专利名称：介质滤波器和天线转换开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及介质滤波器和天线转换开关，其中，在一个介质块中形成包含一些相同轴向长度的孔的多个谐振腔。
图8示出传统的介质滤波器，其中，不同频率的许多谐振腔31，32和33做在介质块30里。在这样一种传统的介质滤波器里，因为频率不同，相应的谐振腔长度自然不同，因此介质滤波器30的形状很复杂。同样情况也出现于天线转换开关，其中多个不同频带的发射谐振腔和接收谐振腔整体地做在一个介质块里。
在这种各谐振腔被整体地做在一个介质块里的传统介质滤波器和天线转换开关里，应该在介质块中形成其长度随频率或波长变化的各谐振腔。所以，介质滤波器的形状很复杂，即使介质滤波器由模具一次操作成形。
此外，该模具不能用于形成另一个频率稍有不同的介质滤波器，这样，每当形成不同频率的谐振腔时就要准备新的模具，因此传统的介质滤波器和天线转换开关是昂贵的。
本发明的目的在于提供一种介质滤波器和天线转换开关，其中，在一个介质块中由一些相同轴向长度的谐振孔形成多个不同谐振频率或谐振波长的谐振腔，以便由在所述谐振孔中形成的介质座的位置来确定或调节各谐振腔的实际长度。
所谓“介质座”指的是介质块的未复盖导体的部份，因此，该部分的介质是暴露的。
在本发明的一个方面，提供一种介质滤波器，它包括介质块，在该介质块上除了输入和输出端子的周围区域外大部分形成外导体；多个相同轴向长度的谐振孔；输入和输出外耦合孔，在所述介质块的一对相对的端面之间基本上彼此平行地形成所述谐振孔和输入及输出外耦合孔；除了其开口附近的介质座之外，所述谐振孔含有内导体，并且，所述内导体在一对端面的两个面上都与所述外导体连接，因此，由介质座形成的开口端的位置构成了具有特定谐振长度的谐振腔；以及所述输入和输出外耦合孔具有内导体，所述内导体在所述介质块的一个端面上连接到外导体，并且在该介质块的另一个端面处连接到输入和输出端子。
在本发明的另一个方面，提供一种天线转换开关，它包括介质块，在该介质块上除了输入输出端子和天线端子的周围区域外大部分形成外导体；多个相同轴向长度的发射和接收谐振孔，输入和输出外耦合孔；天线外耦合孔，在所述介质块的一对相对的端面之间基本上彼此平行地形成所述谐振孔、输入和输出外耦合孔以及天线耦合孔，所述输入和输出外耦合孔分别设置在所述发射和接收谐振孔的外侧，并且，所述天线外耦合孔设置在所述发射和接收谐振孔之间；除了在其开口附近的介质座之外还含有内导体的发射和接收谐振孔，并且，所述内导体在所述一对端面的两个面上都连接到所述外导体，因此，由介质座形成的开口端的位置构成了具有特定谐振长度的谐振腔；以及所述输入和输出外耦合孔以及天线外耦合孔具有内导体，所述内导体在所述介质块的一个端面上连接到外导体，并且，在该介质块的另一个端面处连接到输入和输出端子，并且连接到天线端子。
根据本发明的上述方面的介质滤波器和天线转换开关还可以具有如下特征在上述介质滤波器和天线转换开关中，具有内导体的各外部耦合调节孔可以分别形成在介质块的一对相对的端面之间、邻近而且平行于输入端出外部耦合孔。
在上述天线转换开关中，具有内导体的各天线外部耦合调节孔可以分别形成在所述介质块的一对相对的端面之间、邻近输入输出外部耦合孔的外侧，且平行于输入输出外部耦合孔。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每一种形式中，陷波谐振腔可以形成在所述介质块的一对相对的端面之间、邻近输入输出外部耦合孔的外侧，且平行于输入输出外部耦合孔。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种形式中，所述多个谐振腔可以包含直孔。