CN1160826C - 介质滤波器、介质双工器、通信系统及介质滤波器的制造方法 - Google Patents

Abstract

在一介质块中设置内部导体孔，这些孔的内表面涂敷有内部导体，在输入/输出电极与外部导体之间提供一间隔部分。形成的输入/输出导体从底面(安装表面)越过介质块的外表面的侧面延伸，依据介质块侧面上的间隔部分的宽度和深度来确定滤波器特性。

Description

介质滤波器、介质双工器、通信系统及介质滤波器的制造方法

技术领域

本发明涉及在介质块的内表面和外表面上形成有导电膜的介质滤波器、介质双工器、使用该介质滤波器和介质双工器的通信系统以及该介质滤波器的制造方法。

背景技术

在08-316703号日本未审查专利申请公开、07-135405号日本未审查专利申请公开以及5,162,760号美国专利中揭示了本发明的介质滤波器的常规技术。

在08-316703号日本未审查专利申请公开中，揭示了一种介质滤波器，其中穿过介质块的安装表面和侧面形成输入/输出电极，安装表面上的输入/输出电极与外部导体之间的间隔不同于侧面上的输入/输出电极之间的间隔，从而减小了寄生响应的水平。

在07-135405号日本未审查专利申请公开中揭示了一种介质滤波器，其中通过改变外部导体与输入/输出电极之间间隔的宽度来控制输入/输出电极与外部电极之间所产生的静电电容，从而调节相位特性。

在5,162,760号美国专利中，揭示了一种介质滤波器，其中在介质块的底面(安装面)上形成通过切割介质块的一部分而具有台面结构的输入/输出电极，保证两个输入/输出电极之间的隔离。

然而，在08-316703号日本未审查专利申请公开和07-135405号日本未审查专利申请公开中，未揭示控制输入/输出电极与外部电极之间产生的静电电容的装置。因此，如果介质滤波器较小且输入/输出电极之间的距离较短，则不能保证输入/输出电极之间的充分隔离。此外，5,162,760号美国专利中所揭示的介质滤波器的问题在于，如果滤波器很小且多个内部导电孔之间沿对准方向的空间也很小，则在输入/输出电极具有台面结构时两个输入/输出电极之间的间隔变窄且不能保证输入和输出之间的充分隔离，从而引起不想要的耦合。

发明内容

本发明的一个目的是提供改善了设计自由度且可获得稳定的特性的介质滤波器、介质双工器以及使用该介质滤波器和介质双工器的通信系统。

依据本发明的一个方面，提供了一种介质滤波器，它具有基本上为长方体的形状，且包括：介质块；介质块中的内部导体孔；涂敷介质块中的内部导体的内部导体；在介质块上形成的输入/输出电极，所述输入/输出电极通过静电电容耦合到内部导体；以及在介质块上形成的外部导体，所述外部导体通过静电电容耦合到内部导体，其中通过切割外部导体和介质块的主体的一部分提供了从底面越过介质块的侧面延伸的间隔部分，从而形成将与外部电极隔离的输入/输出电极，并使得可依据侧面上的间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性，输入/输出电极仅设在介质块的安装表面，且在介质块的侧面上仅形成间隔部分，从而可依据侧面上的间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性。

在此介质滤波器中，可降低输入/输出电极与外部导体之间的静电电容，而不因输入/输出电极与外部导体之间所设的间隔部分而减小输入/输出电极的面积，从而改善了设计自由度。输入/输出电极与外部导体之间所产生的静电电容降低了，从而依据输入/输出电极的尺寸精度减小了特性的变化。相应地，可获得稳定的滤波器特性。

此外，在介质滤波器中，依据介质块侧面上的间隔部分的宽度或深度，改变了内部导体与外部导体之间所产生的静电电容，也改变了谐振器的阻抗特性。从而，确定了滤波器的特性。增大了介质块的侧面上输入/输出电极与外部导体之间的间隔部分，也增加了谐振器与外部负载之间的耦合量的变化范围。

此外，在介质滤波器中，部分改变了间隔部分的深度，从而确定了滤波器特性。即，依据间隔部分的变化深度，输入/输出电极与外部导体之间所产生的静电电容的变化程度不同于输入/输出电极与内部导体之间所产生的静电电容的变化程度。相应地，部分改变了间隔部分的深度，从而确定了滤波器特性。

