在跨越核心侧表面18和M的核心12的左下角处限定一向上延伸的孤立的壁部分或柱或指300。该柱300与壁120和130间隔开，以在柱300和壁130之间限定槽302 以及在柱300和壁120之间限定槽304。柱300限定一对大致三角形的侧壁308，其上没有覆盖金属化层，且如下详细描述，与非金属化区域44连通。外部侧壁308与核心侧表面18 以及壁120的外表面121共面。柱300具有金属化顶部边缘312、与核心端部表面M和壁7130的外表面131共面的金属化前表面306、以及成角度或倾斜的金属化内表面310。[0053]单个发送信号滤波器10还包括多个谐振器25，谐振器25由多个金属化通孔30部分地限定，该多个金属化通孔限定在介电核心12中并终止于核心12顶表面14(图1)和底表面16(图4)中相应的开口。通孔30沿着块12的长度以相互分离、共线的方式从相邻于核心侧表面22的点延伸到与相对的核心侧表面M相邻的点。每个通孔30由内部圆柱形金属化侧壁表面32限定。[0054]核心12的顶表面14还限定导电金属化和绝缘非金属化区域或图案的相应的表面层凹陷图案40。图案40的一部分被限定在核心12的顶表面14上，因此借助于其在腔体 150基底处的凹陷位置，以与核心壁110、120、130和140的顶部边缘200间隔开的关系限定了凹陷的滤波器图案。[0055]金属化区域可为导电的含银材料的表面层。凹陷图案40还限定一宽的金属化区域或图案，该区域或图案覆盖核心底表面16、所有核心侧表面以及各个通孔30的侧壁32， 且从谐振器通孔30中朝向核心顶表面14和核心底表面16连续地延伸，并被标记为用于吸收或阻止离带信号的发射的地电极。[0056]核心顶表面14上的凹陷图案40至少包括谐振器焊盘60A、60B、60C、60D、60E和 60F,这些焊盘至少部分地围绕相应通孔30的上开口。谐振器焊盘60A-F与穿过通孔30各内表面32延伸的金属化区域相连通或相连接，并且被成形为与相邻谐振器和其它表面层金属化区域具有预定的电容耦合。[0057]非金属化区域或图案44围绕所有的金属化谐振器焊盘60A-F，在至少一部分核心侧表面18、20、M上延伸到核心顶表面的槽部分182、183、320和322上，还延伸到核心侧壁部分114E、114F、114G和114H以及柱300的外部侧壁308上。[0058]非金属化区域44还限定大致矩形的非金属化区域314，该区域314延伸到核心侧表面M的位于柱300的前表面306和槽302下方的部分之上。另一个大致矩形的非金属化区域316与区域314耦合，并延伸到核心侧表面18位于柱300外部侧壁308和槽304下方的部分之上。[0059]类似的大致矩形的非金属化区域317 (图4)延伸到核心侧表面20位于柱IlOD和槽164和166上方的部分之上。[0060]核心顶表面14上的表面层图案40还限定一对分离的导电金属化信号区域发射输入/输出信号连接区域或电极210 ；以及天线输入/输出信号连接区域或电极330。[0061]输入/输出信号连接区域210延伸到壁110的一部分上，更具体地说是延伸到RF 信号输入/输出柱IlOD的内表面和顶部边缘部分112和200之上，以限定例如表面安装发射信号导电连接点或焊盘或触点，如下文详细描述地。[0062]金属化连接区域或电极210位于壁140附近。输入连接区域或电极210包括电极部分211、212、213和214。电极部分211位于谐振器焊盘60E与60F之间，并与位于柱IlOD 的内表面部分112D上的电极部分212相连接。电极部分213与电极部分211和212相连接。电极部分214位于柱IlOD的顶部边缘部分200上。电极部分214与位于柱IlOD的外表面上的电极部分(未示出)相连接。电极部分214的所有侧都被非金属化区域包围。[0063]天线连接区域330延伸到柱300上，其用作天线表面安装导电连接点或焊盘或触点或柱，如下文详细描述地。[0064]金属化天线连接区域或电极330大致为L形，且位于壁120附近。电极330包括电极部分331、332、333、334和335。