CN1197193C - 介电谐振器和介电滤波器 - Google Patents

Abstract

一种介电谐振器(1)，其具有通过在介电体块中斜切除共有一个顶点的三个脊部而形成的表面、和分别与它们相邻接的另外三个表面。其中每个斜切表面和与之相邻的表面形成45度角，斜切表面和相邻表面的面积比为45%，该介电谐振器位于一个为矩形平行六面体的截止波导管(21)内，并且馈送探头(24)和(25)被用于构成一种介电滤波器。

Description

介电谐振器和介电滤波器

技术领域

本发明涉及用于无线电通信和类似的高频带通信，如微波带、准微波带、及类似应用中的介电滤波器和用于介电滤波器中的介电谐振器，并且更具体地涉及一种三模式介电谐振器和采用该介电谐振器的介电滤波器，其中在一个介电体块中可以有三种谐振模式。

背景技术

传统地，在要求低损耗和减小尺寸的滤波器中，其中在截止波导管内连续地安装着圆形或矩形的平行六面体电介质的、利用圆柱形TE_01δ模式谐振或矩形TE_11δ模式谐振的滤波器得到了广泛的应用，因为介电滤波器具有高无载Q并且比波导管型滤波器(第一种传统实例)更容易减小尺寸。这种模式的谐振由介电谐振器和空气的界面表面重复反射的电场产生。介电谐振器的谐振频率和谐振器的长度与介电常数的平方根成反比，这样介电常数越大，谐振器就越小。由谐振产生的磁场激发下一级的谐振器，该激发与不同级的介电滤波器间的耦合相对应。耦合度的大小主要由谐振器间的距离决定，距离越远，耦合就越弱。作为对上述介电滤波器的调节技术，采用了如下一些方法：用一个垂直于磁场反射表面的螺栓调节谐振频率、或通过一个螺栓调节谐振器间的耦合等等。

还有一种采用双模式介电谐振器以减小尺寸的介电滤波器(第二种传统实例)。上述的介电谐振器由一个谐振器提供两种谐振，其中，通过调整圆柱的轴，在一个圆柱形波导管的中心安装了一个圆柱形的介电谐振器，例如，通过用螺栓或相似的元件干扰来自波导管侧的谐振的电磁场，在垂直于圆柱的轴的两个方向上产生的两种谐振(HE_11δ)被耦合。

如对上述的第一种传统实例的所说明的那样，采用圆柱形TE_01δ模式或矩形TE_11δ模式的谐振器的谐振频率取决于介电常数和电介质的尺寸，并且随介电常数增大，谐振器可以变得更小，因此，减小使用介电谐振器的滤波器的尺寸的最简单方法就是增大电介质的介电常数。

但是，由于微波领域使用的低介电损耗的电介质有一个特点，即其中的介电损耗随介电常数的增大而增加，减小滤波器尺寸保持低插入损耗有一个极限。而且，上述的低损耗的电介质很昂贵，相应地，当滤波器的级数越多，也就是用的电介质越多，滤波器就越贵。

与第二种传统实例相关的、采用双模式HE_11δ介电谐振器来减小尺寸的滤波器有一个问题就是：在通带附近激发的许多不想要的模式导致带外特性容易恶化，因为HE_11δ不是支配模式。

另一方面，例如，当微波通讯中使用的介电滤波器或相似的滤波器被组装好，传统上很难减小介电滤波器的尺寸和重量，因为根据一个谐振器对应一种谐振和每个谐振器间耦合间隔的要求，许多的谐振器和每个谐振器间的间隔占据了大量空间和重量。因此，还有一个问题就是：介电滤波器不可避免地被组装得又大又复杂，尽管它是采用了相对较小尺寸的介电谐振器的带通滤波器。

因此，建议充分开发利用介电谐振器的优点，组装一种采用能产生多模式谐振的介电谐振器的介电滤波器，以获得小而简单的带通滤波器。例如，在尚未审查的日本专利申请No.Hei 7-58516中，建议通过使两种谐振模式的谐振频率彼此不同，来减小具有双频带特性的带通滤波器的尺寸，其中就TE₁₀₁和TE_11δ两种谐振模式的简并耦合(degenerate coupling)进行了介绍(第三种传统实例)。在尚未审定的日本专利No.Hei 11-145704中提出了一种能产生TM_01δ和TE_01δ模式的多模式介电谐振器，产生的TM_01δ和TE_01δ模式在基本为矩形的平行六面体形的介电体块内与直角坐标系的每个表面(x-y表面，y-z表面，x-z表面)平行的表面上(第四种传统实例)。

