CN1128086A - 改进型陶瓷双工滤波器 - Google Patents

Abstract

陶瓷双工滤波器(10)具有介电材料的滤波器本体(12)、上表面(14)、下表面(16)、侧表面(18、20、22和24)和从上表面延伸至下表面的通孔。表面(16、18、20、22和24)由限定金属化层(25)的导电材料覆盖，表面(14)未金属化。插座位于邻近上表面包括一导电材料层以限定一个特定的电容值。耦合装置(94、96和98)把信号耦合引入和引出双工滤波器。并联的、串联的和耦合的电容器位于邻近上表面处，有助于提供滤波器的调谐。

Description

改进型陶瓷双工滤波器

本发明涉及陶瓷滤波器，具体涉及一种改进的双工滤波器。

陶瓷滤波器技术是已知的。现有技术的陶瓷带通滤波器一般是由陶瓷材料块构成的，并且具有各种的几何形状，通常由设计周到的接线、电缆、引线或表面可安装的衬垫连接到外部电路上。

在电子产品设计中的一些主要目标是减小物理尺寸、增加可靠、改善制造加工性和降低造价。

现有技术的双工滤波器一般要求在其上表面上具有金属化的线路图，以提供所需的频率响应。这些双工滤波器很难始终一致地可靠地制造，因为假如上表面金属化线路图发生少许的变化，频率响应就可能发生不利的改变。此外，这些装置难于适当的调谐，或是需要额外的加工工艺步骤，进行适当的调谐。例如，现有技术的调谐需要除去底部的金属化层，把底部的陶瓷磨去一部分，然后重新金属化陶瓷的底表面，并烘烤该双工器，以使不需要的溶剂挥发掉，此后烧结重新金属化的底部。

鉴于这些原因，能够克服上述许多缺陷的双工滤波器被认为是对现有技术的改进。如果一种方法和双工结构物能够简化，以使调谐和制造方法更容易和更可靠，则这也被认为是一种改进。

图1示出根据本发明制造的一种双工滤波器的放大的透视图；

图2示出图1所示的根据本发明的双工滤波器的一个替换实施例；

图3示出图1所示的根据本发明的双工滤波器的顶视图；

图4示出图1所示的根据本发明的双工滤波器的等效电路图；

图5示出根据本发明制造的图2所示的双工滤波器的频率响应图；

图6示出根据本发明制造的双工滤波器的一个替换实施例的放大透视图；

图7示出图6所示的根据本发明的双工滤波器的底部透视图；

图8示出图6所示的根据本发明的双工滤波器的顶视图；

图9示出根据本发明制造的替换实施例的为某种应用的输入——输出衬垫局部视图；

图10示出图6-8所示的根据本发明的双工滤波器的频率响应图；

图11示出根据本发明的调谐双工滤波器的方法的方框图；

图12示出根据本发明的调谐双工滤波器的一种替换方法的方框图。

图1和图3所示的双工滤波器10包括一个大体为平行六面体的滤波器本体12，滤波器本体12包括实际上都是平面的顶部14、底部16、和侧表面18、20、22、和24的介电材料块。滤波器本体12还有多个通孔，其包括第一至第十通孔28、30、32、34、36、38、40、42、44和46，它们分别从上表面14延伸至下表面16。图3所示的滤波器本体12还具有对应于50、52、54和54＇、56和56＇、58和58＇、60和60＇、62和62＇、64和64＇、66和66＇以及68各项的多个插座(receptacle)48，与上表面14相邻，并具有能够在其内接受一种导体材料的适当的深度。滤波器本体12的外表面16、18、20、22和24实际上是由限定了一个金属化层25的导体材料覆盖的，除了上表面实际上未被金属化以外。

插座包括一个足以限定一个预定电容的导体材料层。在一个实施例中，导体层包括分别对应于标号为72、74、76、78、80、82、84、86、88和90各项的几个导体层。对于每个插座，这些导体层分别由实际上垂直的壁72＇、74＇、76＇、78＇、80＇、82＇、84＇、86＇、88＇和90＇以及水平底板73、75、77、79、81、83、85、87、89和91为界。

双工滤波器10还包括耦合装置，用于把信号引入或引出该滤波器本体12，耦合装置包括嵌入式电容装置94、96和98，用于耦合到外部元件例如外部电路、电路板、以及类似物。这些装置94、96和98实际上是被非导体或介电材料包围着的。嵌入容性装置94、96和98通常特别适合分别连接到接收器、天线和发射器上。在图2中，在前表面20上，耦合件94、96和98分别包括各自的接收器的、天线的和发射器的衬垫100、102和104。它们每个都被滤波器本体12的介电材料紧密包围。

这种结构的优点是，很策略地把串联电容器放置在上表面附近的位置上以便调零，把并联电容器放置在上表面附近的位置上以使各极的位置适合于特定频率，以便分别获得所需的阻带和通带波纹响应。串联的、并联的和耦合的电容器都是在滤波器本体内形成的。

