CN1195230A - 滤波器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种收－发切换型滤波器件,它可以用廉价小尺寸的形式构成,无需采用诸如电容器、线圈和传输线之类的电路元件形成对滤波器件为不必要的一个相移电路。介质块内形成用作分布参数谐振线的内导体。提供与特定的内导体耦合的耦合线。这些特定的内导体的开路端通过相应的二极管开关连接到外导体,当任一二极管开关有选择地接通时,相互切换发射滤波器和接收滤波器。

Description

滤波器件
本发明涉及移动通信系统一类中用于高频器件的滤波器件。
作为近来TMDA技术引入便携式电话系统的一种结果，以时隙为单位间隙性收/发的通信方案已广泛用来替代同时收/发技术。作为改变通信方案的结果，微波滤波器已经从组合的发射和接收滤波器变为开关滤波器，其中，发射滤波器和接收滤波器时时切换，该微波滤波器位于无线电通信器件的第一级并通用于发射和接收。
总之，当发射滤波器和接收滤波器通过开关相互切换时，对开关电路的隔离，使其可以将从发射电路泄漏到接收电路的信号电平减低到比单个滤波器所能达到的更低。因此，对收-发开关型滤波器衰减特性的要求低于对组合收-发型滤波器的要求。此举使之能实现廉价的小型滤波器。
图31表示一个典型的收-发开关型滤波器。图31中，二极管D1和D2用作开关器件以相互切换发射滤波器和接收滤波器。如果施加一个切换控制电流使二极管D1和D2导通呈闭合状态，发射信号经发射滤波器至ANT(天线)端子。然而，由于发射信号还经由二极管D2分流至地，故发射信号不能到达接收滤波器。另一方面，当按这样一种方式提供切换控制信号，使二极管D1和D2截止呈开路状态时，接收信号通过接收滤波器。图31中，L3是高频扼流圈，C2是高频信号分流电容器。L3和C2的组合可以阻止射频信号进入产生切换控制信号的控制电路。
为了改善对采用二极管的开关电路的隔离，很希望将二极管置于并联方式。如果以串联方式设置二极管，当二极管呈截止状态时，因杂散电容而产生信号泄漏，这将导致接收滤波器与发射滤波器之间的隔离性能的劣化。
然而，在此种形式的开关电路(即开关器件导通呈闭路状态使电路短路)中，要求开关器件的阻抗从天线端子一侧来看应高得可视为开路状态，由此消除了该闭路的开关器件对所用滤波器的影响。满足上述要求的一种现有技术是将由L1、L2和C1组成的一个LC移相器加到图31所示的开关器件。另一种技术是插入一条λg/4传输线，使得从发射滤波器一侧来看的阻抗变得高得基本上可视为开路。
因此，本发明的目的在于提供一种收-发开关型滤波器件，它可以以廉价、小尺寸的形式构成，而不必采用形成移相电路(相对滤波器件而言它并非必要)的诸如电容器和线圈之类的电路元件。
为了实现不用传统的移相电路而减少器件尺寸和生产成本的要求，本发明提供按照以下所述任何一个方面的一种滤波器件。根据本发明的第一个方面，提供一种滤波器件，它包括：多个滤波器，每个滤波器具有一条分布参数谐振线，其至少一端为开路；耦合到每个滤波器所包括的至少一条分布参数谐振线的耦合线、耦合电极或耦合元件，其中，有一个开关连接到上述至少一个分布参数谐振线，以便当该开关工作时，使上述至少一条分布参数谐振线的开路端呈短路状态。
图1表述根据本发明上述方面的滤波器件之电路结构的一个特例。如图1所示，该滤波器件包括：分布参数谐振线R11，R12，R13，R21，R22和R23，它们的一端为开路；以及耦合电抗k11，k12，k13，k14，k21，k22，k23和k24，它们位于相邻的分布参数谐振线之间，或位于输入或输出端口与第一或末级谐振线之间。此特例中，滤波器1在端口1与端口3之间形成，滤波器2在端口3与端口2之间形成。二极管开关(以下简称为开关)D1和D2连接在分布参数谐振线R13和R21与地之间。尽管还需要向开关D1和D2提供偏压的偏置电路，但图1中未图示。开关D1和D2的方向并非局限于图1所示，但可以根据向开关D1和D2提供偏压的偏置电路的结构，由不同的方式所确定。
