CN105680125A - 使用阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器 - Google Patents

使用阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器 Download PDF

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Abstract

公开了有利地作为RF组件的陶瓷射频滤波器的实施例。所述陶瓷滤波器可包括陶瓷阶梯阻抗谐振器，其中陶瓷阶梯阻抗谐振器的内径可从一端到另一端变化。所述内径例如可逐渐变细、有断面或楼梯台阶状，从而在陶瓷谐振器中提供不同的阻抗。

Description

使用阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器
技术领域
所公开的实施例一般地涉及用于射频组件的陶瓷谐振滤波器。
背景技术
用于陶瓷滤波器的传统的谐振器具有由在材料中所使用的介电常数所规定的长度。因此，传统的谐振器只能以消耗宝贵的印刷电路板(PCB)空间的较大的尺寸为代价来实现合适的电响应。
发明内容
这里公开了包括至少一个阶梯阻抗谐振器的射频滤波器的实施例，所述至少一个阶梯阻抗谐振器具有大致恒定的外径，以及穿过所述至少一个阶梯阻抗谐振器的的长度的限定内径的空腔，所述内径具有第一端和第二端，所述第一和第二端具有不同的直径，所述第一端大于所述第二端。
在一些实施例中，内径可从第一端到第二端逐渐变细。在一些实施例中，内径不逐渐变细。
在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括与第一和第二端基本等距离的单个楼梯台阶特征。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括在第一和第二端之间的多个楼梯台阶特征。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器可具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。在一些实施例中，第一端的阻抗可比第二端的阻抗低。在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值可在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
在一些实施例中，所述滤波器可进一步包括多个阶梯阻抗谐振器。
这里还公开了用于射频信号滤波的方法，包括：将射频信号输入到阶梯阻抗谐振器中，所述阶梯阻抗谐振器具有外径和穿过所述阶梯阻抗谐振器的长度形成内径的空腔，所述内径具有第一端和第二端，第一和第二端具有不同的直径，在所述第一端大于所述第二端；以及输出滤波的射频信号。
这里还公开了一种包括至少一个阶梯阻抗谐振器的射频装置，所述至少一个阶梯阻抗谐振器大致恒定的外径和穿过所述至少一个阶梯阻抗谐振器的长度形成内径的空腔，所述内径具有第一端和第二端，第一和第二端的直径不同，在所述第一端大于所述第二端。
在一些实施例中，内径可从第一端到第二端逐渐变细。在一些实施例中，内径不逐渐变细。
在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括与第一和第二端基本等距离的单个楼梯台阶特征。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括在第一和第二端之间的多个楼梯台阶特征。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器可具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。在一些实施例中，第一端的阻抗可比第二端的阻抗低。在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值可在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
在一些实施例中，所述装置可进一步包括多个阶梯阻抗谐振器。
这里还公开了陶瓷射频滤波器的实施例，所述陶瓷射频滤波器包括安装在印刷电路板上的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径、以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔；被构造为输入RF信号的输入片，所述输入片位于所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个处；被构造为输出滤波后的RF信号的输出片，所述输出片位于与所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个相距最远的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器处；以及位于相邻的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器之间的耦合槽对。
