专利名称：电介质谐振器装置、滤波器、天线共用器以及通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在空腔(cavity)内安装电介质芯形成的电介质谐振器装置、使用该装置的滤波器、天线共用器(duplexer)以及使用这些部件的通信装置。
背景技术：
向来，具有开口面的陶瓷制造的空腔内设置电介质芯，在空腔上形成导体膜，同时空腔的开口面用金属面板覆盖的电介质谐振器装置被用作微波带的滤波器等。
具体地说，在线膨胀系数与谐振器材料的线膨胀系数大致相等的金属面板上形成耦合环等，在陶瓷制空腔的开口面的电极面上直接钎焊该金属面板的装置公开于日本特开平9-51201号以及特开平8-222905号。又，用形成耦合环等的印刷电路板覆盖陶瓷制的空腔的开口面，陶瓷制造空腔的导体膜和印刷电路板之间夹着接地板钎焊的装置，或用螺丝将接地板固定于印刷电路板侧的装置公开于日本特开平8-181513号以及特开平8-65017号。
但是，在上述特开平9-51201号以及特开平8-222905号上公开的结构中，谐振装置如果是大型化，则陶瓷制造的空腔的热容量变大，因此在钎焊时容易发生较大的温度梯度，造成应力加在接合面上的状态，存在着在长时间工作的环境中接合部产生裂纹达到破坏的程度之前的允许量变小的问题。又，上述日本特开平8-181513号和特开平8-65017号公报公开的结构中，需要多枚接地板，因此零件数目变多，总体成本有增加的倾向。
又，上述已有例中的任何一个都存在着在陶瓷制空腔的开口面形状复杂的情况下制造时工作效率低下的倾向，特别是在使用作为义务的无铅钎焊的情况下这种倾向更加显著的问题。
发明内容
本发明的结构是，具备有开口面，内部容纳电介质芯的，表面覆盖导体膜的陶瓷制空腔，以具有导电性的面板覆盖该空腔的开口面，以构成电介质谐振器装置，而在空腔开口面的导体膜与面板之间夹着具有弹性的接地板，同时将面板以固定构件固定在空腔上。这样，在空腔的开口部与面板之间通过与空腔开口面的导体膜导通的接地板使其以弹性状态接合，以此解决随着钎焊发生的接合部的可靠性问题以及接地板使用得多而增加零部件数目和成本的问题，而且即使是空腔开口部的形状复杂制造也容易进行。
又，本发明在所述接地板上设置在开口面的导体膜与面板之间的间隙方向上具有厚度的突起。借助于此，不仅利用接地板材料本身的弹性，而且利用该突起的形状使整体具有较大的弹性，使空腔开口面的导体膜与面板保持更加良好的电气接触状态(接地连接)。
又，本发明以空腔的大致平行相对的第1、第2面为开口面，配置覆盖各开口面的第1、第2面板，该两个面板之间用螺丝固定。采用这样的结构，可以适应于在相对的两个面板上分别设置耦合环等的电介质谐振器装置，并且可以不设置在空腔一侧安装面板用的特别结构，而能够只用两块面板夹着空腔进行固定实施安装。
又，在多处设置固定相对的两块面板的螺丝，其中至少一部分设置于通过空腔内的位置。借助于此，避免由于特别设置螺丝通过的空间而导致装置整体的大型化。
又，本发明电介质芯形成两个电介质柱交叉的十字形，同时成一整体形成于所述空腔内，使与空腔的开口面平行的面上的该空腔外壁的剖面形状大致为一定，并且在空腔的外壁、在所述两个电介质柱的各自的轴方向上设置中间细的细腰部，在细腰部把所述螺丝的一部分配置于空腔外，在细腰部以外的位置把其他螺丝配置于空腔内。借助于此，使通过空腔外部的螺丝不通向比空腔的外形形状更宽的位置，避免整体的大型化。
又，本发明利用具备上述任意一种结构的电介质谐振器装置构成滤波器和天线共用器。
还有，本发明设置上述滤波器或天线共用器构成通信装置。
附图概述
图1是第1实施形态的电介质谐振器装置及滤波器的结构的分解立体图。
图2是与上述装置的输入输出回路和耦合环一起表示的空腔的顶视图。
图3接地板的部分剖面图。
图4表示电介质谐振器装置的3个谐振模式的例子。
图5a、图5b表示各谐振模式之间的结合调整及频率调整的例子。
图6是表示第2实施形态的天线共用器的结构的顶视图。