电极部分332位于谐振器焊盘60A与60B之间并与电极部分331相连接。电极部分333位于柱300的内表面部分310上并与电极部分331相连接。电极部分334位于柱300的上部边缘部分200上并与电极部分333相连接。电极部分 335位于柱300的外表面306上，且其所有侧被非金属化区域包围。[0065]凹陷表面图案40包括金属化区域和非金属化区域。金属化区域相互间隔开，并因此电容耦合。电容耦合的量大致上与金属化区域的尺寸和相邻金属化部分之间的间隔距离以及核心的整体结构和核心介电材料的介电常数相关。同样地，表面图案40还在金属化区域之间形成电感耦合。[0066]现在参见图2，单个接收信号滤波器400包括大致细长的、平行六面体或盒子形状的刚性块或核心412，其由具有所需介电常数的陶瓷介电材料组成。在一个实施例中，介电材料可以是具有约37或更大的介电常数的钡或钕陶瓷材料。[0067]核心412限定具有六个大致矩形侧面的外表面纵向核心顶表面414 ；纵向核心底表面416(图4)，其平行于核心顶表面414并且与顶表面414完全相对；第一纵向核心侧表面418 ；第二纵向核心侧表面420，其平行于侧表面418并且与侧表面418完全相对；第三横向核心侧表面或端部表面424 ；以及第四横向核心侧表面或端部表面422，其平行于核心端部表面似4并且与核心端部表面似4完全相对。[0068]核心412还限定四个大致平坦的壁510、520、530和M0，它们从核心顶表面414的相应四个外周边缘向上和向外延伸。壁510、520、530和540 —起限定顶部外围边缘600， 且壁510、520、530、540与顶表面414 一起在滤波器400顶部限定一腔体550。纵向延伸的壁510和520互相平行且正好相对。横向延伸的壁530和540互相平行且正好相对，并且耦合到壁510和520且大致与其垂直。[0069]壁510具有外表面511和内表面512。外表面511与核心侧表面418共同延伸且共面，而一部分内表面512以相对于核心顶表面414和壁510大约都成45度角的角度朝相对的壁520的方向从边缘600向外且向下倾斜或形成角度而到达核心顶表面414。壁520、 530和540都限定与相应的核心侧表面420、424、422大致共面的大致垂直的外壁，且都限定大致上垂直于由核心顶表面414限定的水平面的大致垂直的内壁。[0070]壁510还限定多个大致平行且间隔开的槽560、562、564、566。[0071]在壁530与槽560之间限定端部壁部分510A。端部壁部分510A垂直于壁530。孤立的接地壁部分或柱或指510B与壁部分510A相邻但间隔开，且他们之间的间隔限定了槽 560。中间壁部分510C与柱510B相邻但间隔开，且他们之间的间隔限定了槽562。孤立的壁部分或柱或指510D与中心壁部分510C相邻但间隔开，且他们之间的间隔限定了槽564。 柱510D与柱510B完全对应。端部壁部分510E与柱510B相邻但间隔开，且他们之间的间隔限定了槽566。柱510B和510D从滤波器的核心顶表面414大致上垂直地向外和向上延伸。[0072]壁510各部分中选定部分的内表面为成角度的或倾斜的。成角度的内表面部分 512C位于壁部分510C上。成角度的内表面部分512D位于壁部分或柱510D上。成角度的内表面部分512E位于壁部分510E上。[0073]壁部分510C、510D和510E还限定大致三角形的侧壁。特别地，壁部分510C限定与柱5IOB相邻的侧壁514D以及与柱5IOD相邻的相对侧壁(未示出)。柱5IOD限定与壁部分510C相邻的侧壁514F以及与端部壁部分510E相邻的侧壁514G。壁部分510E限定与柱5IOD相邻的侧壁514H。[0074]壁520具有外表面(未示出)和内表面522。外表面(未示出)与核心侧表面420 共同延伸且共面，内表面522垂直于核心顶表面414。[0075]壁530具有外表面531和内表面(未示出)。外表面531与核心侧表面4 共同延伸且共面，内表面(未示出)垂直于核心顶表面414。