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种形式中，所述多个谐振腔可以含有在彼此同轴的大直径谐振孔和小直径谐振孔之间形成的台阶。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种结构中，所述多个谐振腔可以含有在非同轴的大直径谐振孔和小直径谐振孔之间形成的台阶。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种形式中，所述多个谐振腔可以包括直孔，或者含有在同轴的大直径谐振孔和小直径谐振孔之间形成的台阶，或者含有在非同轴的大直径谐振孔和小直径谐振孔之间形成的台阶，可以单独含有，也可以含有它们的组合。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种形式中，在所述介质块的至少一个主面上可以形成大体上与所述谐振孔成直角的台阶。
在上述介质滤波器和天线转换关开的每种形式中，在所述介质块的至少一个主面上可以形成在谐振孔之间的并且与谐振腔相同方向延伸的缝隙。
在上述介质滤波器和天线转换开关的每种形式中，可以形成处在谐振孔之间、且大体上与谐振孔平行的并且从所述介质块开路端延伸的耦合槽。
在上述介质滤波器和天线转换关开的每种形式中，所述多个谐振腔可以同其朝着同一方向的开路端共线耦合。
在上述介质滤波器和天线转换关开的每种形式中，所述多个谐振腔可以同其交替设置的开路端叉指式耦合。
在上述天线转换关开的每种形式中，在发射滤波器和接收滤波器中可以分别独立地形成天线外部耦合孔和天线外部耦合调节孔。
根据本发明的所述有益的特点，在一个介质块中由相同轴向长度的孔形成多个不同谐振频率(谐振波长)的谐振腔，使得在所述谐振孔内形成的介质座的位置确定了所述谐振腔的实际长度。所以，其中形成包含多个不同频率的谐振腔的介质滤波器或天线转换关开的介质块可以做成简单的矩形。
图1是示出根据本发明的介质滤波器的第一个实施例的透视图；图2是示出根据本发明的介质滤波器的第二个实施例的透视图；图3是示出根据本发明的介质滤波器的第三个实施例的透视图；图4是示出根据本发明的介质滤波器的第四个实施例的透视图；图5是示出根据本发明的天线转换关开的第一个实施例的透视图；图6是示出根据本发明的天线转换关开的第二个实施例的透视图；图7是示出根据本发明的天线转换关开的第三个实施例的透视图；图8是传统介质滤波器的透视图。
现参照附图描述本发明的几个最佳实施例。
图1是示出根据本发明的介质滤波器的第一个实施例的透视图。参考图1，矩形介质块10的外表面，除随后将描述的输入和输出端子周围的介质座9b外，主要镀有外部导体。在介质块10的一对相对的端面之间由谐振孔1至3形成谐振腔R1至R3，谐振孔1至3各自具有相同的轴向长度，并且具有构成内导体的内镀层。谐振孔1至3被同轴且台阶式地分别做成大直径谐振孔1a，2a和3a以及小直径谐振孔1b，2b和3b的形式。
在介质块10的一个端面(开路端面)的大直径谐振孔1a至3a的开口附近，由环状介质座9a构成谐振腔的开口端。谐振腔R1至3R的长度是从另一端面(短路端面)测量到介质座9a。因为谐振腔R1至3R的谐振频率取决于谐振腔长度，所以，它们由介质座9a的开口位置决定。
谐振腔R1至R3中的每一个由梳形线耦合到相邻的一个谐振腔。在谐振腔R1至3R中，为了通过将谐振腔的开路端的阻抗降至低于短路端的阻抗而导致彼此相邻的谐振腔之间的电容耦合，在朝着开路端面方向上相对于小直径谐振孔1b至3b同轴地构成大直径谐振孔1a至3a。所以，通过形成大谐振孔1a至3a，可以把谐振腔之间的耦合调整为电容耦合。
