CN1181596C - 电介质谐振器、电介质滤波器、电介质双工器及通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电磁波泄漏少的小型电介质谐振器、电介质滤波器、电介质双工器及采用这些器件的通信装置。在电介质块(1)的内部，从电介质块外表面的某一表面至与其垂直的表面之间形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔(2)。在该内导体形成孔(2)的内表面形成内导体(3)。在电介质块的外表面，形成将该内导体形成孔一端作为开放端、另一端作为短路端的外导体(4)，在开放端一侧的端部周围形成外部耦合用电极(5)。这样构成具有L型内导体形成孔的电介质谐振器及滤波器。

Description

电介质谐振器、电介质滤波器、电介质双工器及通信装置

技术领域

本发明涉及在电介质块内部具有内导体形成孔、在外表面具有外导体的电介质谐振器、电介质滤波器、电介质双工器及采用这些器件的通信装置。

背景技术

采用近似长方体形状电介质块的以往的电介质谐振器，是在电介质块内部设置在内表面形成内导体的直线型内导体形成孔，在电介质块外表面形成外导体，通过这样构成电介质谐振器，它构成的该内导体形成孔的一端为开放(开路)端，而另一端为短路端。

另外，也可以采用这样的构造，即在短路端及开放端内导体形成孔的内径不同，形成台阶结构，通过这样使内导体形成孔的轴长缩短。关于这种台阶结构可用图14加以说明。图14(a)为电介质谐振器的立体外形图。另外，图14(b)为其剖面图。

在图14(a)中，1为近似长方体形状的电介质块。在该电介质块的从图中左手侧的表面至与其相对的表面之间，形成内导体形成孔2a及2b。电介质块1中，图中的左手侧的表面作为开放面，在除此之外的五个表面形成外导体4。另外，在电介质块1的外表面形成与外导体4分离的输入输出电极5a及5b。实际上，将图中的上表面与电路基板相对，进行表面安装，使输入输出电极5a及5b与电路基板上的电极导通。

在该电介质块1中，如图14(b)所示，将内导体形成孔2a及2b在电介质块1的内部形成台阶状，构成台阶结构。通过采用该台阶结构，与采用内径近似一定的内导体形成孔2a及2b的电介质块相比，能够缩短全长。这时，由于开放端一侧的内导体形成孔内径大于短路端一侧的内导体形成孔内径，因此在电介质块1中，外表面与内导体形成孔之间的图中所示的厚度D较簿。

另外参照图15说明以往的其它电介质谐振器的例子。

图15为电介质谐振器的立体外形图，(a)为开放端与外部耦合用电极直接导通的情况，(b)为开放端与外部耦合用电极分离的情况。

在图15中，1为电介质块，2为内导体形成孔，4为外导体，5为外部耦合用电极，61为开放端电极。

图15(a)所示的电介质谐振器，在近似长方体形状的电介质块1的内部从一个表面至与其相对的表面，设置形成内导体的内导体形成孔2。另外，在电介质块1的外表面的近似整个表面形成外导体4，内导体形成孔2的一侧开口端的内导体与外部耦合用电极5导通，该外部耦合用电极5与外导体4分离，而另一侧开口端的内导体与外导体4导通，与外导体4分离的开口端作为开放端，另一端作为短路端，这样构成谐振器。这里，外部耦合用电极5在从开放端面至安装面之间形成。

图15(b)所示的电介质谐振器，在内导体形成孔2的开放端表面(图中的左手侧表面)形成与外导体4分离并与内导体导通的开放端电极61，再形成与外导体4及开放端电极61分离的外部耦合用电极5。其它结构与图15(a)所示的电介质谐振器相同。

但是在以往这样的电介质谐振器中，存在下述应该要解决的问题，即有的情况下，在电介质块的开放端产生电磁波泄漏，由于该电磁波泄漏，使得接地电流不充分，作为滤波器的衰减特性下降。为了防止该衰减特性下降，必须加上覆盖前述开放端的罩盖。

