专利名称：介质滤波器、介质耦合器及使用它们的通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过在一介质块的内部和外部形成导电膜而获得的介质滤波器和介质双工器，并涉及使用它们的通信装置。
背景技术：
在诸如蜂窝式电话等通信装置中，使用通过提供在一介质块的内部和外部形成导电膜而获得的多个谐振传输线而形成的介质滤波器。
在5-145302号日本未审查专利公开中揭示了使用介质块且其中在一通频带附近产生一衰减极点的常规介质滤波器。
以上申请中所揭示的介质滤波器具有多路径结构，其中置于一介质块中并设有形成内部导体的多个孔的两个内部导体与该介质块的外表面上形成的输入/输出电极电容耦合，每个孔构成一谐振传输线。
以上多路径结构在一通频带的低频一侧或高频一侧上产生一衰减极点。为了使该衰减极点靠近该通频带，应增加来自设置在导电块中的形成内部导体的多个孔中最远的一个孔的第二谐振传输线与输入/输出电极之间的跳跃(leap)耦合。
然而，当来自最远的一个孔的第二谐振传输线与输入/输出电极之间的电容增加时，由于第一(最远端)谐振传输线与输入/输出电极之间的电容(外部耦合量)相对降低，所以使通频带的特性(尤其是反射特性)变差。
当相互靠近地放置第一谐振传输线与输入/输出电极以增加其间的外部耦合时，由于电场强度增加，产生插入损耗变差的问题。
发明内容
相应地，本发明的目的是提供一种介质滤波器和介质双工器，其中使衰减极点靠近通频带而不降低通频带的特性也不增加插入损耗，以及提供一种通信装置。
为此，依据本发明的第一个方面，提供了一种介质滤波器，包括基本上为直角平行六面体形状的介质块；在介质块中基本上相互平行设置的形成内部导体的多个孔，每个孔包括在其内表面上形成的内部导体；在介质块的外表面上形成的外部导体；以及在介质块的外表面上形成的输入输出电极。在此介质滤波器中，从一侧面(该侧面是沿形成内部导体的孔的排列方向的介质块的一个端面)到一底面(该底面是面对一安装基底的介质块的安装表面)形成输入输出电极，在最靠近端面的形成内部导体的第一孔的内部导体与形成内部导体的所述第一孔的附近的形成内部导体的第二孔的内部导体之间产生一电容，至少形成内部导体的第一孔的剖面为沿侧面延伸的非圆形形状。
由于减少了使用最靠近介质块侧面的形成内部导体的孔的谐振传输线与输入输出电极之间外部耦合部分中的电场强度，而且由于增加了使用最靠近侧面的形成内部导体的孔和紧接着该孔的形成有内部电极的孔的两个谐振传输线之间的相互耦合，所以可使衰减极点较靠近通频带。
依据本发明的第二个方面，一种介质双工器包括依据本发明第一方面的介质滤波器。在此介质双工器中，介质滤波器的输入输出电极用作发送信号输入电极、接收信号输出电极以及天线连接电极之一。
本发明的这一方面使得介质双工器在发送频带与接收频带之间有足够的衰减量。
依据本发明的第三个方面，一种通信装置包括依据本发明第一方面的介质滤波器或依据本发明第二方面的介质双工器。
通过利用具有优良频带内特性且在通频带附近有足够衰减量的小带通滤波器，可构成具有优良通信性能的小型通信装置。
从以下对本发明的描述并参考附图，将使本发明的其他特征和优点变得明显起来。
附图概述
图1是示出依据本发明第一实施例的介质滤波器的透视图；图2是介质滤波器的剖面图；图3A到3D是介质滤波器的投影图；图4是介质滤波器的等效电路图；图5是示出介质滤波器的发送特性的曲线图；图6A到6D是依据第二实施例的介质滤波器的投影图；
图7是示出介质滤波器的发送特性的曲线图；图8是依据第三实施例的介质滤波器的透视图；图9是依据第四实施例的介质双工器的透视图；图10A和10B分别是介质双工器及其比较例子的剖面图；图11是示出介质双工器的接收滤波器单元的发送特性的曲线图；以及图12是依据第五实施例的介质双工器的透视图。
本发明的较佳实施方式参考图1到5来描述依据第一实施例的介质滤波器的结构。