在一些实施例中，内径可从第一端到第二端逐渐变细。在一些实施例中，内径不逐渐变细。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器可具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。在一些实施例中，第一端的阻抗可比第二端的阻抗低。在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值可在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
这里还公开了用于射频信号滤波的方法，包括：将射频信号输入到陶瓷滤波器中，所述陶瓷滤波器具有被安装在印刷电路板上的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径，以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔；并输出滤波后的射频信号。在一些实施例中，所述内径可具有在第一和第二端之间的大致楼梯台阶的轮廓。
这里还公开了射频装置的实施例，所述装置包括被安装在印刷电路板上形成陶瓷滤波器的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径、以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔；被构造为输入RF信号的输入片，所述输入片位于所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个处；被构造为输出滤波后的RF信号的输出片，所述输出片位于与所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个相距最远的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器上；以及在相邻的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器之间的耦合槽对。
在一些实施例中，内径可从第一端到第二端逐渐变细。在一些实施例中，内径不逐渐变细。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括与第一和第二端基本等距离的单个楼梯台阶特征。在一些实施例中，楼梯台阶的轮廓可包括在第一和第二端之间的多个楼梯台阶特征。在一些实施例中，内径可在第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器可具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。在一些实施例中，第一端的阻抗可比第二端的阻抗低。在一些实施例中，所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值可在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
附图说明
图1A-C示出了结合阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器组装件的实施例的示意图。
图2示出了现有技术中使用的谐振器的内径。
图3A-D示出了陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的可变内径的实施例。
图4A-C示出了具有选定的交错分布的同轴谐振器的示例射频陶瓷滤波器的实施例。
图5示意性地示出了本公开中可实现为陶瓷滤波器电路的一个或多个特征。
图6示出了图5中的陶瓷滤波器电路可实现在封装好的装置中。
图7示出了图5中的陶瓷滤波器电路可实现在无线装置中。
图8示出了图5中的陶瓷滤波器电路可实现在基于有线的无线RF装置中。
图9示出了包括陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的实施例的射频装置。
具体实施方式
这里公开了使用阶梯阻抗谐振器以便于过滤例如射频或电子信号等信号的滤波器的实施例。具体地，所述阶梯阻抗谐振器可有利地在被称为陶瓷滤波器特定类型的滤波器中使用。陶瓷滤波器可包括对陶瓷谐振器的使用，尤其是这里所公开的陶瓷阶梯阻抗谐振器。
在一些实施例中，所公开的陶瓷滤波器可在兆赫兹至千兆赫的频率范围内使用，例如广播电台、电视、手机或Wi-Fi所使用的那些频率范围。然而，所述特定的频率和陶瓷滤波器的使用并不受限制。此外，所述信号类型并不受限制，并且不同的信号可以被理解为穿过滤波器。因此，所公开的陶瓷滤波器例如可以是陶瓷射频或微波滤波器，但并不限制滤波器的类型。
所公开的陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的实施例可以有益于小型化，因为即使以减小的尺寸也能够保持足够的电性能，从而减小陶瓷滤波器的整体尺寸。在一些实施例中，所述陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器与传统滤波器相比可具有改善的电性能。此外，所公开的陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的实施例能够避免当前影响传统滤波器的制造耐受性问题。
