专利名称：高性能介电陶瓷滤波器的制作方法
本申请是2000年3月17日提交的题为高性能介电陶瓷滤波器的未决美国专利申请____号的部分继续，该申请要求保护1999年8月6日提交的美国临时申请60/147,676号的权益并和本申请是共同转让。
陶瓷片起着滤波器的作用，因为这些谐振器在每两个相邻谐振器之间是电感耦合和/或电容耦合的。这些部件是由设计在陶瓷片顶表面上的电极图形并用诸如银或铜这类导电材料镀覆而形成的。
陶瓷滤波器在本技术领域中是公知的，并在例如美国专利4,431,977；5,250,916；和5,488,335中有总体上的说明，所有这些都合并于此以作参考就像完全在此提出一样。
关于它的性能，在本技术领域中已经知道，介电陶瓷滤波器的带通特性是随着穿过陶瓷片的孔数增加而变得尖锐的。所需的孔数取决于对滤波器的所希望的衰减性质。一般说来，单向通信滤波器需要至少两个孔而双向通信需要三个以上的孔。这示于
图1中，其中曲线10表明比起曲线12和14来具有较少孔数的滤波器响应。很明显，曲线14是具有最多孔数的滤波器的响应，它是所示的三个响应中最尖锐的。参考图2，可以看出，某一特定介电陶瓷滤波器的带通特性由于使用了穿过陶瓷片的陷波孔也变得更加尖锐。实线的曲线21表示没有高端陷波的滤波器的响应。虚线曲线23表示具有高端陷波的同一滤波器的响应。
陷波孔，或者通常就把它们简称为陷波，是指谐振在不同于主滤波器孔频率下的谐振器，这些主滤波器孔通常就简称为孔。它们被设计成谐振在不希望的频率上。这样，这些孔传送所希望要的频率的信号而陷波则去除不论在低端或高端的不希望要频率的信号。滤波器的特性就以这种方式来定义，即高通、低通、或带通。陷波离孔的距离要比孔之间的距离更大，以此来避免孔与陷波之间的相互干扰。如图3所示，孔31相互之间分隔的距离为D，而陷波33和最靠近陷波33的传输孔之间的距离则安排为2D。陷波与传输极之间的精确距离是设计的选择之一以便达到规定的性能，但它最好是1到10mm。一般说来，陷波对孔的距离为1.5D到2D。
按照常规，陶瓷滤波器中的孔41和陷波43是排列成一直线的，如图4所示。这一设计和上面所提到的间隔要求限制了滤波器在缩小尺寸方面的范围。具体说，一个给定的滤波器的性能指标是它的宽度、长度、孔的数量和孔的直径的函数。通常的轴向长度L是2到20mm。宽度W是由孔的数量决定的。片状滤波器的常用宽度为2到70mm。减少孔的数量、孔的直径或孔间距离会影响其性能。因此，希望能设计出这样的介电陶瓷滤波器，它能够有效地减小给定的滤波器的尺寸而同时保持它的给定的性能指标。
图2说明陷波在去除高端频率中的有效性。
图3是常规的陶瓷片状滤波器中孔间和孔与陷波间的间隔的表示。
图4是常规介电陶瓷滤波器的顶表面的平面图，其上的孔和陷波是沿直线定位的。
图5表明本发明的一个实施例，其中的陷波偏离中心并有缩小的直径。
图6表示按照本发明的陷波对孔的偏离，其中的传输极在滤波器顶表面上为圆形截面。
图7表示按照本发明的陷波对孔的偏离，其中的传输极在滤波器顶表面上有椭圆形截面。
发明的详细说明参阅图5，这里示出了本发明的一个实施例，其中的陷波53移到偏离于与每个孔51相交的中心线处。此外，陷波53的直径做成比孔51的直径更小。这两个调整的组合使得陷波可以在水平上更靠近于孔而不影响它的性能。因此，任何具有给定规格的直线型片状滤波器可以减小其宽度。
更具体说，如图6所示，在陷波63和最近的传输极61之间的水平间隔x约等于D，这里D是各传输极61之间的距离。水平距离x优选不应小于0.8D也不要大于1.5D。比起一端有一个陷波的片状滤波器而言，这相当于在宽度W上有一个很大的节省，比起在两端都有陷波且与传输极是直线排列的滤波器来，其节省更大。由于陷波是偏离中心的，它对孔的中线有一个垂直的偏移量y。假定瓷片的高度为H，如图6所示，孔61是以滤波器的高度取中心的使得它们的中心位于从两条边60和62的0.5H处，则陷波63的最低点应该至少位于孔61的最高点之上。换句话说，陷波和孔在垂直方向上不能重叠。在本发明的一个优选实施例中，给定陷波的直径为dt而孔61的直径为dl，则陷波63离孔61的垂直位移最好应该不大于(dt+dl)/2，但不大于3H/8。