这种结构为双工滤波器提供了简化了的、更高效率的和有效的频率调谐。这种结构不需要复杂而不可靠的上表面印制或对外部元件(电容器)的连接。

具体地说，如果需要，为了提供某种频率响应，调节双工滤波器的长度L，实际上同时适当地调节了串联的、并联的和耦合的电容器。这种结构是在一种小型的和便携式的装置中，它能可靠地批量制造。

这种设计在双工滤波器中在上表面之下提供了一种三维结构，它能够可靠地制造，并简化了调谐过程。与此相反，现有技术的双工滤波器需要复杂而精确的上表面导体图案印制。它们还需要一个额外步骤，用以在下表面除去和重新涂覆导体涂层。本发明在设计上提供了一种简化的构造和可再生产的设计，它还减少了制造时间、价格和在制造和调谐双工滤波器的工艺步骤。

上述这些通孔一般各自包括相应的插座，邻近和刚好位于上表面14的下面。更具体地说，每个通孔28、30、32、34、36、38、40、42、44和46都包括一个邻接部分50、52、54、56、58、60、62、64、66和68，它们邻近和刚好位于上表面14之下。

通孔28、30、32、34、36和38提供了图5所示的接收器通带响应，而通孔42、44和46提供了发射滤波器通带响应。通孔40由发射器滤波器和接收器滤波器共用，并且允许这两个滤波器连接到一个单一的天线上，如图2所示。

插座50-68(含50和68)被用来提供图4所示的串联电容器的一部分，分别为C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21和C22。这些电容器分别与它们各自在图4中的电感器L11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、L18和L19平行，形成图5中所谓的零点。这些零点的大部分被用来增强在特定的(不需要的)频率上的衰减。

插座限定了一个通孔的通常是漏斗形的上部，并且每个插孔至少部分地与至少一个相邻通孔的一部分配置在一起，足以对至少一个相邻的通孔提供预定的电容耦合。

相邻漏斗形部分的相对的导电表面与夹在两个面之间的在图2中定义为间隙g¹-g⁹的、介电材料一起构成了形成上述零点所需的串联电容器。

漏斗形部分构成了平行板电容器，它们对电容变化的敏感性比现有技术的上表面印刷的双工滤波器小些。

从上表面14至下表面16的距离被定义为滤波器本体12的长度L，每个插孔48的长度大约为L的1/6或更小，为了获得如图5和10所示的希望的频率响应，最好约为L的1/4或更小。

在一个实施例中，从上表面14至下表面16的距离限定为小于大约1/4波长。然而，靠近上表面的插孔的存在增加了所需的集总电容性负载，提供了一个在预定频率上的预定通带响应，这是典型的四分之一波长谐振结构。本领域的技术人员应当理解，可以制造四分之一波长的、二分之一波长的和类似的谐振结构，而不脱离本发明的教导。

嵌入式电容装置94、96和98相当于接收器耦合电容器，天线耦合电容器和发射器耦合电容器，每个电容器装置具有一个对提供所需带宽有影响的预定值。在一个实施例中，这些电容器的每个都有一个用于超高频频率的电容值，该值的范围约为0.5Pf至5Pf，最好约为1Pf至3Pf。

嵌入式电容器装置94、96和98的电容值是由各自的导电层95、97和99的表面积和从装置94、96和98到各自的相邻通孔28、40和46的距离限定的。

这种结构提供了一种耐久和牢固地与滤波器耦合的手段，而且嵌入式电容装置是在介电滤波器本体12形成的同时形成的，这提供了精确的尺寸和电容值。这种结构有利于减少或消除现有技术中的对上表面丝网印刷和导体间隙精确定位的要求。

在一个优选的实施例中，每个电容装置94、96和98至少包括与各自的相邻通孔28、40和46的一个基本上是同心的且精心地一起配置的一部分，以提供一种更为便携和紧凑的整体结构。

多个插座定义为插座50、52、54、56、58、60、62、64、66和68大致上是漏斗形的，并且定位于邻近上表面14的地方，以限定一个串联电容，足以提供如图5所示的所需通带响应和零点。

更具体地说，每个插座包括一个或多个导电层，它们以一个相邻垂直表面和一个或多个水平表面为界，用以提供所需的电容值。

更详细地说，每个导电层72、74、76、78、80、82、84、86、88和90都包括一个导电层，分别邻接于并界定于各自的垂直壁和水平底板72＇和73、74＇和75、76＇和77、78＇和79、80＇和81、82＇和83、84＇和85、86＇和87、88＇和89，以及90＇和91。图4中的串联电容器被定义为C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21和C22。在图1-4中，它们实际定位在两个相邻的插座之间，并且基本上由两个相邻的通孔之间的间隙区域来限定。

串联电容C14-C22部分地由上述的垂直壁和水平底板为界的导电层和每个插座间的间隙区域所限定的。多个串联电容器的每个电容器的电容量范围很宽。在一个优选实施例中，每个串联电容器的电容值的范围约从0.1Pf至5Pf，以提供所需的频率响应。