图7是表示第3实施形态的通信装置的结构的方框图。
具体实施形态图1是本发明第1实施形态的滤波器的分解立体图。在图1中，1a、1b分别是电介质陶瓷制的空腔，图中的上表面和下表面分别为开口面。这些空腔的内部分别利用整体成型设置电介质芯2a、2b。图2是使该电介质芯一体化的空腔部分的顶视图。
在图1中，3是覆盖空腔1a、1b的上部开口面的金属面板。4是覆盖其下部开口面的金属面板。5a、5b是夹在空腔1a、1b的上部开口面与上面板3之间的接地板，6a、6b是夹在空腔1a、1b的下部开口面与下面板4之间的接地板。7a、7b分别为同轴接插件，在这一例子中，7a为输入侧，7b作为输出侧使用。又，上面板3的内表面上(图中的下表面)设置有在同轴接插件7a、7b的中心导体和上面板3之间构成回路的输入输出回路。在下面板4的向着空腔内部的面(图中的上表面)上安装耦合环10a、10b。
如图2所示，在空腔1a、1b的内部成一整体形成有由两个电介质柱交叉成十字形的电介质芯2a、2b，使整体为电介质芯一体成型空腔。使与空腔的开口面平行的面上的该空腔外壁的剖面形状大致为一定，并且在空腔的外壁、在两个电介质柱的各自的轴方向上设置中间细的细腰部11，这些空腔1a、1b的外侧面和上下开口面上覆盖银电极等的导体膜。
在图1中，8是在上面板3和下面板4之间夹着接地板5a、5b、6a、6b和空腔1a、1b的16支螺丝。但是在图中为了避免螺丝的重叠造成画面复杂化，省略其一部分。这16支螺丝分别通过设置于上面板3的孔h11～h18、h21～h28，拧在与其相对设置的面板4的螺丝孔中。通过上面板3的孔h11、h13、h15、h17的4个螺丝通过空腔1a的内部，通过孔h12、h14、h16、h18的4个螺丝通过空腔1a的细腰部外侧、即空腔的外部。同样，通过上面板3的孔h21、h23、h25、h27的4个螺丝通过空腔1b的内部，通过孔h22、h24、h26、h28的4个螺丝通过空腔1b的细腰部外侧。还有，通过孔h13和h23的螺丝也兼用于把同轴接插件7a、7b固定于上面板3。
一旦在空腔内部存在导体，在该导体表面就会产生导体损耗，但是在通过所述空腔内部的螺丝镀银的情况下，在其表面的导体损失就大大减小，谐振器的Q0的劣化被抑制于5～6％。
图3是图1所示的接地板5a、5b、6a、6b的各主要部分的剖面图。这些接地板形成与空腔1a、1b的开口部大致相同形状的框形，而在这些地方形成向厚度方向突出的突起，并且使该突起沿着框延伸。借助于这一结构，增加接地板的整体厚度，扩展其厚度方向的弹性形变范围。因此在夹着接地板安装面板3、4于空腔的开口面上时，面板3、4不是局部贴紧空腔1a、1b的上下开口面的导体膜，而是均匀地与其接触，能够实现可靠的接地。
在图2中，9a是连接于同轴插接件7a的中心导体上的输入输出回路，9b是连接于同轴插接件7b的中心导体上的输入输出回路。10a、10b分别是耦合环，于下面板4之间分别构成环。耦合环10a形成垂直于输入输出回路9a与上面板3形成的环面的环面，耦合环10b同样形成垂直于输入输出回路9b与上面板3形成的环面的环面。
下面对上述电介质谐振器装置的使用模式与各模式之间的结合加以说明。
图4是图1所示的电介质芯成一整体型空腔的仰视图。在这里，粗线的箭头简略表示第1模式即(TM110x+TM110y)模式的电场矢量的方向，细线的箭头简略表示第3模式即(TM110x-TM110y)模式的电场矢量的方向，虚线的箭头简略表示第2模式即TM111模式的电场矢量的方向。还有，利用设置细腰部11，使TM111模式的频率与TM110x+TM110y模式及TM110x-TM110y模式的频率大致相等。
图5a和图5b都是空腔的下表面图，表示该电介质谐振器装置的3个模式中的规定的模式之间的耦合调整及为了各模式的频率调整而设置的孔和槽的样子。图5a表示调谐之前的状态，从该状态出发，向x方向和y方向延伸的两个电介质柱形成交叉的十字形的电介质芯的角落部分上在45°方向上形成规定深度的槽28、26，使该槽28和26的大小不同，以此使第1模式(TM110x+TM110y模式)与第2模式TM111模式的电场强度分布有扰动。以此谋求第1模式与第2模式之间的耦合，同样，使槽25与27的大小有差别以谋求第2模式与第3模式(TM110x-TM110y模式)的耦合，利用该差值调整耦合系数。