此外，在介质滤波器中，切割侧面上的输入/输出电极的一部分，并部分改变间隔部分的宽度，从而确定滤波器特性。在此情况下，依据部分切割输入/输出电极的位置，输入/输出电极与外部导体之间所产生的静电电容的变化程度不同于输入/输出电极与内部导体之间所产生的静电电容的变化程度。相应地，改变这一位置，从而确定滤波器特性。

此外，还几乎可独立地确定输入/输出电极与外部导体之间所产生的静电电容以及输入/输出电极与内部导体之间所产生的电容。因而，可进一步增加滤波器特性的变化范围。

依据本发明的另一个方面，提供了一种介质双工器，它包括具有上述结构的多个介质滤波器，其中在介质块上设有三个或多个输入/输出电极。即，在单个介质块上设有多个介质滤波器，且输入/输出电极的结构具有上述介质滤波器的任何一种结构，从而确定了介质滤波器的滤波器特性。

此外，依据本发明的又一个方面，提供了一种使用该介质滤波器和介质双工器的通信系统。因而，利用适当地相应于所需特性的介质滤波器和介质双工器，可获得具有极佳高频电路特性的通信系统。

此外，依据本发明的再一个方面，提供了一种制造介质滤波器的方法，该介质滤波器具有介质块；介质块中的内部导体孔；涂敷介质块中的内部导体的内部导体；在介质块上形成的输入/输出电极，所述输入/输出电极通过静电电容耦合到内部导体；以及在介质块上形成的外部导体，所述外部导体通过静电电容耦合到内部导体，该方法包括以下步骤：通过切割外部导体和介质块的主体的一部分提供从底面越过介质块的侧面延伸的间隔部分，这样形成将与外部电极隔离的输入/输出电极；以及依据侧面上的间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性，制造介质滤波器的方法包括以下步骤：仅在介质块的底部上设置输入/输出电极；在介质块的侧面上仅形成间隔部分；以及依据侧面上的间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性。

此外，制造介质滤波器的方法包括部分改变间隔部分的深度从而确定滤波器特性的步骤。

此外，制造介质滤波器的方法包括以下步骤：切割侧面上的输入/输出电极的一部分；以及部分改变间隔部分的宽度，从而确定滤波器特性。

此外，制造介质滤波器的方法包括以下步骤：在介质块的整个外表面上形成导电膜；其后，设置间隔部分，从而把外部导体与输入/输出电极隔离。

附图概述

图1是依据第一实施例的介质滤波器外观的透视图；

图2是第一实施例的介质滤波器的中间剖面图；

图3A和3B分别是第二实施例的介质滤波器的侧视图和俯视图；

图4是依据第二实施例的介质滤波器的透视图；

图5A和5B分别是介质滤波器的侧视图和俯视图；

图6A到6C是示出依据本发明第三实施例的三个介质滤波器的结构的侧视图；

图7A和7B是示出依据第四实施例的介质双工器的结构的图；以及

图8是示出依据第五实施例的通信系统的配置的方框图。

本发明的较佳实施方式

以下，将参考图1到3B来说明依据第一实施例的介质滤波器的结构。

图1是依据第一实施例的介质滤波器外观的透视图，图2是介质滤波器的中间剖面图，图3A和3B分别是介质滤波器的侧视图和俯视图。如图所示，在基本上为长方体的介质块1中设有内部导体孔2a和2b(其内表面分别涂敷有内部导体3a和3b)，在介质块1的外表面上形成输入/输出电极5a和5b以及外部导体4。如图2所示，内部导体孔2a和2b穿过介质块1的第一端面到达与其面对的第二端面。介质块1的第一端面是一开口的表面，在作为短路表面的第二端面上形成外部导体4。内部导体孔2a和2b具有台阶结构，其中开口表面一侧的内部直径较大，短路表面一侧的内部直径较小。内部导体孔2a和2b涂敷有内部导体3a和3b，每个内部导体孔的一端连到短路表面上外部导体4。

