CN1180942A - 介质滤波器装置、收发共用装置和多路复用器 - Google Patents

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Abstract

揭示一种小型化介质滤波器装置,其中,在一个介质块内设置多个谐振器。在介质块中设置有多个内导体。在介质块的外表面上设置有外导体和输入/输出电极。把其内有和输入/输出电极电气连接的电极的缝隙设置在每两个相邻的,里面有内电极的通孔之间。这样,防止了输入/输出共用滤波器之间不希望有的耦合,还通过电容耦合构成了外部耦合电路。这样可以个别地设计各个滤波器,从而便于对整个滤波器装置进行设计。还提供了上述介质滤波器装置类似的一种收发共用装置和一种多路复用器。

Description

介质滤波器装置、收发共用装置和多路复用器
本发明涉及一种通过在介质块内设置多个谐振器而形成的介质滤波器装置。本发明还涉及一种收发共用装置和一种多路复用器，它们的结构都相似于上面的介质滤波器装置。
图11中显示了一种已知的介质滤波器装置的典型例子，它在单个介质块中形成有多个滤波器。图11中，介质块1在除了顶表面外的外部表面上具有外导体8。在块1的顶面上设置了多个通孔2、3a、3b等等，用于容纳那里的内导体。而且，形成从露出的表面(图11的顶面)上连续地延伸出来的电极以容性地耦合相邻的谐振器。此外，把输入/输出电极7a设置在介质块1的露出表面上相邻的内导体通孔2和3a之间，这样容性耦合输入/输出电极7a和它相邻的内导体。图11所示的这个例子中，内导体通孔2作为一个陷波电路，而内导体通孔3a、3b等等作为带通滤波器(bPF)。还有，输入/输出电极7a由陷波电路和带通滤波器共用。
例如，在(1)PCT/US93/03693 WO93/24968和(2)PCT/US95/01676WO95/30250中，揭示了上述通过在单个介质块内形成多个滤波器而用作一个天线共用装置的介质滤波器装置。公报(1)揭示了一种结构类似于图11的装置的介质滤波器装置，其中，在陷波电路和BPF之间的输入/输出部分以及BPF之间的输入/输出部分都设置了共用的输入/输出电极。公报(2)揭示了一种介质滤波器装置，其中，把一个输入/输出电极耦合至介于两个BPF之间的谐振器。
然而，上述已知类型的介质滤波器装置带来了以下的问题。在图11所示以及公报(1)所揭示的滤波器装置中，由于把具有共用输入/输出电极的两个滤波器相邻地置于电极两侧，在滤波器之间产生不希望的耦合，因此得不到所需的特性。如果增加两个相邻滤波器之间的距离来克服上述缺点，则整个滤波器装置的尺寸将不利地增大。此外，在公报(2)中揭示的那种类型的滤波器装置中，由于一个谐振器由两个滤波器共用，一个外部耦合电路也由它们共用，从而使滤波器装置的设计复杂并降低了设计的灵活性。
相应地，本发明的一个目的是提供一种小型化的介质滤波器装置，它防止了共用一个输入/输出部分的两个滤波器之间不希望的耦合，并且可以独立设计单个滤波器以便使整个装置的设计简单化，由此得到想要的特性，本发明还提供一种收发共用装置和一种多路复用器，它们的结构类似于上面的介质滤波器装置。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种介质滤波器装置，包含：介质块；设置在介质块内的多个内导体；以及外导体和设置在介质块的外表面上的信号输入/输出电极，其中在两个相邻的内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙，此电极和输入/输出电极电气连接。
根据本发明的另一个方面，提供了介质块；设置在介质块内的多个内导体；以及外导体和设置在介质块外表面上的单个输入/输出电极，其中，在两个相邻内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙，而且在缝里的电极和输入/输出电极之间产生电容。