[0076]壁540具有外表面(未示出)和内表面讨2。外表面(未示出)与核心侧表面422 共同延伸且共面，内表面542垂直于核心顶表面414。[0077]孤立的壁部分或柱或指700以相邻且间隔于各个壁520、530的方式被限定在核心 412的左上角。柱700和壁530之间的间隔限定了槽702。柱700和壁520之间的间隔限定了槽704。柱700限定一对大致三角形的侧壁709，如下面将要详细描述地，该侧壁709 上没有覆盖金属化层，且与核心顶表面414上的非金属化区域444连通。柱700具有金属化顶部边缘712、与核心侧表面4M和壁530的外表面531共面的金属化前表面706、以及成角度或倾斜的金属化内表面710。柱700从顶部滤波器表面414大致上垂直地向上和向外延伸。柱700的外壁709与核心的侧表面420以及壁520的外表面(未示出)共面。[0078]接收滤波器400具有多个谐振器425，这些谐振器被由限定在介电核心中的多个通孔430部分地限定。通孔430分别从限定在顶部和底部核心表面414和416中的相应开口延伸并终止于这些开口。通孔430以间隔开且共线的关系沿块412的纵轴延伸。每个通孔430由内部圆柱形的金属化侧壁表面432限定。[0079]核心412的顶表面414还限定包括导电的金属化和绝缘的非金属化区域或图案的表面层凹陷图案440。图案440的一部分被限定在核心412的顶表面414上，因此借助于在腔体550的基底处的凹陷位置，以与壁510、520、530和MO的顶部边缘600间隔开的关系限定了凹陷滤波器图案。[0080]金属化区域可为导电含银材料的表面层。凹陷图案440还限定一较宽的金属化区域或图案或部分，该区域或图案或部分覆盖核心顶表面、底表面、侧表面414、416、418、420、 422,424以及通孔430的内壁432，且从谐振器内的通孔430朝向顶表面414和底表面416 连续地延伸，并被标记为地电极且用于吸收离带信号或阻止其发射。[0081]核心顶表面414上的凹陷图案440包括多个谐振器焊盘460A、460B、460C、460D、 460E和460F，这些焊盘至少部分地围绕各通孔30限定在核心顶表面414上的开口。谐振器焊盘460A-F与穿过各通孔430的内表面432延伸的金属化区域相连通或相连接，并且被成形为与相邻谐振器和其它表面层金属化区域具有预定的电容耦合。[0082]非金属化区域或图案444在部分核心顶表面414以及至少部分核心侧表面418、 420、似4上延伸。核心顶表面414上的非金属化区域444围绕所有的金属化谐振器焊盘 460A-F。非金属化区域444还至少延伸并覆盖到顶表面槽部分582、583、720、722以及侧壁部分 514E、514F、514G、514H 和 709。[0083]非金属化区域444还限定大致矩形的非金属化区域714，该区域714延伸到核心侧表面似4位于柱700的前表面706和槽702下方的部分上。另一个大致矩形的非金属化区域(未示出)耦合到非金属化区域714，并延伸到核心侧表面420位于柱700外表面708和槽704下方的部分上。[0084]类似的大致矩形的非金属化区域448延伸到核心侧表面418位于柱510D的前表面和槽564及566下方的部分上。[0085]核心顶表面414上的表面层图案440还限定一对分离的导电金属化连接区域，包括接收信号输入/输出连接区域或电极610 ；以及天线输入/输出信号连接区域或电极 730。[0086]接收信号连接区域610延伸到一部分壁510以及侧表面418上，尤其是分别延伸到柱510D的内表面和边缘部分512D、600，以限定表面安装接收信号导电连接点或焊盘或触点或柱，如下文详细描述。[0087]电极610位于相邻于壁MO的顶表面414上。连接区域或电极610包括电极部分 611、612、614和615。电极部分611位于谐振器焊盘460E与460F之间并与电极部分612 相连接，电极部分612位于柱510D的内表面部分512D上并连接到电极部分611。