专利名称：带通滤波器、天线共用器和通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在高频带使用的带通滤波器、天线共用器和使用它们的通信装置。
作为将在各自的内表面上形成谐振线路多个的谐振线路用孔配置在介质块内，在介质块的外表面上形成外导体的介质滤波器，已公开的有①日本特开平6-310911号②日本特开平6-505608号③日本特开平7-86807号④日本特开平2-92001号⑤日本特开平5-37203号公报。
①的介质滤波器在介质块相互相对的第1端面和第2端面之间设置直通孔，在除去第1端面的面和直通孔上形成导体膜，借助于在直通孔的第1端面侧和第2端面侧使其剖面形状不同，使谐振线路的特性阻抗在开路端侧和短路端侧不同，得到谐振器间的耦合。
②的介质滤波器在介质块上形成剖面一定的直通孔，在除去一方的开口面的外表面和直通孔的内表面上形成导体，在介质块的侧面上设置输入输出用的端子(Pad)。
③的介质滤波器在介质块上设置在内表面上形成导体膜的直通孔，在直通孔的一方的端面上电气连接直通孔内面的导体膜和介质块外表面的导体膜，在另一方的端面上形成凹部，借助于在其凹部的内表面上形成由直通孔的内表面的导体膜连接的导体膜，构成在谐振线路的开路端上的附加电容。
④的介质滤波器与①相同地在介质块相互相对的第1端面和第2端面之间设置直通孔，在除去第1端面的面和直通孔上形成导体膜，设置区分直通孔的大径部和小径部的阶差，同时在邻接的谐振线路中使各谐振线路的大径部和小径部的内径比或者小径部的轴向长度不同。
⑤的介质滤波器在介质块上形成直通孔和底部成为直通孔的1端面的槽，切掉介质块的一部分、以便扩展该槽，使直通孔的内表面的导体连接在槽的内侧面的导体上，并在外导体之间产生静电电容。
在①～③所示的以往的介质滤波器中，没有示出从介质块的开路面直通到短路面的该直通孔的具体结构和基于该结构的效果。在④的介质滤波器中，为了将各谐振元件的谐振频率调整成所要的频率对称，使各谐振元件的谐振线路用孔的大径部和小径部的内径比或者小径部的轴向长度相对于邻接的谐振元件(谐振线路)而改变，使开路面侧部分和短路面侧部分的谐振线路的特性阻抗相对地变化，确定在邻接的谐振线路间的耦合系数。在⑤的介质滤波器中，形成切掉的部分不用作谐振器，而形成附加电容。
在这种以往的介质滤波器中，与其它的谐振线路间耦合独立并使配置的多个谐振线路中规定邻接的谐振线路间耦合不同是困难的。因此，有难于设计规定的带通特性和衰减极点频率的问题。为了得到规定的带通特性，虽然采用分别适当地设定谐振线路用孔的配置间隔和谐振线路用孔的内径不同的位置(台阶(step)位置)，但其结果，介质块的外形尺寸增大，使介质滤波器整体大型化。此外，如果各谐振线路用孔的大径部和小径部各自的尺寸和台阶位置不定，则产生制造效率降低的问题。
本发明的目的是在于提供在单一的介质块中配置3个以上的谐振线路用孔的场合，能容易地得到所要的滤波器特性并能容易地制造的带通滤波器、天线共用器和使用它们的通信装置。
本发明的带通滤波器，将在各自的内表面上形成的谐振线路的3个以上的谐振线路用孔配置在介质块内，在所述介质块的外表面上形成外导体，以所述谐振线路的一端为短路端，以另一端为开路端，在所述谐振线路用孔的轴向的途中使所述谐振线路用孔的内形尺寸具有差异，使多个谐振线路用孔中的至少一个谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的内形尺寸与其它的谐振线路用孔不同，同时对于具有以所述多个谐振线路用孔的配置方向的中央为对称轴的对称关系的谐振线路用孔，使短路端侧或者开路端侧的内形尺寸相等。
此外，本发明的带通滤波器，将在各自的内表面上形成谐振线路的3个以上的谐振线路用孔配置在介质块内，在所述介质块的外表面上形成外导体，其特征在于，以所述谐振线路的一端为短路端，以另一端为开路端，在所述谐振线路用孔的轴向的途中使所述谐振线路用孔的内形尺寸具有差异，以所述多个谐振线路用孔的配置方向的中央为轴，将相邻的谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的间隔做成非对称关系，并使相邻的谐振线路间耦合。
利用这些结构，则谐振线路长度为一定，并且不必变更谐振线路用孔的台阶位置，能独立地确定邻接的谐振线路间的规定的耦合，并能容易地得到带通滤波器特性。
此外，本发明的带通滤波器，对于所有的谐振线路用孔，将所述谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的内形尺寸做成相等。
此外，本发明的带通滤波器，对于各谐振线路用孔，将从所述谐振线路用孔的短路端开始到内形尺寸变化的位置为止的长度做成固定。
利用这些结构，则能在介质块的成形时使内部应力均匀分布，并能减小其歪斜和变形。而且，介质块成形用的金属铸模结构简单，金属铸模的制作容易，并能降低制造成本。
此外，本发明的带通滤波器，以各谐振线路用孔的一方的谐振线路用孔的开口面为没有外导体的开路面，并以所述开路面为所述谐振线路的开路端。采用这种结构，则不必要设置与介质块的开路面耦合用的电极，因仅利用开路面的平面加工就能形成各谐振线路的开路端，所以能降低制造成本。
此外，本发明的带通滤波器，在比各谐振线路用孔的一方的谐振线路用孔的开口面深的地方设置从外导体分离的非电极形成部，并以所述非电极形成部为所述谐振线路的开路端。采用这种结构，则因谐振线路的开路端存在于谐振线路用孔的内部，所以电磁场泄漏极少，而且对于各谐振线路用孔因能将设置前述非电极形成部的位置和大小做成相等，所以不必进行加工条件的切换，能谋得缩短加工时间和降低制造成本。
此外，本发明以前述任一项所述结构的介质滤波器作为发送滤波器和接收滤波器，构成单一的介质块，并设置与发送滤波器的初级的谐振线路耦合的发送信号输入端，与接收滤波器的末级谐振线路耦合的接收信号输出端，和分别与发送滤波器的末级的谐振线路和接收滤波器的初级的谐振线路耦合的天线端，构成天线共用器。
此外，本发明在高频电路单元中设置前述带通滤波器或者天线共用器，构成通信装置。
图1表示与实施形态1相关的带通滤波器的结构图。
图1(A)是带通滤波器的立体图。
图1(B)是图1(A)的纵剖视图。
图2表示与实施形态2相关的带通滤波器的结构图。
图2(A)是带通滤波器的立体图。
图2(B)是图1(A)的纵剖视图。
图3表示与实施形态3相关的带通滤波器的结构图。
图4表示与实施形态4相关的带通滤波器的结构图。
图5表示与实施形态5相关的天线共用器的结构图。
图6表示与实施形态6相关的通信装置结构的方框图。
下面，参照附图对实施本发明的最佳实施形态进行说明。
实施形态1下面，参照图1对与本发明实施形态1相关的带通滤波器的结构进行说明。
图1(A)是带通滤波器的立体图，图1(B)是图1(A)的纵剖视图。在图1中，1是直方体形状的介质块，相互平行地配置从这种介质块1的一方的端面直通到与其相对的另一方端面的3个谐振线路用孔2a，2b，2c。在这些谐振线路用孔2a，2b，2c的内表面上分布设置谐振线路5a，5b，5c。此外，在介质块1的外表面上除去谐振线路用孔2a，2b，2c一方的开口面的五个面上设置外导体3。以介质块1的没有形成外导体的开口面作为谐振线路5a，5b，5c的开路端，以与开路面相对的短路面作为谐振线路的短路端。此外，在介质块1的外表面上将用6，7表示的端电极设置成与外导体绝缘状态。利用在与谐振线路5a，5c的开路端附近间产生的静电电容，耦合这些端电极6，7。
谐振线路用孔2a，2b，2c为谐振线路5a，5b，5c的开路端侧的内径比短路端侧的内径大的台阶结构。此外，将谐振线路用孔2a，2b，2c的开路端侧的内径做成相同尺寸，并使短路端侧的内径尺寸不同。也就是说，第1级和第3级的谐振线路用孔2a，2c的短路端侧的内径相等，同时中央的谐振线路用孔2b的短路端侧的内径比该内径大。因此，分别使邻接的谐振线路之间进行电容性耦合。
采用这种结构，则在各谐振线路用孔部分的介质块1的物理长度L、各谐振线路用孔的大径部的内径及其长度一定，同时第1级、第2级、第3级的谐振线路的谐振频率分别为f1，f2，f3时，有f1＝f3＜f2的关系。
此外，因第1级、第2级的谐振线路间的电容性耦合和第2级、第3级的谐振线路间的电容性耦合相等，所以能使基于各自耦合引起的衰减极点频率一致，并能使通带的低域侧急剧地衰减。因这种衰减极点频率对应于电容性耦合的强度而改变，所以借助于确定短路端侧和开路端侧的谐振线路用孔的内径，能任意地确定通带和衰减极点频率。
此外，在图1的例中，虽然第2级的谐振线路用孔的短路端侧的内径比第1、第3级的谐振线路用孔的短路端侧的内径大，但相反地也可以使第2级的谐振线路用孔的短路端侧的内径比第1、第3级的谐振线路用孔的短路端侧的内径小，确定第1级和第2级以及第2级和第3级间的电容性耦合的强度。
实施形态2下面，参照图2对与本发明实施形态2相关的带通滤波器的结构进行说明。
与图1所示的带通滤波器不同，将谐振线路的开路端设置在谐振线路用孔的内部。也就是说，在图2中，1是大致直方体形状的介质块，相互平行地配置从这种介质块1的一方的端面直通到与其相对的另一方的端面上的3个谐振线路用孔2a，2b，2c。在介质块1的外表面的六个面上设置外导体3。在谐振线路用孔2a，2b，2c的内表面上在一方的开口部附近的非电极形成部g部分形成开路的谐振线路5a，5b，5c。与这种开路端侧的面相对的面(短路面)成为谐振线路的短路端。此外，在介质块1的外表面上将用6，7表示的端电极设置成与外导体3绝缘状态。利用在与谐振线路5a，5c的开路端附近间产生的静电电容，耦合这些端电极6，7。
与实施形态1的场合相同，谐振线路用孔2a，2b，2c为谐振线路5a，5b，5c的开路端侧的内径比短路端侧的内径大的台阶结构，将谐振线路用孔2a，2b，2c的开路端侧的内径做成相同尺寸，并使短路端侧的内径尺寸不同。
这样，将谐振线路的开路端设置在比谐振线路用孔的开口面更深的地方，能将电磁场泄漏抑制成极少，而且因能借助于变化短路端侧的谐振线路用孔的内径、确定各谐振线路的谐振频率，所以对于各谐振线路用孔、能将非电极形成部g的位置和大小做成相等，其加工条件成为共同，并能谋得缩短加工时间和降低制造成本。
实施形态3下面，参照图3对与本发明实施形态3相关的带通滤波器的结构进行说明。
在实施形态1、2中，虽然以由3级谐振器组成的带通滤波器为例，但与本实施形态3相关的带通滤波器用4级谐振器构成。也就是说，相互平行地配置从这种介质块1的一方的端面直通到与其相对的另一方的端面上的4个谐振线路用孔2d，2e，2f，2g。以介质块1的外表面一面为开放面，并在剩下的五个面上设置外导体3。在谐振线路用孔2d，2e，2f，2g的内表面上分别形成谐振线路。与这种开路端侧的面相对的面(短路面)成为谐振线路的短路端。此外，在介质块1的外表面上将用6，7表示的端电极设置成与外导体3绝缘状态。利用在谐振线路用孔2d，2g内表面的谐振线路的开路端附近间产生的静电电容，耦合这些端电极6，7。
在图3中，对于有以多个谐振线路用孔2d，2e，2f，2g的配置方向的中央为对称轴的对称关系的谐振线路用孔，即2e-2f和2d-2g的组合，为了使谐振频率相等，将谐振线路用孔的短路端侧的内径做成一定，同时使开路端侧的谐振线路用孔的内形各自组合相等。此外，使谐振线路间电容耦合，并且减小第2级和第3级的谐振线路用孔2e，2f的开路端侧的内径，以便成为f1＝f4＜f2＝f3的关系。
实施形态4下面，参照图4对与本发明实施形态4相关的带通滤波器的结构进行说明。
图4是带通滤波器的立体图。在本例中，谐振线路用孔2a，2b，2c的形状不同，其它的结构与图1所示的滤波器相同。
谐振线路用孔2a，2b，2c为各自开路端侧的内径比短路端侧的内径大的台阶结构。其中，使谐振线路用孔的短路端侧的配置间隔(邻接的谐振线路用孔间的间隔)对于以中央的谐振线路用孔为中心的轴成为非对称。采用这种结构，则对于第1级和第2级的谐振线路，使短路端侧的间隔狭窄进行电感性耦合，对于第2级和第3级的谐振线路，使短路端侧的间隔扩大进行电容性耦合。
采用这种结构，则利用前述电容性耦合，在通带的低域侧产生衰减极点，利用前述电感性耦合，在通带的高域侧产生衰减极点。
此外，对于谐振线路用孔的短路端侧和开路端侧两方面，也可以将其配置间隔做成非对称。此外，也可以将谐振线路用孔的短路端侧的内径和开路端侧的内径分别做成不同的尺寸。
实施形态5下面，参照图5对与本发明实施形态5相关的天线共用器的结构进行说明。
在图5中，在直方体状的介质块1上形成一方的端面直通到与其相对的另一方的端面上的7个谐振线路用孔2a～2g。谐振线路用孔2a～2c部分与由图1所示的3级谐振器组成的带通滤波器大致相等，用2d～2g表示的部分与由图3所示的4级谐振器组成的带通滤波器大致相同。其中，对于谐振线路用孔2c，为了适当地进行开路端附近和端电极8的耦合，谐振线路用孔2a为非对称。因此，谐振线路用孔2a、2b间的电容性耦合和2b、2c间的电容性耦合产生强度差。同样地，对于谐振线路用孔2d，为了适当地进行开路端附近和端电极8的耦合，谐振线路用孔2g为非对称。
这种场合，以端电极6作为Tx端，以端电极7作为Rx端，以端电极8作为ANT端，用由谐振线路用孔2a～2c部分的3级谐振器组成的带通滤波器作为发送滤波器，用由谐振线路用孔2d～2g部分的4级谐振器组成的带通滤波器作为接收滤波器。其中，ANT端8不仅单单用作电极，而且也用作线路，从这种天线端8的规定的地方进行发送信号的输出和接收信号的输入。
此外，在前述的各实施形态中，虽然谐振线路用孔的剖面形状为圆形，但也可以将其做成椭圆和多边形。
实施形态6下面，图6示出了与实施形态6相关的通信装置的结构方框图。
在图6中，ANT是发送接收天线，DXP是天线共用器，BPFa，BPFb，BPFc分别是带通滤波器，AMPa，AMPb分别是放大电路，MIXa，MIXb分别是混频器，OSC是振荡器，DIV是分频器(合成器)。MIXa用调制信号对从DIV输出的频率信号进行调制，BPFa仅使发送频带通过，AMPa对其进行功率放大并通过DPX由ANT进行发送。BPFb仅使从DPX输出的信号中的接收频带通过，AMPb对其进行放大。MIXb对由BPFc输出的频率信号和接收信号进行混频并输出中间频率信号IF。
图6所示的DPX部分使用图5所示结构的天线共用器。此外，带通滤波器BPFa，BPFb，BPFc使用图1～图4所示结构的带通滤波器。这样，构成整体小型的通信装置。
采用与本发明1，2相关的发明，则谐振线路长度为一定，并且不必变更谐振线路用孔的台阶位置，能独立地确定邻接的谐振线路间的规定的耦合，并能容易地得到具有规定的滤波器特性的小型的带通滤波器。
采用与本发明3，4相关的发明，则能在介质块的成形时使内部应力均匀分布，并能减小其歪斜和变形。而且，介质块成形用的金属铸模结构简单，金属铸模的制作容易，并能降低制造成本。
采用与本发明5相关的发明，则不必要设置与介质块的开路面耦合用的电极，因仅利用开路面的平面加工就能形成各谐振线路的开路端，所以能降低制造成本。
采用与本发明6相关的发明，则因谐振线路的开路端存在于谐振线路用孔的内部，所以电磁场泄漏极少，而且对于各谐振线路用孔因能将设置前述非电极形成部的位置和大小做成相等，所以不必进行加工条件的切换，能谋得缩短加工时间和降低制造成本。
采用与本发明7相关的发明，则能得到整体小型化的天线共用器。
采用与本发明8相关的发明，则能得到更加小型的通信装置。
权利要求
1.一种带通滤波器，将在各自的内表面上形成谐振线路的3个以上的谐振线路用孔配置在介质块内，在所述介质块的外表面上形成外导体，其特征在于，以所述谐振线路的一端为短路端，以另一端为开路端，在所述谐振线路用孔的轴向的途中使所述谐振线路用孔的内形尺寸具有差异，使多个谐振线路用孔中的至少一个谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的内形尺寸与其它的谐振线路用孔不同，同时对于具有以所述多个谐振线路用孔的配置方向的中央为对称轴的对称关系的谐振线路用孔，使短路端侧或者开路端侧的内形尺寸相等，并使相邻的谐振线路间耦合。
2.一种带通滤波器，将在各自的内表面上形成的谐振线路的3个以上的谐振线路用孔配置在介质块内，在所述介质块的外表面上形成外导体，其特征在于，以所述谐振线路的一端为短路端，以另一端为开路端，在所述谐振线路用孔的轴向的途中使所述谐振线路用孔的内形尺寸具有差异，以所述多个谐振线路用孔的配置方向的中央为轴，将相邻的谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的间隔做成非对称关系，并使相邻的谐振线路间耦合。
3.如权利要求1或2所述的带通滤波器，其特征在于，对于所有的谐振线路用孔，将所述谐振线路用孔的短路端侧或者开路端侧的内形尺寸做成相等。
4.如权利要求1至3任一项所述的带通滤波器，其特征在于，对于各谐振线路用孔，将从所述谐振线路用孔的短路端开始到内形尺寸变化的位置为止的长度做成固定。
5.如权利要求1至4任一项所述的带通滤波器，其特征在于，以各谐振线路用孔的一方的谐振线路用孔的开口面为没有外导体的开路面，并以所述开路面为所述谐振线路的开路端。
6.如权利要求1至4任一项所述的带通滤波器，其特征在于，在比各谐振线路用孔的一方的谐振线路用孔的开口面深的地方设置从外导体分离的非电极形成部，并以所述非电极形成部为所述谐振线路的开路端。
7.一种天线共用器，其特征在于，以如权利要求1至6任一项所述的带通滤波器作为发送滤波器和接收滤波器，构成单一的介质块，并设置与发送滤波器的初级的谐振线路耦合的发送信号输入端，与接收滤波器的末级谐振线路耦合的接收信号输出端，和分别与发送滤波器的末级的谐振线路和接收滤波器的初级的谐振线路耦合的天线端。
8.一种通信装置，其特征在于，在高频电路单元中设置如权利要求1至6任一项所述的带通滤波器或者如权利要求7所述的天线共用器。
全文摘要
本发明揭示一种带通滤波器、天线共用器和通信装置。将在各自的内表面上形成的谐振线路的谐振线路用孔(2a,2b,2c)配置在介质块(1)内,使1组带通滤波器部分的谐振线路用孔中的至少一个短路端侧或者开路端侧的内形尺寸与其它的谐振线路用孔不同,同时对于具有以多个谐振线路用孔的配置方向的中央为对称轴的对称关系的谐振线路用孔,使短路端侧或者开路端侧的内形尺寸相等。本发明不必在开路面上设置电容耦合调整用电极就能得到规定的滤波器特性。
文档编号H01P1/205GK1256523SQ99122839
公开日2000年6月14日 申请日期1999年11月30日 优先权日1998年12月3日
发明者远田淳, 広嶋基晴, 加藤英幸 申请人:株式会社村田制作所