在图1所示的实施例中，电容装置94、96和98从上表面14或邻近上表面14处通过传输线、导体材料等(未示于图1中)或以任何适当的方式耦合到接收器、天线和发射器。图1所示的装置可能需要额外的连接探针，以将它固定到一个电路板或外部电路上。当长度L基本上小于宽度尺寸W时，如在2GHz或更高频率的有关个人通信装置的较高频率应用时，这可能是一个优选的实施例。

在图2中，电容装置94、96和98与接收器的、天线的和发射器的衬垫100、102和104电连接，以便直接表面安装。图2所示的装置可以直接表面安装在一个电路板上就是一个例子。例如，当长度L等于或大于宽度尺寸W时，这种配置可能是比较好的。

双工滤波器10为了提供预定的频率响应也可以包括多个接地凹槽。为调节发射(Tx)和接收(Rx)滤波器的中心频率，为了获得所需的极点频率，接地凹槽可以邻接于上表面14和侧表面18、22和24。每个接地凹槽上的导电涂层与金属化层25(或滤波器10的电接地)相连接。这种结构提供了预定的并联电容器，以便调节Tx和Rx滤波器的中心频率。

更具体地，如图1和3所示，图中示出右侧接地凹槽108，它提供了图4的电容器C1。一个第一后接地凹槽110就位于邻近第十通孔和第十插座46和68的位置，它提供了电容器C2。第二后凹槽112就位于邻近第九通孔40和插座66的位置，它提供了电容器C4。第三和第四后凹槽114和116就位于和对准邻近第八和第七通孔和插座64和62的位置，它提供了电容器C6和C7。第五后凹槽118对准于和配置在邻近第五通孔和插座58的位置，它提供了电容器C9。第六后接地凹槽120就位于和对准于邻近第四通孔和插座56的位置，它提供了电容器C10。第七后凹槽122邻近于第三通孔和插座54，它提供了电容器C11。第八后凹槽124就位于并配置在和对准于第一和第二通孔和插座50和52的位置，分别提供了电容器C13和C12。更具体地说，第八后凹槽24包括一个第一部分126和一个第二部分128，分别邻近于第二和第一插座52和50，它们可以有相同或不同的尺寸。此外，第一和第二前凹槽130和132就位于和对准于邻近第八和第九插座64和66的位置，提供了电容器C5和C3。

图4的电容器C1-C6设定极点频率，因此设定了图5的Tx滤波器的通带。电容器C7设定天线谐振器频率。电容器C8-C13设定极点频率，并因此设定了图5中的Rx滤波器的通带。

在一个优选实施例中，接地凹槽包括至少一个金属化的水平部分和一个接地的金属化的垂直部分，垂直部分基本上平行于和对准于各自相邻的通孔的一部分，以提供所需的并联电容。

多个通孔包括接收器通孔，对应于第一至第五通孔28、30、32、34和36。多个通孔还分别包括一个天线通孔或第七通孔40、和发射器的通孔由第八第九和第十通孔42、44和46提供。

在一个实施例中，接收器通孔28、30、32、34、36和38小于由通孔40、42、44和46提供的天线的和发射器通孔。在一个优选实施例中，通孔的横截面实际上是椭圆形的，以提供所需的频率响应和滤波器10的紧凑的整体设计，但圆形、矩形等横截面的孔也是可用的。在使用平行管式结构的滤波器本体12时，这种设计提供了紧凑的结构，以便获得所需的频率响应特性。当滤波器本体12的长度L、宽度W和高度H设定后，使Tx的和天线的通孔大于Rx的通孔，就可在Tx滤波器中获得最小的插入损耗(或是较小的插入损耗)，这在例如无线电设备、无绳或蜂窝电话等装置中是一个希望有的特性。

在图2中，接收器的、发射器的和天线的耦合装置94、96和98连接到输入/输出衬垫100、102和104上。衬垫100、102和104包括一个导体材料区，设置在前侧表面20上，由介电材料所包围，以使输入/输出衬垫与金属化层25相绝缘。这提供了一种可表面安装的双工滤波器。

图4示出双工滤波器的等效电路。该双工滤波器包括一个发射(Tx)滤波器和一个接收(Rx)滤波器。Tx滤波器具有三个平行谐振电路，它们包括：电感器L1和电容器C1和C2；电感器L2和电容器C3和C4；电感器L3和电容器C5和C6，电容器C1-C6的每个都接地，形成三个极点。这些极点被置于预定的频率上，以形成基本上如图5中所示的优选Tx通带响应。

如图4和图5所示，由电感器L19和电容器C22、电感器L18和电容器C21以及电感器L17和电容器C20形成了三个传输零点，它们被置于阻带区内，以增强所需频率的衰减。

电感器L4和电容器C7设定天线的极点频率。

Rx滤波器具有六个极点是由电感器L5和电容器C8、电感器L6和电容器C9、电感器L7和电容器C10、电感器L8和电容器C11、电感器L9和电容器C12、电感器L10和电容器C13形成的，它们设定了Rx通带响应。