从孔21、23向中央孔20延伸的槽21’、23’使第1模式与第3模式的一种耦合模式即TM110x模式的频率改变，从孔22、24向中央孔20延伸的槽22’、24’使第1模式与第3模式的另一种耦合模式即TM110y模式的频率改变，因此利用该槽(21’、23’)的深度和槽(22’、24’)的深度的差值使第1模式与第3模式之间耦合，利用其深度差值的大小调整耦合系数。
又，利用上述槽21’、22’、23’、24’的深度主要是改变第1模式与第3模式的频率，利用槽28、26的深度主要改变第1模式和第2模式的频率。利用槽25、27的深度主要改变第2模式和第3模式的频率。因此，槽21’～24’对第1、第3模式的频率变化的作用和对第2模式的作用存在差异，所以槽21’～24’也是为了补偿因设置耦合用的槽25、26、27、28而产生的第1、第2、第3模式的频率变化而设置的。
图2所示的输入输出回路9a与电介质谐振器装置100的第1模式(TM110x-TM110y模式)耦合，耦合环10a与第3模式(TM110x+TM110y模式)耦合。同样，电介质谐振器装置101的输入输出回路9b与第3模式耦合，耦合环10b与第1模式耦合。而该第1模式与第3模式由于处于正交关系而不能够直接耦合，是通过第2模式(TM111模式)依序耦合的。因此，在图1所示的同轴接插件7a和7b之间，按照电介质谐振器装置100的第1模式、第2模式、第3模式、电介质谐振器装置101的第1模式、第2模式、第3模式的顺序耦合，作为显示出总计6级的谐振器形成的带通特性的滤波器起作用。
这样，对空腔安装上下面板可以不用钎焊而用螺丝固定，因此组装极简单，可以减少制造需要的时间和成本。又，拆卸也容易，因此在试制试验阶段也能够缩短设计时间。
图6是第2实施形态的天线共用器的结构例。该天线共用器设置第1实施形态所示的两个电介质谐振器装置构成的滤波器，图6是从上面板一侧观看的顶视图。在图6中，100TX、101TX是构成发送滤波器的两个电介质谐振器装置。而100RX、101RX是构成接收滤波器的两个电介质谐振器装置。这4个100TX、101TX、100RX、101RX的空腔用上下两个面板一起夹入形成一体。
电介质谐振器装置100TX、101TX构成的总计6级谐振器形成的滤波器与第1实施形态所示的滤波器基本部分相同。但是与电介质谐振器装置101TX的第3级谐振器、即发送滤波器的末级谐振器耦合的耦合环9b和与电介质谐振器装置100RX的第1级谐振器、即接收滤波器的第1级谐振器耦合的耦合环9c之间通过线路连接着，作为天线端子的同轴接插件7ANT的中心导体连接于该线路的规定点上。利用该线路使发送信号与接收信号分开。
这样，构成具备总计6级的谐振器形成的发送滤波器和同样由6级谐振器形成的接收滤波器，以同轴接插件7TX为发送信号输入端子，以7RX作为接收信号输出端子的天线共用器。
如上所述谋求提高空腔与面板的接合部的可靠性，减少零部件数目，降低成本。而且即使开口面的形状复杂也能够构成相应于其形状使螺丝通过空腔内外，以构成小型而且具有特定的特性的电介质滤波器或电介质天线共用器。
图7表示第3实施形态的通信装置的结构。在这里，天线共用器由发送滤波器与接收滤波器构成，使用图5或图6所示结构的电介质天线共用器。这种天线共用器的发送信号输入端口上连接发送电路，接收信号输出端口上连接接收电路，而且在天线端口上连接天线。也可以在发送电路的输出部和接收电路的输入部设置图1～图5所示结构的电介质滤波器。
这样能够利用空腔与面板的接合部的可靠性高，减少了零部件数目，降低成本的，而且即使开口面的形状复杂也能够实现小型化而且具有规定的特性的电介质滤波器或电介质天线共用器，实现总体上小型化轻量化的通信装置。