电极部分 614位于柱510D的边缘600上并与电极部分612相连接。电极部分615位于柱510D的外表面上且连接到电极部分614，并且该电极部分615的所有侧被非金属化区域包围。[0088]天线连接区域或电极730延伸到柱700，以限定表面安装导电天线连接点或焊盘或触点或柱，如下文详细描述。[0089]金属化天线连接区域或电极730大致为L形，且位于邻近壁530的核心顶表面414 上。连接区域或电极730包括电极部分731、732、733、734和735。电极部分732位于谐振器焊盘460A与460B之间，并与电极部分731相连接。电极部分733位于柱700的内表面部分710上，并与电极部分731相连接。电极部分734位于柱700的顶部边缘部分600上， 并与电极部分733相连接。电极部分735位于柱700的外表面706上，并与电极部分734 相连接。电极部分735的所有侧被非金属化区域包围。[0090]凹陷表面图案440包括金属化区域和非金属化区域。金属化区域相互间隔开，并因此电容耦合。电容耦合的量大致上与金属化区域的尺寸和相邻金属化部分之间的间隔距离以及核心的整个结构和核心介电材料的介电常数相关。同样地，表面图案440还在金属化区域之间还形成电感耦合。[0091]现在参考图3，低波段或发射信号单个滤波器10结合或耦合到高波段或接收信号单个滤波器400，以形成并限定根据本实用新型的复式滤波器800的一个实施例。[0092]滤波器10和400可通过多种方法结合在一起。例如，因为滤波器10、400各自的核心纵向侧表面18、420的外面被金属化层覆盖，因此滤波器10和400、尤其是其侧表面18、 420及相应的壁120、520可以耦合并邻接的方式并排放置，然后可在炉中加热滤波器10、 400，以使得滤波器10的侧壁外表面18上的金属化层以及滤波器400的侧壁外表面420 上的金属化层烧结并熔合在一起，形成整体的中间金属化内部滤波器壁805，该壁805形成并限定一接地平面(ground plane)，该接地平面沿复式滤波器800位于第一和第二组通孔 830A、830B之间的中心纵向地延伸并穿过该中心，从而有益地电气分离并隔离上述两组通孔。滤波器10、400还可利用导电环氧、焊接或机械接合技术而接合在一起。[0093]在一个实施例中，复式滤波器800由单独且分离的单个滤波器10、400的组合构成，因此复式滤波器800包括大致细长的平行六面体或盒子形的刚性块或核心812，其由相应的滤波器10、400的核心12、412限定。核心812限定了具有六个大致矩形的侧面或表面的外表面纵向顶表面814，由相应的滤波器10和400的纵向顶表面14、414接合而成； 纵向底表面816(图4)，由相应的滤波器10和400的纵向底表面16、416接合而成，且纵向底表面816平行于核心顶表面814并且与顶表面814完全相对；第一纵向侧表面818，由滤波器400的纵向侧表面418限定；第二纵向侧表面820 (图4)，由滤波器10的侧表面20限定，并平行于核心侧表面818且与核心侧表面818完全相对；第三横向侧表面或端部表面 822(图3和图4)，由相应的滤波器10、400的侧表面22、422接合而成；以及第四横向侧表面或端部表面824，由相应的滤波器10和400的侧表面M、4M接合而成，并平行于端部表面822且与端部表面822完全相对。核心表面822、拟4垂直于核心表面818、820。内部滤波器壁805平行于核心表面818、820。[0094]核心812还限定四个大致平坦的、从顶表面814的四个外周边缘向上和向外延伸的壁纵向壁810，由滤波器10的壁110限定；纵向壁820，与壁810相对且由滤波器400的壁510限定；横向侧壁830，由相应的滤波器10和400的壁130和530接合而成；以及横向侧壁840，与壁830相对，且由相应的滤波器10和400的壁140和540接合而成。[0095]壁810、820、830和840 —起限定顶部外围边缘1000 ；且壁810、820、830、840与核心顶表面814—起限定一顶部滤波器腔体850。