如上所谈到的，由于在两个相邻的内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙，因此可以防止跨过缝隙的两个导体之间的耦合，否则在跨过缝隙的滤波器之间会产生不想要的耦合。这样可以减小两个滤波器之间的距离从而减小整个滤波器装置的尺寸。
根据本发明的前一个方面，由于缝隙里的电极和作为滤波器部件的跨过缝隙的每个谐振器容性耦合，因此它可以由两个滤波器作为输入/输出电极共用。
根据本发明的后一个方面，由于跨过缝隙的内导体和输入/输出电极通过缝里的电极容性耦合，因此输入/输出电极可以由两个滤波器共用。
此外，至少在介质块的三个区域内设置用于根据本发明的一个方面的应用在介质滤波器装置的、其内有电极的缝隙和输入/输出电极。在这些输入/输出电极中，把预定的一个输入/输出电极作为发射/接收信号连接电极而使用，而把其它的输入/输出电极分别作为发射信号输入电极和接收信号输出电极使用。采用这种结构，构成了一种收发共用装置，例如天线共用装置。
而且至少在三个区域，设置用于根据本发明的一个方面的滤波器装置中的、其内有电极的缝隙和输入/输出电极。在这些输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极被作为输出信号连接电极或输入信号连接电极使用。如果把上述电极作为一个输出信号连接电极使用，则把另一个输入/输出电极作为输入信号连接电极使用，反之亦然。采用这种结构，形成一种多路复用器。
图1是描述根据本发明第一实施例的一种天线共用装置的透视图；
图2(包含图2A和2B)是图1所示的天线共用装置的部分剖面图；
图3是描述了图1所示的天线共用装置的等效电路的略图；
图4是描述根据本发明的第二实施例的天线共用装置的透视图；
图5是图4所示的天线共用装置的部分剖面图；
图6是一个描述根据本发明第三实施例的天线共用装置的部分透视图；
图7(包含图7A和7B)是描述根据本发明第四实施例的天线共用装置的部分透视图；
图8(包含8A、8B和8C)是描述根据本发明的第五实施例的天线共用装置的部分透视图；
图9(包含图9A和9B)是，描述根据本发明第六实施例的天线共用装置的部分透视图；
图10(包含图10A和图10B)是描述根据本发明第七实施例的天线共用装置的部分透视图；以及
图11是传统的天线共用装置的部分透视图。
现在将参照图1到图3解释根据本发明的第一实施例的天线共用装置的结构。
图1是描述一个垂直放置的天线共用装置的透视图。图1中，一个通常做成矩形棱柱的介质陶瓷块1具有通孔2、3a、3b、3c、4a、4b、4c、4d和5，它们垂直地穿过装置1，如图1所示，用于分别在其中容纳内导体。在每个通孔里有一个由Ag电极形成的内导体。缝隙6a、6b和6c分别形成于通孔2和3a之间、通孔3c和4a之间、以及通孔4d和5之间，而且在每个缝隙6a、6b和6c里还各设置一个电极。此外，把分别从缝隙6a、6b、6c的里面的电极延伸出来的输入/输出电极7a、7b和7c设置在图1的最接近的左侧表面上。为了实用，把介质块1表面安装于一块板上，且把设置了输入/输出电极的表面(图1的最接近的左侧)与板接触。另外，在除了顶面和输入/输出电极7a、7b、7c之外的块1的整个表面上形成有外导体8。
图2是图1所示的天线共用装置的部分剖面图：图2A是沿内导体通孔的轴线的剖面图；而图2B是沿垂直于内导体通孔的轴线的方向的剖面图。图2中，标号3b’、3c、4a’和4b’分别指形成于通孔3b、3c以及4a和4b内的内导体，而6b’代表设置在缝隙6b中的电极。在此实施例中，在露出的表面上，即在具有较高电场能的表面上形成缝隙6b，它在相邻的内导体3c’和4a’之间，在其中容纳电极6b’。这抑制了由内导体3c’和4a’形成的谐振器之间不需要的耦合。同时，在电极6b’和内导体3c’之间，电极6b’和内导体4a’之间分别形成了外部耦合电容Ce1和Ce2，这样形成了由两个滤波器共用的外部耦合电路。在图1和2所示的实施例中，等间隔(恒定间距)地设置了具有相同内部直径的内导体通孔。然而，根据各个滤波器所需的特性，对于发射滤波器和接收滤波器，通孔可以具有不同的内直径，还可以用不同的间隔设置(下文中将详细描述)。此外，在此实施例中，根据各个所需滤波器的特性，把通孔做成阶梯状的通孔(内直径作阶梯式变化)。通孔的阶梯的位置可以不同，缝隙的深度也不必与阶梯的位置在同一高度。
