CN1162937C - 介质滤波器、介质双工器和通信设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种介质滤波器和介质双工器，它们能够改进通带附近的带外区域中的衰减特性，而不改变通带特性。其中包括矩形棱柱体形状的介质块，它包括顶表面和底表面、侧表面和相对的端表面；穿过介质块的相对端表面设置的多个孔；形成在多个孔的内部表面中的多个内部导体，每个内部导体的一端作为开路端，而另一端作为短路端；形成在介质块的外表面上的外部导体；和输入/输出部分，与外部导体分开，并与具有内部导体的其中一个孔耦合，在介质块的顶表面和底表面中的至少一个表面上，平行于内部导体的设置方向，将不形成外部导体的部分设置在对应于相邻内部导体之间区域的至少一部分上。本发明还提供包含以上介质滤波器或介质双工器的通信设备。

Description

介质滤波器、介质双工器和通信设备系统

技术领域

本发明涉及一种介质滤波器和介质双工器，每一个都具有形成在介质块中的多个内部导体，并具有形成在其外表面上的外部导体，本发明还涉及使用它们的通信设备系统。

背景技术

迄今，已知一种具有如图12所示的结构的介质滤波器。这种介质滤波器具有一基本上矩形棱柱体形状的介质块1。三个孔2a、2b和2c从介质块1的一个端表面形成至其另一个相对的端表面，并且内部导体3a、3b和3c形成在各个内部表面上。一对输入—输出电极5a和5b设置在介质块1的外部表面上。外部导体4形成在除了输入—输出电极5a和5b的形成区域以外的整个外表面上。孔2a、2b和2c中每一个都由阶梯孔形成，并且内部导体3a到3c中的每一个在较大尺寸部分的端表面附近都具有不形成内部导体的部分g，该部分构成开口端。

在该介质滤波器中，为内部导体3a到3c中的每一个形成λ/4谐振器。该介质滤波器构成得通过较小内部尺寸部分的偏心率和不形成内部导体部分g中产生的寄生电容，使这些谐振器之间的耦合成为电感耦合，由此该介质滤波器的通带的较高的频率区域中有一衰减极点。

但是上述传统的结构不能总是达到足够的通带外衰减。相应地，迄今已采用了各种方法，诸如通过设置用于极化的耦合元件或耦合基片来耦合谐振器的方法，增加级数的方法，和通过加入另一个滤波器等来改进通带外衰减特性的方法等等。但是，这些方法产生增加元件数量、增加滤波器尺寸和使成本升高的问题。另外，通带特性可显著地改变。

相应地，本发明的一个目的是提供一种介质滤波器和介质双工器，它们能够改进通带附近的通带外的衰减特性，而不改变通带特性，本发明还提供一种使用它们的通信设备系统。

发明内容

为了达到上述问题，根据本发明的介质滤波器和介质双工器包含一基本上为矩形棱柱体形状的介质块；设置得跨过介质块的相对的端表面的多个孔；以及形成在多个孔的内部表面中的多个内部导体；和形成在介质块的外表面上的外部导体。在整个介质滤波器中，在介质块的至少一个侧表面上，平行于内部导体的设置方向，将不形成外部导体的部分设置在相对的端表面中的至少一个部分上或者跨过它们，设置在对应于相邻的内部导体之间的至少一个区域。

根据本发明的一个方面，提供一种介质滤波器，包含：矩形棱柱体形状的介质块，它包括顶表面和底表面、侧表面和相对的端表面；穿过所述介质块的相对的端表面设置的多个孔；形成在所述多个孔的内部表面中的多个内部导体，每个内部导体的一端作为开路端，而另一端作为短路端；形成在所述介质块的外表面上的外部导体；和输入/输出部分，它们中的每一个与所述外部导体分开，并与具有所述内部导体的所述孔的其中一个耦合，其中：在所述介质块的顶表面和底表面中的至少一个表面上，平行于所述内部导体的设置方向，将不形成外部导体的部分设置在对应于相邻内部导体之间的区域的至少一部分上。