壁810和820互相平行且完全相对。壁 830和840互相平行且完全相对，并且耦合到壁810和820且与其垂直。[0096]纵向壁810限定了一对空间上分离的、孤立的柱或指1010B、1010D，其位置、结构和功能分别对应于滤波器10的柱或指110B、110D且由柱或指110BU10D限定，通过引用将对柱或指110B、1 IOD的描述结合于此。柱1010B邻近壁830，而柱1010D邻近相对的壁 840。[0097]相对的纵向壁820限定了一对分离的、孤立的柱或指1510B、1510D，其位置、结构和功能分别对应于滤波器400的柱或指510B、510D且该柱或指510B、510D限定，通过引用将对柱或指510B、510D的描述结合于此。柱1510B邻近横向壁830，且完全与柱1010B相对。柱1510D邻近横向壁840，且完全与柱1010D相对。[0098]横向侧壁830限定孤立的大致定位在中心的柱或指1210，该柱或指1210分别由滤波器10和400耦合在一起的柱或指300、700而限定，尤其是由柱或指300、700的各个外侧面308和709以邻接的关系耦合在一起而限定。[0099]滤波器800还包括中心内部纵向壁842，其由相应的滤波器10和400的壁120和 520接合而成，并沿纵向方向从壁840穿过滤波器800的中心而延伸到靠近相对的壁830的一点。壁842从滤波器800的核心顶表面814以平行且间隔于壁810和820的关系向上、 向外地延伸。壁842将滤波器顶表面814和腔体850分开、划分、分离成大致矩形的上部和下部、基本平行且邻接的滤波器发射区域或腔体和滤波器接收区域或腔体852、854。[0100]腔体或区域852被限定在相应的滤波器壁810和842之间，而腔体或区域邪4被限定在相应的滤波器820和842之间。[0101]区域852包括多个谐振器825A，由多个谐振器通孔830A部分地限定；以及导电金属化区域和绝缘非金属化区域的图案840A，或者核心顶表面814上位置、结构和功能分别对应于滤波器10的谐振器25、通孔30和图案40并由其限定的图案，通过引用将对它们的描述结合于此。[0102]通孔830A以空间分离且平行的关系沿块/核心812的核心顶表面814纵向地且12平行于中心内部壁842地在该顶表面814上方延伸。每个通孔830延伸穿过核心812，并终止于限定在核心812的相应的顶部表面和底部表面814、816中的相应开口中。[0103]滤波器800的图案840A、柱1010D和柱1210包括各自的导电材料带1211、1212、 1214、1330、1333和1312，这些导电材料带在位置、结构和功能上对应于滤波器10的柱300、 柱IlOD和图案40的导电材料带211、212、214、330、333、312并由其限定，因此通过引用将对其的描述结合于此。[0104]区域邪4包括多个谐振器825B，由多个通孔830B部分地限定，通孔830B完全对应于并平行于谐振器通孔830A ；导电金属化区域和绝缘非金属化区域的图案840B，或者核心顶表面814的在位置、结构和功能上分别对应于滤波器400的谐振器425、通孔430和图案440并由其限定的图案，通过引用将对它们的描述结合于此。[0105]通孔830B以间隔开且平行的关系沿块/核心812纵向地且平行于中心内壁842 和通孔830A地在该块或核心812下方延伸。每个通孔830B延伸穿过核心812，并终止于限定在核心812相应顶部表面和底部表面814、816的相应开口中。[0106]滤波器800的图案840B、柱1510D和柱1210包括各自的导电材料带1611、1612、 1614、1730、1333和1334，这些导电材料带在位置、结构和功能上分别对应于滤波器400的柱700、柱510D和图案440的导电材料带611、612、614、730、733、7；34并由其限定，因此通过引用将对其的描述结合于此。