图1中，当开关D2为断开状态，开关D1为闭合状态时，分布参数谐振线R13的两端为短路，故其作为一个λ/2谐振器。在此情况下，其它分布参数谐振线作为λ/4谐振器，因此其谐振频率两倍于信号频率。结果，分布参数谐振线R13在该信号频带的频率处就作为一个很高的阻抗(很低的导纳)。另一方面，在此情况下，位于分布参数谐振线R13与端口3之间的耦合电抗k14作为一个阻抗通过开关D1直接接地。因此，从端口3处看，滤波器1未短路，但它被视为具有某个电抗的电路。如果设计滤波器2时考虑到此电抗，则滤波器2可以具有所需的性能而与滤波器1无关。在将端口3用作输入端口，将端口2用作输出端口使滤波器2工作的情况下，当开关D1为闭合状态时，输入到端口3的信号经由滤波器2输出到端口2，但无信号输出到端口1。另一方面，在将端口2用作输入端口和端口3用作输出端口而滤波器2工作的情况下，当开关D1为闭合状态时，输入到端口2的信号经由滤波器2输出到端口3，但无信号输入到滤波器1。
相反，如果开关D1为断开状态，开关D2为闭合状态，则滤波器1可以使用不受滤波器2的影响。
在滤波器设计时，首先设计滤波器2，使之考虑到k14的影响使滤波器2具有所需的性能。通过考虑电抗k14对滤波器2进行反复模拟，同时每次对滤波器2中的各个元件参数加以稍稍的改变，直至达到所需的性能。由此可以获得滤波器2的最佳参数，从而确定了端口3与分布参数谐振线R21之间的耦合电抗k21的最佳数值。k21的数值是固定的，这样，通过进行反复模拟，同时每次对滤波器2中的各个元件参数加以稍稍的改变，就可以确定位于对侧之滤波器1的最佳参数。
上述例子中，当该开关接通呈闭合状态时，其一端为开路，另一端为短路的入/4谐振器转换为其两端均为短路的入/2谐振器。此外，滤波器件也可以这样构成，当一个开关接通呈闭合状态时，其两端均为开路的入/2谐振器可以转换为其一端开路，另一端为短路的入/4谐振器。在此情况下，当开关接通时，谐振频率变为信号频率的几倍，这样，在信号频带的频率处，分布参数谐振线就作为很高的阻抗而起作用。
上述滤波器件中，当开关为断开状态时，连接到该开关的分布参数谐振线按正常方式工作。此外，当开关为闭合状态时，连接到该开关的分布参数谐振线可以按正常方式工作。即，根据本发明的第二个方面，提供一种滤波器件，它包括：多个滤波器，每个滤波器具有其至少一端为短路的分布参数谐振线；耦合到每个滤波器内包括的至少一条分布参数谐振线的耦合线、耦合电极或耦合元件，其中有一个开关连接到上述至少一条分布参数谐振线，从而当该开关工作时，上述至少一条分布参数谐振线的短路端为开路。此结构中，在分布参数谐振线的另一端为短路的情况下，当开关断开呈关断状态时，其两端呈短路的λ/2谐振器转变为其一端呈短路的λ/4谐振器，且该谐振器的频率变为原有谐振器频率的1/2。另一方面，在分布参数谐振线的另一端为开路的情况下，当开关关断为断开状态时，其一端为短路的λ/4谐振器变为其两端为开路的λ/2谐振器，谐振频率变为原有谐振频率的2倍。在任一情况下，当开关关断为断开状态时，分布参数谐振线成为一个很高的阻抗，故连接到该断开开关的滤波器基本上可以与其他的滤波器隔离。
根据本发明第三方面的滤波器件也可以利用多个滤波器构成，每个滤波器包括其两端为短路的分布参数谐振线，此方式中，开关连接到基本上为分布参数谐振线的中心部分，这样，当开关工作时，基本上为中心的部分可以有选择地成短路。此结构中，当开关为断开状态时，分布参数谐振线作为其两端为短路的λ/2谐振器。当开关接通为闭合状态时，分布参数谐振线的中心为短路，结果，该谐振线的有效长度变为其原始长度的一半。由此，谐振频率变为原始谐振频率的两倍，在信号频带的频率处，该分布参数谐振线有犹如很高的阻抗的行为。
根据本发明的第四方面，提供一种滤波器件，它包括多个滤波器，每个滤波器由分布参数谐振线组成，其中，一开关连接到位于第一级(从耦合线、耦合电极或耦合元件数起)的一条分布参数谐振线，由此当开关工作时，一预定的滤波器变为可忽略的，或者，从耦合到每个滤波器的分布参数谐振线的耦合线或耦合电极来看，它仅仅成为一个电抗。
该滤波器件的结构并非局限于如上所述的整体结构，它也可以按这样一种方式构成，即以各别形式构成的多个滤波器通过传输线诸如微带线连接到一个公共端口。在此情况下，可以将一个开关连接到从该公共端口数起第一级的分布参数谐振线。若干耦合线或耦合电极共用输入/输出端，它不限于一个。例如，在天线端子ANT1共用于发射和接收，以及在RX端子共用于输出一个接收信号(该接收信号通过两个天线端子ANT1和ANT2的任一个接收并在其通过两个RX滤波器的任一个以后传送到RX端子)的情况下，开关D1和D2可以分别连接到位于从端子ANT1数起第一级的分布参数谐振线R13和R21，开关D3和D4可以分别连接到位于从端子RX数起第一级的分布参数谐振线R22和R32。此结构中，当信号发射时开关D2接通，由此防止被发射的信号到达RX或ANT2。当信号接收时开关D3接通，由此使ANT2所接收的信号经由RX滤波器2传送到端子RX，否则，开关D4接通，由此使ANT1所接收的信号经由RX滤波器1传送到端子RX。通过合适控制以上的切换操作，可以实现天线分集。