陶瓷阶梯阻抗谐振器
在一些实施例中，陶瓷阶梯阻抗谐振器可与射频(RF)滤波器结合使用。在下面详细地描述这种陶瓷阶梯阻抗谐振器的实施例。有利的是，陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器及其结合的装置与传统阻抗谐振器中所做的相比，可进一步小型化。
图1A-C示出了使用例如阶梯阻抗谐振器的谐振器102的组合的陶瓷滤波器组装件100的实施例。如图所示，在一些实施例中，谐振器102可具有大致穿过谐振器102中心的空腔、孔、开口或线106，在一些实施例中，空腔106可完全穿过谐振器102。相应地，谐振器102具有例如由穿过谐振器102的空腔106形成的外径104和内径103。
如图1A-C所示，谐振器102可具有大致恒定的外径104(例如，谐振器102的总宽度)。如图所示，谐振器102可大致为矩形，并且如图1B所示，谐振器102的表面通常可由四个大小相等的分段制成，但谐振器102的具体的尺寸和形状并不受限制。此外，如图1C的剖视图所示，谐振器102可具有变化的内径103，从而使得谐振器102为了下面讨论的原因而具有阶梯的(或变化的)阻抗。如图所示，内径103可沿谐振器102的长度从一端到另一端在形状上变化。因此，内径103的一端可比另一端大。
在一些实施例中，如在图中所示，陶瓷滤波器组装件100可具有多个阶梯阻抗谐振器102，但谐振器102的数目并不受限制。在一些实施例中，谐振器102可如图1A-C中所示的或如贯穿本公开所详细描述的而对齐。
这里所描述的一组陶瓷同轴谐振器102可组装在一起以被射频耦合并且用作RF滤波器，尽管并不限于特定的材料。这些同轴谐振器可结合以下详细描述的阶梯阻抗谐振器，从而允许改善小型化。在一些实施例中，谐振器102可例如通过电连接而电耦合在一起。因此，谐振器的空载品质因数可被用来大致设定总的陶瓷滤波器组装件100本身的选择性。谐振器102可通过例如间隙或电容耦合、或磁耦合而彼此耦合。在一些实施例中，两个相邻谐振器之间的这种RF能量的耦合可通过形成在两个谐振器的相对表面上的槽而实现。这种槽的宽度尺寸可在一范围内近似与耦合常数成正比。如果槽具有该范围以外的宽度，陶瓷滤波器的电性能会劣化。谐振器102之间的耦合的类型和方法并没有限制。
在现有技术的典型的谐振器中，如图2所示，谐振器200的内径202和外径204需要是直且同质的。虽然这种结构制造起来相对简单，但由于其简单的设计，小型化这些直的内径极其困难。
目前，由于小型化的特性，直的内径受到成型耐受性的限制。产生该耐受性的限制是因为随着谐振器尺寸的减小，内径和外径变得彼此更加接近，最终达到了两者之间的比率过于接近而使得目前的制造技术无法适当地形成谐振器的时刻。如果将过去传统的内径小型化到它们目前的大小，将几乎不可能维持精确和合适的电响应。
因此，现有技术中的传统的陶瓷滤波器只能以较大的尺寸为代价来实现合适的电响应(例如，Q、阻抗)，这消耗了射频滤波器或装置中的宝贵的空间。因此，由于空间的限制，在传统应用中能够使用的陶瓷滤波器的数量有限。
在本领域中所使用的将谐振器小型化的另一种方法是增加谐振器材料的介电常数。然而，同样，材料的当前产品具有受限的最大介电常数，并且因此，需要其它方法来继续将滤波器小型化，以便于继续将谐振器小型化。
公开了可用来有利地继续将谐振器小型化的阶梯阻抗谐振器的实施例。与图2所示的现有技术中使用的直的内径不同，阶梯阻抗谐振器可由具有变化的尺寸的内径组成。这些变化的尺寸可允许谐振器整体保持低阻抗值，同时允许进一步将所述谐振器、进而将所述滤波器小型化。对于所公开的阶梯阻抗谐振器的实施例，利用显著更小的空间并且具有对电响应最小的甚至无负面影响，可实现与现有技术相同的电响应。这可以有利于整体减小射频滤波器的尺寸。
图3A-D示出了用于有利地与陶瓷滤波器的阶梯阻抗电阻器使用的实施例的内径及内腔的不同的非限制性构造的剖面图。虽然示出了内径的横截面，但内径本身可以是平面的或三维的，例如大致圆柱形的内径，或者所示出的直径可基本直着向上延伸以形成具有所示空间的三维形状。内径的整体尺寸并不受限制。此外，如图3A-D所示，外径303整体上可以大致相同，但外径303的特定尺寸并不受限制。在一些实施例中，可在陶瓷阶梯阻抗谐振器的端部布置帽以减小或增大内径，使得外面延伸的空腔可具有相同的直径。在一些实施例中，所公开的内径的变化可短于谐振器的长度，并且内径可在两端过渡到类似的直径。
如图3A所示，内径可以较大的内径302开始，并以较小的内径304结束。在两端之间，内径304可以在直径上以一对90°的转角306减小，尽管所述角度不受限制并且可使用其它角度。因此，所述内径可从较大的直径基本上突然地过渡到较小的直径。
如图3A所示，所述过渡通常出现在内径的中部，尽管它也可位于其它位置，并且过渡的位置不受限制。在一些实施例中，约50％的内径可为较大的直径，并且约50％的内径可为较小的直径。在一些实施例中，该比例可为90/10、80/20、70/30、60/40、40/60、30/70、20/80或10/90。