另外，在图15(b)所示的结构中，由于谐振器与外部耦合用电极仅仅在开放端附近进行耦合，因此得到的耦合电容量上限较低，能取得的耦合电容量范围较窄。

另外，关于外形形状，由于采用前述台阶结构，虽可以降低高度，但在使形成的电介质块的高度小于1.5mm时，由于开放端一侧的电介质块的厚度较簿，超过能够成形的界限，因此成形困难。

发明内容

本发明的目的在于提供电介质谐振器、电介质滤波器、电介质双工器及具有这些器件的通信装置，它们能够减少在电介质块开放端的电磁波泄漏，防止衰减特性下降，同时不必对该开放端设置罩盖，具有足够的外部耦合电容量，而且整体实现小型化。

根据本发明第一方面的一种电介质谐振器，在长方体形状的电介质块内部，设置其内表面形成内导体的内导体形成孔，在所述电介质块的外表面，形成将所述内导体形成孔的一端或端部附近作为开放端、另一端作为短路端的外导体，从而形成电介质谐振器；在所述电介质谐振器中，从所述电介质块的某一表面至与其垂直的表面之间，所述内导体形成孔形成为中间有弯曲部分的L型，形成为L型的内导体形成孔的所述开放端与外部耦合用电极直接连接，或利用电容耦合与外部耦合用电极间接连接。

另外，根据本发明第二方面的一种电介质滤波器，它包括电介质谐振器及输入输出单元，所述电介质谐振器是在长方体形状的电介质块内部，设置其内表面形成内导体的内导体形成孔，在所述电介质块的外表面，形成将所述内导体形成孔的一端或一端附近作为开放端、另一端作为短路端的外导体；在所述电介质滤波器中，从所述电介质块的某一表面至与其垂直的表面之间所述内导体形成孔形成为中间有弯曲部分的L型，通过使形成为L型的内导体形成孔的所述开放端相互之间接近，使利用所述内导体形成孔构成的谐振器相互之间耦合。

本发明构成的电介质谐振器，是在电介质块内部从电介质块外表面的某一面至与其垂直的表面之间设置在中间弯曲的L型内导体形成孔，同时从一端到弯曲处的前述内导体形成孔的形状与从另一端到弯曲处的前述内导体形成孔的形状不同，将该一端作为短路端，将另一端或端部附近作为开放端，这样形成外导体。

