CN1145140A - 带状线滤波器，具有带状线滤波器的接收机及调谐带状线滤波器的方法 - Google Patents

Abstract

在频率介于1～2GHz的陶瓷滤波器中，现有技术常使用位于同一平面且经侧面耦合的带状线谐振器。为了减少这样的滤波器通带的衰减影响，带状线谐振器安排在两个不同平面且经宽边耦合。

Description

带状线滤波器，具有带状线滤波器的接收机及 调谐带状线滤波器的方法

本发明涉及包含至少两个电磁互耦的带状线谐振器的一种滤波器，带状线谐振器之间由陶瓷介质隔开。

本发明同样涉及包含这样的带状线滤波器的接收机，以及调谐这样的滤波器的方法。

公开文本中定义的滤波器可查阅已公开的欧洲专利申请541,397。

这样的滤波器特别用于发射机和接收机中处理高频信号。这类发射机和接收机的例子有GSM、PCN和DECT。

GSM(全球移动通信系统)是使用900MHz波段高频信号的一种数字蜂窝移动电话系统。

PCN(个人通信网络)是面向小型便携电话并利用1800MHz频率的数字蜂窝移动电话系统。

DECT(欧洲数字无绳电话)特别面向无线电话和专用基站之间距离相对较短的无绳通话。DECT与PCN一样工作于大约1800MHz频率。

本滤波器特别用于抑制特定系统工作频段之外的噪声信号。该抑制是必须的，因为没有滤波，接收机可能由于在此频段外有强发射机发射而容易过载。

已知滤波器使用了至少两个电磁互耦的带状线谐振器。该滤波器的输入和输出可按不同方式耦合于谐振器。如此耦合的每个例子见于题为“微波滤波器，阻抗匹配网络和耦合结构”(“Microwave Filters，Impedance Matching Networks and Coupling Structures”)的书，著者G.L.Matthaei，L.Young及E.M.T.Jones，Mc Graw-Hill图书公司1964年出版，第217-229页。带状线谐振器为一个包含多层材料，例如陶瓷材料的介质所容纳。使用陶瓷介质的优势在于其相对介电常数高，从而导致滤波器尺寸小型化，这一点在便携电话中极为重要。可使用的材料，例如BaNdTi氧化物，它的相对介电常数可以为大约70。这使得滤波器尺寸缩小了8.4倍。

实验表明该滤波器在通带的衰减相当高，从而导致该滤波器所在的接收机灵敏度降低。

本发明的目的之一在于给出如公开文本中所定义的滤波器，其通带衰减被降低。

就该目的而言，本发明的特征在于带状线谐振器位于不同平面且至少通过宽边电磁互耦。

本发明基于这样的认识，即通带的大衰减的原因是由陶瓷介质所容纳的带状线谐振器的横截面并非矩形而是在两侧归于一点。这意味着带状线谐振器在两端的阻抗将相对较大。由于所说专利申请所指滤波器中带状线谐振器之间的耦合主要是通过这些边的邻域而产生的，该增大的阻抗对通带衰减有不利影响。

通过放置这些带状线谐振器在两个平面内并借助于宽边对它们进行耦合，该耦合发生在特别是带状线谐振器的中央，这里的阻抗比边上的阻抗要小得多。

应注意的是带状线谐振器经宽边耦合的方法本质上来自于杂志文章“经有限厚度槽耦合的长方形条”(“Rectangular Bars CoupledThrough a Finite-Thickness Slot”)著者J.H.Clote，IEEE微波理论与技术学报(IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques)，1984年1月，第MTT-32卷第1期(vol.MTT-32，No.1，Jannuary 1984)。然而，在该文章中并未对陶瓷技术滤波器作丝毫的讨论。另外，所说杂志文章没有暗示在目前工艺水平下的陶瓷工艺中滤波器衰减问题可由对带状线谐振器进行宽边耦合而解决。在这方面，在根据该杂志文章的带状线谐振器中其横截面为纯粹的矩形。

本发明的一个实施例特征在于该滤波器也包含至少一个导体用于影响至少一个带状线谐振器周围的电磁场，所说导体的长度小于该带状线谐振器的长度。

通过安排一个导体来影响至少一个带状线谐振器周围的电磁场，可以对滤波器进行调谐。应用了该导体后，从带状线谐振器来看的电容增大了，因而谐振器的谐振频率将会降低。带状线谐振器的谐振频率随导体长度的增加而降低。当最初制造滤波器时，导体的长度比带状线谐振器的长度小，但比相当于带状线谐振器的标定谐振频率值大。通过减小导体的长度，例如用激光从导体上切去材料，可以对带状线谐振器的谐振频率调谐。