进一步，本发明的上述技术还可以应用于这样一种滤波器件，其中，一个端口公用为三或多个滤波器的输入/输出端口，如图4所示。在此情况下，开关D1、D2和D3分别连接到位于从端口4数起的第一级的分布参数谐振线R11、R21和R31。
在这样一种情况下，即位于相对耦合线或耦合电极的某一位置的滤波器被隔离，从而使其不是像上述例子中那样起作用时，有一个开关连接到位于从耦合线或耦合电极数起为第一级的分布参数谐振线。
另外，根据本发明的第五方面，可以将一个开关连接到位于从耦合线或耦合电极数起为第二级的分布参数谐振线之一的开路端点，由此通过控制该开关可以切换滤波器的性能。在图5所示的例子中，当开关D1为断开状态时，滤波器1作为一个带通滤波器，它包括由分布参数谐振线R11、R12和R13实现的三级谐振器。如果开关D1关断，则分布参数谐振线R11的开路端经由电抗k12接地，故分布参数谐振线R11和耦合电抗k11就作为一级陷波电路(带阻滤波器)。结果，该滤波器件作为一个带通滤波器，它包括在端口1与端口2之间形成的滤波器2以及一级陷波电路。
根据本发明的第六方面，提供一种滤波器件，其中，由多个滤波器公用形成多个滤波器的至少一个分布参数谐振线，和一耦合线、耦合电极或耦合元件与公用的分布参数谐振线耦合。例如，如图6所示，分布参数谐振线R3为公用，一个滤波器通过由分布参数谐振线R11、R12和R13实现的三级谐振器形成，而另一个滤波器通过由分布参数谐振线R21、R22和R3实现的三级谐振器形成。此情况下，开关D1和D2分别连接到位于从端口3数起的第二级的分布参数谐振线R12和R22。当开关D1为关闭状态时，电抗k31连接在分布参数谐振线R3的开路端与地之间。在此情况下，确定各个参数，使由R21、R22和R3所组成的滤波器具有所需的性能。另一方面，当开关D2为闭合状态时，电抗k23连接在分布参数谐振线R3的开路端与地之间。此时，确定各个参数使由R11、R12和R13形成的滤波器具有所需的性能。
现在参见图7(A)、7(B)、8(A)和8(B)，以下将描述向二极管开关提供偏压的电路例子。
在图7(A)所示偏压供应电路的例子中，一个隔直电容器Cc与二极管开关D串联连接，该二极管开关D的两端连接到各个RF扼流圈电路，每个扼流圈电路由电感器L和电容器CB组成。如果一个偏压加在端子TB与TB之间，则二极管D正向偏置并导通呈闭合状态，这样，端子T1与T2之间的通路就成为高频信号的通路。在图7(B)所示的例子中，一个隔直电容器Cc连接到二极管开关D的一端，后者的另一端接地。此外，由电感器L和电容器CB组成的RF扼流圈电路也连接到二极管D的一端。如果将一个偏压经由端子TB加到二极管D，则相对高频信号而言，端子T为地(短路)。
在图8(A)所示的例子中，将一个偏压有选择地加到端子TB1和TB2的任一个，由此使开关D1和D2的任一个接通。在图8(B)所示的例子中，如果将一个正向偏压加到公共端TB，则开关D1接通。反之，如果将一个负向偏压加到公共端TB，则开关D2接通。
根据本发明的第七方面，利用多个内导体，每个内导体作为在一或多个电介质块内形成的分布参数谐振线，由此可以实现根据上述任一方面的滤波器件。
根据本发明的第八方面，利用多个电介质同轴谐振器，每个电介质同轴谐振器作为分布参数谐振线，由此可以实现根据本发明任一方面的滤波器件。
根据本发明的第九方面，在电介质块或电介质同轴谐振器内的通孔内表面上形成一个内导体，将上述开关置于该通孔内侧或通孔的开口端上，由此以一种整体方式将开关设置在滤波器件上。
根据本发明的第十方面，将向开关提供偏压的元件连同开关一起设置在通孔内侧或通孔的开口端上。这样就允许偏压供电电路也结合在滤波器件上。
根据本发明的第十一方面，将电介质板上形成的微带线用作分布参数谐振线，一个开关置于该电介质板上。由此可以实现将开关结合在其上的滤波器件。