采用本发明，能够解决空腔与面板之间进行钎焊时发生的接合部可靠性问题以及接地板使用得多而增加零部件数目和成本的问题，而且即使是空腔开口部的形状复杂也容易对付。
又，在接地板上设置在空腔开口面的导体膜与面板之间的间隙方向上具有厚度的突起，借助于此，不仅接地板在厚度方向上具有较大的弹性，而且使空腔开口面的导体膜与面板保持更加良好的电气接触状态(接地连接)。
又，在覆盖空腔的大致平行相对的第1、第2开口面的第1、第2面板之间用螺丝固定，借助于此，可以适应于在相对的两个面板上分别设置耦合环等的电介质谐振器装置，并且可以不设置在空腔一侧安装面板用的特别结构，而能够只用两块面板夹着空腔进行固定实施安装。
又，在多处设置固定相对的两块面板的螺丝，其中至少一部分设置于通过空腔内的位置，以此避免由于特别设置螺丝通过的空间而导致装置整体的大型化。
又，在空腔的外壁、电介质芯的两个轴方向上设置中间细的细腰部，在细腰部把一部分螺丝配置于空腔外，以此，使通过空腔外部的螺丝不通向比空腔的外形形状更宽的位置，避免整体的大型化。而且由于是用通过空腔内侧的螺丝与通过空腔外侧的螺丝把面板压在空腔的开口面上，因此面板上不容易受到弯曲应力，能够使空腔开口面保持为平面。其结果是，能够避免由于拧螺丝而改变频率特性。
工业应用性由上面所述可知，本发明的电介质谐振器装置、滤波器、天线共用器能够适用于例如便携式电话系统的基地台站的通信装置。
权利要求
1.一种电介质谐振器装置，具备具有开口面，内部容纳电介质芯的，表面覆盖导体膜的陶瓷制空腔、以及覆盖所述开口面的，具有导电性的面板，其特征在于，在所述开口面的所述空腔表面的导体膜与所述面板之间夹着具有弹性的接地板，同时将所述面板以压接状态固定在所述空腔上。
2.根据权利要求1所述的电介质谐振器装置，其特征在于，在所述接地板上设置在所述开口面的导体膜与所述面板之间的间隙方向上具有厚度的突起。
3.根据权利要求1或2所述的电介质谐振器装置，其特征在于，所述开口面是所述空腔的大致平行相对的第1、第2开口面，所述面板是分别覆盖所述第1、第2开口面的第1、第2面板，该第1、第2面板之间用螺丝固定。
4.根据权利要求3所述的电介质谐振器装置，其特征在于，在多处设置螺丝，其中至少一部分设置于通过所述空腔内的位置。
5.根据权利要求3或4所述的电介质谐振器装置，其特征在于，在所述螺丝表面形成银膜。
6.根据权利要求3或4或5所述的电介质谐振器装置，其特征在于，所述电介质芯形成两个电介质柱交叉的十字形，同时成一整体形成于所述空腔内，使与所述空腔的开口面平行的面上的该空腔外壁的剖面形状大致为一定，并且在所述空腔的外壁、在所述两个电介质柱的各自的轴方向上设置中间细的细腰部，在所述细腰部把所述螺丝的一部分配置于空腔外，在所述细腰部以外的位置把其他螺丝配置于空腔内。
7.一种滤波器，具备权利要求1～6中的任一项所述的电介质谐振器装置，在所述面板上设置输入输出回路形成该滤波器。
8.一种天线共用器，其特征在于，是在权利要求7所述的滤波器中，将所述空腔与所述电介质芯形成的多个谐振区域中的2个谐振区域的谐振模块结合的输入输出回路、或结合于该输入输出回路的电极，作为共用天线用输入输出部取出到外部形成的天线共用器。
9.一种通信装置，其特征在于，设置权利要求7所述的滤波器或权利要求8所述的天线共用器。
全文摘要
用上下面板(3、4)隔着接地板(5a、5b、6a、6b)夹着具有上下开口面,在内部成一整体设置电介质芯(2a、2b)的陶瓷制空腔(1a、1b)的上下开口面,以螺丝(8)固定的。以此可以解决将金属面板直接钎焊于陶瓷制造的空腔的开口部的结构的焊接部可靠性问题和用接地板将印刷电路板安装于陶瓷制造的空腔的开口部的结构中零部件数目的增加、成本上升的问题。而且即使是空腔的开口面的形状复杂也容易对付。
文档编号H01P7/10GK1389001SQ01802685
公开日2003年1月1日 申请日期2001年6月26日 优先权日2000年7月10日
发明者安藤正道, 久保田和彦 申请人:株式会社村田制作所