根据本发明的另一方面，提供一种介质双工器，包含：形成在所述介质块中的至少两个滤波器部分，以及由所述两个滤波器部分共有的天线端，其中至少一个所述滤波器部分是以上介质滤波器。

本发明还提供一种通信设备，包括以上介质滤波器或介质双工器。

根据上述特点，由于将不形成外部导体的部分设置在对应于相邻的内部导体之间的区域上，在通带的附近的通带外的衰减可以大大增加，而不改变通带特性，如下面将描述的。其原因考虑如下。虽然将不形成外部导体的部分设置在介质块的外表面改变了通过外部导体的接地电流，并由此而改变了衰减特性，专门将它们设置在对应于相邻的内部导体之间区域上对谐振器间的耦合程度没多少影响，并且由此几乎不改变通带特性。即，可以通过简单的方法(其中将不形成外部导体的部分设置在介质块的外表面上的预定位置)，可以容易地实现所需的滤波器特性。

另外，由于根据本发明的通信设备系统是由具有上述特点的介质滤波器或介质双工器构成的，所以它不昂贵、小尺寸，并具有极好的特性。

附图说明

从下面结合本发明的附图，对本发明的较佳实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将是显然的。

图1是透视图，示出根据本发明的第一实施例的介质滤波器。

图2是图1所示的介质滤波器的平面图。

图3是用于解释本发明中的不形成外部导体的部分的工作的视图。

图4是示出本发明的介质滤波器的衰减特性和传统的介质滤波器的介质滤波器的衰减特性的曲线图。

图5是图4的衰减特性中不形成外部导体的部分的形成区域的视图。

图6是示出根据本发明的第二实施例的介质双工器的外貌的透视图。

图7是示出图6中的介质双工器的平面图。

图8是示出根据本发明的第三实施例的介质双工器的平面图。

图9是示出根据本发明的第四实施例的介质双工器的平面图。

图10是示出根据本发明的第五实施例的介质双工器的平面图。

图11是示出根据本发明的第六较佳实施例的通信设备系统的方框图。

图12是示出传统的介质滤波器的外貌的透视图。

具体实施方式

下面将参照图1和2描述根据本发明的第一实施例的介质滤波器的结构。图1是透视图，示出该介质滤波器，图2是它的平面图。

下面，附图中黯淡的部分表示看得见介质块的基底件(ground work)的部分。

根据本实施例的介质滤波器包含基本上为矩形棱柱体(六面体)形状的介质块1。三个孔2a、2b和2c从介质块1的一个端表面形成到相对的另一个端表面，并且在各个内部表面中形成内部导体3a、3b和3c。在介质块1中将孔2a到2c成列排列，从而，内部导体3a到3c在介质块1中也成列排列。在介质块1的基本上整个的外表面上形成外部导体4。

每一个孔2a到2c由阶梯状孔形成，其内部直径在沿孔的轴向的大致中间部分改变。在每一个孔中，在较大的内部直径部分的一个端表面附近设置不形成内部导体的部分g。该部分制成谐振器的开口端，它由各个内部导体3a到3c制成。更具体地说，在介质块的一个端表面侧上(在图1中的前表面上的端表面)，内部导体3a到3c中的每一个通过不形成内部导体的部分g与外部导体4分开，即该端表面制成一开口端。另一方面，内部导体3a到3c中的每一个都与另一个端表面(图1中后表面上的端表面)处的外部导体4(短路的)连接，即，该端表面制成短路的端表面。

与外部导体4分开的一对输入—输出电极5a和5b被设置在介质块1的外表面上的预定位置处。另外，在介质块1的一个侧表面(图1中的顶表面)，平行于内部导体3a到3c的设置方向，将不形成外部导体的部分7都跨过相对的端表面，设置在对应于内部导体3a和3b之间以及内部导体3b和3c之间的区域上。