[0107]图案840A和840B还包括一金属化层，其覆盖外部滤波器表面818、820、822、 824 ；每个壁810、820、830、840、842的外部、内部和边缘；以及每个谐振器通孔830A和830B 的内部，但不覆盖各个核心侧表面818、拟4、820上的非金属化区或区域1448、1714、1715。 非金属化区1448、1714和1715分别位于柱1510D、1210、1010D的下方。[0108]因此，在图3所示的实施例中，发射信号连接指/柱/焊盘/电极1010D位于滤波器800的纵向壁810上；接收信号连接指/柱/焊盘/电极1510D位于滤波器800的相对纵向壁820上，并与焊盘1010D完全相对；天线连接指/柱/焊盘/电极1210位于耦合了壁810和820的横向壁830上。[0109]另外，可以理解的是，中心内部壁842使各个发射和接收滤波器区域852和854、各个顶表面金属化图案840A和840B、以及各个通孔825A和825B隔离并分开。[0110]现在转到图4，其中示出了复式滤波器800被安装到大致平坦的矩形电路板 (PCB)900上。在一个实施例中，电路板900为印刷电路板，其具有顶表面902、底表面(未示出)以及多个侧表面903、904、905、906。电路板900的板高BH为沿PCB顶表面902和底表面(未示出)之间的侧面906测量而得的。电路板900还包括电镀通孔925，其在PCB的顶表面和底表面之间形成电连接。若干电路线910和连接焊盘912可位于顶表面902上，且与终端914连接。电路线910、连接焊盘912以及终端914由金属制成，例如铜。终端914 将复式滤波器800连接到外部电路(未示出)。[0111]复式滤波器800以顶部朝下的方式被安装到PCB900上，其中核心顶表面814与 PCB900的顶表面902相对、平行且空间分离，由滤波器800的壁810、820、830、840、842限定的边缘1000固定并焊接到PCB900的顶表面902上。在这种方式中，由滤波器800限定的腔体850被部分地密封以限定一封闭空间，该封闭空间由顶表面814和电路板表面902以及壁 810、820、830、840、842 限定。[0112]还应注意的是，在这种方式中，滤波器800中的大致垂直细长的通孔830A和830B 被限定和定向为大致垂直于PCB900，其中各个通孔825A和825B的开口面向电路板表面 902并与其间隔开。[0113]在图4所示的耦合方式中，通过焊料920将天线连接柱或焊盘或电极1210、尤其是其在边缘1000上的金属化边缘部分1312和1334固定并耦合到PCB900的其中一个金属化连接焊盘912上。同样地，通过焊料将发射信号柱或焊盘1010D、尤其是金属化边缘部分 1214固定并耦合到电路板900上的另一连接焊盘912上。此外，接收信号柱或焊盘1510D、 尤其是其金属化边缘部分1614同样地被固定并耦合到电路板顶表面902上的又一连接焊盘912。连接焊盘912依次耦合到相应的电路线910。[0114]值得注意的是，使发射/输入和接收/输出连接焊盘1010D、1510D位于滤波器800 的纵向相对两侧有利地降低了干扰和串扰，还进一步允许相应的发射/输入和接收/输出电路线910位于电路板900的纵向相对两侧903、906，从而形成更好的隔离并降低各个电路线之间的干扰。[0115]电路板900还具有放置在顶表面902上的大致矩形的接地环或线930，其可由铜制成，各个电极和滤波器壁的边缘通过焊料935接附到其上(图4中仅示出了一部分接地环或线930)。例如，焊料920和935首先被分别网版印刷到接地环930和连接焊盘912上。 然后，将复式滤波器800放置到顶表面902上，使电极部分1010D、1210与连接焊盘912对准。然后电路板900和复式滤波器800被放入回流炉中使焊料920、935熔化并回流。[0116]将壁810、820、830、840、842各个的边缘1000接附到接地环930，从而形成用于使复式滤波器800的大部分外表面的接地的电通路。[0117]如图4所示，复式滤波器800的长度为L、宽度为W、高度为H，谐振器的长度为RL， RL等于H。