两个谐振器包括内部导体3a和3b、介质块1以及外部导体4，这两个谐振器电磁耦合。

在介质块1的外部表面上设有输入/输出电极5a和5b，以从图1中的两个侧面上的表面上延伸。切割原先为外部导体4和介质块1的介质主体的一部分，以形成类似于岛状的输入/输出电极5a和5b，从而它们与外部导体4隔离。此外，图1中的上表面变为通信设备的电路板等上的安装表面。

输入/输出电极5a和5b在包括内部导体3a和3b、介质块1和外部导体4的谐振器的开口端附近静电耦合。

由上述结构，介质滤波器用作这样一种滤波器，该滤波器包括通过静电电容耦合到外部的两个谐振器，且该滤波器具有带通特性。

图3A和3B是示出输入/输出电极与外部导体之间的间隔部分的尺寸以及输入/输出电极的尺寸的图。依据输入/输出电极5a与内部导体3a的相对面积(即，尺寸wa、ha、wa′和La)，来确定图2所示的输入/输出电极5a与介质块1中的内部导体3a之间所产生的静电电容。通过输入/输出电极5a与内部导体3a之间所产生的静电电容的数量以及根据输入/输出电极5a面对内部导体3a的位置(即，间隔部分ga2和ga2′的尺寸)，来确定输入/输出电极5a与内部导体3a之间的耦合量。通过间隔部分ga1、ga3、ga3′和ga4的尺寸以及切割间隔部分的深度(叫做切割深度)来确定输入/输出电极5a与外部导体4之间的耦合量。依据输入/输出电极5a与外部导体4之间的间隔部分的宽度和深度来改变内部导体3a所引起的谐振器的阻抗特性。

在间隔部分的这些尺寸中，尺寸ga2、wa和ga3不必与尺寸ga2′、wa′和ga3′分别匹配。即，预先确定介质块1底面上输入/输出电极5a的尺寸以及输入/输出电极5a与外部导体4之间的间隔部分的宽度和深度，介质块1侧面上的输入/输出电极5a的尺寸和位置是可变的，从而确定输入/输出电极5a与内部导体3a之间的耦合量。依据介质块1的侧面上输入/输出电极5a与外部导体4之间间隔部分的宽度和深度来确定内部导体3a所引起的谐振器的阻抗特性。

也可把以上描述应用于其它输入/输出电极5b。通过改变输入/输出电极5b的尺寸和位置来改变输入/输出电极5b与内部导体3b之间的耦合量。依据介质块1的侧面上输入/输出电极5b与外部导体4之间间隔部分的宽度和深度来确定内部导体3b所引起的谐振器的阻抗特性。

此外，通过形成从底面越过介质块1的侧面延伸的输入/输出电极5a和5b，可减少介质块1的底面上的输入/输出电极5a和5b的面积，以相应于面积的减少增加两个输入/输出电极5a和5b之间的外部导体4的宽度d，并在介质滤波器变小时，保证两个输入/输出电极5a和5b之间的充分隔离。

由于可固定介质块1的底面(安装表面)上的输入/输出电极5a和5b的图案，所以可稳定地安装滤波器的电路板上的导电焊盘(land)和接地电极的图案。

此外，依据第一实施例，可使用一公共介质块来制造具有不同特性的多种滤波器。从而，可共享该介质块。

接着，将参考图4、5A和5B来描述依据第二实施例的介质滤波器的结构。

图4是依据第二实施例的介质滤波器外观的透视图，图5A和5B分别是介质滤波器的侧视图和俯视图。第二实施例中的介质滤波器与图1所示介质滤波器的不同之处在于，输入/输出电极5a和5b仅设置在介质块1的上表面(安装表面)上，在其侧面上仅设有间隔部分。其它部分中的结构类似于第一实施例中的结构。

在此结构中，介质滤波器1用作这样一种滤波器，该滤波器包括通过静电电容耦合到外部的两个谐振器且具有带通特性。

图5A和5B是示出输入/输出电极5a和5b与外部导体4之间间隔部分的尺寸以及输入/输出电极5a和5b的尺寸的图，其中，图5A示出介质滤波器的侧视图，图5B示出介质滤波器的仰视图。依据输入/输出电极5a和内部导体的相对面积(即，尺寸wa′和La)来确定图4所示介质块1中输入/输出电极5a与内部导体孔2a的内表面上的内部电极(未示出)之间产生的静电电容。通过输入/输出电极5a与内部电极之间所产生的静电电容的数量以及输入/输出电极5a与内部导体相对的位置(即，间隔部分的尺寸ga2′)来确定输入/输出电极5a与内部导体之间的耦合量。依据间隔部分ga3′、ga4、ga5和ga6以及这些间隔部分的切割深度来确定输入/输出电极5a与外部导体4之间所产生的静电电容的数量。依据间隔部分的宽度和深度来改变谐振器的阻抗特性。