如图2所示，将不形成外部导体的部分7中的每一个都沿内部导体3a到3c的轴向形成为带子形状，其宽度如此设置，以便小于两个相邻的内部导体之间的间距，并且在平面图中不与任何一个内部导体3a到3c重叠。不形成外部导体的部分7可以通过在介质块1的大致整个外表面上已经形成外部导体4之后，去掉预定位置上的外部导体4而形成。或者，可以通过在形成外部导体4时，在介质块1除了不形成外部导体的部分7以外的外表面上形成外部导体4而设置不形成外部导体7。

将图1所示的底部表面用作安装表面，将介质滤波器安装在安装(电路)板上。在该实施例中，虽然将不形成外部导体的部分7设置在介质块1的顶表面上，但是，也可以将它设置在介质块1的底部表面上。典型地，当如本实施例中的，将一个侧表面用作安装表面时，在相对于安装表面的侧表面上设置不形成外部导体的部分7。

在该介质滤波器中，为内部导体3a到3c中的每一个形成λ/4谐振器。如此构成介质滤波器，从而这些谐振器之间的耦合通过小的内部直径部分的偏心率和不形成内部导体部分g中产生的静电电容形成电感耦合，由此该介质滤波器的通常的较高的频率区域中有一衰减极点。介质滤波器通过输入—输出电极5a和5b与相对于它们的内部导体3a和3c之间产生的电容实现了外部耦合。在本实施例中，仅通过使内部导体3a到3c的较小内部直径部分偏离中心，从而它们相互接近，而在通带的较高的频率中提供了衰减极点，由此增加电感耦合的程度。但是，或者可以通过使内部导体3a和3c的较小的内部直径部分中的任何一个与较大的内部直径部分同轴，或者离开内部导体3，由此通过阶梯状孔，使相邻的谐振器之间的耦合中的一个成为电容耦合，在通带的较低或较高的频率区域中设置衰减极点。

下面，将描述根据本发明的不形成外部导体部分的工作。图3用示意图说明了在特定时间流过介质滤波器的顶表面上的外部导体的地电流ig。图3A示出在没有不形成外部导体的部分7的结构中(如图12所示的传统的结构)地电流ig的流动。另一方面，图3B示出了在本实施例的结构中的情况。如图3A所示，当没有不形成外部导体的部分7时，流过外部导体的地电流ig从一个输入—输出侧直接流入另外一个输入—输出侧，并且引起寄生电感，这使带外衰减特性恶化。另一方面，当不形成外部导体的部分7设置为该实施例时，如图3B所示，通过不形成外部导体的部分7阻隔流过外部导体的接地电流ig，即阻隔从输入—输出侧直接流入另一个输入—输出侧的地电流ig，这可导致消除或减少上述寄生电感。这可改善带外衰减特性。

下面，将根据试验的结果，描述本实施例的结构效果。图4说明了本实施例的介质滤波器的衰减特性，以及具有传统结构的介质滤波器的衰减特性。如图4中所示的实线(a)，(b)和(c)表示对应于如图5A、5B和5C所示的设置不形成外部导体的部分7的情况的衰减特性。虚线表示传统例子中的衰减特性。这两个滤波器中的任何一个宽度(沿内部导体的设置方向的长度)为5.6mm轴长为4.6mm，厚度为2.0mm，并且谐振频率为大约2GHz。除了不形成外部导体的部分以外，它们的结构基本上相同。在本实施例中，将不形成外部导体的部分7的宽度设置为0.5mm。

如图4所示，本实施例的通带特性(中心频率、介入损耗和通带宽度)基本上等于传统的例子。但是，如图5所示，随着不形成外部导体部分7的面积增加，在通带附近的高频区域中的带外衰减逐渐增加。

在根据本发明的介质滤波器中，通过简单的方法(其中将不形成外部导体的部分平行于内部导体的设置方向设置在侧表面上的预定位置)，不改变通带特性，就可基本上改善带外衰减特性，并可以通过改变不形成外部导体的部分的数量和尺寸，容易地达到所需的衰减特性。