但是，仍然不可避免的是，在需要多级谐振器的带通滤波器中，尽管涉及上述的未审定的日本专利No.Hei 7-58516介绍的第三种传统实例采用了两种谐振模式的简并耦合，介电谐振器仍占据了大量的空间。并且在涉及上述的未审定的日本专利No.Hei11-145704中介绍的第四种传统实例的三模式介电谐振器也有一个问题，就是生产过程变得复杂，因为采用垂直的TM_01δ和TE_01δ的混合耦合要求介电谐振器的厚度调整到谐振频率。

发明内容

因此本发明的第一目的就是要获得一种能很大程度地减少介电谐振器的数量的介电滤波器，通过开发涉及第一和第二传统实例的圆柱形TE_01δ模式或矩形TE_11δ模式使介电滤波器的无载Q较高的优点，将不想要的模式并入波段中，并激发该模式作为滤波器特性的必要谐振的一部分，可以减小尺寸、降低成本和提供适宜的带外特性。

本发明的第二目的就是要解决上述的第三和第四个传统实例的问题，来提供一种能产生三种谐振模式、但体积非常小且结构简单的介电谐振器和提供一种采用上述的介电谐振器的介电滤波器。

本发明的目标是：通过在一个介电体块中使用三种谐振模式来减小介电滤波器的尺寸，以达到本发明的上述第一目的。即，在一个由介电材料组成的基本为矩形的平行六面体元件中，通过斜切介电体块的脊部和与之不平行的另一脊部，可以将单个的介电体块中的三种模式的谐振耦合。

为了实现上述目的和目标，本发明提供了一种介电谐振器，其包括矩形平行六面体形状的介电体块，其中，介电谐振器有一个通过斜切除介电体块的单独一个第一脊部而形成的第一平面和一个通过斜切除介电体块的单独一个第二脊部而形成的第二平面，第一斜切除的脊部与第二斜切除的脊部不平行，由此介电体块的三种谐振模式便被耦合在一起。

另外，本发明还提供了一种介电滤波器，包括：至少一个介电谐振器，其含有矩形平行六面体形状的介电体块，其中，介电谐振器有一个通过斜切除介电体块的单独一个第一脊部而形成的第一平面和一个通过斜切除介电体块的单独一个第二脊部而形成的第二平面，第一斜切除的脊部与第二斜切除的脊部不平行，由此介电体块的三种谐振模式便被耦合在一起；激发装置，其被分别设置在介电滤波器中以作为输入和输出终端；波导管；并且所述的至少一个介电谐振器位于波导管中。

附图说明

图1为涉及本发明的第一个优选实施例的三模式介电谐振器的透视图，

图2为说明矩形TE_11δ模式的附图，(a)表示的是电场的作用方向，(b)表示的是磁场的作用方向。

图3为连续激发三个谐振的谐振器的原理图，(a)说明z方向上的谐振处于滤波器的第一级，(b)说明x方向上的谐振处于滤波器的第二级，(c)说明y方向上的谐振处于滤波器的第三级，

图4为说明当改变要斜切除的脊部的尺寸时，如何改变耦合的简图，其中(a)为说明结果的简图，(b)说明如何截取脊部尺寸为C的待斜切除的部分，及如何截取包括所述的斜切除部分的整个表面尺寸为L的部分，

图5为采用三模式介电谐振器的实例1的介电滤波器的透视图，

图6为说明图5中所示的介电滤波器的特性实例的简图，(a)说明介入传输和反射损耗与频率间的关系，(b)说明传输损耗的宽带特性，

图7为采用传统TE_11δ模式的三级介电滤波器的对比实例1的透视图，

图8为采用传统HE_11δ双模式的介电滤波器的对比实例2的透视图，

图9为图8中所示的对比实例2的介电滤波器的通带特性，

图10为实例2中使用两个三模式谐振器的介电滤波器的透视图，

图11为一种采用两个三模式、在两个介电体块之间有金属隔断的介电谐振器的介电滤波器实例3的透视图，

图12为图11中所示的介电滤波器的频率特性的示意图，

图13为用一根金属棒调节介电滤波器的方法的示意图，

图14为涉及实例5的八级介电滤波器的透视图，该介电滤波器由一个本发明的三模式谐振器和一个金属TEM模式谐振器结合形成，

图15为涉及本发明的第二个优选实施例的三模式谐振器的示意图，(a)为三模式介电谐振器的基本组成示意图，(b)为介电谐振器中三模式谐振的每个电场的平面的示意图，(c)为在介电谐振器中激发一个单一模式(即无耦合状态)的方法的示意图，