在这些间隔部分的尺寸中，尺寸(ga2′+wa′+ga3′)不必与间隔部分ga6的尺寸匹配。即，预先确定介质块1底面上的输入/输出电极5a的尺寸以及输入/输出电极5a与外部导体4之间间隔部分的宽度和深度，介质块1侧面上的间隔部分的宽度和深度是可变的，从而确定谐振器的阻抗特性。

还把以上描述应用于其它输入/输出电极5b。通过改变输入/输出电极5b的尺寸和位置来确定输入/输出电极5b与内部导体之间的耦合量。通过介质块1侧面上间隔部分的宽度和深度来确定谐振器的阻抗特性。

如上所述，输入/输出电极5a和5b仅设置在介质块1的底面(安装表面)上，在介质块1的侧面上仅形成位于输入/输出电极5a和5b与外部导体4之间的间隔部分，从而可设定介质块1侧面间隔部分ga5和ga6的大范围宽度ga5和ga6。相应地，可在大的范围上设定外部耦合量，并可改善设计自由度。如果远离介质块1的第一端形成介质块1底面上的输入/输出电极5a和5b，则输入电极5a和5b与外部导体4不短路，从而可提供充足的面积。相应地，如果仅在介质块1的底面上形成输入/输出电极5a和5b，则可获得预定数量的外部耦合。通过增加相应于输入/输出电极5a和5b的尺寸d，可保证输入/输出电极5a和5b之间充分的隔离。

接着，参考图6对依据第三实施例的介质滤波器的某些例子给出描述。

图6A到6C是该介质滤波器的侧视图。由于介质块其它表面的结构类似于图1到图3A和3B所示的结构，所以省略其描述。

在图6A所示的例子中，输入/输出电极5a与外部导体4之间间隔部分的g切割深度不同于间隔部分g′的切割深度。在图6b所示的例子中，间隔部分g″比间隔部分g深。依据间隔部分的切割深度的变化，输入/输出电极5a与内部导体之间所产生的静电电容的变化程度不同于输入/输出电极5a和外部导体4之间所产生的静电电容的变化程度。相应地，在此结构中，部分改变间隔部分的切割深度，从而确定想要的滤波器特性。

在图6C所示的例子中，输入/输出5a与外部导体4之间间隔部分g的整个形状为矩形，如虚线所示切割输入/输出电极5a的一部分，从而部分改变间隔部分g的宽度。依据输入/输出电极5a的部分切割位置的位置，在输入/输出电极5a与内部导体之间所产生的静电电容的变化程度不同于输入/输出电极5a与外部导体4之间所产生的静电电容的变化程度。相应地，改变部分切割的位置，从而确定想要的滤波器特性。

接着，参考图7A和7B对依据第四实施例的介质双工器给出描述。

图7A是介质双工器的透视图，图7B是介质双工器的俯视图。参考图7A和7B，标号1代表介质块，该介质块基本上为长方体且具有穿过介质块1的第一端面A到达与其面对的第二端面的内部导体孔2a、2b、2d和2e。在内部导体孔2a、2b、2d和2e的内表面上形成内部导体。在除第一表面A以外的外表面(五个侧面)上提供外部电极4。第一表面A是开口的表面，图7A中，介质块1右后方的表面是短路表面。

在介质块1的中央形成内部导体孔2c，该内部导体孔2c中有内部导体。图7A左前方的表面是短路端，图7A中右后方的表面是开口端。形成的输入/输出电极5c从内部导体孔2c的开口端越过图7A中内部导体的上表面延伸。此外，在介质块1的外表面上形成将与外部导体4隔离的输入/输出电极5a和5b。通过切割介质块1的表面来形成这些输入/输出电极5a和5b。此外，图7A和7B中的上表面是用于安装在电路板上的表面(安装表面)。