在谐振孔1附近，输入外部耦合孔4a做成与谐振孔1相平行。外耦合孔4a的内导体在介质块10的一个端面(在本实施例中是开路端面)连接外导体，并且在介质块10的另一个端面通过介质座9a连接到与外导体绝缘的输入端子4c。外耦合孔4a接收输入信号，并且通过与谐振腔R1的电磁耦合来传送所述输入信号。
另外，在谐振孔3附近，输出外耦合孔4b被做成与谐振孔3相平行。和输入外耦合孔4a的情况一样，外耦合孔4b的内导体在介质块10的一个端面(在本实施例中是开路端面)连接外导体，并且在介质块10的另一个端面(这里是短路端面)通过介质座9b连接到与外部导体绝缘的输出端子4d。外耦合孔4b通过与谐振腔R3电磁耦合来接收输出信号。
并且，在输入外耦合孔4a和谐振孔1(谐振腔R1)附近，外耦合调节孔5a做成与输入外耦合孔4a和谐振孔1平行。外耦合调节孔5a备有内导体。外耦合调节孔5a具有调节输入外耦合孔4a和谐振腔R1之间的电磁耦合的功能。
更进一步，在输出外耦合孔4b和谐振孔3(谐振R3)附近，外耦合调节孔5b做成与输出外耦合孔4b和谐振孔3相平行。外耦合调节孔5b备有内导体，外耦合调节孔5b具有调节输出外耦合孔4b和谐振腔R3之间的电磁耦合的功能。
可以像上述那样构造本实施例的介质滤波器。然而，在某些情况下，可以在输入外耦合孔4a和输出外耦合孔4b的外侧及附近另外设置包含直谐振孔的陷波谐振腔7a和7b，以改善滤波性能。
在本实施例中，具有不同谐振频率或波长的谐振腔R1至R3以这样一种方式做在介质块10里，即，谐振孔的轴向长度相等。谐振腔的实际长度由在谐振孔里形成的介质座9a的位置确定。
根据上述实施例，在形成谐振腔开口端的介质座9a的两端之间产生杂散电容Cs。杂散电容Cs具有干扰电磁场分布的均衡、在彼此相邻的谐振腔之间产生电感共线耦合，以及使介质谐振腔能作为滤波器的作用和功能。
除上述结构外，其它导致所述介质块介质谐振腔之间的电感耦合并触发起滤波器作用的谐振腔的结构例如图2至4所示。
在图2所示根据本发明的介质滤波器的第二个实施例中，介质块10的一个主面靠近开路端的一部分被切掉，形成由外导体复盖的台阶a。可以通过如上所述在开路端形成台阶a来增强谐振腔之间的电感共线耦合。参照图2，因为介质滤波器10的结构除台阶a外与图1所示相似，所以，相同部件用相同的标号表示，其解释已被忽略。在本实施例中，也可以设置如图1中所示的陷波谐振腔7a和7b(图2未示出)来改善滤波性能。
在图3所示根据本发明的介质滤波器的第三个实施例中，在介质块10的两个主面的开路端在谐振腔R1和R2之间及R2和R3之间形成半圆形缝隙b。和图2的情况一样，可通过在开路端形成缝隙b来增强谐振腔之间的电感共线耦合。参照图3，由于除缝隙b之外，介质块10的结构与图1所示相似，所以，相同的部件由相同的标号表示，其解释已被省略。在本实施例中，也可以设置如图1中所示的陷波谐振腔7a和7b(图3未示出)来改善滤波性能。
在图4所示根据本发明的介质滤波器的第四个实施例中，在介质块10的开路端谐振腔R1和R2之间及R2和R3之间形成耦合槽C。和图2和3的情况一样，谐振腔之间可通过在开路端形成耦合槽C来增强谐振腔之间的电感共线耦合。参照图4，由于除耦合槽C之外介质块10的结构与图1所示相似，所以，相同的部件用相同的标号表示，其解释已被省略。在本实施例中，也可以设置如图1中所示的陷波谐振腔7a和7b(图4未示出)来改善滤波性能。
图5示出根据本发明的天线转换关开的第一个实施例。参照图5，绝缘块20的外表面，除随后将描述的围绕输入输出端子和天线端子的介质座21b外，主要镀以外导体。在介质块20的一对相对的端面之间由各自具有相同轴向长度且具有形成内导体的内镀层的谐振孔11至19形成谐振腔R11至R19。谐振孔11，15，18和19是直孔。把谐振孔12，13，14做成具有台阶的形式，所述台阶限定同轴的大直径谐振孔12a，13a和14a，以及小直径谐振孔12b，13b和14b。把谐振孔16和17做成具有台阶的形式，所述台阶限定非同轴的大直径谐振孔16a和17a以及小直径谐振孔16b和17b。