根据本发明的第十二方面，将向开关提供偏压的元件设置在电介质板上。由此可以实现将偏压供电电路也结合在其上的滤波器件。
图1是表示根据本发明第一或第四方面的一例滤波器件的结构图；
图2是表示根据本发明第一或第四方面的另一例滤波器件的结构图；
图3是表示根据本发明第一或第四方面的又一例滤波器件的结构图；
图4是表示根据本发明第一或第四方面的再一例滤波器件的结构图；
图5是表示根据本发明第五方面的一例滤波器件的结构图；
图6是表示根据本发明第六方面的一例滤波器件的结构图；
图7是表示向二极管开关提供偏压的一例电路的结构图；
图8(A)和8(B)是表示向二极管开关提供偏压的另一例电路的结构图；
图9是表示根据本发明的第一个实施例的滤波器件透视图；
图10(A)、10(B)和10(C)是图9所示滤波器件的等效电路图；
图11(A)和11(B)以等效电路形式表示与耦合线有关的分布耦合；
图12是根据本发明的第二个实施例的滤波器件的透视图；
图13是图12所示滤波器件的等效电路图；
图14根据本发明的第三个实施例的滤波器件的透视图；
图15根据本发明的第四个实施例的滤波器件的透视图；
图16是根据本发明第四个实施例的滤波器件的等效电路图；
图17是根据本发明第五个实施例的滤波器件的截面图；
图18是根据本发明第六个实施例的滤波器件的截面图；
图19是根据本发明第七个实施例的滤波器件的截面图；
图20是根据本发明第八个实施例的滤波器件的透视图；
图21是根据本发明第九个实施例的滤波器件的透视图；
图22(A)、22(B)和22(C)是根据本发明第九个实施例的滤波器件的等效电路图；
图23是根据本发明第十个实施例的滤波器件的透视图；
图24是根据本发明第十个实施例的滤波器件的等效电路图；
图25是根据本发明第十一个实施例的滤波器件的透视图；
图26是根据本发明第十一个实施例的滤波器件的等效电路图；
图27是根据本发明第十二个实施例的滤波器件的透视图；
图28是根据本发明第十二个实施例的滤波器件的等效电路图；
图29是根据本发明第十三个实施例的滤波器件的透视图；
图30是根据本发明第十三个实施例的滤波器件的等效电路图；
图31是表示根据常规技术的一例滤波器开关电路的示意图。
以下将参照图9至11描述根据本发明第一个实施例的滤波器件。
图9是滤波器件的透视图。如图9所示，在一个六面形介质块1内形成内导电通孔2a，2b，2c，2d，2e和2f，以及耦合线通孔3a，3b和3c。内导电孔2a，2b，2c，2d，2e和2f的内表面分别用内导体4a，4b，4c，4d，4e和4f覆盖，耦合线5a，5b和5c分别在耦合线孔3a，3b和3c内形成。从耦合线5a，5b和5c延伸的输入/输出端6a，6b和6c在介质块1的外表面上形成。除了形成输入/输出端的那些区域以外，几乎所有的外表面区域都用外导体7覆盖。每个内导体4a-4f在靠近其一端的位置上形成一个非导电部分，故每个内导电孔的一个开口端作为一个短路端，靠近相反开口端的非导电部分作为相应分布参数谐振线的开路端，这样，每条分布参数谐振线就作为一个λ/4谐振器。这些分布参数谐振线以叉指式设置。内导体4c和4d的开路端分别通过开关D1和D2连接到外导体7。开关D1和D2的方向并非局限于图1所示，但该方向可以以不同的方式确定，它取决于向开关D1和D2提供偏压的偏置电路的结构。耦合线5a与内导体4a具有分布耦合。同样，耦合线5c与内导体4f具有分布耦合。耦合线5b与内导体4c和4d具有分布耦合。此结构中，输入/输出端6a与6b之间的部分用作一个带通滤波器，它包括分别由内导体4a，4b和4c实现的三级谐振器。输入/输出端6b与6c之间的部分用作一个带通滤波器，它包括分别由内导体4d，4e和4f实现的三级谐振器。
即总体上提供一个双工器。如果输入/输出端6a与6b之间的部分作为发射滤波器，输入/输出端6b与6c之间的部分作为接收滤波器，则该双工器可以作为一个天线双工器，其中，输入/输出端6b连接到天线，输入/输出端6a连接到发射电路的输出，输入/输出端6c连接到接收电路的输入。
图10(A)、10(B)和10(C)表示图9所示滤波器件的一个等效电路。图10(A)所示为其中两个开关D1和D2呈断开状态的等效电路。这些图中，Ra，Rb，Rc，Rd，Re和Rf对应于图1所示用作谐振器的内导体4a，4b，4c，4e和4f。如果开关D1接通，谐振器Ra，Rb和Rc与电路隔离，这样，电路变成等效于图10(B)所示的电路。即，图9中，如果开关D1接通，内导体4c几乎作为一个接地导体(屏蔽导体)，它连接在介质块1外表面上形成的外导体的上、下部分之间。在此情况下，内导体4c与耦合线5b之间基本上无耦合。相反，如果开关D2接通，谐振器Rd、Re和Rf与图10(C)所示的电路隔离。