耦合具有内部导体孔2a和2b的两个谐振器，并用作具有与图1所示的第一实施例相类似的带通特性的滤波器。类似地，耦合具有内部导体孔2d和2e的两个谐振器，且用作具有带通特性的滤波器。

内部导体孔2b和2c的内表面上的内部导体互相指状交错耦合。内部导体孔2c和2d的内表面上的内部导体也互相指状交错耦合。从而，形成一介质双工器，其中输入/输出电极5a为发射信号输入端口，输入/输出电极5b为接收信号输出端口，输入/输出电极5c为至天线的输入/输出端口。

接着，参考图8对依据第五实施例的通信系统的配置给出描述。参考图8，标号ANT代表接收/发射天线；DPX代表双工器、BPFa、BPFb和BPFc代表带通滤波器；AMPa和AMPb代表放大电路；MIXa和MIXb代表混频器；OSC代表振荡器；DIV代表分频器(合成器)。混频器MIXa以一调制信号调制从分频器DIV输出的频率信号。经由带通滤波器BPFa，仅使某一发射频带通过，放大电路AMPa放大该通过频带的信号，接收/发射天线ANT经由双工器DPX发射放大的信号。在双工器DPX输出的信号中，只有接收频带通过带通滤波器BPFb，放大电路AMPb放大该通过信号。混频器MIXb把带通滤波器BPFc输出的频率信号与接收信号混频，并输出中间频率信号IF。

图8所示的双工器DPX使用具有图7A和7B所示结构的介质双工器。带通滤波器BPFa、BPFb和BPFc使用具有图1或4所示结构的介质滤波器。从而，通信设备是小型的。

Claims (9)

1.一种介质滤波器，具有基本上为长方体的形状，它包括：

介质块；

所述介质块中的内部导体孔；

涂敷所述介质块中的内部导体孔的内部导体；

在所述介质块上形成的输入/输出电极，所述输入/输出电极通过静电电容耦合到所述内部导体；以及

在所述介质块上形成的外部导体，所述外部导体通过静电电容耦合到所述内部导体，其中通过切割所述外部导体以及所述介质块的主体的一部分来提供从底面越过所述介质块的侧面延伸的间隔部分，从而形成将与所述外部导体隔离的输入/输出电极，并允许依据所述侧面上的所述间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性，

其中输入/输出电极仅设在介质块的安装表面上，且在所述介质块的侧面上仅形成间隔部分，从而可依据所述侧面上的所述间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性。

2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于部分改变所述间隔部分的深度，从而确定所述滤波器特性。

3.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于切割所述侧面上的输入/输出电极的一部分，并部分改变所述间隔部分的宽度，从而确定所述滤波器特性。

4.一种介质双工器，它包括：

依据权利要求1到3中任一项所述的多个介质滤波器，其中在介质块上设有三个或多个输入/输出电极。

5.一种通信系统，它包括：

如权利要求4所述的介质双工器。

6.一种制造介质滤波器的方法，该介质滤波器具有介质块；介质块中的内部导体孔；涂敷所述介质块中的所述内部导体孔的内部导体；在所述介质块上形成的输入/输出电极，所述输入/输出电极通过静电电容耦合到所述内部导体；以及在所述介质块上形成的外部导体，所述外部导体通过静电电容耦合到所述内部导体，所述方法包括以下步骤：

通过切割所述外部导体和所述介质块的主体的一部分提供从底面越过所述介质块的侧面延伸的间隔部分，这样形成将与所述外部电极隔离的输入/输出电极；以及

依据所述侧面上的所述间隔部分的宽度或深度来确定滤波器特性，

其中还包括以下步骤：

仅在介质块的安装表面上设置所述输入/输出电极；

在所述介质块的所述侧面上仅形成所述间隔部分；以及

依据所述侧面上的间隔部分的宽度或深度来确定所述滤波器特性。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

部分改变所述间隔部分的深度，从而确定所述滤波器特性。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括：

切割所述侧面上的输入/输出电极的一部分；以及

部分改变所述间隔部分的宽度，从而确定所述滤波器特性。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括：

在所述介质块的整个外表面上形成导电膜；以及

其后，设置所述间隔部分，从而把所述外部导体与所述输入/输出电极隔离。

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