图1是介质滤波器的透视图，图2是沿垂直于形成内部导体的孔2a、2b、2c和2d的轴的平面的剖面图；图3A、3B、3C和3D是投影图。在图1中，把待安装到一安装基底的面示为顶面。如这些图中所示，在基本上为直角平行六面体形状的介质块1内放置相互平行排列的形成内部导体的四个孔2a、2b、2c和2d。这些形成内部导体的孔2a、2b、2c和2d的剖面形成椭圆形状(椭圆形)。内部导体在形成内部导体的孔的内表面上独立地形成为谐振传输线。在介质块1的外表面(六个面)上形成外部导体4。在形成内部导体的孔2a到2d的开口附近设有不形成内部导体的部分“g”，它们用作谐振传输线的开口端。在内部导体的开口端附近，从一侧面(它是沿形成内部导体的孔2a到2d的排列方向的端面)到底面(图1中的顶面，它是面对安装基底的安装面)设有输入输出电极5a和5b。
图2示出内部导体与输入输出电极之间的电容。在输入输出电极5a与形成内部导体的孔(最靠近介质块1的侧面)的内部导体3a与紧接着该孔的形成内部导体的孔的内部导体3b中的每一个之间产生电容C3和C1。电容C2是在内部导体3a与3b之间产生的。因而，通过使形成内部导体的孔的剖面形成沿介质块的侧面延伸的椭圆形状(椭圆形)，可减少电容C3部分的电场强度，同时增加电容C3。
这增加了跳跃耦合的电容，同时保证了外部耦合量，这样可提高通频带的特性。此外，这可减少电场增强引起的插入损耗。通过使每个形成内部导体的孔沿平行于侧面的方向(垂直于形成内部导体的孔的排列方向的方向)完全变平，相互面对的形成内部导体的相邻孔的部分形成一平面(或降低了曲率)。相应地，即使形成内部导体的孔的排列间距变窄，也可防止电场增强。这可沿形成内部导体的孔的排列方向减少介质块的整个尺寸，从而可制造整个小型化的介质滤波器。
随着内部导体3a和3b之间的相对面积的增加，可容易地增加图2所示的互电容C2。使得衰减极点随着电容C2的增加而更靠近通频带。这可保证在通频带附近的不想要的信号有足够的衰减量。
图3A是介质滤波器的俯视图，其中介质滤波器是直立的，其安装表面朝前；图3B是正视图；图3C是左视图，图3D是底视图。因而，形成了一个台阶结构，其中形成内部导体的孔2a到2d的内径在开口端一侧较大，而在短路端一侧较小。形成内部导体的孔2a和2b的短路端一侧上的孔中心沿进一步相互远离的方向偏心，这使得使用这两个形成内部导体的孔的谐振器电容耦合。同样，使用形成内部导体的孔2c和2d的两个谐振器也电容耦合。通过使相互相对靠近设置的短路端一侧上的孔中心在开口端一侧偏心，使得使用形成内部导体的孔2b和2c的谐振器电容耦合。
图4是以上介质滤波器的等效电路图。Ra到Rd是使用图3A到3D所示形成内部导体的孔2a到2d的谐振器。Ca和Cb是输入输出电极5a与形成内部导体的孔2a和2b的开口端附近的每个内部导体之间所产生的电容。Cd是形成内部导体的孔2d的开口端附近的内部导体与输入输出电极5b之间所产生的电容。
图5示出以上介质滤波器的发送特性。在该图中，实线表示图3A到3D所示依据本发明的介质滤波器的特性，虚线表示这样一种情况的特性，其中形成内部导体的孔在开口端一侧上的剖面与短路一侧上的剖面同样为圆形。因而，通过使形成内部导体的孔的剖面形状形成沿介质块的侧面延伸的椭圆形，可增加Ca而不增加电场增强。相应地，可使衰减极点靠近通频带。此外，如上所述，可通过增加谐振器Ra与Rb之间的耦合程度而使衰减极点更靠近通频带一侧。
参考图6A到6D和7来描述依据第二实施例的介质滤波器的结构。
图6A、6B、6C和6D是介质滤波器的投影图；图6A是在介质滤波器直立且安装面朝前时的俯视图；图6B是正视图；图6C是左视图；图6D是底视图。从与图3A到3D的比较可见，在此介质滤波器中，通过开口端一侧的偏心而使形成内部导体的孔2a与2b的短路端一侧上的孔的中心相互相对靠近，可在使用这两个形成内部导体的孔的谐振器之间产生电容耦合。同样，在使用形成内部导体的孔2c和2d的两个谐振器之间产生电容耦合。通过开口端一侧的偏心而使形成内部导体的孔2b与2c的短路端一侧上的孔的中心相互相对靠近，可在使用这两个形成内部导体的孔2b和2c的谐振器之间产生电容耦合。