图11(A)以等效电路的形式表示图9所示耦合线5c与内导体4c和4d之间的分布耦合。如果开关D1接通，该分布耦合将由图11(B)所示的等效电路表示。然而，图11(B)所示虚线所包围的部分只是一种等效表示，实际电路中不存在这样一种元件。实际上，图9所示的内导体4c作为一个接地导体，用图11(B)虚线包围的部分等效表示从耦合线5b向接地导体看进去的特性阻抗。
图12和13表示根据本发明第二个实施例的一个滤波器件的结构。该滤波器件中，内导体通孔2a，2b，2c，2d，2e和2f在介质块1内形成，其内表面分别覆盖内导体4a，4b，4c，4d，4e和4f。输入/输出端6a，6b和6c在介质块1的外表面上形成。除了形成输入/输出端的那些区域以外，几乎所有的外表面区域都用外导体7覆盖。每个内导体4a-4f内在靠近其一端的位置上形成一非导电部分，这样，每个内导体孔的一个开口端作为相应的分布参数谐振线的一个短路端，靠近另一开口端的非导电部分作为其一个开路端，故每条分布参数谐振线作为一个λ/4谐振器。这些分布参数谐振线以梳状式设置，其中，每个内导体内的非导电部分置于同一侧。此结构中，输入/输出端6a和6c分别在靠近其开路端的位置上与内导体4a和4f容性耦合，输入/输出端6b在靠近其开路端的位置上与内导体4c和4d容性耦合。内导体4c和4d的开路端分别通过开关D1和D2连接到外导体7。
图13表示图12所示滤波器件的一个等效电路。图13中，Ra至Rf对应于内导体4a至4f作为图12所示的谐振器。相邻谐振器相互以梳状方式耦合，输入/输出端与邻近它们的谐振器容性耦合。当开关D1处于闭合状态时，输入/输出端6b与6c之间的部分作为一个带通滤波器，它由三级谐振器组成。反之，当开关D2为闭合状态时，输入/输出端6a与6b之间的部分作为一个带通滤波器，它由三级谐振器组成。
图14是表示根据本发明第三个实施例的滤波器件的一个透视图。该实施例中，内导体孔2a至2f在介质块1内形成，这些内导体孔的内表面上覆盖内导体。如图14所示，在介质块1的外表面上形成从相应内导体延伸的开路端电极8a至8f。此外，介质块1的外表面上形成耦合电极9a，9b和9c，并如图所示形成从相应的耦合电极延伸的输入/输出端6a，6b和6c。介质块1的侧壁和底表面覆盖一外导体7。开路端电极8c和8d分别通过开关D1和D2连接到外导体。该实施例中，由各个内导体实现的谐振器经由相邻开路端电极之间的电容与另一个耦合。同样，输入/输出端经由相应的开路端电极与耦合电极之间的电容，与邻近该输入/输出端的谐振器耦合。如果开关D1接通，内导体孔2c仅仅作为耦合电极9b和输入/输出端6b的一个接地电极，输入/输出端6b与6c之间的三级谐振器作为一个带通滤波器。反之，当开关D2接通时，内导体孔2d仅仅作为耦合电极9b和输入/输出端6b的接地电极，输入/输出端6a和6b之间的三级谐振器作为一个带通滤波器。
图14所示的例子中，尽管在介质块上形成耦合电容器，也可以将诸如片状电容器直接安装到介质块。
图15是表示根据本发明的第四个实施例滤波器件的截面图。与其中将每条分布参数谐振线作为一个λ/4谐振器的第一至第三个实施例相比，第四个实施例中的每条分布参数谐振线作为一个λ/2谐振器，其两端为开路。如图15所示，该实施例中，内导体孔和耦合线孔在介质块1内形成，内导体孔的内表面覆盖内导体4a至4f，而耦合线5a，5b和5c在耦合线孔内形成。非导电部分在每个内导体4a至4f靠近其两端的位置上形成，故开路端在非导电部分形成。每条耦合线5a，5b和5c的一端附近具有类似的非导电部分。每条内导体4c和4d的一端经由开关D1或D2连接到外导体7。
图16表示图15所示滤波器件的等效电路。图16中，Ra至Rf对应于由图15所示的内导体4a至4f所实现的谐振器。当开关D1为闭合状态时，谐振器Rc作为一个λ/4谐振器，其一端为开路，另一端为短路，谐振频率为其他谐振器之谐振频率的1/2。因此，从耦合线5b看去，谐振器Rc在信号频带频率处呈现非常高的阻抗。结果，谐振器Ra至Rc不作为一个滤波器工作。反之，当开关D2为闭合状态时，从耦合线5b看去，谐振器Rd在信号频带的频率处作为一个非常高的阻抗或非常低的导纳。结果，谐振器Rd至Rf不作为一个滤波器工作。