本发明的又一个实施例特征在于滤波器包含至少又一个导体，该导体有一个耦合孔位于带状线谐振器之间。

为实现滤波器的理想传递函数，带状线谐振器之间的耦合因子应有一个预定值。该耦合因子依赖于，例如带状线谐振器之间的距离。理想耦合因子似乎可能导致带状线谐振器间的距离相对较大，这使得滤波器尺寸相对较大。通过插入在带状线谐振器之间有一个耦合孔的又一个导体，带状线谐振器间的必要距离可能会大大地减小。因而耦合因子决定于对耦合孔的形状与尺寸的适当选择。

本发明的再一个实施例特征在于带状线谐振器向侧向偏移。

通过侧向移动带状线谐振器，耦合因子可以得到降低。另外还可使位于带状线谐振器区域外面的电磁场得到增强。结果是导体的影响加大，因而滤波器的调谐范围同样增大了。

本发明的这些和其它方面在参照下面说明的实施例之后将一目了然。

图中：

图1给出根据本发明的接收机；

图2给出根据本发明的滤波器的透视图；

图3给出图2所示滤波器的纵向截面；

图4给出图2所示滤波器另一实施例的纵向截面；

图5是图2所示滤波器的剖面图；

图6是图2所示滤波器又一个实施例的剖面图。

在图1中天线2被连接至无线电收发机4的一个输入/输出。无端电收发机4的该输入/输出连接至收发开关10。收发开关10的一个输出连接至接收机6的输入。

接收机6的输入被连接至依据本发明思想的带通滤波器12的一个输入端。带通滤波器12的输出连接至放大器14的输入。放大器14的输出连接至带通滤波器16的输入，带通滤波器16的输出连接至频率变换装置的第一输入，这里频率变换装置由第一混频器18形成。第一振荡器20的输出被连接至第一混频器18的第二输入。第一混频器18的输出连接至放大器22的输入。放大器22的输出连接至SAW(声表面波)滤波器24的输入。SAW滤波器24的输出连接至第二混频器26的第一输入。第二振荡器28的输出连接至第二混频器26的第二输入。第二混频器26的输出连接至滤波器/解调器30的输入。滤波器/解调器30的输出也构成为接收机6的输出。待发送信号加载于发射机8，后者的输出连接至收发开关10的输入。

图1所示的收发机4预备用在这样一种双工传输系统中，其发射机和接收机不必同时被接通。这类传输系统的例子有GSM、PCN和DECT。其优势在于收发机4可能比发射机和接收机同时工作的金双工操作的收发机简单得多。后者需要用到复杂的双工滤波器以避免发射机的输出信号在接收机输入处结束。

如果收发开关10处于接收模式，接收到的信号送给带通滤波器12。对DECT来说该带通滤波器中心频率为1890MHz，且带宽为20MHz。带通滤波器12的输出信号由放大器14放大，然后加至带通滤波器16，该滤波器16与带通滤波器12相同。

带通滤波器16的输出信号在混频器18中与频率范围为1771～1787MHz的信号混频，该信号来自第一振荡器20。混频器18的输出信号由放大器22放大，并且SAW滤波器24从放大器22的输出信号选择中心频率为110.592MHz的分量。

该输出信号在第二混频器26中与来自第二振荡器28的、频率为100MHz的信号混频。然后混频器26输出中心频率为10.592MHz的信号，再由滤波器/解调器30对该信号滤波并解调。

待发射信号由发射机8调制在一个载波上，就DECT而言，该载波的频率与接收的信号相同。发射机8的输出信号经收发开关10传送给天线2。

图1的滤波器12、16采用复层技术实现。该滤波器包括烧结而成的箔束，在烧结过程中，箔在适当位置备有钯轨迹用来构成带状线谐振器等等。可以想象，钯可由另一种金属，例如铜或银来替代。烧结最好在外侧压力作用下进行，以便烧结过程中在箔所在平面滤波器的尺寸不变。箔由粉状陶瓷材料和有机粘合剂的混合物形成。所说技术详细说明见美国专利4,612,689。换句话说，带状线谐振器由代替单金属层的双层金属组成，该双层金属间用陶瓷薄层隔开。这会导致滤波器通带衰减降低。