六个传输零点由电感器L16和电容器C19、电感器L15和电容器C18、电感器L14和电容器C17、电感器L13和电容器C16、电感器L12和电容器C15、电感器L11和电容器C14形成，被设置在Rx通带的任一例，用于增强预定频率的衰减。

电容器C23将发射器耦合到发射滤波器的输入端。电容器C24使发射滤波器的输出端和接收滤波器的输入端耦合到一个单一天线上，如图4所示的ANT。发射滤波器的输出端和接收器的输入端是经天线谐振器连接在一起的。电容器C25将接收滤波器的输出端连接到一个例如无线电设备、蜂窝电话等装置之类的接收器上。

图5所示的频率响应基本上是不言自明的。零点被策略地设置在某些频率上，以增强某些不需要的频率的衰减。

设置间隙g²、g²、和g⁴用于在发射频段内产生Rx滤波器的零点(或附加衰减)。

间隙g⁵和g³在本机振荡器频段(或阻带)内例如914MHz左右或更高为Rx滤波器提供零点(或附加衰减)。

间隙g¹在Tx图像频段(即，大约940-960MHz范围)内为Rx滤波器提供零点用于附加衰减。

设置间隙g⁹、g⁸和g⁷用于在接收频段内产生Tx滤波器的零点，以减小发射器噪音对接收器的干扰。

参考图6、7、和8，图中示出双工滤波器210的另一个实施例。滤波器210包括了与上述图1-3中的滤波器大致相同的结构(相同的项目标号用于表示相同的结构，例如滤波器10和210、滤波器本体12和212、等)。

图6-8所示的双工滤波器210包括一个滤波器本体212，该本体是由一个具有上表面、下表面和侧表面214、216和218、220、222和224的介电材料块构成的。滤波器本体212具有多个从上表面214延伸到下表面216的通孔，通孔的上部限定了一个适当造形的插座，并且具有足以接受一个导电材料的深度。外表面216、218、220、222和224基本上被一层限定了一个金属化层225的导电材料所覆盖，但除了上表面214基本上未金属化以外。在包围输入/输出衬垫的侧表面220上至少有一个未被涂覆的介电材料区域211也未金属化。邻近上表面214并且位于上表面214之下的每个插座都包括一个足以提供一个预定电容量的导电材料层。双工电容器210还包括第一、第二和第三输入/输出衬垫300、302和304，这些衬垫包括一个导电材料区，安置在侧表面之一(最好是侧表面220)上，且由例如未涂覆区域211之类的介电或绝缘材料所包围。

本发明的双工滤波器210提供了一种可表面安装的双工滤波器，它比现有技术的双工滤波器更小巧和更利于便携，并且能更容易和经济实惠地制造。此外，本发明不需要现有技术的双工器的频率调节所要求的上表面印制、下表面研磨的步骤和重新制作电极，这比起现有技术的具有上表面印制结构的双工滤波器，本双工滤波器大大地简化了制造工艺流程和调谐过程。

在图6-8所示的实施例中，为获得如图10所示例的所需的频率响应和获得紧凑的设计，使插座250、252、254、256、258、260、262和264包括基本上平的垂直侧壁272＇、274＇、276＇、278＇、280＇、282＇、284＇和286＇，以及基本上平的水平底板部分273、275、277、279、281、283、285和287，各底板上都有通向各自的通孔的剩余部分的端口。

参考图4，如果将C21、L18、C22、L19短路，并将L9和C12、L1 0和C13开路，则这个电路通常等效于图6-8中所示的本发明。但是，在这个实施例中带有较低的插座237、239、241和243，等效电路还应该包括几个Malherbe耦合传输线电路的表示图。

在一个实施例中，侧壁272＇-286＇稍微地从垂直轴倾斜，例如从垂直轴倾斜大约15°或小一些，最好约为10°，以便简化陶瓷滤波器本体212的制造和成形。

插座的水平底版部分273-287基本上是水平的，以便在其中或其上接受和便于金属化，或放置一个导电层。这种结构在插座250-264之间与金属化层225(或接地)提供了电容耦合，以便有利于提供一个基本上如图10所示的最佳的频率响应。

在一个实施例中，图6和8的插座250和264的、邻近和平行于前表面220上的第一和第三输入/输出衬垫300和304的、基本上垂直的侧壁272″和286″的水平(部件)部分具有比不邻近于输入/输出衬垫的其它插座252-262的侧壁的相同部分较大的表面积。在一个优选的实施例中，壁272″和286″的水平部件的横向宽度比其它非邻接于插座250和264的大些，以便在插座250和264与输入/输出衬垫300和304之间提供所需的电容耦合。这样做改善了各自的谐振器部分与输入/输出衬垫300和304之间的输入和输出电容耦合。这种结构提供了较大的电容耦合，以便提供具有合适的带宽的所需通带。