图16为当激发一个如图15所示的单个模式(换句话说，激发一个无耦合状态)时的通带特性和反射损耗的示意图，

图17为实例1中的介电谐振器的示意图，(a)为从某个视点观察的介电谐振器的透视图，(b)为从另一个视点观察的介电谐振器的透视图，

图18为装上实例1中的介电谐振器的介电滤波器的组成示意图，

图19为图18所示的介电滤波器的通带特性和反射损耗，

图20为实例2的介电谐振器的示意图，(a)为从某个视点观察的介电谐振器的透视图(b)为从另一个视角观察的介电谐振器的透视图，

图21为说明实例3中介电谐振器和馈送探头的关系的简图，

图22为说明实例4中介电谐振器和馈送探头的关系的简图，(a)为说明实例4的介电滤波器的主要部分的示意图(b)为说明馈送探头的安装位置的示意图，

图23为说明实例4中的介电滤波器的衰减特性的简图，

图24为说明采用多个介电谐振器的实例的示意图，(a)为采用两个介电谐振器的实例5的示意图，(b)为把四个介电谐振器应用到双工器的实例6的示意图。

具体实施方式

参看附图，将在下文中对本发明做详细的说明。

首先，对本发明的第一个优选实施例进行描述。图1为涉及本发明的第一个优选实施例的三模式介电谐振器的透视图。通过斜切除基本为矩形平行六面体的介电体块1的一个脊部而形成表面2a，通过斜切除与前述的斜切除部分不平行的另一脊部而形成表面2b，涉及本优选实施例的三模式介电谐振器通过将三种谐振模式组合在一个介电体块1而构成。顺便提一下，尽管图1中的介电体块1的三条轴x、y、z被分别示出，但轴x、y、z是表示矩形平行六面体的介电体块1的共有一个顶点的三个表面的相交关系。并且这种关系在以下附图中都成立。

即，现在，在垂直的x-y-z坐标系中，最初电场被激发，这样方向z与TE波的传播方向一致。然后电场以180度的电场反射，在电介质和空气的界面重复方向z的反射，从而激发图2(a)(b)所示的某个频率的矩形TE_11δ模式谐振。但是，如图1所示，当介电体块1具有表面2a时，表面2a由斜切除平行于y轴的一个脊部而形成，电场的正切部分(y成分)在表面2a上以90度角反射，并沿x方向传播。即，沿z传播方向中的y成分在表面2a上反射而成为传播方向x上的y成分。x方向内产生的电波也在界面处重复与方向z相似的反射，从而激发谐振。根据相似的原理，当介电体块1具有表面2b时，表面2b由斜切除平行于z轴的一个脊部而形成，方向y中的谐振被激发，并且三个谐振被一个谐振器连续激发。上文中所描述的是耦合原理。尽管谐振器内的实际电场被缩减使得三个方向上的成分可以同时存在，可以理解：方向z处于第一级，如图3(a)所示，方向x处于第二级，如图3(b)所示，方向y处于第三级，如图3(c)所示。当介电体块是立方体时，第二级的谐振频率升高。为调节三个谐振频率，介电体块1的尺寸可以在第二级、也就是在x方向上缩短。此外，关于耦合的情况，可以理解，具有斜切脊部的表面2a是第一级和第二级的耦合，具有斜切脊部的表面2b是第二级和第三级的耦合。

耦合随斜切除上述的脊部的尺寸的变化的检测结果如图4所示。此处，通过截取基本为矩形平行六面体的介电体块1的尺寸为C的斜切除脊部、及尺寸为L的包括被斜切部分的整个表面，检测了耦合系数随四种不同的C/L的变化。如图4(a)所示，随着整体尺寸L与斜切脊部尺寸C的所占比加大，耦合系数同时也单调增加。因此，随着介电体块1被斜切脊部的尺寸增大，耦合可以得到强化。

(实例1)