在介质块20的一个端面(开路端面)的大直径谐振孔的开口附近，由环形介质座21a构成各谐振腔的开口端。谐振腔R11至R19中的每一个的长度为自另一端面(短路端面)至介质座21a。所以，鉴于谐振腔R11至R19的谐振频率由谐振腔的长度所确定，故这些谐振腔的谐振频率独立地取决于介质座21a的位置。
在谐振腔R12至R14和R16至R17中，为了加强彼此相邻的谐振腔之间的电容耦合，同轴地或非同轴地形成大直径谐振孔12a至14a和16a至17a，这些大直径谐振孔含有台阶，并且，在短路端形成小直径谐振孔12b至14b和16b至17b。
在谐振孔11和12之间接近介质块20的底部而非谐振孔11和12的位置，以同谐振孔11和12相平行的方式形成输入外耦合孔22a。外耦合孔22a的内导体在介质块20的一个端面(在本实施例中是开路端面)上连接外导体，并且在介质块20的另一端面上连接到借助介质座21b与外导体隔离的输入端子22d。输入外耦合孔22a通过与谐振腔R11和R12的电磁耦合来接收和传送输入信号。外谐振腔R11起陷波谐振腔的作用。
另外，在谐振孔18和19之间，接近介质块20的底部而非谐振孔18和19的位置，以同谐振孔18和19相平行的方式形成输出外耦合孔22b。输出外耦合孔22b的内部导体在介质块20的一个端面(在本实施例中是开路端面)上连接到外导体，并且在介质块20的另一端面上连接由介质座21b与外导体隔离的输入端子22e。输出外耦合孔22b通过与谐振腔R18和R19的电磁耦合来接收输出信号。外谐振腔R19起陷波谐振腔的作用。
而且，在谐振孔14和15之间接近介质块20的底部而非谐振孔14和15的位置，以同谐振孔14和15相平行的方式形成天线外耦合孔22c。天线外耦合孔22c的内导体在介质块20的一个端面(在本实施例中是开路端面)上连接到外导体，并且在介质块20的另一端面上连接到借助介质座21b与外导体隔开的天线端子22f。天线外耦合孔22c通过与谐振腔R14和15的电磁耦合来接收和传送天线输入和输出信号。
另一方面，在输入外耦合孔22a，输出外耦合孔22b和天线外耦合孔22c的上方，分别形成输入外耦合调节孔23a，输出外耦合调节孔23b和天线外耦合调节孔23c，在上述每个孔中形成内导体。这些外耦合调节孔23a，23b和23c具有调节外耦合孔22a，22b和22c与相应的谐振腔之间的电磁耦合度的功能。
谐振腔R11至R14构成发射滤波器，而R15至R19构成接收滤波器。
在本实施例中，谐振腔R11至R19以这样的方式形成于介质块20之中，即、其谐振孔的轴向长度相等。谐振腔的实际长度由形成于谐振孔内的介质座21a的位置决定。
图6示出根据本发明的天线转换关开的第二实施例。参照图6，把图1所示的第一实施列的谐振腔R13，R16和R18旋转180度，设置于同一位置。它们在本实施例中称作R13’，R16’和R18’，并且是叉指式耦合的。因为本实施例的天线转换关开的结构与图5所示相似，除谐振腔R13’，R16’和R18’外，相同的部件由相同标号标示，其解释已省略。
虽然如第一个实施例的情况，本实施例的天线转换关开包括不同频率的发射和接收滤波器，但介质块可以做成简单的矩形。