对于通常工作在高于1. OGHz的较高频率的滤波器，复式滤波器800的设计需要使谐振器的长度(RL)小于或短于电路板的高度(BH)。在以底表面平坦地固定到电路板 (顶表面朝上)上或者以侧表面之一平坦地固定到电路板(顶表面朝侧面)上的现有滤波器中，在谐振器的长度变得比电路板的高度小的情况下，当滤波器接附到电路板上时滤波器在较高频率下变得不稳定。还会形成附加的电磁场，其会干扰并减少滤波器的衰减。这些额外的电磁场还可降低滤波器极点(也叫作零点)处的衰减和衰减的锐度。[0118]本实用新型的复式滤波器800在其面向并相对于电路板900的表面814上具有凹陷顶表面图案840A、840B，该复式滤波器800的使用提供了改进的接地和离带信号的吸收； 将电磁场限制在腔体850中；以及阻止腔体850外的外部电磁场引起噪声和干扰，从而改进滤波器的衰减和零点。[0119]本实用新型可允许使用相同的占位尺寸(长度L和宽度W)跨越多个频带。现有技术中的滤波器一般需要根据所要过滤的频率来增大或减小滤波器的大小或占位尺寸。滤波器800可具有相同的总体的占位尺寸，但是仍然可以在多种频率下使用。[0120]本实用新型的另一个优点在于在焊料回流过程中，在接地环930位于PCB900上的情况下滤波器800易于自对准。滤波器800显示了改进的自对准性能，因为在回流期间接地环930和边缘之间的液体焊料935的表面张力平均地分布在边缘周围，从而为核心812 自动定心。[0121]复式滤波器800的使用还消除了对于如目前用于降低所产生的寄生电磁干扰的单独外部金属屏蔽或其他屏蔽的需求，因为壁810、820、830、840、842和电路板900形成了屏蔽。对于特殊应用，如果需要的话也可在滤波器800上再添加屏蔽。[0122]本实用新型还提供了改进的接地，并将电磁场限制在腔体850中以使得滤波器 800具有陡峭的衰减。由于使用了内部腔体壁842，还改进了滤波器800的各个发射和接收区域的金属化图案与谐振器焊盘之间的隔离，因此谐波抑制比传统滤波器的要好。[0123]本实用新型还可以使输入、输出和天线电极沿滤波器800的任意边缘或壁放置。 虽然没有示出，但是在一个实施例中，天线电极可与滤波器的发射/输入或接收/输出电极或焊盘放置在同一侧壁上。在现有技术的表面安装滤波器中，所有的电极需要位于介电块的同一表面平面上。[0124]凹陷图案840A、840B还建立了谐振器电路，该谐振器电路包括串联接地的电容和电感。图案840A、840B的形状决定总的电容和电感值。设计电容和电感值，以使得形成的谐振器电路抑制通带以外频率、包括通带整数间隔各种谐波频率的频率响应。[0125]示出的实施例描述了腔体850形成为邻近顶表面814，但是值得注意的是，腔体及限定该腔体的相应的壁可形成在滤波器800的任一其它表面或多个任意其它表面。[0126]在另一实施例中，腔体850可仅覆盖核心812的一部分表面或一侧面。例如，腔体 850可仅包围顶表面814面积的百分之十(10%)。在另一个实施例中，可通过相应的附加壁而使多个腔体位于或形成在核心812的同一侧或同一表面上。[0127]本实用新型还通过使各个标准的、单个滤波器耦合在一起而有利地形成复式滤波器800，因此可简化制造过程，降低成本。[0128]利用微波办公计算机模拟软件，通过计算机模拟评定了长度L为16. 17mm、高度H 为5. 1mm、宽度W为9. 04mm的复式滤波器800。模拟滤波器的性能参数如下列于表1中。[0129]表1[0130]
权利要求
1.一种滤波器，其特征在于，该滤波器包括具有顶表面、底表面和侧表面的核心，所述核心限定第一组空间分离的通孔和第二组空间分离的通孔，每个通孔从限定在所述顶表面中的开口穿过核心延伸到限定在所述底表面中的开口；至少第一柱、第二柱和第三柱，其从所述顶表面向外延伸；以及位于所述核心上的金属化和非金属化区域的表面层图案，所述图案包括第一金属化连接区域、第二金属化连接区域和第三金属化连接区域，其中第一金属化连接区域位于所述顶表面上且延伸到所述第一柱上，第二金属化连接区域位于所述顶表面上且延伸到所述第二柱上，第三金属化连接区域位于所述顶表面上且延伸到所述第三柱上。