在一个实施例中，为了与接收器和发射器频率耦合，第二输入/输出衬垫(或天线衬垫)302的垂直(深度)部件比第一和第三输入/输出衬垫300和304的相同垂直部件长些。因天线输入为接收器和发射器共有，故它必须以最小的损耗传送发射和接收信号，而且通带必须适合于通过Tx和Rx通带。为此，第二衬垫302的垂直部分提供了较大的电容值和一个较大且较长的导电衬垫，以提供所需的耦合。

为了提供所需的频率响应特性，每个插座250、252、254、256、258、260、262和264都是精心配置，以提供与至少一个或多个的邻近插座和限定接地的外表面上的金属化层的预定电容耦合。

插孔250为Tx滤波器第一谐振器电路提供了所需的容性负载、所需的与发射器衬垫300的耦合、以及第一与第二插座250和252之间的电容耦合。插座252为第二谐振器提供了容性负载、所需的第一与第二谐振器的耦合、以及第二与第三谐振器的耦合电容。插座254为第三谐振器提供所需的容性负载，并提供了一个预定的第二与第三和第三与天线谐振器的耦合电容。插座256为天线谐振器提供了所需的容性负载，并提供了与天线衬垫302的预定耦合以及第三与天线和天线(第四插孔)谐振器与第五谐振器的耦合电容。插座258提供了从第四谐振器到第五谐振器的预定容性负载以及第五至第六谐振器的耦合电容。以此类推，插座260和262提供了如上所述的同样的电容耦合。插座264为谐振器提供了所需的容性负载，和提供了第八谐振器264与接收器衬垫304之间所需的耦合。间隙g¹、g²、g³、g⁴、g⁵、g⁶和g⁷限定了相邻插孔之间介电材料的间隔区，以在这种相邻的插座之间实际上提供了所需的电容耦合。

多个插座具有的深度，其变化范围很宽，例如，深度可约为滤波器本体212的长度L的1/5或更小，定义为从上表面214至下表面216的距离，为获得所需的频率响应，最好约为长度L的1/10。在导电插座与滤波器本体212的导电外壁(金属化层225)之间的陶瓷块上表面214或附近产生了大的电场。场强(或活动性)从上表面214起沿插座深度向下逐渐减弱。当插座的深度增大到长度的1/10以上时，容性负载效率降低。最好的是，插座的深度约为长度L的1/10。换言之，确信70％以上的插座的最大电位负载电容是由大约长度L的1/10或小些的插孔深度来实现的。进一步地说，深度约为长度L1/10的插座能够可靠地制造。

在一个实施例中，如图9所示，输入/输出衬垫300、302和304可以从侧表面320向外伸出到标号400，带有一个用以限定衬垫300、302和304的导电材料的凹槽402。这种结构在某些应用中提供了便于输入/输出连接的优点。它不需要金属化的侧面印制，并使双工滤波器以简化的工序来制造。

为了易于制造起见，的多个插座250-264的深度(定义为从上表面214起的距离)实际上是相同的。

在一个实施例中，一个或多个插座可以包括不同的深度，以便增强这个孔(cell)的容性负载，但不增强孔间的电容耦合。

参考图6和7，为了得到所需的频率响应特性和紧凑的设计，从上表面214看，一些插座具有四个或更多的垂直侧壁。每个插座的这种特别的形状和造形是由所需的容性负载、与输入/输出衬垫的容性耦合和所需的谐振器与谐振器的耦合电容决定的。每个插座通常包括大约四个垂直侧壁。每个插座的几何形状可以变化，一般是由所需的频率响应特性和滤波器210所需的尺寸以及制造上的考虑来决定的。

如图7和8所示，至少有一些通孔具有完全相同的几何形状。为了得到所需的频率响应特性和滤波器210的尺寸，通孔的横截面基本上是椭圆形的。例如，为了易于制造、加工和得到所需的频率响应，定义为第一通孔、第二通孔和第三通孔228、230和232的发射通孔以及天线通孔234从插座或通孔与各自的插座相交处的上部起至下表面216，它们的几何形状实际上都是相同的。

在图6中，至少一些通孔具有基本上不同的几何形状，例如，定义为第五通孔、第六通孔、第七通孔和第八通孔236、238、240和242的接收(Rx)通孔分别包括向外张开的、基本上为漏斗形的底部237、239、241和243。

使Rx通孔在靠近下表面216的部分(或包括向外扩张的几何形状)大于Tx通孔的那些部分，可以改进Rx谐振器的无负载谐振器Q值，和可以使Rx谐振器的工作频率高于Tx谐振器的工作频率。因双工器具有两个工作频段，故当设计为这种特征时具有较高工作频段的一侧将具有向外扩张的部分237、239、241和243。为了易于制造和提供基本上如图10所示的所需的频率响应特性，天线通孔234选择了具有与Tx通孔228、230、和232相同的横截面。

在一个实施例中，至少一些通孔不是等距离地与相邻的通孔相隔。例如，为了优化最终的频率响应和得到所需的尺寸，以下通孔不是等距离地与相邻通孔相隔的，例如，Tx滤波器通孔间的间距较小，以提供较宽的带宽，而Rx滤波器通孔与相邻通孔间的间距较大，以便增加阻带内的衰减。这样特性能够在一个限定的体积或尺寸下优化设计和提供较好的电性能。换言之，改变谐振器通孔间的间距可以有利于减少插孔的形状和复杂性，并使滤波器本体212易于制造。