在以下的第五、第六和第七个实施例中，将参照图17至19描述安装二极管开关的技术。在图17所示的例子中，将一个直流阻塞电容器Cc安装到内导体4靠近其开路端的位置，这样，直流阻塞电容器Cc的一端连接到内导体4，二极管开关D跨接在内导体4内非导电部分的两端，由此使二极管开关D位于内导体孔2的开口端与直流阻塞电容器的另一端之间。一个偏压经由RF扼流圈电路加到由二极管开关D和直流阻塞电容器Cc相互连接而成的节点，该扼流圈电路由置于该节点与外导体7(地)之间的L和CB组成。
在图18所示的例子中，内导体4的开路端在内导电孔2的一个开口端上形成。一个直流阻塞电容器Cc和二极管开关D串接在内导体4的开路端与外导体7之间。此外，如图17所示的例子中，一个偏压经由RF扼流圈电路加到二极管开关D的两端。
在图19的例子中，在内导体孔2一个开口端上形成内导体4的开路端。一个直流阻塞电容器Cc置于内导体孔2的一个开口端，这样，直流阻塞电容器Cc的一端连接到内导体4，二极管开关D置于外导体7与直流阻塞电容器Cc的另一端之间。
图20是表示根据本发明第八个实施例的滤波器件的透视图。如图20所示，该滤波器件包括两个单块介质滤波器11和12，每个介质滤波器的介质块内形成两个内导体孔，其中，每个介质滤波器为表面安装在介质板13上。微带线14、15和16在介质板(微带线基板)13的外表面上形成，接地导体17在介质板13的背面上形成。微带线15连接到各个介质滤波器11和12的输入/输出端，由此，输入/输出端通过微带线1 5连接到天线端子。微带线14和16连接到各个介质滤波器11和12的另一输入/输出端，这样，它们分别连接到RX和TX端。内导体孔内的内导体的开路端形成各个介质滤波器11和12的天线侧谐振器，它们分别通过开关D1和D2连接到接地导体17。图20中，为了简化未图示某些元件诸如DC阻塞电容器。
图21、22(A)、22(B)和22(C)表示采用介质同轴谐振器的第九个实施例的滤波器件。图21中，参照号21至26表示介质同轴谐振器。引线端27至32插入各个介质同轴谐振器21至26的内导体孔。参照号33表示耦合基板。耦合电极34至39以及输入/输出电极40、41和42在耦合基板33的上表面上形成，其背面覆盖接地电极43。介质同轴谐振器的引线端27至32通过焊接或类似方法连接到相应的耦合电极34至39。引线端29和30分别经由开关D1和D2连接到相应的介质同轴谐振器的外导体。
图22(A)、22(B)和22(C)表示图21所示滤波器件的一个等效电路。这些图中，k11至k14和k21至k24是图21所示耦合基板上呈现的耦合电抗(电容器)。相邻谐振器通过这些耦合电抗相互容性耦合。如果开关D1接通，电容器k14与其连接到天线端子一端相反的一端接地，如图22(B)等效电路所示，这样，天线端子与RX端子之间的部分作为一个接收滤波器。
相反，如果开关D2接通，电容器k21与其连接到天线端子一端相反的一端接地，如图22(C)等效电路所示，这样，天线端子与TX端子之间的部分作为一个发射滤波器。与图9所示在单个介质块内形成接收滤波器和发射滤波器的滤波器件不同，电抗k14和k21是由实际的外部器件实现的。
在图21所示的例子中，电容器形成于耦合基板33上。作为选择，可以将用作耦合元件的片状电容器安装在耦合基板上或直接安装在介质同轴谐振器上，故谐振通过这些片状电容器耦合。
图23和24表示采用介质板的第十个实施例的滤波器件。如图23的透视图所示，谐振电极52a至52f和输入/输出电极53a、53b和53c在介质板51的上表面上形成。接地电极54以这样一种方式形成，它从介质板51的上表面经由侧面延伸到下表面，如图23所示。此结构中，梳状线微带线形成两个带通滤波器，它们共用输入/输出电极53b。通孔电极55a和55b电连接到介质板51的下表面上形成的接地电极，偏置电极56a和56b在介质板51的上表面上形成。此外，辅助电极在介质板51的上表面位于谐振电极52c和52d与通孔电极55a和55b之间的位置形成，谐振电极52c和52d分别通过直流阻塞电容器CC1和CC2连接到相应的辅助电极。再者，辅助电极分别通过RF扼流圈(片状线圈)L1和L2连接到偏置电极56a和56b。