图3是图1所示的天线共用装置的等效电路图。图3中，R2表示由图1所示的通孔2所形成的谐振器(严格地说，虽然谐振器是由设置在通孔2中的内导体、介质块1和外导体8形成的，但把它简称为“由通孔2形成的谐振器”。)R3a、R3b和R3c分别表示由通孔3a、3b和3c形成的谐振器；R4a、R4b、R4c和R4d分别表示由通孔4a、4b、4c和4d形成的谐振器；而R5表示由通孔5形成的谐振器。谐振器R3a到R3c用作一个由三级谐振器形成的带通滤波器(BPF)，而谐振器R4a到R4d用作一个由四级谐振器形成的BPF。谐振器R2和R5分别用作一个由一级谐振器形成的陷波电路。此外，Ca和Cb分别表示在通孔2中的导体和缝隙6a中的电极之间，以及在通孔3a中的导体和缝隙6a中的电极之间产生的电容，而Cc和Cd分别表示在通孔5中的导体和缝隙6a中的电极之间，以及在通孔4d中的导体和缝隙6c之间产生的电容。而且，Ce1和Ce2分别表示在通孔3c中的导体和缝隙6b中的电极之间，以及在通孔4a中的导体和缝隙6b中的电极之间形成的电容。用这种结构，可以构成下面这种类型的天线共用装置，其中，谐振器R2、R3a、R3b和R3c用作传输滤波器，而谐振器R5、R4a、R4b、R4c和R4d用作接收滤波器。即，图1所示的装置用作天线共用装置，其中，输入/输出电极7a、7b和7c分别用作发射信号(Tx)输入电极、天线连接(ANT)电极，和接收信号(Rx)输出电极。
下面将参照图4和图5解释根据本发明的第二实施例的天线共用装置的结构。图4描述了竖直放置的天线共用装置。为了实用，装置的表面安装在板上，使块1的顶面或图4中最近一侧的表面和板接触。在第二实施例中，和第一实施例不同，实质上块1的全部表面都由外导体8覆盖而不是暴露在外。此外，输入/输出电极7a、7b和7c延伸到块1的露出的表面，此表面上形成有通孔2、3a到3c、4a到4d和5。图5是沿内导体通孔的轴线的部分剖面图。
图5揭示了在每个通孔的一部分里设置了一个没有导体的区域以将导体分别分成谐振器电极3b’、3c’、4a’和4b’以及正向端(forward-end)电容器电极3b”、3c”、4a”和4b”。同样，其它内导体分成相应的谐振器电极和正向电容器电极。此外，在此实施例中，把通孔3a到3c做成直孔(具有恒定的内直径)，而把通孔4a到4d做成为阶梯状的孔(内直径作阶梯式变化)。这样可以响应各个滤波器的所需特性。用这种结构，内导体通孔3a到3c相互梳状线(comb-line)耦合，以构成用作BPF的三级谐振器。而内导体通孔4a至4d相互梳状线耦合，以构成用作BPF的四级谐振器。通孔2和5都作为陷波电路。此外，电容器分别形成于缝隙6a中的电极和通孔2中的谐振器电极之间，以及在缝隙6a中的电极和通孔3a中的谐振器电极之间；电容器形成于缝隙6b中的电极和通孔3c中的谐振器电极之间，以及缝隙6b中的电极和通孔4a中的谐振器电极之间；还有电容器形成于缝隙6a中的电极和通孔4d中的谐振器电极之间，以及缝隙6c中的电极和通孔5中的谐振器电极之间。相应地，在此实施例和前面的实施例中可以把从缝隙6a、6b和6c中连续延伸出来的输入电极7a、7b和7c分别用作Tx电极、ANT电极和Rx电极。此外，图4所示的第二实施例中，由于输入/输出电极7a、7b和7c延伸到块1的顶面，因此顶面可被用作安装表面。
现在将参照图6描述根据本发明第三实施例的一种天线共用装置的结构。第三实施例的天线共用装置是对图1的装置的变更，并部分地显示于图6中。图6揭示了缝隙6a沿宽度方向穿透介质块1，并且在缝隙6里设置了一个无电极的部分9，以在缝隙6a内的电极和外导体8之间形成绝缘。