如图8所示，至少一些通孔在下表面216附近处包括一个带有导电外层的底部插座(向外扩张部分237、239、241和243)。在一个优选实施例中，底部插座一般是向外和向下扩张的(或一般为漏斗形的)。这些通孔的扩张将会使这些插座的工作频率提高。换句话说，这些具有向外扩张的几何形状的通孔将要以比没有这种几何形状的通孔的谐振频率高些。

在图7中，鉴于上述原因，第五、第六、第七和第八通孔包括底部插座237、239、241和243。

更具体地说，一些通孔限定了发射器(Tx)通孔228、230和232，第四通孔是天线通孔234，而第五、第六、第七和第八通孔236、238、240和242限定了接收器(Rx)通孔。接收器通孔236、238、240和242分别具有底部插座237、239、241和243，它们的直径大于通孔本身的直径，因此如上所述提高了有效的接收器频率。

接收器底部插座237、239、241和243减小了通孔236、238、240和242的有效长度，借此提高了接收器频率。其原因是因为四分之一波长谐振器结构的谐振频率与图6中定义为L的长度成反比。

由金属材料或等效物构成的屏蔽装置410可以用于减少泄漏、抑制带外信号和改善带内信号的插入损耗，可以用焊料回流法将其连接在金属化层225上，如图6所示。

图10中所示的频率响应特性与图5描绘的十分相似。策略性地设置带通区和零点，以获得所需的特性。在一个优选的实施例中，本发明特别适用于与蜂窝电话结合使用。

参考图11，图中示出一种最简化形式的调谐双工滤波器的方法500。该方法可以包括(i)一个测量步骤502，测量一个双工滤波器的至少一个滤波器的中心频率；(ii)一个确定步骤504，确定测量的中心频率与所需的中心频率之差；(iii)一个调谐步骤506，通过有选择性地从滤波器的上部除去基本上平的介电材料层来调谐该滤波器的频率响应特性。在优选的实施例中，例如将会获得基本上如图5或10所示的频率响应特性。在这种方法中，上表面14和214的平面部分被除去，它从滤波器本体上很容易被磨去、被机加工或磨削。调谐步骤506特别适合于自动化进行，从制造的立场上看这是很有利的，因为可以降低造价，当然，它也可以手工操作。

本文述及的双工滤波器可以包括图1-4和6-8的双工滤波器10或210。这两种双工滤波器10和210都有一个发射滤波器和一个接收滤波器。在一个实施例中，这两个滤波器至少有一个滤波器的调整是通过有选择性地从发射滤波器、接收滤波器或与二者都附近的双工滤波器10的上部或上表面14除掉基本上平的介电材料层来实现的。换言之，这一步骤允许操作者有选择性地调节发射滤波器或接收滤波器或两者的频率响应特性。这个特性有助于改进制造生产率，并能根据客户的不同规格要求来制造双工器。这种方法可以提供一种滤波器的设计，这种设计能够纠正较小的、前期制造误差，和生产一种比现有技术方法可以获得的更为一致的双工滤波器组。

这种方法的调谐步骤506可以包括独立地把发射滤波器和接收滤波器调谐到相同或不同的长度。因能独立地将发射和/或接收滤波器调谐至相同或不同的长度，故在制造期间可对不同的工作频段的、客户要求的双工滤波器很快地生产出来。用这种方法可以实现和简化自动化调谐。

调谐步骤506可以包括在基本上同的或在不同的时间调谐双工滤波器的两种滤波器，最好是同时进行以提高调谐速度和缩短周期时间。但是，例如如果引入了误差或在制造过程中需要进行调节，则在不同时间调谐或是重新加工双工滤波器中的一个或两个滤波器可能更为有利。

调谐步骤506可以包括在一次操作或多次操作中，利用磨去、研磨和/或除去上表面14的上平面部分的方法来调整由从上表面14至下表面16的距离限定的每个滤波器的长度。

参考图12，图中示出调谐双工滤波器方法的另一个实施例的方法600可以包括以下步骤：一个第一测量步骤602，可以包括测量一个第一滤波器的中心频率；一个第二测量步骤604，可以包括测量一个第二滤波器的中心频率；第三步骤，可以包括一个平均步骤606，平均在第一和第二步骤602和604中测量的第一和第二滤波器的中心频率，以获得一个预定的测量；以及第四步骤或有选择性地除去步骤608，可以包括有选择地除掉双工滤波器10的上表面14的一个基本上平的层，以调节该双工滤波器的频率响应特性。这个方法特别适于自动化，如上所述，它能获得较高的生产率和改善双工滤波器的性能。