图7示出根据本发明的天线转换关开的第三个实施例。参照图7，再设置另一组与图5所示的第一实施例中的天线外耦合孔22c和天线外耦合调节孔23c相似的孔。在本实施例中，它们称作天线外耦合孔22c’和天线外耦合调节孔23c’。天线外耦合孔22c’和天线外耦合调节孔23c’连接同一天线端子22f。天线外耦合孔22c和外耦合调节孔23c与发射滤波器相联系，而天线外耦合孔22c’和外耦合调节孔23c’与接收滤波器相联系。因为本实施例的天线转换关开的结构与图5所示相似，除天线外耦合孔22c’和天线外耦合调节孔23c’外，相同部件由相同标号标示，其解释已被省略。
根据本实施例，因为用于发射和接收的天线外耦合孔和外耦合调节孔是分开构成的，所以可以独立地调节发射滤波器和天线之间的外部耦合以及接收滤波器和天线之间的外部耦合，从而可以更容易地设计所述天线转换关开。
根据上述各实施例中的每一个，可以通过切掉谐振孔的介质座以缩短谐振腔来增加谐振腔频率的数目。
根据本发明，在一个介质块中用具有相同轴向长度的谐振孔形成多个不同谐振频率或谐振波长的谐振腔，使得谐振腔的实际长度由形成于谐振孔内的介质座的位置所决定。所以，可以用这样的方式在一个矩形介质块内形成多个谐振腔，即，各谐振腔的直观长度是固定的，从而确保降低制造成本。
权利要求
1.一种介质滤波器，其特征在于包括介质块，其上的输入端子和输出端子，除了输入和输出端子周围的区域外，在该介质块的外表面上形成外导体，多个相同轴向长度的谐振孔，输入和输出外耦合孔，所述谐振孔和所述输入和输出外耦合孔在所述介质的一对相对端面之间大体上彼此平行地构成，所述谐振孔除其开口附近的介质座外在其内表面上具有内导体，并且所述内导体在所述一对相对的端面上连接到所述外导体，因此，由所述介质座形成的所述谐振腔的开口端的位置构成具有特定谐振长度的谐振腔，以及所述输入和输出外耦合孔具有内导体，所述内导体在所述介质块的一个端面连接到所述外导体，在所述介质块的另一端面连接到所述输入和输出端子。
2.如权利要求1的介质滤波器，其特征在于所述输入和输出外耦合孔比两个所述谐振孔更靠近所述介质块的主端面。
3.一种天线转换关开，其特征在于包括介质块，其上的输入端子、输出端子和天线端子，除了输入和输出端子及天线端子周围的区域外在该介质块的外表面上形成外导体，多个相同轴向长度的发射和接收谐振孔，输入和输出外耦合孔以及天线外耦合孔，所述谐振孔，所述输入和输出外耦合孔以及所述天线外耦合孔在所述介质块的一对相对的端面之间大体上彼此平行地构成，所述输出和输入外耦合孔分别设置在所述发射和接收谐振孔之间，并且在所述介质块的所述外表面，所述天线外耦合孔设置在所述发射和接收谐振孔之间，所述发射和接收谐振孔除其开口附近的介质座外在其内表面上具有内导体，所述内导体在所述一对端面上连接到所述外导体，因此，由所述介质座形成的所述谐振腔的开口端的位置构成具有特定谐振长度的谐振腔，以及所述输入和输出外耦合孔以及天线外耦合孔具有内导体，所述内导体在所述介质块的一个端面上连接到所述外导体，而在所述介质块的另一端面上连接到所述输入和输出端子以及所述天线端子。
4.如权利要求3的天线转换开关，其特征在于所述输入和输出外耦合孔以及所述天线外耦合孔比所述谐振孔更靠近所述介质块的主端面。
全文摘要
介质滤波器包括介质块，其上除输入和输出端子周围区域外形成外导体；多个相同轴向长度的谐振孔；以及输入和输出外耦合孔。谐振孔和输入输出外耦合孔在介质块的一对相对端面之间大体上彼此平行构成。谐振孔除其开口附近的介质座外备有内导体。该内导体在这对端面上连接到外导体，使得由介质座形成的开口位置构成具有特定谐振长度的谐振腔。输入和输出外耦合孔备有内导体。该内导体在介质块的一个端面连接外导体，在介质块的另一端面连接输入和输出端子。
文档编号H01P1/213GK1138220SQ9610686
公开日1996年12月18日 申请日期1996年5月31日 优先权日1995年5月31日
发明者辻口达也 申请人:株式会社村田制作所