图3B示出了一个内径的实施例，所述内径具有从较大端312到较小端314大致逐渐减小的直径。在一些实施例中，所述内径可在谐振器内形成大致圆锥形的空腔。如图所示，锥形316可沿内径的长度延伸。如图3B所示，所述锥形可大致是直的，或者可至少部分地弯曲。
图3C示出了与图3B所示的类似的内径的实施例。但是，如图所示，锥形以更高的比例形成，并且不沿所述内径的长度延伸。例如，较大的直径区322沿内径部分地向下延伸。然后内径呈锥形326，直到到达向外延伸的较小的直径区324。在一些实施例中，所述锥形可开始于较小或较大的端部，并且因此，有可能只有一个锥形区和一个直的区。也可使用图3B和图3C之间的所有锥形，并且所述锥形的大小和斜度不受限制。
图3D示出了具有大致楼梯台阶结构的内径的实施例。如图所示，内径可以以一系列渐进的台阶336从最大直径332减小到最小直径334。在一些实施例中，可使用一系列渐进的锥形代替所述台阶。在一些实施例中，锥形和台阶两者可被用于减小所述内径的直径。台阶336可具有近似相同的尺寸或不同的尺寸。在一些实施例中，台阶336可以是锥形的或倾斜的。
在一些实施例中，谐振器的短路端可与开路端转换。例如，较小的直径可在所述谐振器的任一端上，其并不限于特定构造。通过转换短路端和开路端，可对频率vs.长度产生相反的作用，并且可提供一些更有利的特征。
所公开的逐渐减小的内径的实施例对陶瓷谐振器、进而陶瓷射频滤波器的小型化可以是有益的。通常，谐振器的内径越大，谐振器的阻抗越低。较低的阻抗意味着陶瓷滤波器将能更有效地过滤信号。然而，较大的直径通常会降低谐振器的谐振，这对陶瓷滤波器是不利的。因此，尽管如上所述，较小直径的内径增大阻抗，但其可提高陶瓷滤波器的谐振。此外，通过使所述谐振器至少部分地具有较小的直径，这可避免现有技术中小型化的一些耐受性问题。
因此，通过直径从较大向较小过渡，能够维持较大直径部分的低阻抗，同时可在较小直径线路处实现较大的谐振。该影响遵循发射线理论。因此，可维持陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的低阻抗和高谐振。因此，本公开的实施例可有利地具有高效率和高谐振。在现有技术的谐振器中，这两个不同的属性必须彼此平衡，导致难以获得高谐振和高效率的谐振器。
在一些实施例中，与如图2所示的传统谐振器相比，当使用阶梯阻抗谐振器时的Q衰减最小。例如，与传统的直的谐振器相比，所述Q衰减可小于约20％、小于约10％、小于约5％、小于约1％或为0％。
在一些实施例中，使用阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器的整体尺寸比使用例如如图2所示的传统谐振器的陶瓷滤波器的整体尺寸小约20％至约30％。
在一些实施例中，阶梯阻抗谐振滤波器的长度大约可以为110-140千分之一英寸，这明显小于使用传统内径的传统滤波器的长度。在一些实施例中，陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的长度可小于约110-140千分之一英寸。
在一些实施例中，对于0.062的外径，以上所讨论的内径的范围可从约0.05、0.10、0.15、0.20，或0.25至约0.35、0.40、0.45或0.50英寸，但所述确切的尺寸不受限制。
在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有约100MHz至20GHz之间的谐振。在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有约300MHz至5GHz之间的谐振。在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有大于约100MHz、300MHz、500MHz、1GHz、5GHz、10GHz或20GHz的谐振。所述阶梯阻抗谐振器的谐振不受限制。
在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有从2％至25％的带宽。在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有大于2％、5％、10％、15％或20％的带宽。在一些实施例中，阶梯阻抗谐振器可具有小于25％、20％、15％、10％或5％的带宽。
滤波器分组
图4A-C示出了按这里所述的方式布置的具有6个陶瓷同轴谐振器(401、402、403、404、405、406)的示例陶瓷RF滤波器400的不同视图。特别地，图4A-C中所示的陶瓷RF滤波器可节省PCB上的空间，尤其是因为通过使用阶梯阻抗谐振器它们可从现有技术中的滤波器进一步小型化。虽然图4A-C示出了空腔在两端具有相同的尺寸，但可以理解，可使用陶瓷阶梯阻抗电阻器，并且因而所示的空腔可不成比例。图4A示出了示例陶瓷滤波器400的正视图，图4B示出了示例陶瓷滤波器400的后视图，并且图4C示出了示例陶瓷滤波器400的平面图。如这里所述，具有与所述示例陶瓷滤波器400相关联的一个或多个特征的陶瓷RF滤波器可包括其它数量的陶瓷同轴谐振器，如以上所讨论的阶梯阻抗谐振器。