平均步骤可以包括使一个中心频率的加权比另一个大些。例如，可以使接收滤波器以1.1倍发射(或第二)滤波器频率来加权。这个加权平均步骤在两个组件的中心频率显著不同的情况下特别有益。加权平均步骤使得两个滤波器中的一个被调节成与另一个不同，因此导致了所需的双工器的不一致性的调谐。例1

业已制造了几个基本上如同图2所示的双工滤波器。下文说明如何调谐这些滤波器。

让所需的发射中心频率等于Ftx。让所需的接收滤波器中心频率等于Frx。让所需的平均双工频率等于Favg，此处Favg等于(Ftx＋Frx)/2MHz。

第一步骤由计算Favg组成。对于特定的产品或双工滤波器，这个频率是固定的，或是常数。例1中的双工滤波器是为用于家用蜂窝电话市场而制造的。所需的频率响应基本上如图5所示。

第二步骤包括测量块长度L＇。这个测量相当于图2所示的长度L。

第三步骤包括测量发射中心频率F＇tx。这是对每个双工滤波器所进行的实际测量。

第四步骤包括测量接收中心频率F＇rx这也是对每个双工滤波器的实际测量。

第五步骤涉及计算平均的双工频率F＇avg，F＇aug＝(F＇tx＋F′rx)/2MHz。这个频率通常低于所需的频率，因此可以从滤波器本体的上表面除去适当的陶瓷层。如图2所示，如果不是不可能把陶瓷材料加到滤波器块上，则这也是困难的。

第六步骤，计算块的所需长度L，L＝L＇－(Favg－F′avg)/Rmils，其中R是陶瓷的除去率，它可以凭经验、按理论或二者结合来决定，以MHz/mil为单位来表示。在一个优选实施例中，对于所需的双工滤波器，R是凭经验确定的，并可以根据工艺变化而修改。

第七步骤，研磨掉图2中的双工滤波器的滤波器本体的上表面。具体地说，从滤波器本体的上表面(图2中的标号14)研磨去一个基本上均匀和基本上平的陶瓷层，以使长度减小到上述第六步骤的L。

具体地说，在步骤七中减小L将基本上减小图4中的每个电容器(C1-C25)，因此使发射滤波器的中心频率从F＇tx增大到Ftx，和使接收滤波器的中心频率从F′rx增大到Frx。换言之，步骤七把测量的中心频率调节到所需的中心频率，以便获得所需的响应。

如上所述，使用上述的值和公式业已将用于家用(domestic)的蜂窝电话市场的几个双工滤波器成功地调谐了。按照上述的方式，如图2所示，多个双工滤波器已得到调谐。例2

在本例中，遵照例1中所述的所有步骤。例2专门用来调谐一种特定的家用蜂窝电话的双工器的。Ftx＝836.5MHz，Frx＝881.5MHz，F′avg＝(836.5＋881.5)/2＝859MHz。这相当于步骤一。

陶瓷(钛酸铍)的介电常数近似为37.5。凭经验得出的去除率等于3.5MHz mil。

在步骤二，L＇＝525mils，在步骤三和四，F＇tx＝852MHz和F′rx＝870MHz，它们分别为测量值。

这样，在步骤五，F′avg＝847.5。因此，使用步骤六中的公式，L＝525－(859－847.5)/3.5＝521.7mils。这意味着除去了上表面的一层陶瓷，厚度为3.3mils，以获得图5所示的频率曲线。

例3

下文说明调谐一个双工滤波器的方法的工艺流程，它被认为能够用于本发明的所有双工滤波器，并特别适用于图6至8所示的双工滤波器。

第一步骤包括测量双工滤波器的第一和第二滤波器的频率响应(包括预定的中心频率)。

第二步骤包括把测量值记录在适当的计算机存储器中。

第三步骤包括将第二步骤的频率响应测量值与存储在计算机数据库中的已知的一组响应曲线相比较。如果测量值与任何数据库响应曲线都不匹配，则将双工滤波器放置在一旁并恰当地指定为需要进一步手工再加工。手工再加工的结果可以被置于数据库中。如果测量值与计算机数据库的响应曲线之一相匹配，成为可调谐的，则过程继续进行。

第四步骤包括根据计算机程序的决定的，有选择性地在预定位置从双工器的上部除去一层或几层个基本上平的层。例如，对于某种双工滤波器模型，测量值会显示第二滤波器处于所需的频率，而第一滤波器比所需的频率低2MHz，而且二者的响应形状都合格(或者说处于可调谐的计算机数据库的响应曲线范围内)，则除去一个适当的陶瓷平面层。将被是可以接受的。除去的区域是限定的，以使它基本上覆盖了邻近第一滤波器的全部上表面。

第五步骤包括测量在第四步骤中先期调谐过的滤波器的频率响应，把这个响应与计算机数据库中的响应曲线相比较。如果双工滤波器不需要进一步的调谐，则计算机会适当地表示已满足适当的频率响应特性。这个双工滤波器可被恰当地分挑出来作为满足一定需要的产品。