另外，本发明构成的电介质谐振器是在与安装基板相对的安装面上，形成内导体形成孔的前述开放端。

另外，本发明构成的电介质滤波器具有前述电介质谐振器及输入输出手段。

另外，本发明构成的电介质滤波器，是利用形成L型内导体形成孔的开放端相互之间靠近，使谐振器相互之间耦合。

另外，本发明构成的电介质滤波器是利用在内导体形成孔的开放端形成谐振器间耦合用电极，使谐振器相互之间耦合。

另外，本发明构成的电介质滤波器是使形成L型内导体形成孔的一端开口面侧的内径大于另一端开口面侧的内径，将前述内径大的一侧端部作为开放端。

另外，本发明用与前述外导体分离形成的外部耦合用电极及与该外部耦合用电极导通的具有内表面电极的激振孔，构成前述输入输出手段。

另外，本发明构成的电介质双工器设置若干组前述电介质谐振器或电介质滤波器。

另外，本发明构成的通信装置采用前述电介质谐振器，电介质滤波器或电介质双工器。

附图说明

图1为第1实施形态的电介质谐振器立体外形图。

图2为第1实施形态的电介质谐振器底面图及侧面剖视图。

图3为第2实施形态的电介质谐振器侧面剖视图。

图4为第3实施形态的电介质谐振器立体外形图及侧面剖视图。

图5为第4实施形态的电介质滤波器立体外形图。

图6为第5实施形态的电介质滤波器立体外形图。

图7为第6实施形态的电介质双工器底面图及侧面图。

图8为第7实施形态的电介质双工器底面图及侧面图。

图9为第8实施形态的电介质双工器底面图及侧面图。

图10为第9实施形态的电介质双工器底面图及侧面图。

图11为第10实施形态的电介质双工器底面图、侧面图及侧面剖视图。

图12为第11实施形态的带通滤波器立体外形图及其等效电路图。

图13为第12实施形态的通信装置构成方框图。

图14为以往的台阶结构的电介质谐振器立体外形图及侧面剖视图。

图15为以往的电介质谐振器立体外形图。

具体实施方式

下面参照图1及图2，说明第1实施形态的电介质滤波器的结构。

图1为电介质谐振器的立体外形图。在图1中，1为近似长方体形状的电介质块，在该电介质块的从图中右后方的端面至与其垂直的图中的上表面之间，形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2。在该内导体形成孔的内表面形成内导体。在电介质块1的外表面，除成为开放端的端部附近以外，形成外导体4。另外，成为开放端的端部形成与外导体4分离的外部耦合用电极5。实际上将成为内导体形成孔开放端的端部表面，即图中的上表面作为与电路基板相对的面，进行表面安装，与电路基板上的电极导通。

图2(a)为前述电介质谐振器的底面图，(b)为侧面剖视图。如图所示，内导体形成孔是将从成为短路端的表面垂直形成的孔与从具有开放端的表面垂直形成的孔在电介质块内部垂直相交，从而形成L型结构。而且，内导体形成孔的内径d从开放端至短路端都恒定。

采用这样的结构，可以将开放端面向安装面安装，就能够抑制电磁场泄漏。

下面参照图3，说明第2实施形态的电介质谐振器的结构。

图3为前述电介质谐振器的侧面剖视图。如图所示，内导体形成孔2是将从成为短路端的表面垂直形成的孔与从具有开放端的表面垂直形成的孔，在电介质块内部垂直相交，从而形成L型结构。但是在内导体形成孔中，形成的开放端的孔的内径d2大于短路端的孔的内径d1。采用这样的结构，可以缩短L型内导体形成孔的轴长，因此可以缩小电介质谐振器的外形。另外，内导体形成孔的形状不限于圆形，也可以是方形。

下面参照图4，说明第3实施形态的电介质谐振器的结构。

图4(a)为电介质谐振器的立体外形图，图4(b)为其侧面图。在图4中，1为电介质块，2为在内表面形成内导体的内导体形成孔，4为外导体，5为外部耦合用电极。

图4所示的电介质谐振器，在近似长方体形状的电介质块1的内部设置内导体形成孔2，该内导体形成孔2是将从成为短路端的表面垂直延伸的孔与从具有开放端的表面垂直延伸的孔垂直相交，从而形成L型结构。在内导体形成孔2的内表面形成内导体。在电介质块1的外表面，除包含内导体形成孔的一侧开口端即开放端的规定区域以外，几乎整个表面形成外导体4。另外，在电介质块1的两侧面及成为安装面的下表面形成与外导体4分离的外部耦合用电极5。

在该状态下，外部耦合用电极5与形成L型的内导体形成孔2在开放端一侧的内导体形成孔设置的内导体进行电容耦合。

采用这样的结构，由于图示的右手侧表面及左手侧背面形成外部耦合用电极，因此可以提高外部耦合用电极配置设计的自由度。

另外，由于通过内导体与外部耦合用电极之间的电介质部分在大范围内进行电容耦合，因此可以增加谐振器与外部耦合用电极之间能够取得的耦合电容量的范围。

下面参照图5，说明第4实施形态的电介质滤波器的结构。

图5为电介质滤波器的立体外形图。在图5中，1为近似长方体形状的电介质块。在该电介质块1的从图中右后侧表面至成为开放端的图中上表面之间，形成在其各内表面形成内导体的中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2a及2b。在电介质块的外表面(六面)形成外导体4。另外，在成为内导体形成孔2a及2b的开放端的端部周围形成谐振器间耦合电极6a及6b。另外，形成与这些谐振器间耦合电极6a及6b通过静电电容耦合的与外导体4分离的外部耦合用电极5a及5b。实际上，使图中的上表面与电路基板相对进行表面安装，使外部耦合用电极5a及5b与电路基板上的电极导通。采用这样的结构，能够减少在开放端的泄漏，同时没有必要设置罩盖。

下面参照图6，说明第5实施形态的电介质滤波器的结构。

图6为电介质滤波器的立体外形图，(a)为从内导体形成孔排列方向的端面至安装面之间形成外部耦合用电极的情况，(b)为从与短路面相对的表面至安装面为止形成外部耦合用电极的情况。