图7A是根据本发明第四实施例的天线共用装置的部分透视图。图7b是图7a所示装置的背视图，并显示在缝隙6a的表面上作为锥削凹槽形成无电极部分9，它上面没有输入/输出电极7a。由于有了无电极部分9，缝隙6a内的电极可和外导体8绝缘。
图8是根据本发明第五实施例的天线共用装置的部分透视图。虽然对于第一到第四实施例设置了直线状的缝隙，但在第五实施例中，把缝隙从中央分叉成多个部分。图8a描述了一个天线共用装置，其中形成一个截面是T形的缝隙；图8b描述了一个装置，其中T形缝隙的一个预定部分是曲线形的；而图8c描述了一个装置，其中形成有截面是钩形的缝。这种结构使在两个跨过缝隙的相邻通孔里的每个内导体和缝隙里的电极之间的互相面对的面积增大。结果，即使例如减小了缝隙的深度，也可以容易地得到所需电容。
图9描述了根据本发明第六实施例的天线共用装置。在图8描述的第五实施例中，缝隙6a延伸到通孔和介质块1的侧面之间的部分，以在缝隙里面的电极和通孔里的导体之间得到一个足够大的电容。然而，在第六实施例中，如图9a和9b所示，增加了缝隙6a(通孔沿该缝隙布置)的宽度以减小通孔中内导体和缝隙里的电极之间的距离，那样，在它们之间保证了所需的电容。更具体地说，图9B所示的实施例中，不仅缝隙6a(通孔沿该缝隙布置)的宽度增加了，而且缝隙6a延伸到通孔和介质块1的侧面之间的部分，那样，在缝隙6a和每一个相邻的通孔之间可以得到所需的电容。
图10是根据本发明第七实施例的天线共用装置的透视图。在第一到第六实施例中，设置了从各个缝隙6a里的电极延伸出来的输入/输出电极。然而，在第七实施例中，在缝隙里面的电极和输入/输出电极之间产生了电容，由此进行信号的输入和输出。即，如图10所示，只有介质块1的顶面通过设置了缝隙6a是敞开的。然后，把输入/输出电极7a设置在介质块1的侧面上，(它面对缝隙6a中的电极)，以在输入/输出电极7a和缝隙6a里面的电极之间产生电容。为了增加输入/输出电极和缝隙6a中的电极之间的电容，可以如图10A和10B所描述的，增加它们之间互相对的面积或减小它们之间的距离。此外，为了增加缝隙6a里面的电极和每个相邻的通孔中的导体之间的电容，并且增加缝隙6a里面的电极和输入/输出电极7a之间的电容，可以把缝隙6做成如图10B所示的形状，以增加缝6a里面的电极和相邻通孔内的内导体之间的互相面对的区域。
虽然在上述实施例中，单个天线共用装置形成于单个介质块中，但也可以设置多个天线共用装置。在这种情况下，可以把多个输入/输出电极可以设置在一个介质块内；且这些电极中可以把多个输入/输出电极用作发射/接收信号连接电极，而其它的可以用作发射信号输入电极和接收信号输出电极。此外，虽然把每一个上述实施例用作天线共用装置，但本发明可以用作通用的收发共用装置(双工器)，其中，天线连接电极不是和一个天线连接，而是例如和传递发射信号或接收信号的传输线连接。
类似地，按下面的方法可以在一个介质块中形成一个多路复用器。可以把多个内导体、里面各有电极的缝隙，和输入/输出电极可以设置在一个介质块中。在上述电极中，把一个预定的输入/输出电极用作输入信号或输出信号连接电极。如果把上述的电极作为输出信号连接电极，则把其它电极作为输出信号连接电极，反之亦然。更具体地说，按一种大体上类似于图1到图4所描述的结构，发射滤波器可以跨过输入/输出电极7b而形成，且输入/输出电极7b可以用作输出信号连接电极，而输入/输出电极7a和7c可以用作输入信号连接电极。这样，可以构成一个双输入和单输出的多路复用器(双工器)。此外，可在一个介质块中形成多排的内导体通孔，跨过一个输入/输出电极可以设置组或更多组介质滤波器。该输入/输出电极可以用作输出信号连接电极，而其它输入/输出电极可以用作输入信号连接电极。结果，可以形成一个多输入和单输出的多路复用器。或者，输入/输出的关系可以颠倒，以形成一个单输入和多输出的多路复用器。
如由上面的描述所看见的，本发明提供了以下的优点。
在两个相邻的内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙以使它们不相连，这样，防止了跨过上述缝隙的两个滤波器之间的不想要的耦合。从而可以减小两个滤波器之间的距离使整个介质滤波器装置进一步小型化。