下面，根据本发明的第二实施例的介质双工器的结构示于图6和7中。在本介质双工器中，在具有矩形棱柱体形状的介质块中，发送侧形成包含三级谐振器的带通滤波器，并且接收侧形成包含四级谐振器的带通滤波器。将发送侧滤波器的中心频率设置得低于接收侧滤波器。

跨过介质块1的相对的端表面，形成用于构成发送侧谐振器的孔2a到2c，用于构成接收侧的谐振器的孔2d到2g，和用于得到两个滤波器公用的外部耦合的孔2h。分别在孔2a到2h的内部表面中形成内部导体3a到3h。在介质块1中将内部导体3a到3h设置为大致上一直线。在介质块1的几乎整个外表面上形成外部导体4。孔2a到2g中的每一个由阶梯状孔形成，并且每一个不形成内部导体(电极)部分g设置在较大内部直径部分的端表面附近。

与外部导体4分开的输入—输出电极5a、5b和5c各自形成在介质块1的外表面上的预定位置。输入—输出电极5a是发送端，输入—输出电极5c是接收端。

跨过相邻于介质块1开口端的侧表面形成输入—输出电极5a和5c。输入—输出电极5b是两个滤波器公有的天线端，并跨过介质块的侧表面和短路的端表面而形成。孔2h中的内部导体3h与开口端侧上的端表面上的外部导体连接，并与短路表面上的输入—输出电极5b连接。

另外，在介质块1的一个侧表面上(图1中的顶表面)平行于内部导体3a到3h的设置方向，跨过相对的端表面，将各个不形成外部导体的部分7设置在内部导体3a和3b之间、内部导体3b和3c之间，以及内部导体3c和3h之间的对应的区域上。每一个不形成外部导体的部分7沿内部导体3a到3h的轴线，形成为带子形状，并且如图7所示，其宽度设置得小于两个相邻的内部导体之间的间距，并不和平面图中的内部导体3a到3c中的任何一个重叠。

在该介质双工器中，输入—输出电极5a和5c各自与它们相对的内部导体3a和3g电容耦合，并通过这些外部耦合电容达到外部耦合。内部导体3h与相邻的内部导体3c和3d形成电磁场耦合(在本实施例中是叉指式耦合)，并通过该耦合实线了外部耦合。发送侧滤波器的内部导体3a到3c的每一个具有和第一实施例的情况基本上相同的结构，并且在通带的较高频率区域中具有各个衰减极点。

在本介质双工器的结构中，由于在发送侧滤波器的介质块1的顶表面上，在对应于相邻的内部导体之间的区域设置了不形成外部导体的部分7，改善了发送侧的高频区域中带外的衰减特性，如图4所示。即，接收侧滤波器(相对部分的滤波器)的通带中的衰减如此设置，以便大于所需值。

在上述实施例中，在介质块1的顶表面上跨过相对的顶表面形成不形成外部导体的部分7，但是如何形成该外部不形成部分7不必限制于本方法。在本发明中，实质性的仅仅是不形成外部导体的部分形成在介质块的侧表面上的，相邻的内部导体之间的至少一个区域中的至少一部分上。根据本发明的另一个实施例的介质双工器示于图8到10中。

图8示出根据本发明的第三实施例的介质双工器。在本介质双工器中，从介质块1的顶表面的任何一个端表面开始沿预定长度形成不形成外部导体的部分7。还在接收侧滤波器的内部导体3d和3e之间设置不形成外部导体的部分7。图9示出根据本发明的第四实施例的介质双工器。在该介质双工器中，仅仅将不形成外部导体的部分7设置在介质块1的顶表面的中心部分处。图10示出根据本发明的第五实施例的介质双工器。在该介质双工器中，不形成外部导体的部分7各对应于内部导体的形状形成为阶梯形状。这里，上述实施例的不同的不形成外部导体的部分7可以相互混合，以形成一个介质滤波器或介质双工器。通过形成输入/输出电极的形成位置或接地的连接位置改变流过外部导体4的地电流f的分布。由此，如果地电流的密度大的位置被置于介质块的端表面侧上，则将不形成外部导体的部分7设置在该端表面侧上，如图8所示。另一方面，如果地电流的密度大的位置位于介质块的中心部分上，则将不形成外部导体的部分7设置在中心部分，如图9中所示。