图2所示滤波器包含第一基板46和第二基板48，两者之间插入第一带状线谐振器32和第二带状线谐振器34。第一带状线谐振器32和第二带状线谐振器34的一侧由电导性侧面60与第一基板46和第二基板48的一侧相连：带状线谐振器32的另一侧经电容极板40和42容性耦合于一个导电侧面57。进而导电侧面57连接至第一基板46和第二基板48。带状线谐振器长度为λ/8。用电容使得具有λ/8长度的带状线32和34谐振。带状线谐振器32和34经另一导体44中的耦合孔被耦合，该导体44安装在带状线谐振器32和34之间。耦合孔的大小决定了第一带状线谐振器32和第二带状线谐振器34之间的耦合程度。滤波器的输入信号施加于滤波器侧面上的接触52。该接触经电镀抽头50耦合至第一带状线谐振器32。滤波器的输出信号可在位于滤波器侧面上的接触56上得到。该接触经电镀抽头54耦合至第二带状线谐振器32。位于滤波器侧面的导体55和58用于滤波器调谐。导体55和58与侧面57、第一基板46以及第二基板48相连。通过用激光从导体55和/或58的端部切除材料来减少该特定导体的长度的方法，可对滤波器进行调谐。这样的包含BaNdTi氧化物的陶瓷材料滤波器对于中心频率1890MHz来说尺寸为3.2mm×1.6mm×1.5mm。

图2所示滤波器剖面图示于图3，从中可清楚看出导电的侧面60和带状线谐振器32的一端之间的连接。带状线谐振器32的另一端经电容极板36和38容性耦合于侧面57。这些电容极板如此安排使得准直误差不影响电容，因为当电容极板36和38与带状线谐振器32之间出现小的相对移动时重叠表面保持不变。基板48的一部分被移去，以避免接触52和56与基板48之间出现短路。导体55和58被定位于滤皮器的外侧，从而利于激光束对该导体进行截短以用于调谐。

在图2所示滤波器的另一实施例的剖面图中，输入和输出分别经一个电容分压器耦合至电镀抽头50、54。接触52借助于与电镀抽头50部分重叠的带状线51容性耦合于电镀抽头50。电镀抽头50经带状线49容性耦合于导电侧面。接触56经带状线53电容性耦合于电镀抽头54，带状线53部分重叠于电镀抽头54。电镀抽头54经带状线47容性耦合于导电侧面60。容性耦合的使用导致滤波器通带衰减降低。

图4所示滤波器的调谐由激光在某点切割导体58来进行，因而带状线35、37、39、41、43和45不再与它相连。与导体58结合使用的带状线35、37、39、41、43和45导致调谐范围扩大，因为带状线的端部比导体58更接近于带状线谐振器。以下这些是可以做到的，通过对未经调谐的滤波器进行传输特性测量，可以找到导体58上的待切割点，从而得到理想传输特性。

在图5所示的剖面中，带状线谐振器32和34经又一个导体44中的耦合孔进行耦合。此外，这两个带状线谐振器32和34被两个基板46和48所包围。在图6所示的另一实施方案中带状线谐振器62和64向侧边偏移。带状线谐振器62和64的这种侧向偏移导致这些带状线谐振器之间耦合变小，因而在某些情形下导体44可能是多余的。带状线谐振器62和64侧向偏移的另一后果是，由于该特定导体55或58和带状线谐振器之一的距离变小而增加了导体55和58的影响。这使得调谐范围扩大。

Claims (10)

1.滤波器，包含至少两个电磁互耦的、且为陶瓷介质隔开的带状线谐振器，其特征在于所说带状线谐振器位于不同平面内且至少经宽边电磁互耦。

2.权利要求1的滤波器，其特征在于所说滤波器也包括至少一个导体用于影响至少一个所说带状线谐振器周围的电磁场，该导体长度小于该带状线谐振器的长度。

3.权利要求1或2的滤波器，其特征在于该滤波器包括至少又一个导体，该导体有一个耦合孔位于带状线谐振器之间。

4.权利要求1、2或3的滤波器，其特征在于带状线谐振器向侧向偏移。

5.高频信号接收机，它的一个输入端被耦合到一个滤波器，该滤波器包含至少两个电磁互耦的、且为陶瓷介质隔开的带状线谐振器。该滤波器耦合于一个将高频信号转换为具有较低中心频率信号的频率转换器，所说高频信号接收机特征在于所说带状线谐振器位于不同平面内并且至少经宽边电磁互耦。

6.权利要求5的接收机，其特征在于所说滤波器包括至少一个导体用于影响至少一个带状线谐振器周围的电磁场，该导体长度小于上述带状线谐振器之一的长度。

7.权利要求5或6的接收机，其特征在于所说滤波器包括又一个导体，该导体有一个位于带状线谐振器之间的耦合孔。

8.权利要求5、6或7的接收机，其特征在于带状线谐振器被侧向偏移。

9.调谐滤波器的方法，所说滤波器包括至少两个电磁互耦、且为陶瓷介质隔开的带状线谐振器，其特征在于带状线谐振器位于不同平面内且至少通过宽边电磁互耦，并且在于该滤波器包括至少一个导体用于影响至少一个带状线谐振器周围的电磁场，该导体长度小于带状线谐振器之一的长度，减少该导体的长度可对滤波器进行调谐。

10.权利要求9的方法，其特征在于通过对所说导体的端部进行切割来减少导体的长度。

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