图6(b)所示的电介质滤波器，在近似长方体形状的电介质块1从图中的右后方端面至与其垂直的图中上表面之间，形成在中间有弯曲部分的截面为方形的L型内导体形成孔2a及2b。在这些内导体形成孔2a及2b的各自内表面形成内导体，在电介质块1的外表面，除成为开放端的端部附近以外，形成外导体4，在开放端附近形成规定深度的凹陷11，另外，在从内导体形成孔2a及2b的排列方向的端面，即图中右前方表面至成为安装面的图中下表面之间，形成与外导体4分离的外部耦合用电极5b。另外，从与此相对的图中的左后方表面至下表面之间，形成未图示的外部耦合用电极。

采用这样的结构，开放端附近的内导体与外部耦合用电极相互相对，通过电介质部分进行电容耦合。因此，相对的电极面积能够起作用，所以能得到的电容值的范围较大，增加了耦合电容量的设计自由度。

另外，图6(b)所示的电介质滤波器，在从与短路面相对的图中左前方表面至开放端表面之间形成外部耦合用电极5a及5b，其它结构与图6(a)相同。

采用这样的结构，由于能够将开放端面相对安装面安装，因此能够防止在开放端面的电磁场泄漏，再由于在安装面与开放端之间有间隔，因此使其间产生的电容量减少，可以抑制安装后的特性差异。

下面参照图7，说明第6实施形态的电介质双工器的结构。

图7(a)为电介质双工器的底面图，(b)及(c)为各侧面图。

在图7中，从近似长方体形状的电介质块1的某一表面至与其垂直的表面之间，形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2a～2f。在这些内导体形成孔的内表面形成内导体。除成为开放端的端部附近以外，在电介质块的外部形成外导体4。在内导体形成孔2a～2f的开放端一侧的端部形成谐振器间耦合电极6a～6f。另外，形成分别与前述谐振器间耦合电极6a～6f静电电容耦合的外部耦合用电极5a及5b，形成分别与谐振器间耦合电极6c及6d静电电容耦合的外部耦合用电极5c。5a用作发送信号输入端，5b用作接收信号输出端，5c用作天线端。实际上，将成为开放端的表面与电路基板相对，进行表面安装，使外部耦合用电极5a、5b及5c与电路基板上的电极导通，采用这样的结构，可以减少在开放端的泄漏，同时没有必要使用罩盖。

下面参照图8，说明第7实施形态的电介质双工器的结构。

图8(a)为电介质双工器的底面图，(b)及(c)为各侧面图。

在图8中，从近似长方体形状的电介质块1的某一表面至与其垂直的表面之间，形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2a～2f。在这些内导体形成孔分别形成内导体。这里，内导体形成孔2a～2c是从下表面至图中右侧表面之间形成L型，而内导体形成孔2d～2f是从下表面至图中左侧表面形成L型。在成为开放端的下表面，内导体形成孔2a～2c的端部在面向下表面的左半面形成，而2d～2f的端部在面向下表面的右半面形成。另外，除成为开放端的端部附近以外，在电介质的外表面形成外导体4。另外，在内导体形成孔2a～2f的开放面形成谐振器间耦合电极6a～6f。另外，在开放面两端部形成与外导体4分离的外部耦合用电极5a及5b，在谐振器间耦合电极6c与6d之间形成外部耦合用电极5c。实际上，将成为开放端的下表面与电路基板相对，进行表面安装，使外部耦合用电极5a、5b及5c与电路基板上的电极导通。这样，由内导体形成孔2a、2b及2c形成的发送滤波器与由内导体形成孔2d、2e及2f形成的接收滤波器中，各谐振线路的开放端及短路端分别处于相反方向，通过这样可以防止两滤波器之间不需要的耦合。