图5为实例1的介电滤波器的透视图，其中采用了上述的三模式介电谐振器的一种。即，如图5所示，该实例中介电滤波器由安装在截止波导管3内的三模式介电谐振器50组成，其中通过斜切除介电体块1的一个脊部形成表面2a和斜切除介电体块1的一个脊部形成表面2b和两个棒状的天线8，8，基本为矩形平行六面体的介电体块1的三个谐振模式被耦合。棒状天线8，8有一个分别通过输入-输出终端9，9开口的末端，9，9是作为激发装置。在实例1的介电滤波器中，具有开口末端的天线8，8是作为介电谐振器50的激发装置。实际上，介电谐振器50由低介电常数的电介质和其它类似的物质支持，以免与截止波导管3接触，但在本图中低介电常数的电介质被简化了。如图5所示的介电滤波器的特性实例如图6(a)和(b)所示。如图6(a)所示，出现了三个反射损耗尖峰，这表明获得了与三级滤波器特性一致的特性。并且如图6(b)所示，很明显，与中心频率相比，在高频一侧出现了两个衰减尖峰62，64。

(对比实例1)

图7为对比实例1的采用传统TE_11δ模式的三级介电滤波器的透视图。即，对比实例1的介电滤波器由三个彼此间隔预定距离的介电体块1和棒状天线8，8组成，介电体块1安装在径向的截止波导管3内，棒状天线8，8有一个分别由输入-输出终端9，9开启的末端，输入-输出终端9，9作为截止波导管3的径向两端的激发装置。几个螺栓4，4分别有一端与截止波导管3接触，并安装在三个介电体块1之间，以便调节电介质间的耦合。顺便提一下，40表示支撑每个谐振器(介电体块1)的支架，每个谐振器(介电体块1)的谐振频率由每根金属棒42调节。

考虑到介电体块1的体积，如图5所示的实例1的介电滤波器比如图7所示的对比实例的介电滤波器要大一些，尽管介电体块1和另一介电体块1之间需要一定的距离以便与耦合相协调，如图7所示。因为与三级滤波器一致的特性可以通过如图5所示的实例1的介电滤波器中的介电体块1获得，就不需要上述的距离，并且整个滤波器的体积可能是对比实例1的三分之一。如上文中介绍的，在实例1中，有可能获得采用三模式介电谐振器的小介电滤波器。

(对比实例2)

图8为对比实例2的采用传统的HE_11δ双模式的介电滤波器的透视图。即，介电滤波器包括：一个安装在圆柱形截止波导管3内的为不与截止波导管3接触而由低介电常数的电介质支持的圆柱形介电体块1或其它类似元件(未示出)、在截止波导管3的两端设置的棒状天线8，8，其分别有一个通过输入-输出终端9，9开口的末端，并且角度彼此不同。双模式介电谐振器的两种谐振和耦合用金属棒13调节。图8中所示的对比实例2的介电滤波器的通带特性如图9所示。顺便提一下，图9说明的波段与图6中的相同。

如图9中的参考标号92所示，在对比实例2中的介电滤波器中，不想要的谐振在通带的高频侧附近被激发。相反地，在依照上述的实例1的介电滤波器中，陡峭的衰减尖峰62，64在通带的高频侧产生，这表明介电滤波器具有优良的滤波器特性。

(实例2)

图10为采用两个上述的三模式介电谐振器的实例2的介电滤波器的透视图。即，实例2的介电滤波器由两个图1所示的彼此间隔一定距离的三模式介电谐振器组成，该介电谐振器安装在径向截止波导管3内，该滤波器还由棒状天线8，8组成，其两末端表面通过输入-输出终端9，9开口，输入-输出终端9，9分别从上述的两末端表面在截止波导管3的径向沿x轴方向设置。一端与截止波导管3的上表面接触的螺栓4安装在两个三模式介电谐振器之间，以便调节电介质之间的耦合。顺便提一下，在本图中支撑每个谐振器(介电体块1)的支架也省略了。

在实例2中的介电滤波器中，有两个三模式介电谐振器，这总共形成了滤波器的六级。在图10中，一根金属棒4被插入谐振器之间，以便通过y方向上的谐振使两个介电谐振器强耦合。

(实例3)

图11为实例3的介电滤波器的透视图，该滤波器采用了上述的三模式介电谐振器，其中的两个介电体块1之间有金属隔断5。即，正如上述的实例2中的方式一样，实例3的介电滤波器由图1所示的两个三模式介电谐振器组成，这两个谐振器安装在截止波导管3内的径向上，该滤波器还由一根棒状天线8，8组成，两个末端表面通过输入-输出终端9，9开启，输入-输出终端9，9分别从上述的两末端表面在截止波导管3的径向沿x轴方向设置。在本实例中，金属隔断5代替了实例2中介于两介电谐振器之间的螺栓4。如图11所示，具有上述的另一斜切的脊部、位于介电体块1的一侧的表面2b，从如图10所示的实例2的表面在不同的位置内形成。顺便提一下，在本发明中支撑每个谐振器(介电体块1)的支架也被省略了。