此外，在一个介质块内可以设置多个内导体，而且，一个其内有电极的缝隙和一个输入/输出电极被设置于块的至少三个区域。只有采用这种结构，才能使小型收发共用装置的设计更为方便。
另外，把多个内导体设置在一个介质块中，而且把其内有电极的缝隙和输入/输出电极设置于块的至少三个区域。只有采用这种结构，才可以使小尺寸多路复用器的简单设计变得方便。

Claims (6)

1.一种介质滤波器装置包含：
介质块；
设置在所述介质块内的多个内导体；和
设置在所述介质块外表面上的外导体以及信号输入/输出电极，
其特征在于，把一个其内有电极的缝隙设置在两个相邻的内导体之间，所述电极和所述输入/输出电极电气连接。
2.一种介质滤波器装置包含：
介质块；
设置在所述介质块内的多个内导体；和
设置在所述介质块外表面上的外导体以及信号输入/输出电极，
其特征在于，把一个其内有电极的缝隙设置于两个相邻的内导体之间，而且在缝里面的所述电极和所述输入/输出电极之间产生电容。
3.一种收发共用装置包含：
介质块；
设置在所述介质块中的多个内导体；和
设置在所述介质块外表面上的外导体以及输入/输出电极；
其特征在于，把一个里面有电极的缝隙设置于相邻的两个内导体之间，所述电极和所述输入/输出电极电气连接，且把所述缝隙和所述输入/输出电极设置在所述介质块的至少三个区域，在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作发射/接收信号连接电极，而把其它的输入/输出电极分别用作发射信号输入电极和接收信号输出电极。
4.一种收发共用装置包含：
介质块；
设置在所述介质块中的多个内导体；和
设置在所述介质块的外部表面上的外部导体和信号输入/输出电极，
其特征在于，把其内有电极的缝隙设置在两个相邻的内导体之间，且在缝隙的所述电极和所述输入/输出电极之间产生电容，把所述缝隙和所述输入/输出电极设置在介质块的至少三个区域，在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作发射/接收信号连接电极，而把其它的输入/输出电极分别用作发射信号输入电极和接收信号输出电极。
5.一种多路复用器包含：
介质块；
设置在所述介质块中的多个内导体；和
设置在所述介质块的外表面上的外部导体以及信号输入/输出电极，
其特征在于，在两个相邻的内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙，所述电极和所述输入/输出电极电气连接，把所述缝隙和所述输入/输出电极设置于所述介质块的至少三个区域，在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作输出信号连接电极，而把其它的输入/输出电极分别用作输入信号连接电极，或者在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作输入信号连接电极，则把其它输入/输出电极用作输出信号连接电极。
6.一种多路复用器包含：
介质块；
设置在所述介质块中的多个内导体；和
设置在所述介质块中的外部导体以及信号输入/输出电极，
其特征在于，在两个相邻的内导体之间设置了一个其内有电极的缝隙，在所述缝隙里面的所述电极和所述输入/输出电极之间产生电容，把所述缝隙和所述输入/输出电极设置于所述介质块的至少三个区域，在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作输出信号连接电极，而把其它的输入/输出电极分别用作输入信号连接电极，或者在所述输入/输出电极中，把预定的输入/输出电极用作输入信号连接电极，而把其它的输入/输出电极用作输出信号连接电极。
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