该介质滤波器的等效电路与图4所示的相同。在这两个电容耦合的谐振器之间设置一跳跃电容Cb。
图7示出该介质滤波器的发送特性。因而，通过在这两个电容耦合的谐振器之间设置跳跃电容，在通频带的高频一侧产生衰减极点。在图7中，实线表示图6A到6D所示依据本发明的介质滤波器的特性，虚线表示形成内部导体的孔的开口端一侧与短路端一侧一样具有圆形剖面形状的情况下的特性。与第一实施例相同的方式，通过使形成内部导体的孔的开口端的剖面形状成为沿介质块的一侧面延伸的椭圆形形状，可使衰减极点接近通频带。
图8是依据第三实施例的介质滤波器的透视图。虽然在第一和第二实施例中，在外表面(六个面)上形成外部导体前开口端设置在形成内部导体的孔的内部，可把形成内部导体的孔的开口设置成如图8所示的开口端面。
参考图9到11来描述依据第四实施例的介质双工器的结构。
图9是介质双工器的透视图。把用于安装基底的介质双工器的安装面示为顶面。图10A是在垂直于形成内部导体的孔的轴而延伸的面处介质双工器的主要元件的剖面图。图10B是一比较例子的剖面图，其中形成内部导体的孔的剖面为圆形。图11示出该介质双工器的天线端端子与接收信号输出端之间的发送特性。
如图9所示，在直角平行六面体介质块1中设置相互平行安排的形成内部导体的孔2a到2h。在每个形成内部导体的孔中形成内部导体。以与图1所示相同的方式，靠近从该图看到的形成内部导体的孔2a、2c、2d、2f、2g和2h的右后端设置不形成内部导体的部分(未示出)。在形成内部导体的孔2b和2e的整个内表面上形成内部导体。在介质块1的外表面(六个面)上形成在形成内部导体的孔2g和2h的开口端附近之间电容耦合的输入/输出电极5rx、分别与形成内部导体的孔2b和2e保持电气连续的输入输出电极5tx和5ant以及外部导体4。
使用形成内部导体的孔2a的谐振器与使用形成内部导体的孔2b叉指式耦合而起到陷波滤波器的作用。使用形成内部导体的孔2c和2d的两个谐振器梳状(comb-line)耦合，使用形成内部导体的孔2c的谐振器与起到激励线(excitation line)作用的形成内部导体的孔2b的内部导体叉指式耦合。同样，使用形成内部导体的孔2d的谐振器与形成内部导体的孔2e的内部导体叉指式耦合。使用形成内部导体的孔2f、2g和2h的谐振器梳状耦合。使用形成内部导体的孔2f的谐振器与形成内部导体的孔2e的内部导体叉指式耦合。
使用形成内部导体的孔2a、2c和2d的谐振器起到发送滤波器的作用，使用形成内部导体的孔2f、2g和2h的谐振器起到接收滤波器的作用。输入输出电极5tx、5ant和5rx分别起到发送信号输入端、天线端子和接收信号输出端的作用。
由于输入输出电极5tx(接收信号输出端)与两个电容耦合的形成内部导体的孔2g和2h内部导体的各开口端近端电容耦合，所以如图11所示在通频带的低频一侧上产生衰减极点。
如图10B所示，在每个形成内部导体的孔的开口端一侧上的剖面为圆形前每个形成内部导体的孔的内径为1.0mm时，介质块的整个宽度为12.8mm。依据本实施例，通过使形成内部导体的孔的开口端一侧的内部区域相同(假定开口端一侧内部区域的剖面形状为垂直于形成内部导体的孔的排列顺序延伸的椭圆形)，并把椭圆形的短轴的宽度设定为0.8mm，可把介质块的整个宽度减小到11.6mm。