2.根据权利要求
1所述的滤波器，其特征在于，其中第一柱、第二柱和第三柱中的每一个均限定适于抵住印刷电路板的顶表面而固定的顶部边缘。
3.根据权利要求
1所述的滤波器，其特征在于，还包括从所述顶表面向上延伸的至少第一壁、第二壁和第三壁，所述第一柱、第二柱和第三柱分别形成在所述第一壁、第二壁和第三壁上。
4.根据权利要求
3所述的滤波器，其特征在于，其中第一壁和第二壁彼此相对，第三壁连接第一壁和第二壁。
5.根据权利要求
1所述的滤波器，其特征在于，其中核心由第一块和第二块制成，该第一块和第二块已经耦合在一起且分别限定所述第一组空间分离的通孔和第二组空间分离的通孔，第一块和第二块中的每一个均包括至少一个外部金属化外表面，当所述第一块和第二块沿各自的所述外部金属化外表面耦合在一起时，该外部金属化外表面限定一内部金属化层。
6.一种滤波器，其特征在于，该滤波器包括具有顶表面、底表面和至少一个侧表面的块，该块限定第一组通孔和第二组通孔，所述通孔在限定在所述顶表面和底表面中的相应的开口之间延伸；多个壁，从顶表面向外延伸；以及限定在块的顶表面上的金属化和非金属化区域的图案，所述图案包括限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的输入电极、限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的输出电极、 以及限定在顶表面上且延伸到其中一个壁上的天线电极。
7.根据权利要求
6所述的滤波器，其特征在于，其中所述多个壁和顶表面一起在滤波器中限定一腔体。
8.根据权利要求
6所述的滤波器，其特征在于，其中所述多个壁中的一个或多个限定多个槽，该槽限定至少第一柱、第二柱和第三柱，所述输入电极、输出电极和天线电极分别延伸到所述第一柱、第二柱和第三柱上。
9.根据权利要求
8所述的滤波器，其特征在于，其中第一柱、第二柱和第三柱被限定在所述多个壁中不同的壁上。
10.根据权利要求
6所述的滤波器，其特征在于，其中所述多个壁中的一个壁将限定在块的顶表面上的图案分隔开。
11.根据权利要求
6所述的滤波器，其特征在于，还包括位于块中的内部金属化壁，其将所述第一组通孔和第二组通孔分隔开。
12.根据权利要求
11所述的滤波器，其特征在于，其中块由单独的第一块和第二块组成，所述第一块和第二块已经耦合在一起并分别限定所述第一组通孔和第二组通孔。
13.—种滤波器，其特征在于，该滤波器包括介电材料的核心，包括具有金属化区域图案的外表面；第一组通孔和第二组通孔，穿过核心延伸并终止于外表面中的开口中；以及至少第一壁，形成在外表面上，其将所述第一组通孔和第二组通孔的相应的开口隔开。
14.根据权利要求
13所述的滤波器，其特征在于，其中核心包括内部金属化层，其将所述第一组通孔和第二组通孔分隔开。
15.根据权利要求
14所述的滤波器，其特征在于，其中核心包括第一介电材料块和第二介电材料块，该第一介电材料块和第二介电材料块分别限定所述第一组通孔和第二组通孔且已经耦合在一起以限定所述内部金属化层。
专利摘要
复式滤波器包括介电材料的核心，该核心具有顶表面、底表面和侧表面以及穿过其延伸的第一和第二空间分离的通孔。壁从顶表面向外延伸以限定外围边缘和腔体。金属化和非金属化区域的图案被限定在选定的核心表面，该表面包括顶表面上的金属化带，其延伸到壁及壁的外围边缘上以限定相应的发射、接收和天线连接柱。在一个实施例中，核心由两个独立的块组成，两个独立的块已经耦合在一起限定一内部金属化层，该内部金属化层将第一和第二组通孔分隔开，顶表面上的外部壁将其上的各个发射和接收导电图案分隔开。
文档编号H01P1/213GKCN202308233SQ201090000637
公开日2012年7月4日 申请日期2010年1月7日
发明者J·纳梅德 申请人:Cts公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan