CN100392911C - 多模式介质谐振器装置、介质滤波器、复合介质滤波器、合成器、分配器和通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多模式介质谐振装置，其中容易将介质芯安排在腔体内，并包含多级谐振器，并具有高的Qo值。使用支持件(3)将以诸如TMO1δ-(x-z)、TEO1δ-y、TMO1δ-(x+z)等多模式谐振的介质芯(1b，1c)以浮状态支持在腔体(2)的近乎中心，并和腔体(2)的内壁分开预定的距离。

Description

多模式介质谐振器装置、介质滤波器、复合介质滤波器、合成器、分配器和通信装置

技术领域

本发明涉及一种电子元件，本发明尤其涉及一种介质谐振装置、介质滤波器、复合介质滤波器、合成器、分配器和包含它们的通信装置，其中每一种都以多模式工作。

背景技术

一种介质谐振器作为一种尺寸小，无载Q(Qo)高的谐振器，其中，电介质中的电磁波重复地全部自电介质和空气之间的边界反射，以同相地返回到其原来的位置，由此产生谐振。作为介质谐振器的模式，已知TE模式和TM模式，它在将具有圆形或矩形截面的电介质杆切割为在电介质杆中传播的TE模式或TM模式的长度s·λg/2(λg表示波导波长，s是整数)时得到。当截面的模式是TM01模式，上述的s＝1时，得到TM01δ模式的谐振器。当截面的模式是TE01模式，并且s＝1时，得到TE01δ模式介质谐振器。

在这些介质谐振器中，将柱状的TM01δ模式介质芯或TE01δ模式介质芯安排在圆形波导或矩形波导中作为腔体，这干扰了介质谐振器的谐振频率，如图27所示。

图28说明了介质谐振器的上述两个模式的电磁场分部。这里，实线表示电场，虚线表示磁场。

在具有多级的介质谐振装置由包含这种介质芯的介质谐振器形成的情况下，将多个介质芯安排在腔体中。在图27所示的例子中，将(A)中所示的TM01δ模式介质芯沿轴向安排，或将(B)中所示的TE01δ模式介质芯安排在相同的平面内。

但是，在这样的传统的介质谐振器中，为了提供多级谐振器，需要以高度的精密度放置和固定多个介质芯。相应地，产生的问题是难以得到均匀特性的介质谐振装置。

另外，传统的，已经使用TM模式介质谐振器，它们都具有柱状或十字形介质芯，整体地设置在腔体中。在这种类型的介质谐振装置中，TM模式可以在限定的空间内多路传输，从而可以得到小型化、多级的介质谐振装置。但是，电磁场能量在磁心上的浓度低，并且有真实的电流流过形成在腔体上的导体薄膜。相应地，有一个问题，即，通常，无法达到可以和TE模式介质谐振器相比的高的Qo。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多模式介质谐振装置，其中，可以将介质芯容易地安排在腔体中，可以得到包含多级的谐振器的介质谐振装置，并且将Qo保持在高值。

另外，本发明的另一个目的是提供一种介质滤波器、复合介质滤波器、合成器、分配器和通信装置，每一个都包含上述多模式介质谐振器。

在本发明的多模式介质谐振装置中，将为长方体，并且可以以多模式谐振工作的介质芯支持在为长方体的腔体的大致中心部分，其状态为介质芯与腔体的内壁分离预定的间隔。由于如上所述，将长方体的介质芯支持在长方体的腔体的中心部分，故简化了用于介质芯的支持结构。另外，由于使用长方体，可以以多模式谐振工作的介质芯，可以形成多个谐振器，而不安排多个介质芯。可以形成具有稳定特性的介质谐振装置。

为了将介质芯支持在腔体中，使用介电常数低于介质芯的支持件。由此，增强了电磁场能量在介质芯的浓度，并可以将Qo保持在高值。

可以将把介质芯支持在腔体中的支持部分和介质芯或腔体一起模制。由此，不再需要作为单个部分的支持件。支持部分相对于腔体或介质芯的位置精度，另外介质芯在腔体中的位置精度增加。相应地，可以便宜地得到具有稳定特性的多模式介质谐振装置。

将支持部分或支持件设置在介质芯的脊部或沿介质芯电的脊线的部分，或设置在介质芯的顶点附近。由此，可以增强支持部分在其每一个截面上的机械强度。另外，在TM模式中，可以抑制支持部分或支持件沿垂直于磁场的旋转平面的方向延长的模式的Qo。

将支持部分或支持件设置在介质芯的一个表面的中心。由此，可以抑制不同于支持部分或支持件沿垂直于磁场的旋转平面方向延伸的TM模式的的模式的Qo的减小。

整个腔体的一部分是有棱角的管状模制产品，并且通过支持件或支持部分将介质芯支持到模制产品的内壁。根据这种结构，通过将模子拉拔方向设置得和棱角形状的轴向一致，可以通过具有简单结构的模子容易地模制腔体和介质芯。

还有，根据本发明，通过提供外部耦合装置，耦合到多模式介质谐振装置的预定模式，形成介质滤波器。

另外，根据本发明，通过使用多个上述介质滤波器，形成具有至少三个端口的复合介质滤波器。

另外，根据本发明，形成一种合成器，包含独立的外部耦合装置(以耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式)和公共外部耦合装置(以公共地外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式)，其中公共外部耦合装置是输出端，多个独立的外部耦合装置是输入端。

另外，根据本发明，形成一种分配器，它包含独立的外部耦合装置(以分别独立耦合到多模式介质谐振装置的预定模式)和公共的外部耦合装置(以公共地外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式)，其中，公共的外部耦合装置是输入端，多个独立的外部耦合装置是输出端。

另外，根据本发明，一种通信装置由以高频部分设置的，上述的复合介质滤波器、合成器或分配器形成。

附图说明

图1是透视图，示出根据第一实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的结构。

图2由几个截面图构成，示出上述谐振器装置中的各个模式的电磁场分布。

图3由几个截面图构成，示出所示谐振器装置中的各个模式的电磁场分布。

图4由几个截面图构成，示出所述谐振器装置的各个模式的电磁场分布。

图5说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图6说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图7说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图8说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图9说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图10说明了当支持件之间的间隔变化时，上述谐振器装置的各个模式中特性发生的变化。

图11说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图12说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图13说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图14说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图15说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图16说明了当支持件的厚度改变时，上述谐振器装置的各个模式中的特性发生的变化。

图17是透视图，示出根据本发明的第二实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的结构。

图18是曲线图，示出当装置的各个部分的尺寸改变时，上述谐振器装置的各个模式中的谐振频率发生的变化。

图19是曲线图，示出当装置的各个部分的尺寸改变时，上述谐振器装置的各个模式中的谐振频率发生的变化。

图20是曲线图，示出当装置的各个部分的尺寸改变时，上述谐振器装置的各个模式中的谐振频率发生的变化。

图21示出制造上述谐振器装置的过程。

图22由几个透视图构成，每一个透视图示出根据第三实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的结构。

图23是透视图，示出根据第四实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的结构。

图24是曲线图，示出当装置的各个部分的尺寸改变时，上述谐振器装置的各个模式中的谐振频率发生的变化。

图25是透视图，示出根据第五实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的配置。

图26是透视图，示出根据第六实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的配置。

图27由多个部分分解透视图构成，每一个透视图示出传统的介质谐振器装置的配置的一个例子。

图28说明了作为传统的单模式介质谐振器的一个例子的电磁场分布。

图29是透视图，示出根据第七实施例的多模介质谐振器装置的基本部分的配置。

图30由结构截面图构成，每一个截面图分别示出上述谐振器装置的各个模式的电磁场分布。

图31由结构截面图构成，分别示出上述谐振器装置的各个模式的电磁场分布。

图32由结构截面图构成，分别示出上述谐振器装置的各个模式的电磁场分布。

图33由结构曲线图构成，示出上述谐振器装置的介质芯的厚度和各个模式中的谐振频率之间的关系。

图34说明介质滤波器的配置。

图35说明另一个介质滤波器的配置。

图36说明发送接收共用装置的配置。

图37说明通信装置的配置。

具体实施方式

下面将参照图1到16，描述根据第一实施例的多模介质谐振器装置的配置。

图1是透视图，示出多模介质谐振器装置的基本构成部分。在这个图中，标号1、2和3分别表示大致上为平行六面体的介质芯、有棱角的管状腔体、和将介质芯1大致上支持在腔体2的中心的支持件。在腔体2的外部的周围表面上形成导体薄膜。在两个敞开的表面上分别设置介质板或金属板(它们都具有导体薄膜)，从而形成大致上平行六面体的屏蔽空间。另外，腔体2的敞开表面和另一个腔体的敞开表面相对，从而预定谐振模式的电磁场得以耦合，以提供多级。

如图1所示的支持件3由介电常数低于介质芯1的陶瓷材料制成，设置在介质芯1和腔体2的内壁之间，并烧结以结合。介质芯可以不通过使用图1所示的这种陶瓷腔体，设置在金属罩子中。

在图2到4中说明由图1所示的介质芯1引起的谐振模式。在这些附图中，X、Y、和Z分别表示沿图1所示的三维方向的坐标轴。图2到4分别示出各个二维平面的截面图。在图2到4中，实线的箭头表示电场矢量、虚线箭头表示磁场矢量。标号“·”和“×”分别表示电场方向和磁场方向。图2到4仅仅示出整个6个谐振模式，即，沿三个方向，即X、Y和Z方向的TM01δ模式，和沿这三个方向的TE01δ模式。实际上，存在更高的谐振模式。在一般情况下，使用这些基本模式。

图1到4所示的多模介质谐振器装置的特性根据支持件3和介质芯1或腔体2之间的相对位置关系，以及材料的性能而变化，在图5到16中以例说明。

图5到10示出当支持件3之间的间隔CO改变，而支持件3的相对介电常数εr和tgδ用作参数时，谐振频率和其无载Q(下面称为Qo)的变化。图5示出TE01δ-z，图6是TE01δ-x，图7是TE01δ-y，图8是TM01δ-z，图9是TM01δ-x，图10是TM01δ-y。图11到16示出当支持件3的厚度Cl改变时，谐振频率和无载发生的变化。图11示出TE01δ-z，图12示出TE01δ-x，图1 3示出TE01δ-y，图14示出TM01δ-z，图15示出TM01δ-x，图16示出TM01δ-y。在这些附图中，在(A)中，示出沿电磁波传播方向看的各个模式的截面图。这些附图中示出的每一个介质芯1都是大致上为正六面体，其一边长25.5mm相对介电常数εr为37，tgδ是1/20,000。腔体2的每一个内壁的尺寸是31×31×31mm，壁的厚度是2.0mm。相应地，每一个外壁的尺寸是35×35×35mm。在外壁表面上形成导体薄膜。相应地，由导体薄膜确定的腔体的空间的尺寸为35×35×35mm。另外，在图5到10中，每一个支持件3的厚度是4.0mm。

如图5到7所示的结果看到，在TE模式的情况下，谐振频率是常数，基本上和支持件3之间的间隔CO没有关系，并得到相对介电常数εr和高的Qo，基本上和εr和tgδ没有关系。另一方面，在TM模式中，如图8到10所示，当支持件3的εr增加时，谐振频率减小。当tgδ减小时，Qo减小。另外，如图8和9所示，在TM01δ-z和TM01δ-x模式(其中磁场沿着平行于支持件3延伸的方向的平面分布)中，当支持件3之间的间隔CO较宽时，即支持件3较接近于介质芯1的部分时，Qo减小，并且谐振频率减小。相反，如图10所示，在磁场H在垂直于支持件3延伸的方向的平面中分布的TM01δ-y模式中，当CO间隔较窄时，支持件3较接近于介质芯1的中心部分，Qo减小，并且谐振频率减小。

另外，如图11到13的结果看到，在TE模式中，谐振频率是常数，基本上和每一个支持件3的厚度Cl无关，εr和tgδ和相对高的Qo可以得到。相反，在TM模式中，如图14到16所示，当支持件3的εr增加时，谐振频率减小。当tgδ增加时，Qo减小。而且，在任何TM模式中，当支持件的厚度增加时，Qo显著减小，并且谐振频率改变到相对高的程度。

如在上述描述中可见，为了在每一个TM模式中将Qo保持在较高的值，使支持件3变薄，使相对介电常数减小，使tgδ增加等等都是有效的。另外，可以通过相应于使用的模式选择支持件3的位置，保持Qo为高的值。例如，当使用TM01δ-y模式时，建议将支持件的位置设置在介质芯的角部附近。为了尽可能提高TM01δ-z或TM01δ-x模式中的Qo，不用TM01δ-y模式，建议将支持件位于介质芯中心附近。另外，即使当介质芯1的材料和尺寸一样，仍然可以通过改变支持件3的厚度和位置以及材料，以预定的谐振频率谐振各种模式。

在上述实施例中，未描述介质芯的各个谐振模式和外部电路耦合的方法。在使用耦合回路的情况下，通过磁场沿要耦合的模式通过耦合回路的方向安排耦合回路，可以产生外部耦合。

下面，将参照图17到21描述根据第二实施例的多模介质谐振器装置的配置，其中支持件的安装位置改变。

图17是透视图，示出多模谐振器装置的主要构成部分。在这个附图中，标号1、2和3分别指基本上为平行六面体的介质芯，有棱角的管状腔体，和用于将介质芯1基本上支持在腔体2的中心的支持件。在腔体2的外部周围表面上形成导体薄膜。在本实施例中，在腔体的四个内壁的每一个上都设置两个支持件3。其它配置和第一实施例中的一样。

图18示出当图17所示的多模谐振器装置中的腔体2的壁的厚度由0变化到a，以及每一个支持件3的截面面积改变时，TM01δ-z和TM01δ-x和TM01δ-y的谐振频率的变化。在第二个实施例中，支持件3相对于介质芯1凸出的方向在X和Y轴方向，而不是Z轴方向。由此，当支持件3的截面面积b增加时，TM01δ-x和TM01δ-y的谐振频率和TM01δ-z的谐振频率相比大大减小。于是，由于支持件3凸出的位置和X和Y轴方向等效，故TM01δ-x和TM01δ-y相互类似地变化。另外，当腔体2的厚度变化时，TM01δ-x和TM01δ-y模式受到的影响比TM01δ-z模式受到的影响更大。由此，腔体的壁厚度的变化引起TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率大大变化。利用上述关系，通过设置腔体的壁厚度或支持件的截面面积，可以相对地改变TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率和TM01δ-z的谐振频率。例如，通过预先将介质芯1沿Z轴方向的厚度设置得厚，则三个模式的谐振频率可以相互一致。

图19示出了当如图17所示的介质芯1的Z轴向的厚度和支持件3的截面面积改变时，TM01δ-x、TE01δ-y、TE01δ-z模式的谐振频率发生的变化。如上所述，当介质芯的Z轴向的厚度增加时，TM01δ-x和TE01δ-y模式的谐振频率减小更大程度。另外，当每一个支持件个截面面积增加时，TE01δ-z模式的谐振频率更显著地减小。通过利用这些关系适当地设计介质芯1沿Z轴方向的厚度和每一个支持件3的截面面积，可以使TM01δ-x、TE01δ-y和TE01δ-z三个模式的谐振频率互相一致。由此，可以通过耦合预定的谐振模式，实现多级。

在上述实施例中，未说明耦合产生的各个谐振模式和介质芯的方法。在TM模式相互耦合或者TE模式相互耦合的情况下，建议如此地在介质芯的预定位置设置耦合孔，从而使上述两种的耦合模式的奇数模式和偶数模式的谐振频率具有差别。另外，当RM模式和TE模式相互耦合时，建议通过打破两个模式的电场强度之间的平衡相互耦合。

图20示出腔体2的壁厚、介质芯沿Z轴方向的厚度和支持件3的截面面积(图17所示)改变时，上述三个TM模式中的谐振频率发生的变化。当只有腔体的壁厚加厚时，和TM01δ-z模式相比，TM01δ-x、TM01δ-y模式的谐振频率更显著地减小。当介质芯的Z轴方向的厚度加厚时，和TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率相比，TM01δ-z模式的谐振频率更显著地减小。另外，当支持件的厚度加厚时，和TM01δ-z模式的谐振频率相比，TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率更为显著地减小。通过利用这些关系，可以在特性点(由图中的P1、P2等表示)上使三个模式的谐振频率一致。

图21示出图17所示的多模介质谐振器装置的生产过程的例子。首先，如图(A)所示，将介质芯1与腔体2模制在一起，处于这样的状态，即，通过连接部分1’将介质芯1和腔体2连接。于是，用于模制的模子沿腔体2的轴方向开口，穿过角管形腔体2的敞开表面。接着，如同一图中的(B)所示，用处于胶状的玻璃釉暂时与支持件3结合，邻近连接部分1′，并相应于介质芯1的各个角部分的位置。另外，将Ag膏施加给腔体2的外部周围表面。此后，烘焙支持件3，以结合到介质芯1和腔体2的内壁(使用玻璃釉结合)，同时，烘焙电极薄膜。此后，刮掉连接部分1′，产生一个结构，其中如在同一图中的(C)中所示的，将介质芯1安装到腔体2的中心。在这种情况下，对于介质芯1和腔体2，使用一种ZrO2-SnO2-TiO2型介质陶瓷材料，其εr＝37，tgδ＝1/20,000。对于支持件3，使用一种2MgO-SiO2类型低介电常数介质陶瓷材料，εr＝6，并且tgδ＝1/2,000。两个都具有接近于相同的线性膨胀系数。当介质芯被加热，并且周围的温度改变时，无过度的应力施加给支持件和介质芯或者腔体之间的结合表面。

图22是透视图，示出根据第三实施例的多模介质谐振器装置的主要部分的配置。在图17所示的例子中，将两个支持件3设置在介质芯1的四个表面的每一个表面上，从而通过总共八个支持件将介质芯支持在腔体中。另一方面，对于支持体，至少为介质芯1的4个表面的每一个提供3个。另外，支持件也可以是肋条状连续的，如同一图中的(B)所示。在这种情况下，对于外部撞击，由支持件3分散应力，由此，即使支持件3的总的截面面积减小，相应地，也可以保持预定的机械强度。

图23是透视图，示出根据第四实施例的多模介质谐振器装置的主要部分的配置。在该图中，标号3’指通过模制和介质芯1和腔体2形成在一起的支持件。一样地，通过使支持件3′具有如此形状，从而它沿X、Y和Z的各个轴方向不同，三个模式，即，TM01δ-x、TM01δ-y和TM01δ-z模式中的谐振频率可以被理想地设计成某种程度。

图24说明了这个例子。当使腔体的壁厚变厚时，TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率和TM01δ-z模式的谐振频率相比，更为显著地减小。当介质芯的Z轴方向的厚度变厚时，TM01δ-z模式的谐振频率和TM01δ-x和TM01δ-y模式的谐振频率相比更加减小。另外，当每一个支持件3′的宽度变宽时，TM01δ-x模式的谐振频率和TM01δ-y模式的谐振频率相比更为显著地减小，并且TM01δ-y模式的谐振频率和TM01δ-z模式的谐振频率相比更为减小。如在这些关系中可见，三个模式中的谐振频率可以在由图中p1表示的特性点处一致。两个模式中的谐振频率可以在由p2或p3表示的特性点处一致。

图25是透视图，示出根据第五实施例的多模介质谐振器装置的主要部分的配置。在该图中，标号3′指支持部分，它是通过模制和介质芯1和腔体2形成在一起。在图1所示的例子中，支持件3分别设置在介质芯1的上侧和下侧的四个角中。另一方面，在图25所示的例子中，将一些支持部分3′设置在介质芯的角部分中，其它的支持部分设置得和角部分分开。如上所述，根据介质芯和支持部分之间的相对的位置关系改变，Qo和谐振频率改变。相应地，通过相应于要使用的谐振模式设计支持部分3’，预定模式中的谐振频率可以设置在预定的值，而Qo不会显著减小。通过将各个支持部分具有如此位置关系地设置在位移的位置，即当从腔体的各个敞开表面看各个支持件时，通过两片模制方式，装置可以被容易地整体地模制。

在上述各个实施例中，描述了使用作为和介质芯和腔体分开的部分的支持件，或支持件和介质芯和腔体整体地模制在一起。支持件可以与介质芯整体地模制在一起，并结合到腔体的内侧，或将支持件和腔体模制在一起，并将介质芯结合到支持件。

下面，将参照图26，描述通过使用多个谐振模式，形成介质谐振器装置(诸如各种滤波器、合成器、分配器等等)的例子。

在图26中，点划线表示腔体。在腔体中设置介质芯1。省略了介质芯1的支持结构。在这个图(A)中，说明例如带阻滤波器的形成，作为一个例子。标号4a、4b和4c每一个都表示耦合回路。将耦合回路4a耦合到磁场(TM01δ-x模式中的磁场)，该磁场在平行于y-z的平面的平面内，将耦合回路4b耦合到一个磁场(TM01δ-y模式的磁场)，该磁场平行于x-z平面，并将耦合回路4c耦合到一个磁场(TM01δ-z模式的磁场)，该磁场平行于x-y平面，这些耦合回路4a、4b和4c的每一个的一端都接地。耦合回路4a和4b的另一端以及耦合回路4b和4c的另一端通过传输线5相互连接，每一个5具有的电气长度等于λ/4或是λ/4的奇数倍。将耦合回路4a、4c的另一端用作信号输入输出终端。通过这样的配置，得到一种带阻滤波器，其中三个谐振器的相邻的谐振器连接到一条线上，其相位差为π/2。

图26(B)示出一个例子，用于形成合成器或分配器。于是，标号4a、4b、4c和4d指耦合回路。将耦合回路4a耦合到一个磁场(TM01δ-x模式中的磁场)，该磁场在平行于y-z平面的平面中。耦合回路4b耦合到一个磁场(TM01δ-y模式的磁场)，该磁场在平行于x-z平面的平面中。将耦合回路4c耦合到一个磁场(TM01δ-z模式的磁场)，该磁场在平行于x-y平面的平面中。对于耦合回路4d，环路的平面倾向于y-z平面、x-z平面和x-y平面中的任何一种，并分别耦合到上述三种模式中的磁场。将这些耦合回路的一端分别接地，并将另一端用作信号输入或输出终端。尤其地，当将装置用作合成器时，信号通过耦合回路4a、4b和4c输入，并从耦合回路4d输出。当将装置用作分配器时，将信号通过耦合回路4d输入，并从耦合回路4a、4b和4c输出。相应地，得到一个具有三个输入端和一个输出端的合成器，或具有一个输入端和三个输出端的分配器。

类似地，如果必要，可以通过耦合回路和传输线耦合预定的谐振模式形成带通滤波器。在上述例子中，利用三个谐振模式。可以利用至少四种模式。另外，其中可以通过相继地耦合多个谐振模式中的一些谐振模式形成带通滤波器，并使其它谐振模式独立以形成带阻滤波器，形成结合了一个带通滤波器和一个带阻滤波器的复合滤波器。

下面将参照如图29到33描述三重模式介质谐振器装置的例子。

图29是透视图，示出三重X模式介质谐振器装置的主要的构成部分。在这个附图中，标号1指方形板形状的介质芯，其两边具有基本上相同的长度，另一个个边比两边中的每一边都短。标号2和3表示角管形腔体，以及支持件，该支持件用于将介质芯1大致上支持在腔体2的中心。在腔体2的外部周围表面上形成导体薄膜。在敞开表面上设置介质板或者金属板，其中每一个介质板上具有导体薄膜，以构成基本上为平行六面体形状的屏蔽空间。另外，对于腔体2的敞开表面，与另一个腔体的开口是相对的，从而预定的谐振模式中的电磁场相互耦合，以实现多级。

图29所示的支持件3，由介电常数低于介质芯1的陶瓷材料制成，它设置在介质芯和腔体2的内壁之间，并烧结而整体化。介质芯可以设置在金属罩子中，而不使用如图29所示的陶瓷腔体。

图30到32示出谐振模式，它由图29所示的介质芯1引起。在这些图中，x，y和z表示图29所示的所示方向的坐标轴。图30到32示出二维平面的截面图。在图30到32中，实线的箭头表示电场矢量，虚线箭头表示磁场矢量，标号“·”和“×”表示电场方向和磁场方向。在图30到32中，示出y方向的TE01δ模式(TE01δ-y模式)，x方向的TM01δ模式(TM01δ-x模式)和z方向的TM01δ模式(TM01δ-z模式)

图33示出介质芯的厚度和六个模式中的谐振频率之间的关系。在(A)中，将谐振频率标成纵坐标。在(B)中，基于TM01δ-x模式的谐振频率比作为纵坐标。在(A)和(B)中，将用扁率表示的介质芯的厚度标成横坐标。TE01δ-z模式和TE01δ-x模式是对称的。白色的三角标记表示TE01δ-z模式，黑色三角标记表示TE01δ-x模式，两种三角标记相叠合。类似地，TE01δ-z模式和TM01δ-x模式是对称的。因此，白色圆标记表示TE01δ-z模式，黑色圆标记表示TM01δ-x模式，两种圆标记相叠合。

一样地，当介质芯的厚度变薄时(扁率减小)时，TE01δ-y模式、TM01δ-x模式和TE01δ-z模式的谐振频率分别和TM01δ-y模式、TE01δ-x模式和TE01δ-x模式具有更大的不同。

在这个实施例中，介质芯的厚度是通过利用上述关系，并且使用三个模式，即TE01δ-y、TM01δ-x和TE01δ-z设置的。其它模式，即，TM01δ-y、TE01δ-x和TE01δ-z模式的频率设置得和上述三个模式的频率分开，从而不受它们的影响。

下面，将参照图34，描述包含三重模式介质谐振器装置的介质滤波器埃的例子。在图34(A)中，标号1a、1d表示棱形介质芯，并用作TM110模式的介质谐振器。标号1b、1c表示方形的介质芯，其中两边具有大致上相等的长度，另外一边比两边都短。介质芯分别由支持件3支持在腔体2的预定的位置。这些介质芯用作上述三重模式介质谐振器装置。三重模式由TM01δ-(x-y)模式、TE01δ-y模式和TM01δ-(x+z)模式构成。

为了说明腔体2的内部，省略了腔体2的厚度，并且只有其内部通过点划线表示。屏蔽板设置在相邻的介质芯的预定的位置。

标号4a到4e表示耦合回路，耦合回路4b、4c和4d如此安排，从而在上述屏蔽板上延伸。耦合回路4a的一端连接到腔体2，并且另一端连接到例如同轴连接器的心导体(图中未示)。将耦合回路4a沿TM110模式的磁场(磁力线)的方向设置，该磁场由介质芯引起并通过耦合回路4a的回路平面，由此，耦合回路4a为磁场耦合到由介质芯产生的TM110模式。耦合回路4b的一端和它的附近部分沿它们磁场耦合到介质芯1a的TM110模式的方向延长。其另一端和附近部沿着它们磁场耦合到介质芯1c的TM01δ-(x-z)模式的方向延长。耦合回路4b的两端连接到腔体2。耦合回路4c的一端和它附近部分沿它们磁场耦合到介质芯1b的TM01δ-(x+z)模式的方向延长。另一端沿着它磁场耦合到介质芯1b的TM01δ-(x-z)模式的方向延长。耦合回路4c的两端都连接到腔体2。另外，耦合回路4d的一端沿它磁场耦合到介质芯1c的TM01δ-(x+z)模式的方向延长，另一端沿它磁场耦合到由介质芯1d引起的TM110模式的方向延长。耦合回路4d的两端连接到腔体2。耦合回路4e安排沿它磁场耦合到介质芯1d的TM110模式的方向。耦合回路4e的一端连接到腔体2，另一端连接到同轴连接器的心导体(图中未示)。耦合调节孔h1，h2，h3和h4形成在由介质芯1b引起的三个X模式的介质谐振器，和由介质芯1c引起的三个模式的介质谐振器中。例如，通过将耦合调节孔h2设置得大于孔h3，如图34(C)中所示的点A和B处的电场强度之间的平衡被破坏，由此，将能量由TM01δ-(x-z)模式转移到TE01δ-y模式。通过将耦合调节孔h4设置得大于孔h1，(C)中所示的点C和D处的电场强度的平衡被破坏，由此能量从TE01δ-y模式转移到TE01δ-(x+z)模式。相应地，介质芯1b和1c构成谐振器电路，其中三级的谐振器纵向连接。相应地，介质谐振器装置用作由相互纵向连接的八级(1+3+3+1)的谐振器构成的介质滤波器。

下面，将参照图35，描述另一个介质滤波器的例子，它包含上述三重模式介质谐振器装置。在图34所示的例子中，设置了耦合回路，它耦合到由相邻的介质芯引起的各个谐振模式。但是，每一个介质谐振器装置可以独立地设置给每一个介质芯。在图35中，标号6a、6b、6c和6d分别表示介质谐振器装置。这些相应于图34所示的各个介质芯引起的谐振器，并相互分开。介质谐振器装置安排在尽量分开的位置，从而设置给各个介质谐振器装置的两个耦合回路不相互干扰。

标号4a、4b1、4b2、4c1、4c2、4d1、4d2和4e表示各个耦合回路。将耦合回路的每一个的一端在腔体内部接地，另一端通过焊接或者填缝，连接到同轴电缆的心导体。通过焊接等方式，将同轴电缆的外部导体连接到腔体。参照介质谐振器装置6d，分开地提供示出耦合回路4d2的图和示出耦合回路4e的图，以简化说明。

将耦合回路4a，4b1分别耦合到介质芯1a。将耦合回路4b2耦合到介质芯1b的TM01δ-(x-z)。将耦合回路4c1耦合到介质芯1b的TM01δ-(x+z)。类似地，将耦合回路4c2耦合到介质芯1c的TM01δ-(x-z)。将耦合回路4d1耦合到介质芯1c的TM01δ-(x+z)。将耦合回路4d2和4e分别耦合到介质芯1d。

相应地，通过同轴电缆连接耦合回路4b1和4b2，通过同轴电缆连接耦合回路4c1和4c2，并通过同轴电缆连接耦合回路4d1和4d2，由此，介质谐振器装置整个地用作介质滤波器，它包含纵向连接的八级谐振器(1+3+3+1)，类似于图34所示。

下面将在图36中示出一个发送接收共用装置的配置。于是，发送滤波器和接收滤波器都是包含上述介质滤波器的带通滤波器。发送滤波器使发送信号的频率通过，接收滤波器使接收信号的频率通过。发送滤波器的输出端和接收滤波器的输入端之间的连接位置是这样的关系，即，连接点和发送滤波器的最后级中的谐振器的等效短路平面之间的电气长度是接收信号频率的1/4波长的奇数倍，而上述连接点和接收滤波器的第一级中的谐振器的等效短路平面之间的电气长度是发送信号频率1/4波长的奇数倍。因此，发送信号和接收信号可以安全分流。

由上述可见，类似地，通过在公用端口和各自的端口之间设置多个介质滤波器来形成双工器或多路传输器。

图37是方框图，示出包含上述发送接收共用装置(双工器)的通信装置的配置。通信装置的高频部分是通过将发送电路连接到发送滤波器的输入端，将接收电路连接到接收滤波器的输出端，并将天线连接到双工器的输入输出端而形成的。

另外，可以如下地得到尺寸小、高效的通信装置。诸如双工器、多路复用器、合成器、分配器之类的电路元件由多模介质谐振器装置形成，而通信装置由这些电路元件形成。

如从上述可以看到的，介质芯的支持结构简化了。另外，由于使用具有大致上平行六面体形状，并可以以多个模式谐振工作的介质芯，故可以不安排多个介质芯就形成多个谐振器，并且可以形成具有稳定的特性的介质谐振器装置。

根据本发明所限定的，增强了电磁场能量在介质芯上的密度，介质损耗减小，并且Qo可以保持高的值。

根据本发明所限定的，用作分开的支持件不再必要。增加了用于腔体和介质芯的支持部分的位置的精确度，并且增加了腔体中介质芯的位置精确性。由此，可以得到不昂贵，并且具有稳定特性的多模介质谐振器装置。

根据本发明的限定，可以增加支持部每一个截面面积的机械强度。另外，在TM模式中，可以抑制支持部分或支持件垂直于磁场的旋转平面延长的模式中的Qo的减小。

根据本发明限定的，可以抑制不包含支持部分或支持件垂直于磁场的旋转平面延长的TM模式的模式中的Qo的减小。

根据本发明限定的，通过将模子的拉拔方向设置得和角管形状的轴向一致，可以通过具有简单结构的装置，整体模制腔体和介质芯。

根据本发明的限定，可以得到具有高Q的滤波器特性和小尺寸的介质滤波器。

根据本发明中限定的，可以得到尺寸小，具有低损失的复合介质滤波器。

根据本发明限定的，可以得到尺寸小，具有低损失的合成器。

根据本发明限定的，可以抑制不包括支持部或支持件垂直于磁场旋转平面延长的TM模式的模式中Qo的减小。

根据本发明限定的，通过将模子的拉拔方向设置得和角管形状的轴向一致，可以容易地通过具有简单结构的装置，整体模制腔体和介质芯。

根据本发明限定的，可以得到具有高Q的滤波器特性和尺寸小的介质滤波器。

根据本发明限定的，可以得到尺寸小，并具有低损失的复合介质滤波器。

根据本发明限定的，可以得到尺寸小，具有低损耗的合成器。

根据本发明限定的，可以得到尺寸小、具有低损失的分配器。

根据本发明，可以得到尺寸小，具有低损失的通信装置。

从此上述可见，根据本发明的多模介质谐振器装置、介质滤波器、复合介质滤波器、分配器和含有它们的通信装置可以用于广泛的各种电子设备，例如，移动通信中的基站中。

Claims (14)

1.一种多模式介质谐振装置，其特征在于，包含：

为长方体形状的介质芯，所述介质芯以和腔体的内壁分别分开预定的间隔的状态被支持在为长方体的腔体的中心，

其中所述介质谐振装置用于使用TE01δ-x，TE01δ-y，TE01δ-z，TM01δ-x，TM01δ-y，TM01δ-z六种模式中的至少三种模式谐振。

2.如权利要求1所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，通过介电常数低于介质芯的支持件相对于腔体的各个内壁支持介质芯。

3.如权利要求1所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，通过与介质芯或腔体模制在一起的支持部分相对于腔体的各个内壁支持介质芯。

4.如权利要求1到3任一所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，将支持件或者支持部分设置在介质芯的脊部或沿介质芯的脊线的部分。

5.如权利要求1到3任一所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，将支持件或支持部分设置在介质芯的顶点附近。

6.如权利要求1到3任一所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，将支持件或支持部分设置在介质芯的一个表面的中心内。

7.如权利要求1到3任一所述的多模式介质谐振装置，其特征在于，腔体的一部分或整个腔体包含管状的模制的产品，并且通过支持件或支持部分相对于所述模制产品的内壁支持介质芯。

8.一种介质滤波器，其特征在于，包含如权利要求1到3中的任意一项所述的多模式介质谐振装置，以及用于外部耦合到多模式介质谐振装置的预定模式的外部耦合装置。

9.一种复合介质滤波器，其特征在于，包含如权利要求8所述的介质滤波器，所述介质滤波器设置在公用的单个或多个端口和单独使用的多个端口之间。

10.一种合成器，其特征在于，包含如权利要求1到3中的任意一项所述的多模式介质谐振装置，用于分别地独立地外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式的独立的外部耦合装置，以及用于公共的外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式的的公共外部耦合装置，其中，公共的外部耦合装置是输出端口，多个独立的外部耦合装置是输入端口。

11.一种分配器，其特征在于，包含如权利要求1到3中的任意一项所述的多模式介质谐振装置，用于独立地外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式的外部耦合装置，和用于公共地外部耦合到多模式介质谐振装置的多个预定模式的公共外部耦合装置，其中所述公共外部耦合装置是输入端口，所述多个独立外部耦合装置是输出端口。

12.一种通信装置，其特征在于，包含在高频部分提供的，如权利要求9所述的复合介质滤波器。

13.一种通信装置，其特征在于，包含在高频部分提供的，如权利要求10所述的合成器。

14.一种通信装置，其特征在于，包含在高频部分提供的，如权利要求11所述的分配器。

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