图12是示出依据第五实施例的介质双工器的结构的透视图。图9所示的实施例使接收信号输出端5rx在接收频带的低频一侧产生衰减极点。在图12所示的实施例中，通过在发送信号输入端5tx与两个形成内部导体的孔的内部导体的各开口端近端之间产生电容，还在发送频带的高频一侧产生衰减极点。即，通过使用形成内部导体的孔2g和2h的谐振器之间的电容耦合，以与第一实施例相同的方式在通频带的低频一侧产生衰减极点。通过使用形成内部导体的孔2a和2b的谐振器之间的电容耦合，以与第二实施例相同的方式在通频带的高频一侧产生衰减极点。
发送滤波器和接收滤波器的这两个衰减极点防止了发送信号与接收电路一侧发生干扰。
虽然相对于特定实施例描述了本发明，但许多其他变化修改和其他使用见对本领域内的技术人员变得明显起来。因此，本发明不限于这里的具体揭示，而仅由所附的权利要求书来限定。
权利要求
1.一种介质滤波器，包括基本上为直角平行六面体形状的介质块；基本上相互平行设置在介质块中的形成内部导体的多个孔，每个孔包括在其内表面上形成的内部导体；在所述介质块的外表面上形成的外部导体；在所述介质块的外表面上形成的输入输出电极，其中从一侧面到一底面形成所述输入输出电极，所述侧面是平行于形成内部导体的所述孔的方向的所述介质块的一个端面，所述底面是面对一安装基地的所述介质块的一安装面；在最靠近所述端面的形成内部导体的第一孔的内部导体与形成内部导体的所述第一孔附近的形成内部导体的第二孔的内部导体之间产生电容；以及至少形成内部导体的所述第一孔的剖面在形成内部导体的所述第一孔的至少一部分为沿平行于所述侧面的方向延伸的非圆形形状。
2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于形成内部导体的所述多个孔从所述介质块的正面向背面延伸，至少形成内部导体的所述第一孔的剖面在所述正面与背面中的一个面处为非圆形形状，而在所述正面与背面中的另一个面处为圆形形状。
3.如权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于形成内部导体的每个所述孔在所述正面与背面中的一个面处为非圆形形状，而在所述正面与背面中的另一个面处为圆形形状。
4.如权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于非圆形形状是椭圆形。
5.如权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于形成内部导体的相邻孔的圆形剖面形状的各个中心的间隔比形成内部导体的所述相邻孔的所述椭圆形形状的中心之间的距离近。
6.如权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于形成内部导体的相邻孔的圆形剖面形状的各个中心的间隔比形成内部导体的所述相邻孔的所述椭圆形形状的中心之间的距离远。
7.一种介质双工器，包括如权利要求1-6所述的介质滤波器，其中所述介质滤波器的所述输入输出电极用作发送信号输入电极、接收信号输出电极以及天线连接电极之一。
8.一种通信装置，包括如权利要求1-6所述的介质滤波器。
9.一种通信装置，包括如权利要求7所述的介质双工器。
全文摘要
一种介质滤波器,包括:基本上为直角平行六面体形状的介质块;基本上相互平行设置在介质块中的形成内部导体的多个孔,每个孔包括在其内表面上形成的内部导体;在介质块的外表面上形成的外部导体;在介质块的外表面上形成的输入输出电极。在此介质滤波器中,从一侧面(它是平行于形成内部导体的孔的方向的介质块的一个端面)到一底面(它是面对一安装基地的介质块的一安装面)形成输入输出电极,在最靠近端面的形成内部导体的第一孔的内部导体与形成内部导体的第一孔附近的形成内部导体的第二孔的内部导体之间产生电容,至少形成内部导体的第一孔的剖面为沿平行于侧面的方向延伸的非圆形形状。
文档编号H01P1/205GK1338792SQ0112497
公开日2002年3月6日 申请日期2001年8月10日 优先权日2000年8月10日
发明者黑田克人, 石原甚誠, 加藤英幸 申请人:株式会社村田制作所