图24表示上述滤波器件的一个等效电路。图24中，Ra至Rf对应于谐振电极52a至52f作为图23所示的谐振器。如果一个正向偏压加到偏置电极56a，由此接通开关D1，则谐振电极52c变成其两端为短路的谐振电极。结果，输入/输出电极53b与53a之间的部分未能作为一个带通滤波器工作，这样，可以有选择地采用输入/输出电极53b与53c之间的部分作为一个带通滤波器。反之，如果正向偏压加到偏置电极56b由此接通开关D2，则谐振电极52d变成其两端为短路的谐振电极。结果，输入/输出电极53b与53c之间的部分未能作为一个带通滤波器工作，由此，可以有选择地采用输入/输出电极53a与53b之间的部分作为一个带通滤波器。在图24所示的结构中，也可以将用于RF扼流圈电路内的电容器安装在介质板51上。
图25是表示根据本发明的第十一个实施例的滤波器件的透视图。谐振电极52a至52d，输入/输出电极53a至53c，通孔电极55a和55b，以及偏置电极56a和56b在介质板51的上表面上形成。介质板51的下表面覆盖一接地电极55。每个谐振电极52b和52c的一端通过二极管开关D1或D2连接到通孔电极52a或52b。每个谐振电极52b或52c的另一端通过RF扼流圈(片状线圈〕L1或L2连接到偏置电极56a或56b。
图26表示图25所示滤波器件的一个等效电路。图26中，Ra至Rd对应于谐振电极52a至52d作为图25所示的谐振器。这些谐振器的每一个作为一个λ/2谐振器，其中这些谐振器如此设置，使之在相邻谐振器之间有一个λ/4的相移，由此实现相邻谐振器之间的耦合。如果正向偏压加到偏置电极56a，由此接通开关D1，谐振器Rb总体上成为一个λ/4谐振器。结果，从输入/输出电极53b看去，谐振器Rb的阻抗在信号频带的频率处变得非常高，这样，只有输入/输出电极53b至53c之间的部分作为带通滤波器工作。反之，如果正向偏压加到偏置电极56b，由此接通开关D2，则谐振器Rc总体上变为一个λ/4谐振器。结果，从输入/输出电极53b看去，谐振器Rc的阻抗在信号频带的频率处变得非常高，这样，只有输入/输出电极53b至53a之间的部分作为一个带通滤波器工作。
图27和28是根据本发明第十二个实施例的滤波器件的一个透视图和一个等效电路图。谐振电极52a至52f，输入/输出电极53a至53c，通孔电极55a和55b以及偏置电极56a和56b在介质板51的上表面上形成。介质板51的下表面覆盖接地电极54。介质板51在每个谐振电极两端的位置上形成通孔，故该两端为短路。该滤波器件的等效电路如图28所示。每个谐振器Ra，Rb，Re和Rf作为一个λ/2谐振器，其两端为短路。当两个开关D1和D2为断开状态时，谐振器Rc和Rd作为一个λ/4谐振器，而当两个开关为闭合状态时，它们作为一个λ/2谐振器。因此，如果一个正向偏压加到偏置电极56a，谐振器Ra至Rc的每一个表现为一个λ/2谐振器，输入/输出端53a和53b之间的部分作为一个带通滤波器工作，它由三级谐振器组成。反之，如果正向偏压加到偏置电极56b，谐振器Rd至Rf的每一个表现为一个λ/2谐振器，输入/输出端53b和53c之间的部分作为一个带通滤波器工作，它由三级谐振器组成。
图29和30是根据本发明第十三个实施例的滤波器件的透视图和等效电路图。如图29所示，谐振电极52a至52d、输入/输出电极53a至53c、通孔电极55以及偏置电极56a和56b在介质板51的上表面上形成。介质板51的下表面覆盖接地电极54。介质板51在每个谐振电极两端上的位置上形成通孔，由此使两端为短路。该滤波器件的等效电路示于图30。每个谐振器Ra至Rd作为一个λ/2谐振器，其两端为短路。当开关D1和D2接通呈闭合状态时，等效为开路终端的谐振电极52b和52c的中心位置为短路，谐振器的等效长度变为一半。因此，当正向偏压加到偏置电极56a时，输入/输出电极53a和53b之间的部分不作为一个滤波器工作，但输入/输出电极53b与53c之间的部分作为一个带通滤波器工作，它由两级谐振器组成。反之，如果正向偏压加到偏置电极56b，输入/输出电极53c与53d之间的部分不作为一个滤波器工作，但输入/输出电极53a与53b之间的部分作为一个带通滤波器工作，它由两级谐振器组成。
上述实施例中，描述了作为双工器工作的滤波器件。以相同方式通过在至少4个输入/输出部分的每一部分之间提供一个滤波器，该滤波器件也可以作为一个多工器工作，如图3和4所示。