由此，根据内部导体之间的间距，内部导体的形状，介质块的尺寸和输入—输出电极的形成位置设置不形成外部导体的部分的形状(宽度、长度和位置)，并将形状设置得不影响通带特性(介入损耗或谐振器之间的耦合程度)。还有，如图8到10所示，可以将不形成外部导体的部分7设置在发送侧和接收侧滤波器上。

另外，孔不限于阶梯状孔，但是它可以是沿长度方向具有恒定的内部直径的直的孔。还有，孔的截面的形状不限于圆形，它可以是诸如多边形(例如，矩形或者椭圆形)之类的其它形状。另外，可以通过混合这些具有不同形状的孔而形成孔。

在上述实施例中，根据一个例子进行解释，其中将每一个不形成内部导体部分设置在内部导体的一个端面上，作为开口端。但是，孔的一个开口表面(端表面)可以制成谐振器的开口端，而不在开口表面处形成外部导体。还有，根据一个梳型例子给出解释，其中每一个谐振器的开口端制成一个介质块的一个端表面。但是，每一个谐振器的开口端可以是两个端表面中的一个。

下面，在图11中示出根据本发明的第六实施例的通信设备系统的结构。在图11中，ANT表示天线，DPX表示双工器，Tx表示发送滤波器，Rx表示接收滤波器。通过将双工器DPX的天线端连接到天线ANT，将发送滤波器Tx的发送端连接到发送电路，将接收滤波器Rx的接收端连接到接收电路，构成通信设备系统。

这里，可以将上述介质滤波器或介质双工器用作发送滤波器Tx或接收滤波器Rx，以及双工器DPX。通过使用根据本发明的这种介质滤波器或介质双工器，可以实现一种通信设备系统，它尺寸小、不昂贵，并且特性极好。

如上所述，由于介质滤波器或介质双工器在对应于内部导体之间的相邻区域上含有不形成外部导体的部分，不改变通带特性，就可以大大改善通带附近带外区域中的衰减特性。因此，根据本发明，提供了一种介质滤波器和介质双工器，它们不昂贵、尺寸小，并且特性极好。

另外，通过使用根据本发明的介质滤波器和介质双工器，可以实现一种通信设备系统，它们不昂贵，小尺寸，并且特性极好。

虽然已经通过本发明的较佳实施例描述了本发明，但是，根据上述教义，本发明可以有各种修改和改变。因此，应该知道，在所附的权利要求范围内，可以以不同于上述具体方式实施本发明。

Claims (5)

1.一种介质滤波器，其特征在于包含：

矩形棱柱体形状的介质块，它包括顶表面和底表面、侧表面和相对的端表面；

穿过所述介质块的相对的端表面设置的多个孔；

形成在所述多个孔的内部表面中的多个内部导体，每个内部导体的一端作为开路端，而另一端作为短路端；

形成在所述介质块的外表面上的外部导体；和

输入/输出部分，它们中的每一个与所述外部导体分开，并与具有所述内部导体的所述孔的其中一个耦合，其中：

在所述介质块的顶表面和底表面中的至少一个表面上，平行于所述内部导体的设置方向，将不形成外部导体的部分设置在对应于相邻内部导体之间的区域的至少一部分上。

2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于以连接相对端表面的形式设置所述不形成外部导体的部分。

3.一种介质双工器，其特征在于包含：

形成在所述介质块中的至少两个滤波器部分，以及由所述两个滤波器部分共有的天线端，其中

至少一个所述滤波器部分是如权利要求1或2所述的介质滤波器。

4.一种通信设备系统，其特征在于包含如权利要求2所述的介质滤波器。

5.一种通信设备系统，其特征在于包含如权利要求3所述的介质双工器。

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