图12为介电滤波器的频率特性。在实例3中的介电滤波器中，通过x和z方向上的谐振，谐振器之间的耦合可能被金属隔断5削弱，从而谐振器之间的耦合主要通过y方向上的谐振获得。并且通过改变金属隔断5的位置和每个介电体块1的方向，有可能在任意位置提供一个衰减尖峰。如图12所示，采用图11所示的实例3的谐振器的形状、激发装置和金属隔断5，衰减尖峰122，124可以分别位于通带的低频侧和高频侧。

(实例4)

图13为用一根金属棒调节上述的介电滤波器的方法的示意图。实际上，把一个螺栓用作金属棒，调节是通过插入和拔出螺栓进行的。金属棒作用在从电介质泄露出的磁场上。当金属棒处于图13中6a的位置时，当沿x方向有谐振时，金属棒与谐振的磁通量互连，磁场被强化，并且谐振频率降低。该现象与增大并联的谐振电路中的等效电感相等同。以相同的方式，6b降低了y方向上的谐振频率。传统地，当一根金属棒处于位置6c时会增大谐振频率，通过把x，y，z三个方向上的调节结合起来，可以在很宽的范围内调节频率。关于耦合，7a削弱x和y方向上的谐振的耦合，而7b发生作用使耦合强化，由此可调范围很宽。如上文中介绍的一样，由于用一根金属棒作为螺栓调节，在生产谐振器的过程中，可以降低对介电体块的尺寸和介电常数的精度要求，从而最终节约了生产成本。

(实例5)

图14为一个八级滤波器的透视图，该滤波器由一个本发明的三模式介电谐振器和一个涉及实例5的金属制成的TEM谐振器结合组成。即，实例5的介电滤波器由两个彼此间隔一定距离的、安装在截止波导管3内的三模式介电谐振器和一个安装在谐振器两侧的金属制成的TEM模式谐振器41组成。另外，棒状天线8，8通过输入-输出终端9，9开口，输入-输出终端9，9位于截止波导管3的两个末端部分沿y轴的方向内。在本发明中，在两个三模式介电谐振器之间和在每个三模式介电谐振器和TEM模式谐振器41之间，总共有三个金属隔断5。顺便提一下，在本图中支撑每个谐振器(介电体块1)的支架也省略了。只用一个三模式介电谐振器生产滤波器时，滤波器可以由3的倍数的多级组成，但是，根据现有工艺和相似工艺，通过把本发明的三模式介电谐振器和例如单个TE_01δ模式的电介质的谐振器结合起来，可以获得任意级数的滤波器。如图14所示，可以通过结合TEM模式的谐振器41抑制不想要的谐振。

接下来，将在下文中对第二个优选的实施例进行说明。

图15(a)涉及本发明的第二个优选实施例的三模式介电谐振器的基本组成示意图，而图15(b)为图15(a)所示的介电谐振器中三模式谐振的每个存在的电场平面的示意图。

如图15(a)所示，本优选实施例的介电谐振器10由多个立方体型、被斜切除三处脊部的介电体块组成，并具有以下特征：在介电体块的三个电-磁独立的表面m1，m2，m3中产生TE_01δ模式，如图15(b)所示。顺便提一下，电-磁独立的三个谐振模式产生于表面m1，m2，m3的各表面上，并且m1，m2，m3的每两个表面之间形成了60度的角，如图15(b)所示。

图15(c)为在图15(a)所示的介电谐振器中激发单一模式(换句话说，以无耦合状态激发)的方法的示意图。如图15(c)所示，例如，馈送探头24和25被安装在正对介电体块的表面上的相同的方向内，以便激发一个单一的模式。

图16为当激发一个如图15(c)所示的单一模式(换句话说，以无耦合状态激发)时的通带特性和反射损耗的示意图。在图16中，上述条件下的通带特性由一条实线表示，反射损耗用一条虚线表示。

根据图16很明显地看到，在本优选实施例的三模式介电谐振器中，所有的三种谐振模式都是TE_01δ模式，并具有相似的谐振频率，约为1.935[GHz]。

(实例6)

本实例的介电谐振器如图17(a)和(b)所示。图17(a)和(b)分别为从不同视角观察的同一个介电谐振器10的示意图。顺便提一下，由具有相对介电常数εγ为37的BaO-TiO₂系的介电材料组成的介电体块被用于本实例中的介电谐振器10。