下面参照图9，说明第8实施形态的电介质双工器的结构。

图9(a)为电介质双工器的底面图，(b)及(c)为各侧面图。

在图9中，从近似长方体形状的电介质块1的某一表面至与其垂直的表面之间，形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2a～2f。在这些内导体形成孔分别形成内导体。这里，内导体形成孔2a～2c是从下表面至图中右侧表面之间形成L型，而内导体形成孔2d～2f是从下表面至图中左侧表面形成L型。在成为开放端的下表面，内导体形成孔2a～2f的端部排列形成在下表面纵向中心线上。其它结构与图8所示的情况相同。内导体形成孔的形成方向也可以相反。即内导体形成孔2a～2c是从下表面至面向该面的图中左侧形成，而内导体形成孔2d～2f是从下表面至面向该面的图中右侧形成。这样，使内导体形成孔2a、2b及2c形成的发送滤波器与内导体形成孔2d、2e及2f形成的接收滤波器的间隔增加，通过这样可以防止两滤波器之间不需要的耦合。

下面参照图10，说明第9实施形态的电介质双工器的结构。

图10(a)为电介质双工器的底面图，(b)及(c)为各侧面图。

该电介质双工器是将图9所示的各内导体形成孔从短路端一侧至L型弯曲部分的轴，相对于侧面倾斜某一个角度。其它的结构与图9所示的情况相同。通过这样，可以防止内导体形成孔2a、2b及2c形成的发送滤波器与内导体形成孔2d、2e及2f形成的接收滤波器之间不需要的耦合，而且增加了各内导体形成孔的轴长，可以实现整体小型化。

下面参照图11，说明第10实施形态的电介质双工器的结构。

图11(a)为电介质双工器的底面图，(b)为短路端一侧的侧面图，(c)为沿内导体形成孔2a的轴向剖开的侧面剖视图，(d)为沿激振孔51a的轴向剖开的侧面剖视图。

在图11中，从近似长方体形状的电介质块1的某一表面至与其垂直的表面之间，形成在中间有弯曲部分的L型内导体形成孔2a～2h。这里，内导体形成孔2a～2h在下表面开口一侧的截面形成为方形，而在侧面开口一侧的截面形成为圆形，在它们各自的内表面形成内导体。另外，在电介质块1的两侧面之间形成激振孔51a～51c，在激振孔51a～51c的内表面形成内部电极。

另外，在电介质块1的外表面，在包含内导体形成孔2a～2h的下表面侧开口端的规定范围内形成规定深度的凹陷11，除该范围以外形成外导体4。在该状态下，将各内导体形成孔的下表面侧开口端作为开放端，侧面一侧的开口端作为短路端，这样构成谐振器。从下表面至短路面之间形成与外导体4分离的外部耦合用电极5a～5c，使其分别与激振孔51a～51c导通。

在这样的结构中，内导体形成孔2a～2c构成的三级电介质滤波器及内导体形成孔2d～2f构成的三级电介质滤波器分别为发送侧滤波器及接收侧滤波器，从而构成电介质双工器。这里，外部耦合用电极5a～5c起到输入输出端的功能，外部耦合用电极5b起到天线端的功能。各端子与收发侧滤波器之间分别利用激振孔51a～51c耦合。另外，内导体形成孔2g及2h分别与激振孔51a及51c耦合，起到作为陷波谐振器的功能。

由于这样采用激振孔，激振孔与各内导体形成孔在开放端附近的内导体成为互相相对的电极，通过电介质部分耦合，因此能得到的耦合电容量的值范围较大。所以，电介质双工器即使小型化，在外部耦合用电极与各谐振器之间也能够得到足够的耦合电容量。另外，使开放端表面与安装面相对，这样就与第5实施形态所示的电介质滤波器相同，能够减少电磁场泄漏，同时减少安装面与开放端之间不需要的电容量，可以抑制安装后的特性差异。

另外，前述若干个实施形态所示的电介质谐振器、电介质滤波器及电介质双工器，它们的内导体形成孔的截面是圆形或是方形。但并不限于此，可以是圆形、方形或多边形等各种截面形状。

下面参照图12，说明第11实施形态的带通滤波器的结构。

在图12中，(a)为采用三个电介质谐振器及片状电容器的三级带通滤波器立体外形图。(b)为其等效电路图。

如图12(a)所示，在电路基板上表面安装有与第1实施形态或第2实施形态相同结构的电介质谐振器7a、7b及7c，在各电介质谐振器的外部耦合用电极之间与带通滤波器的外部电极之间，分别介入电容器8a～8d，形成与(b)所示等效电路相应的电路。