在为某些模型调谐出更多的双工滤波器时，用于那种模型的计算机数据库得改进和扩充，这将覆盖更多的响应曲线。根据这个经验的数据(扩充的信息数据库)设定了特定的调谐行为。

本发明的方法可以使制造可靠的双工滤波器所必须的工艺步骤的数量减少。这可以解释为在循环时间上的减少、改进的性能和降低造价、提高了可靠和再生产性。与此相反，在许多现有技术的装置中，频率的调节伴随着从滤波器块底部除去陶瓷层，这是电感性的调谐。这种电感性调谐需要至少三个或更多个步骤。例如，调节长度是通过从底部除去导电涂层、从底部除去陶瓷层，在底部重新涂覆导电层(一种湿法加工)和再烘烤该材料以除去不需要的溶剂(来自湿法加工)来实现的。

本发明的方法仅包括一个有选择性地除去陶瓷材料平面层的步骤，因此减少了循环时间、降低了造价和提高了效率和可靠性。

此外，与现有技术的方法相反，本发明的方法包括通过适当地调谐和除去本发明的双工滤波器上的陶瓷材料的平面顶层来对图4中的电容器进行电容调谐。本发明的另一个优点是调谐方法节约导电材料，这通常是滤波器的最昂贵的元件之一。

尽管本发明已结合一些优选实施例描述了，但本领域的技术人员可以作出大量的修改和变化而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双工滤波器，其特征在于，包括：

一个滤波器本体，包括一个具有上表面、下表面和侧表面具有多个从上表面延伸至下表面的通孔和具有多个邻近上表面的、其深度足以在其中接受一个导体材料的插座的介质材料块，除上表面以外，各表面基本上由限定一个金属化层的导电材料所覆盖，上表面基本上是未被金属化的；

所述的插座包括一个足以限定一个预定电容值的导电材料层；和

耦合装置，用于把信号耦合进入和引出滤波器本体，包括基本上是嵌入式的电容装置用于耦合外部组件的，基本上被介电材料包围。

2.一种如权利要求1所述的双工滤波器，其特征在于，嵌入式电容装置包括接收器耦合电容器、发射器耦合电容器和天线耦合电容器，它们每个都具有一个预定值以提供一个预定带宽。

3.一种如权利要求1所述的双工滤波器，其特征在于，插座一般是邻近上表面的且是漏斗形的，以限定一个串联电容，它足以提供一个所需的通带响应。

4.一种如权利要求1所述的双工滤波器，其特征在于，还包括接地凹槽，用于提供一个预定极点频率，邻接于上表面和侧表面，以限定并联电容器装置。

5.一种双工滤波器，其特征在于，包括：

一个滤波器本体，包括一个具有上表面、下表面和侧表面、具有多个从上表面延伸至下表面的通孔和具有多个邻近上表面的、其深度足以在其中接受一个导电材料的插座的介电材料块，除上表面以外，各表面基本上由限定一个金属化层的导电材料所覆盖，而上表面基本上是未被金属化的，多个通孔包括发射器通孔和接收器通孔，其中发射器通孔大于接收器通孔；

上述的插座包括一个导电材料层，它足以限定一个预定电容值，插座一般是邻近上表面的且是漏斗形的，限定了一个串联电容，它足以提供一个所需的通带响应；和

一个耦合装置，用以把信号耦合进入和输出滤波器本体，基本上包括嵌入式电容器，被介电材料包围，用于耦合外部元件，嵌入式电容装置包括一个接收器耦合电容器、发射器耦合电容器和天线耦合电容器，它们每个都包括一个预定值，用于提供一个预定带宽。

6.一种如权利要求5所述的双工滤波器，其特征在于，多个通孔包括发射器通孔、天线通孔和接收器通孔，其中发射器和天线通孔大于接收器通孔。

7.一种双工滤波器，其特征在于，包括：

a)一个滤波器本体，包括一个具有上表面、下表面和侧表面、具有多个从上表面延伸至下表面的通孔且通孔的上部限定了一个其深度足以在其中接受一个导电材料的插座的介电材料块，除上表面以外，各表面基本上由限定一个金属化层的导电材料所覆盖，而上表面基本上是未被金属化的并且具有一个附加的例外就是在侧表面上至少有一个未被金属化的区域；

b)插座包括一个足以提供一个预定电容值的导电材料层；和

c)第一、第二和第三输入/输出衬垫，包括在一个侧表面上的、被介电材料包围的一个导电材料区域。

8.一种如权利要求7所述的双工滤波器，其特征在于，带有一个导体材料凹槽的输入/输出衬垫从侧表面向外伸出。

9.一种如权利要求7所述的双工滤波器，其特征在于，一些通孔限定了发射器通孔、一些限定了接收器通孔，接收器通孔具有底部插座、该插座的直径大于通孔本身的直径，因此提高了有效的接收器频率。

10.一种如权利要求7所述的双工滤波器，其特征在于，被限定为邻近第三输入/输出衬垫的、相应于接收器频带的那些通孔具有带导电材料的底部插座，这样就减小了接收器通孔的有效长度，因此提高了接收器频率。

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