为生产本实例中的介电谐振器10，在一个边长为22毫米的(22毫米×22毫米×22毫米)立方体型的介电体块中共有一点的三个脊部部分被斜切除，以在介电体块的表面和表面A1，A2，A3之间形成45度角，并且表面A1，A2，A3的每个表面在大约宽7毫米的平面内分别形成，如图17(a)所示。因此，最初的立方体的这三个表面的一些部分保留了下来，未被斜切除，并且分别形成了邻接表面A2，A3的表面B1，邻近表面A1，A3的表面B2和邻近表面A1，A2的表面B3。表面B1，B2，B3为边长17毫米的正方形(17毫米×17毫米)。因此，在本实例中，表面A1，A2，A3与表面B1，B2，B3的面积比分别约等于45％。

而且，如图17所示，正对表面B的表面C(表面C2正对表面B1，表面C1正对表面B3，表面C3正对表面B2)的每个表面为边长22毫米的正方形(22毫米×22毫米)，它的一角被修剪成一个等腰三角形，两边长各为5毫米，一边长7毫米。尽管表面A(A1，A2，A3)的三面交叉部分形成于三角锥内，即便斜切三角锥部分为一平面在特性上也是没有问题的。

图18为说明介电滤波器20支撑实例1的基本为矩形平行六面体的截止波导管21内的介电谐振器10的示意图。顺便提一下，尽管在图18中，介电谐振器10的x，y，z轴是分开画的，但轴x、y、z是表示矩形平行六面体的介电体块1的共有一个顶点的三个表面的相交关系。并且这种关系在以下附图中都成立。介电滤波器20通过把如图17(a)和(b)所示的介电谐振器10安装在基本为矩形平行六面体截止波导管21内面构成，截止波导管21由加工为1毫米左右的铜(Cu)片或磨至3毫米厚的铝(Al)块制成。另外，如图18所示，介电滤波器20内的两个位置内有馈送探头22，23。一个棒状材料被用作馈送探头24，25。相对于介电谐振器的x，y，z轴，两个馈送探头24和25的方向p平行于x轴，因此，由馈送探头24和25形成的夹角p’(未示出)为0度。

在图19中，介电滤波器20的通带特性用实线表示，而反射损耗用虚线表示。

如图19所示，本实例中的介电滤波器20的通带位于1.916[GHz]和1.934[GHz]之间，包括1.916[GHz]和1.934[GHz]。而且，在图19中，反射损耗尖峰51，52，53表明通过本实例的介电滤波器形成了三级带通滤波器。

(实例7)

本实例的介电谐振器11如图20(a)和(b)所示。图20(a)和(b)分别为同一谐振器11从不同视角观察的示意图。另外，由具有相对介电常数εγ为37的BaO-TiO₂系的介电材料组成的介电体块，被以和实例1中相同的方式用于本实例中的介电谐振器10。

本实例中的介电谐振器11具有由斜切除共有一个介电体块的一点的三个脊部部分形成的三个表面A(A1，A2，A3)，如图20(a)所示，及具有由斜切除共有所述的点的对角线上的另一个点的脊部而形成的另外三个表面A’4、A’5和A’6(下文中称为表面A’)。并且，在本实例中，由三个表面A或三个表面A’与另外相邻的三个表面B’1，B’2，B’3[参看图20(a)](下文中称为表面B’)或另外三个相邻的表面C’1，C’2和C’3[参看图20(b)](下文中称为表面C’)形成的夹角分别为45度。

为制成一个本实例的介电谐振器11，在边长为22毫米(22毫米×22毫米×22毫米)的立方体的介电体块中共有一点的三个脊部被斜切除，这样介电体块的表面A1，A2，A3分别形成了45度的夹角，并且表面A1，A2，A3的每个表面都形成了宽为7毫米的平面，如图20(a)所示。

而且，共有上述的点的对角线上的另一点的三个脊部被斜切除，这样，介电体块的表面和表面A’4、A’5和A’6分别形成45度的角，并且表面A’4、A’5和A’6的每个表面形成宽为7毫米的平面，如图20(b)所示。因此，最初的立方体的三个表面的一些部分被保留下来，未被斜切除，分别形成了邻接表面A2，A3的表面B’1，邻接表面A1，A3的表面B’2和邻接表面A1，A2的表面B’3，并且分别形成了正对表面B’3的表面C’1、正对表面B’1的表面C’2和正对表面B’2的表面C’3。表面B’1，B’2和B’3为一角被斜切除的边长为17毫米的正方形(17毫米×17毫米)，在本实例中，表面A和表面B’的面积比大约为48％，这比上述的实例1中的面积比要稍大一些。正对表面B’的表面C’的面积和形状与表面B’相似。