六个谐振器(401-406)被示出为安装在PCB基板442上，并被布置成通过由450、452、454、456、458表示的耦合槽对进行RF耦合。所述六个谐振器还被示出具有前端411、412、413、414、415、416和后端421、422、423、424、425、426。用于提供输入RF信号的输入片434被示出为放置在第一谐振器401的前端411，用于输出过滤的RF信号的输出片436被示出为放置在第六谐振器406的前端416。输入片434电连接到电容器432，电容器432转而连接到输入连接器430。类似地，输出片436电连接到电容器438，电容器438转而连接到输出连接器440。
在图4A和4B中，谐振器的金属化的端用无阴影表示，非金属化的端用阴影表示。因此，与第一(401)、第三(403)、第四(404)和第六(406)谐振器对应的前端411、413、414、416为非金属化的，与第二(402)和第五(405)谐振器对应的其余前端412、415为金属化的。与第一(401)、第三(403)、第四(404)和第六(406)谐振器对应的后端421、423、424、426为金属化的，与第二(402)和第五(405)谐振器对应的其余后端422、425为非金属化的。因此，六个谐振器中的每一个均可作为四分之一波长谐振器。前述示例中的每一个金属化的前部和后端均接地。通过连接461、462、463、464、465、466在图4A-4C中描述这种接地连接。然而，也可使用其它构造，并且所述谐振器组的具体构造不受限制。
应当注意，在前述示例中，第一、第三、第四和第六谐振器为第一取向，其中它们的前端面向输入和输出连接器(430，440)所在的前侧，第二和第五谐振器为第二取向，其中它们的后端面向前侧。相应地，第二谐振器402在第一和第三谐振器401、403之间交错构造。类似的，第五谐振器405交错构造在第四和第六谐振器404、406之间。应注意的是，第三、第四和第五谐振器的子分组均为第一取向，从而形成梳形线构造。基于前述示例可知，在陶瓷滤波器400中的谐振器具有谐振器取向的选定的交错分布。这里为了描述的目的，应当理解，“完全交错”构造使所有谐振器具有交替的取向。此外，这里中所描述的“选定的交错分布”或简称为“交错分布”包括具有一些谐振器的交替取向的不完全交错的构造。
如应用于图4A-C中的示例，所选定的交错使用偶数个谐振器，允许陶瓷滤波器400的输入和输出保持在的陶瓷滤波器400的共同参考平面(例如，前侧)处。对于完全交错的构造，偶数个谐振器将导致输入和输出在相反的两侧上。虽然可将两个(输入和输出)中的一个规划到另一侧从而在同一侧可同时连接，但是额外的连接长度可影响陶瓷滤波器的电性能(例如，通过不期望地改变电感)。
陶瓷滤波器的类型
陶瓷滤波器可分为四种主要类型，但所述类型本身并不受限制。例如，所述滤波器可以是带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器或高通滤波器。以上所详细讨论的公开的阶梯阻抗滤波器的实施例可结合到任何类型的滤波器中，并可以为任何类型的滤波器提供有益的小型化。
带通滤波器可用于选择性地获得所期望的频带，同时去除不期望的频率。通常，带通滤波器可允许特定范围内的频率通过，并阻止或衰减在该范围之外的频率。具体地，带通滤波器可在无线发射器和接收器中使用。在发射器中，带通滤波器可将输出信号的带宽限制为发射所分配的频带。这可以减少与其它基站的干扰，从而改善发射信号的质量。在接收器中，带通滤波器可允许在选定频率范围内的信号被接到或被解码，并能防止选定范围之外的信号通过。在一些实施例中，带通滤波器可以优化接收器的信噪比以及灵敏度。带通滤波器可以优化所使用的信号的模式和速度，而最大化所使用的信号的数目，并且与此同时最小化信号之间的干扰或竞争。
带阻滤波器大致与带通滤波器相反，因为它们通过大多数未改变的频率而衰减在特定范围内的频率。这些例如可用于减小反馈。但是带阻滤波器在电子领域通常不太常见。
低通滤波器是通过低频信号并衰减高于规定的截止频率的信号的滤波器。可在低通滤波器中调整衰减和截止频率。低通滤波器可用于多种产品，例如电子电路、模拟到数字转换器、数字滤波器。
高通滤波器通常与低通滤波器相反。高通滤波器通过高频信号并衰减低于规定的截止频率的信号。可在高通滤波器中调整衰减和截止频率。高通滤波器可用于例如从电路隔离直流。高通和低通滤波器的组合可形成如上所述的带通滤波器。
陶瓷阶梯阻抗滤波器的应用
图5示意性示出了可作为陶瓷滤波器电路500的阶梯陶瓷阻抗谐振滤波器的实施例。这种陶瓷滤波器电路可实现在多种产品、装置和/或系统中。例如，图6示出了在一些实施例中，封装的装置可包括一个被构造为耦合到在同一侧上的输入和输出连接512、514的陶瓷滤波器电路500，并提供如这里所述的性能。这种封装的装置可以是专用的陶瓷RF滤波器模块，或者包括一些其它功能组件。
图7示出了在一些实施例中，陶瓷滤波器电路500可在实现无线装置520中。这种无线装置可包括与陶瓷滤波器电路进行通信(线526)的天线528。无线装置520还可包括被构造为用于提供发射(Tx)和/或接收(Rx)功能的电路522。Tx/Rx电路522被示出为与陶瓷滤波器电路500进行通信(线524)。
图8示出了在一些实施例中，陶瓷滤波器电路500可实现在RF装置530中。这种装置可包括提供输入RF信号到陶瓷滤波器电路(线534)的输入组件532，和从陶瓷滤波器电路500接收滤波的RF信号(线536)的输出组件538。RF装置530可以是例如图7中的示例的无线装置、基于有线的装置或它们的一些组合。