下面参照图13，说明具有前述电介质谐振器、电介质滤波器及电介质双工器的第12实施形态的通信装置构成。

在图13中，ANT为收发天线，DPX为双工器，BPFa及BPFb分别为带通滤波器，AMPa及AMPb分别为放大电路，MIXa及MIXb分别为混频器，OSC为振荡器，SYN频率合成器，IF为中频信号。

在图13所示的双工器DPX部分，可以采用图7～11所示结构的双工器。另外，带通滤波器BPFa及BPFb可以采用图1～6所示结构的电介质滤波器。也可以采用图12所示结构的带通滤波器。这样，由于采用电磁波泄漏少、具有必要的衰减特性且小型化的电介质滤波器或电介质双工器，因此能够构成具有规定通信性能的通信装置。

根据本发明，能够将电磁波泄漏少的电介质谐振器在电路基板上进行表面安装，同时能够降低电介质谐振器的高度。

另外，根据本发明，能够将电磁波泄漏少的电介质滤波器在电路基板上进行表面安装，同时能够降低电介质滤波器的高度。

另外，根据本发明，在各谐波器与外部耦合用电极间能够很容易得到足够的耦合电容量。

另外，根据本发明，能够将电磁波泄漏少、损耗小的电介质双工器在电路基板上进行表面安装，同时能够降低电介质双工器的高度。

另外，根据本发明，能够构成无电磁波泄漏问题、具有规定通信性能的小型通信装置。

Claims (10)

1、一种电介质谐振器，在长方体形状的电介质块内部，设置其内表面形成内导体的内导体形成孔，在所述电介质块的外表面，形成将所述内导体形成孔的一端或端部附近作为开放端、另一端作为短路端的外导体，从而形成电介质谐振器；其特征在于，在所述电介质谐振器中，从所述电介质块的某一表面至与其垂直的表面之间，所述内导体形成孔形成为中间有弯曲部分的L型，形成为L型的内导体形成孔的所述开放端与外部耦合用电极直接连接，或利用电容耦合与外部耦合用电极间接连接。

2、如权利要求1所述的电介质谐振器，其特征在于，所述内导体形成孔的从一端至所述弯曲部分的形状与从另一端至所述弯曲部分的形状不同。

3、如权利要求1或2所述电介质谐振器，其特征在于，将形成所述内导体形成孔的所述开放端的面作为安装面。

4、一种电介质滤波器，其特征在于，具有权利要求1、2或3所述的电介质谐振器及输入输出单元。

5、一种电介质滤波器，它包括电介质谐振器及输入输出单元，所述电介质谐振器是在长方体形状的电介质块内部，设置其内表面形成内导体的内导体形成孔，在所述电介质块的外表面，形成将所述内导体形成孔的一端或一端附近作为开放端、另一端作为短路端的外导体；其特征在于，在所述电介质滤波器中，从所述电介质块的某一表面至与其垂直的表面之间所述内导体形成孔形成为中间有弯曲部分的L型，通过使形成为L型的内导体形成孔的所述开放端相互之间接近，使利用所述内导体形成孔构成的谐振器相互之间耦合。

6、如权利要求5所述的电介质滤波器，其特征在于，在所述内导体形成孔的开放端形成谐振器间耦合用电极，使所述谐振器相互之间耦合。

7、如权利要求5所述的电介质滤波器，其特征在于，所述形成为L型的内导体形成孔的开放端的孔内径大于短路端的孔内径。

8、如权利要求5所述的电介质滤波器，其特征在于，用与所述外导体分离形成的外部耦合用电极及与该外部耦合用电极导通的具有内表面电极的激振孔，构成所述输入输出单元。

9、一种电介质双工器，其特征在于，包括多个权利要求1～3中任一项所述的电介质谐振器或权利要求4～8中任一项所述的电介质滤波器。

10、一种通信装置，其特征在于，具有权利要求1～3中任一项所述的电介质谐振器、权利要求4～8中任一项所述的电介质滤波器或权利要求9所述的电介质双工器。

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