将本实例7中的介电谐振器11按与实例1中相同的方式，安装在基本为矩形平行六面体的截止波导管内，可以形成一种相似的滤波器。

(实例8)

本实例的一个介电滤波器的主要部分如图21所示。本实例的介电滤波器为安装有与图17(a)和(b)所示的实例6中的位于截止波导管内的、基本为矩形平行六面体的介电谐振器相类似的介电谐振器10的介电滤波器，但图21中只示出了介电谐振器10和馈送探头24和25。

当馈送探头24的方向p相对于介电谐振器10的x，y，z轴在x-y平面上摆动时，当方向p平行于x轴时，角度θ1为0度，方向p可以在-45度到+45度间变化，包括-45度和+45度，并且当探头25的方向p’在z-x平面上摆动时，当方向p’平行于x轴时，角度θ2为0度，方向p’可以在-45度到+45度间变化，包括-45度和+45度。顺便提一下，在本实例中，角度被调节为θ1＝5度，θ2＝8度。

(实例9)

本实例的介电滤波器的主要部分如图22(a)所示。本实例的介电滤波器为支撑着与图17(a)和(b)所示的实例6中的位于截止波导管内的、基本为矩形平行六面体的介电谐振器相类似的介电谐振器10的介电滤波器，但图22(a)中只示出了介电谐振器10和馈送探头24和25。

在本实例中，馈送探头位于介电谐振器10的表面B[图17(a)中的B2]和表面C[图17(b)中的C2]上。安装馈送探头24和25的位置如图22(b)所示。图22(b)为从x轴方向观察的介电谐振器10及探头24和25的示意图。馈送探头24和25的方向p(未示出)和p’(未示出)平行于x轴，如图22(b)所示，并且馈送探头24可以平行于y轴，而馈送探头25可以平行于z轴，如图22(b)所示。

在图22(b)中，用a表示馈送探头24和25彼此靠近地移动(参看附图)。此处，如图22(b)所示，当馈送探头24和25分别位于介电谐振器10的中心线上时，用a＝0来表示。

在本实例中，测量了以下三种情况的衰减特性，即：馈送探头24和25分别位于介电谐振器10的中心线上时[a＝0]，馈送探头24和25相向移动1毫米[a＝1mm]和馈送探头24和25背向移动1毫米[a＝-1mm]。在图23中，示出了本实例的介电谐振器的衰减特性。首先，如图所示，当a＝0时，在频率大约为1.873[GHz]处产生了衰减尖峰90。这样，在低于中心频率的较低频侧、即在较低波段侧获得了衰减尖峰。当馈送探头24和25相向移动1毫米[a＝1mm]时，在频率大约为1.805[GHz]处产生了衰减尖峰90，即与a＝0时相比，衰减尖峰移到较低频率侧。相反，当馈送探头24和25背向移动1毫米[a＝-1mm]时，在频率大约为1.90[GHz]处产生了衰减尖峰90，即与a＝0时相比，衰减尖峰移动到较高频率侧。

(实例10)

在上述的实例6到9中，描述了只使用一个介电谐振器的例子，但在本实例中，如图24所示，使用了两个介电谐振器10和一个六级介电滤波器100。此时，有两套馈送探头，由此产生的频率特性可能会以与实例8和9介绍的一样的方式发生变化。

尽管在图中未示出，仍然可以采用三个或更多的介电谐振器10，介电滤波器的特性可以通过改变馈送探头的位置或角度调节。

(实例11)

本实例使用了四个介电谐振器10，如图24(b)所示。本实例利用两个介电谐振器10把介电滤波器用于发送和接收，从而组成一个双工器200。

上文中对具体的优选实施例进行了描述，但可以理解本发明并非局限于此，在不超出本发明权利要求范围的条件下，还可用于其它优选的实施例。

例如，尽管在实例6至9中用棒状天线作为馈送探头，用环状天线也可获得相似的效果。

并且，尽管由斜切除共有一个介电体块的一点的三个脊部部分形成的三个表面A和另三个与之相邻的表面B或B’的夹角被设为45度，介于40度到50度之间的夹角，包括40度和50度的角度也能得到相似的效果。而且，尽管由斜切除共有一个介电体块的一个顶点的三个脊部部分形成的三个表面A’和另外三个与之相邻接的表面C’间的夹角被设为45度，然而介于40度到50度之间的夹角，包括40度和50度的角度也能得到相似的效果。