参阅图7，这里孔61的截面是椭圆形的，陷波63离孔61的中心线的垂直位移最好仍不应大于(dt+dl)/2，并不大于3H/8，其中dl是椭圆形截面的长轴。
另外，如上所述，陷波孔的直径应该减小到一个优选的小于孔的直径这一范围，但不小于0.3mm。
和别的介电滤波器一样，选择电介质是设计中的一项。在本发明的一个优选的实施例中，电介质是陶瓷，它的介电常数在20到150之间。
片状滤波器的制造在本技术领域中是已知的，这包括将导电材料敷在电介质上的过程。如上所述，铜或银是通常被选用的导电材料。导电材料一般要覆盖陶瓷片的基本所有底面和侧壁。这是用若干已知方法中的某种方法来完成的。这些方法包括浸镀、喷镀或将铜或银膏印刷在电介质上并烘烤涂覆的电介质。其它方法包括电镀或无电镀，它们也是本技术领域中已知的过程。
按照本发明制成的滤波器可以是单向通信用的(单一滤波器)或双向通信用的(例如发射机滤波器和接收机滤波器两个滤波器的组合)。
上面仅仅说明了本发明的原理。熟悉本技术的人们能够设计出各种修改，这些修改虽然没有在这里明确说明或示出，但却体现了本发明的原理，因而是在它的精神和范围之内。
权利要求
1．一种滤波器，包括一介电材料片，其具有一顶表面、一底表面、将所说的顶表面和所说的底表面沿着该片的宽度方向连接起来的两个相对的侧壁，和将所说的顶表面和所说的底表面沿着该片的高度方向连接起来的两个相对的侧壁；沿着所说片的宽度方向相互隔开的并从所说的顶表面到所说的底表面延伸穿过该片的至少三个孔，其中该至少三个孔中的至少一个孔是陷波孔，它离沿着该片的所说宽度方向将所说的顶表面和所说的底表面连接起来的所说侧壁中的一个侧壁较为靠近，而且所说的至少三个孔中的至少两个邻近的孔是传输孔，所说的传输孔相互之间沿着片的宽度方向的间隔距离为D，并且其中所说的陷波孔的中心是偏离和所说的传输孔的中心相交的线的；以及导电材料基本上覆盖所说的底表面和侧壁表面以及所说的至少三个孔的所说内部表面。
2．如权利要求1的滤波器，其中沿着所说片的所说宽度方向的所说间隔，在所说的陷波孔和所说的下一个最靠近的传输孔之间，是在0.8D到1.5D之间。
3．如权利要求2的滤波器，其中沿着所说片的所说宽度方向的所说间隔，在所说的陷波孔和所说的下一个最靠近的传输孔之间，是在0.8D到1.2D之间。
4．如权利要求2的滤波器，其中所说的陷波孔沿着所说片的所说宽度方向与下一个最靠近的传输孔相间隔的距离约为D。
5．如权利要求1的滤波器，其中除了所说的陷波孔之外的所说的各个孔的中心基本上位于一直线上。
6．如权利要求4的滤波器，其中每个所说的传输孔的中心离开沿着所说片状滤波器的所说宽度方向连接所说的顶表面和所说的底表面的侧壁的间隔距离约为0.5H。
7．如权利要求6的滤波器，其中所说的陷波孔沿着该片的所说高度与所说的传输孔相隔的距离为不小于(dt+dl)/2、但不大于3/8H，其中dt是所说的陷波孔的直径，dl是所说传输孔的直径，而H是所说片的高度。
8．如权利要求7的滤波器，其中所说的传输孔是椭圆截面的，而且所说的dl是所说的椭圆截面的长轴。
全文摘要
一种减小了尺寸的陶瓷片滤波器具有陷波孔,其中心与穿过传输极中心的直线偏斜,以使它的中心与传输极的中心线之间在高度方向的距离大于(dt+dl)/2,但不大于滤波器高度的3/8。陷波孔还在宽度方向和相邻最靠近的传输孔相隔开一定量,它约为各传输孔的间距。由于这一安排,陷波孔的直径被缩小以便维持其性能,该性能等价于常规的滤波器,其陷波孔当前是和传输极成一直线的。减少的陷波孔直径和陷波孔和传输孔之间减少的宽度间距两者的组合,导致了陶瓷片滤波器尺寸的减小。
文档编号H01P1/205GK1320288SQ00801635
公开日2001年10月31日 申请日期2000年8月3日 优先权日1999年8月6日
发明者北岛正彦, 西村浩介, 中村浩 申请人:宇部电子有限公司