在一些实现方式中，具有如这里所描述的一个或多个带通滤波特征的陶瓷RF滤波器可在包含系统和装置的多种应用中使用。这样的应用可包括但不限于有线电视(CATV)；无线控制系统(WCS)；微波分配系统(MDS)；工业、科学和医疗(ISM)；蜂窝系统，如PCS(个人通信服务)、数字蜂窝系统(DCS)和通用移动通信系统(UMTS)；以及全球定位系统(GPS)。
此外，在一些实施例中，所公开的陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器可用于RF装置。如图9所示，这种RF设备可包括被构造为促进发射和/或接收RF信号的天线912。这样的信号可由收发器914产生和/或处理。对于发射，收发器914可产生由功率放大器(PA)放大并经滤波(Tx滤波器)的发射信号以用于由天线912发射。对于接收，从天线912接收的信号可在被传递到收发器914之前，经滤波(Rx滤波器)并由低噪声放大器(LNA)放大。在一些实施例中，图9所示的陶瓷滤波器可以是这里所公开的陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器的实施例。
在一些实施例中，陶瓷阶梯阻抗谐振滤波器可实现在RF应用中，所述应用例如无线电信基站。这种无线基站可包括一个或多个被构造为便于RF信号发送和/或接收的天线，例如参照图9所描述的示例。这种一个或多个天线可耦合到具有如这里所述的一个或多个滤波器的电路和装置。在一些实施例中，所述基站可具有收发器、合成器、RX滤波器、TX滤波器、磁隔离器和天线。所述磁隔离器可结合在单个信道PA和连接器化、集成三板或落入式微带中。
通过前面的描述，应当理解，公开了使用阶梯阻抗谐振器的陶瓷滤波器的创新产品以及方法。尽管以某些程度的特定性描述了一些组件、技术和方面，但显然可对这里如上所述的特定的设计、构造和方法做出多种改变而不脱离本公开的精神和范围。
本公开中在单独的实施方式的上下文中所描述的某些特征也可在单个实施方式中组合实现。相反地，在单个实施方式的上下文中所描述的多个特征也可单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中实现。此外，虽然特征可如上作为某些组合被描述，但是在一些情况中，所要求的组合中的一个或多个特征可从所述组合中删除，并且所述组合可被要求为任意子组合或任意子组合的变型。
此外，虽然在附图或说明书中可以特定的顺序示出或描述所述方法，但这些方法无需以所示的特定顺序或连续的顺序执行，并且无需执行所有的方法以实现所期望的结果。未被示出或描述的其它方法可结合在所述示例方法和过程中。例如，可在任何所描述的方法之前、之后、同时或中间进行一种或多种附加的方法。此外，所述方法可在其它实施方式中重新排列或重新排序。此外，在上面所描述的实施方式中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有的实施方式中均需要这样的分离，并且应当理解所描述的组件和系统通常可以在单个产品中集成在一起或封装为多个产品。此外，其它实施方式在本公开的范围之内。
例如“能够”、“可能”、“可以”或“可”等条件用语，除非特别指出相反，或如所使用的上下文理解相反，否则一般意在表达特定的实施例包括或不包括特定的特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件用语通常不意在表示一个或多个实施例以任何方式需要所述特征、元件和/或步骤。
例如短语“X、Y和Z中的至少一个”的连接用语，除非特别指出相反，否则应按照通常所应用的背景理解为项目、术语等可以是X，Y或Z中的任何一个。因此，这种连接用语通常不意在表示特定的实施例需要具有至少一个X、至少一个Y和至少一个Z。
这里所使用的例如术语“大约”、“约”、“大致”和“基本上”等程度用语在这里用于表示与仍然执行所期望的功能或实现所期望的结果的规定的值、量或特性接近的值、量或特性。例如，术语“大约”、“约”、“大致”和“基本上”可表示在规定量的小于或等于10％中、小于或等于5％中、小于或等于1％中以及小于或等于0.01％中的量。
结合附图描述了一些实施例。这些附图是按比例绘制的，但并不限于这些比例，因为也可构思所示出的之外的尺寸和比例，并且它们在本公开发明的范围内。距离、角度等仅是说明性的，并不一定与实际尺寸和所示出的装置布局具有精确的关系。组件可被增加、删除和/或重新排列。此外，这里结合多个实施例所公开的任何特定的特征、方面、方法、属性、特质、质量、特性、元件等可在这里所阐述的所有其它实施例中使用。此外，应当认识到，这里所描述的任何方法可使用适合进行所述步骤的任何装置实施。
虽然详细描述了多个实施例及其变型，但对本领域技术人员来说，使用这些实施例的其它修改和方法将是显而易见的。因此，应当理解，可作出各种等同的应用、修改、材料和替换，而不脱离这里的独特的和创新的公开内容或权利要求书的范围。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月30日提交的、名称为“阶梯阻抗谐振滤波器及其用途”的美国临时申请No.62/057,659的权益，其全部内容通过引入并入这里。

Claims (20)

1.一种陶瓷射频滤波器，包括：