而且，尽管表面A和表面B的面积比被设为45％，而当面积比介于1％到200％之间时，包括1％和200％，也可获得相似的效果。

根据本发明的第一个优选实施例，可以获得一种三模式介电谐振器，通过一个介电体块，该谐振器能起到三个谐振器的作用，如上文中描述的一样。并且，通过使用三模式介电谐振器，可以减小介电滤波器的尺寸。作为尺寸缩小的结果，所需的谐振器的重量和数量都得以减小，从而节约成本。而且，还能有效地安置衰减尖峰，以避免不想要的谐振，等等。

更进一步，由于涉及本发明第二实施例的介电谐振器具有一个介电体块，该介电体块是通过斜切除基本为矩形平行六面体的三个脊部形成的、并且该谐振器还能产生谐振频率相等的三模式(TE_01δ模式)的简并耦合，这三种模式是在上述的介电体块的三个电-磁独立的表面上产生的，有可能很容易地就得到一种非常小的、结构简单，又能产生三模式谐振的介电谐振器。并且通过在例如基本为矩形平行六面体的截止波导管内安装涉及本发明第二个优选实施例的介电谐振器，并且在其中设置一个馈送探头，就可得到一种结构简单、体积小的介电滤波器。

Claims (14)

1.一种介电谐振器，包括矩形平行六面体形状的介电体块，其中，所述介电谐振器有一个通过斜切除所述介电体块的单独一个第一脊部面形成的第一平面和一个通过斜切除所述介电体块的单独一个第二脊部而形成的第二平面，所述第一斜切除的脊部与所述第二斜切除的脊部不平行，由此所述介电体块的三种谐振模式便被耦合在一起。

2.如权利要求1所述的介电谐振器，其中，所述介电体块的所述三种谐振模式的耦合量随所述第一平面和第二平面的尺寸的变化而变化。

3.一种介电滤波器，包括：

至少一个介电谐振器，所述介电谐振器含有矩形平行六面体形状的介电体块，其中，所述介电谐振器有一个通过斜切除所述介电体块的单独一个第一脊部而形成的第一平面和一个通过斜切除所述介电体块的单独一个第二脊部而形成的第二平面，所述第一斜切除的脊部与所述第二斜切除的脊部不平行，由此所述介电体块的三种谐振模式便被耦合在一起；

激发装置，其被分别设置在所述介电滤波器中以作为输入和输出终端；

波导管；并且

所述的至少一个介电谐振器位于所述波导管中。

4.如权利要求3所述的介电滤波器，还包括：

在结构上不同于所述的至少一个介电谐振器的另一个介电谐振器，所述的这另一个介电谐振器与所述的至少一个介电谐振器耦合。

5.如权利要求4所述的介电滤波器，其中，所述的另一个介电谐振器是一个具有TEM模式并且由金属构成的谐振器。

6.如权利要求3至5中任一项所述的介电滤波器，其中当位于所述波导管中的所述至少一个介电谐振器为多于一个时，在所述介电谐振器之间设置由导电材料构成的非封闭式隔断。

7.如权利要求3至5中任一项所述的介电滤波器，其中当位于所述波导管中的所述至少一个介电谐振器为多于一个时，在位于所述波导管中的所述介电谐振器之间插入第一金属棒以增强位于所述波导管中的所述介电谐振器之间的耦合。

8.如权利要求3至5中任一项所述的介电滤波器，其中每一个所述激发装置为一头部不与其他部件连接且由金属制成的天线。

9.如权利要求3至5中任一项所述的介电滤波器，其中进一步在位于所述波导管中的所述介电谐振器附近插入第二金属棒，所述三种谐振模式中每一种模式的谐振频率以及所述三种谐振模式之间的各个耦合量都可以通过调节所述第二金属棒的插入位置来调整。

10.如权利要求3至5中任一项所述的介电滤波器，其中所述介电谐振器由具有比介电谐振器的介电常数低的介电常数的介电元件来支持。

11.如权利要求6所述的介电滤波器，其中所述介电谐振器由具有比介电谐振器的介电常数低的介电常数的介电元件来支持。

12.如权利要求7所述的介电滤波器，其中所述介电谐振器由具有比介电谐振器的介电常数低的介电常数的介电元件来支持。

13.如权利要求8所述的介电滤波器，其中所述介电谐振器由具有比介电谐振器的介电常数低的介电常数的介电元件来支持。

14.如权利要求9所述的介电滤波器，其中所述介电谐振器由具有比介电谐振器的介电常数低的介电常数的介电元件来支持。

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