根据本发明的滤波器件具有如下所述的优点。
在根据本发明第一至第四方面的滤波器件中，仅在传统技术中形成相移电路所需的、对于滤波器件不是必要的诸如线圈、电容器和传输线之类的元件不再必需。这使其可以用廉价小尺寸实现一种滤波器件。
在根据本发明第五方面的滤波器件中，通过控制开关的装置可以切换滤波器的性能。这使其可以实现一种滤波器件，它能够利用少量的部件或元件按各种方式工作。
根据本发明的第六方面，按这样一种方式构成滤波器件，即分布参数谐振线由多个滤波器共用，该多个滤波器的任一个可以有选择地采用。
在根据本发明第七方面的滤波器件中，以这样一种方式在介质块内形成多个滤波器，该多个滤波器的任一个可以有选择地采用。
在根据本发明第八方面的滤波器件中，以这样一种方式用多个介质同轴谐振器实现多个滤波器，即多个滤波器的任一个可以有选择地采用。
在根据本发明第九或第十方面的滤波器件中，以一种整体方式在滤波器件上设置如二极管开关之类的开关元件。这使其容易用小的尺寸实现一种滤波器件。
根据本发明第十一或第十二方面，将开关元件诸如二极管开关以整体形式设置在包括微带线的滤波器件上。这使其可以实现总尺寸减小的滤波器件。

Claims (14)

1.一种滤波器件，包括：多个滤波器，每个滤波器具有其至少一端为开路的分布参数谐振线；以及耦合到包括在每个滤波器内的至少一条所述分布参数谐振线的耦合线、耦合电极或耦合元件，其特征在于，有一个开关连接到所述至少一条分布参数谐振线，从而当所述开关工作时，所述至少一条分布参数谐振线的开路端为短路。
2.一种滤波器件，包括：多个滤波器，每个滤波器具有其至少一端为短路的分布参数谐振线；以及耦合到包括在每个滤波器内的至少一条所述分布参数谐振线的耦合线、耦合电极或耦合元件，其特征在于，有一个开关连接到所述至少一条分布参数谐振线，从而当所述开关工作时，所述至少一条分布参数谐振线的短路端为开路。
3.一种滤波器件，包括：多个滤波器，每个滤波器具有其两端为短路的分布参数谐振线；以及耦合到包括在每个滤波器内的至少一条所述分布参数谐振线的耦合线、耦合电极或耦合元件，其特征在于，有一个开关连接到所述至少一条分布参数谐振线的大致为中心的部分，从而当所述开关工作时，所述大致为中心的部分有选择地呈短路。
4.如权利要求1至3任一所述的滤波器件，其特征在于所述开关连接到从所述耦合线、耦合电极或耦合元件数起位于第一级的所述分布参数谐振线之一。
5.如权利要求1至3任一所述的滤波器件，其特征在于所述开关连接到从所述耦合线、耦合电极或耦合元件数起位于第二级的所述分布参数谐振线之一的开路端。
6.如权利要求1至5任一所述的滤波器件，其特征在于所述分布参数谐振线的至少一条由所述多个滤波器共用，所述至少一条分布参数谐振线与所述耦合线、耦合电极或耦合元件耦合。
7.如权利要求1至6任一所述的滤波器件，其特征在于将介质块内形成的多个内导体用作所述分布参数谐振线。
8.如权利要求1至6任一所述的滤波器件，其特征在于将多个介质同轴谐振器用作所述的分布参数谐振线，每个介质同轴谐振器包括在每个介质块内形成的内导体，以及在所述每个介质块外表面上形成的外导体。
9.如权利要求7或8所述的滤波器件，其特征在于所述内导体在所述介质块或所述介质同轴谐振器内产生的每个通孔的内表面上形成，所述开关设置在所述通孔内或所述通孔的开口端上。
10.如权利要求9所述的滤波器件，其特征在于用以向所述开关提供偏压的元件连同所述开关设置在所述通孔内或所述通孔的开口端上。
11.如权利要求1至6任一所述的滤波器件，其特征在于将形成于介质板上的微带线用作所述分布参数谐振线，所述开关置于所述介质板上。
12.如权利要求11所述的滤波器件，其特征在于向所述开关提供偏压的元件设置在所述介质板上。
13.一种采用权利要求1至12任一滤波器件的双工器，其特征在于，所述双工器与共用的输入/输出部分和两个输入/输出部分有关，所述滤波器件设置在所述共用的输入/输出部分和所述两个输入/输出部分之间。
14.一种采用权利要求1至12任一滤波器件的多工器，其特征在于所述多工器与至少四个输入/输出部分有关，所述滤波器件设置在所述输入/输出部分的每一部分之间。
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