安装在印刷电路板上的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔；
构造为输入RF信号的输入片，所述输入片位于所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个处；
构造为输出滤波后的RF信号的输出片，所述输出片位于与所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个相距最远的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器处；以及
位于相邻的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器之间的耦合槽对。
2.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述内径从第一端到第二端逐渐变细。
3.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述内径不逐渐变细。
4.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述内径在所述第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。
5.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述内径在所述第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
6.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述至少一个阶梯阻抗谐振器具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。
7.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述第一端的阻抗比第二端的阻抗低。
8.如权利要求1所述的陶瓷滤波器，其中所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
9.一种用于射频信号滤波的方法，包括：
将射频信号输入到陶瓷滤波器中，所述陶瓷滤波器具有安装在印刷电路板上的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔，以及
输出滤波后的射频信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述内径在所述第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。
11.一种射频装置，包括：
安装在印刷电路板上形成陶瓷滤波器的多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器，每个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器具有其中至少一个被金属化的两个端部、在两个端部之间延伸的长度、沿所述长度大致恒定的外径以及沿所述长度的至少一部分延伸并且限定内径且具有不同直径的第一和第二端的空腔；
构造为输入RF信号的输入片，所述输入片位于所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个处；
构造为输出滤波后的RF信号的输出片，所述输出片位于与所述多个陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器的第一个相距最远的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器处；以及
位于相邻的陶瓷同轴阶梯阻抗谐振器之间的耦合槽对。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述内径从第一端到第二端逐渐变细。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述内径不逐渐变细。
14.如权利要求11所述的装置，其中所述内径在所述第一和第二端之间具有大致楼梯台阶的轮廓。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述楼梯台阶的轮廓包含与所述第一和第二端基本等距离的单个台阶特征。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述楼梯台阶的轮廓包含在所述第一和第二端之间的多个台阶特征。
17.如权利要求11所述的装置，其中所述内径在所述第一和第二端之间的中间部分逐渐变细。
18.如权利要求11所述的装置，其中所述至少一个阶梯阻抗谐振器具有落入300MHz到7GHz范围内的谐振。
19.如权利要求11所述的装置，其中所述第一端的阻抗比第二端的阻抗低。
20.如权利要求11所述的装置，其中所述至少一个阶梯阻抗谐振器的Q值在具有直的内径的谐振器的Q值的10％以内。
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