CN1198357C - 介质双工器和通信设备 - Google Patents
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Abstract
一种介质双工器包括大致成矩形的介质块。该介质块包括内部导体形成孔，这些孔都具有形成在它们内部表面上的内部导体，和没有内部导体形成在其上的内部导体未形成部分在内部导体形成孔的第一端部附近形成。介质块进一步包括形成在介质块外部表面上的外部导体和输入/输出电极，并且该输入/输出电极与外导体分离。在两个内部导体形成孔之间配置的通孔，该通孔具有在其内部表面上所形成的短路电极，以便从安装表面延伸到与其相对的表面。
Description
技术领域
本发明涉及主要在微波带使用的介质双工器和使用相同双工器的通信设备。
背景技术
结合图11将描述一种典型的介质双工器。
图11是典型介质双工器的外观透视图。
参照图11，大致为矩形的介质块1包括内部导体形成孔2a到2f，这些孔分别具有形成在它们内部表面上的内部导体3a到3f，并且在其整个外部表面上形成外部导体5。没有内部导体3a到3f形成在上面的内部导体未形成部分4a到4f在内部导体形成孔2a到2f的第一端部附近形成，并且第一端部开路。与第一端部相对的第二端部是短路。这样，就构成了介质谐振器。每个内部导体形成孔2a到2f都形成台阶，因此开路端侧具有大于短路端侧的内部直径。
在介质块1的外表面上，形成与外部导体5分离的输入/输出电极6和7，以便沿内部导体形成孔2a到2f的对齐方向从端面延伸到面向安装基片的安装表面。在介质块1的外表面上，在内部导体形成孔2c和2d之间进一步形成与外部导体5分离的输入/输出电极8，以便从内部导体形成孔2a到2f的开路端面延伸到安装表面上。通过这种结构，第一组内部导体形成孔2a到2c和第二组内部导体形成孔2d到2f都形成具有耦合电容器的三级介质滤波器，因而总体上形成介质双工器。
具体而言，介质块1、内部导体2a到2f和外部导体5构成TEM(横向电磁)模式谐振器，并且依据内部导体未形成部分4a到4f中生成的杂散电容，TEM模式谐振器彼此梳齿形耦合来形成介质滤波器。结合多个该介质滤波器来形成介质双工器。因为在谐振器之间的耦合，介质双工器就具有衰减极点(耦合极点)。衰减极点可以用于提供从通带到低频区域附近截断带或从通带到高频区域附近截断带的急剧衰减特性。
然而，这种典型的介质双工器面临一个需要解决的问题。
在具有大致为矩形的介质块和在其外部表面上形成的外部导体的介质双工器中，介质块和外部导体可能会产生除基本谐振模式或TEM模式之外的谐振模式，包括TE101模式。一旦产生与基本谐振模式不同的谐振模式，例如TE模式，介质双工器就将增加假信号响应。
为了克服这个问题，考虑的方法(1)是修改介质双工器的尺寸来抵消TE模式的谐振频率，(2)是单独提供组合的发送滤波器和接收滤波器，以便减小介质双工器上TE模式的影响。
在方法(1)中，介质双工器的尺寸必须考虑到受TE模式的限定，并且要求滤波器的设计能适应TEM模式。而且，因为在目前状况需要紧凑的介质双工器，所以，限制了可变的尺寸，导致设计中的不灵活性。
在方法(2)中，因为需要发送滤波器和接收滤波器两个部件，就增加了电路部件数，导致生产成本的增加。发送滤波器和接收滤波器通过焊接结合，因而使得可靠性降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能消除或减少TE模式影响，并且不需要修改尺寸或连接额外部件就能具有低假信号响应的介质双工器，并且提供一种使用该介质双工器的通信设备。
为了这个目标，在本发明的一个方面中，一种介质双工器包括：
介质块；
在介质块中形成的多个内部导体形成孔，每个孔具有形成在其内部表面上的内部导体，内部导体形成孔从介质块的一个表面延伸到与其相对的另一表面；
形成在介质块外部表面的外部导体和输入/输出端，输入/输出端与外导体分离；和
在发送侧上的多个内部导体形成孔和在接收侧的多个内部导体形成孔之间形成的至少一个短路导体，所述至少一个短路导体从平行于内部导体形成孔轴的一个表面延伸到另一与其相对的表面，并与所述外部导体导电耦合。
因此，该介质双工器受到TE模式较小的影响，并且具有低假信号响应。
介质双工器可以包括用于天线的激励孔，并且至少一个短路导体最好与激励孔相交。因此，介质双工器具有低假信号响应。
在本发明的另一方面中，一种通信设备结合有该介质双工器，因而，实现了所需的通信特性。
附图说明
本发明其他的特征和优势将通过下面结合附图对本发明的描述而变得清楚。
图1是根据本发明第一实施例的介质双工器外观透视图；
图2是图1中所示的介质双工器的截面图；
图3A和3B都是示出在介质双工器中产生的TE模式的磁场矢量图；
图4A和4B是示出根据第一实施例介质双工器的假信号响应图；
图5是根据本发明第二实施例的介质双工器外观透视图；
图6是图5中所示的介质双工器的截面图；
图7是根据本发明第三实施例的介质双工器外观透视图；
图8A和8B分别是如图7所示介质双工器的俯视图和截面图；
图9A和9B分别是根据本发明第三实施例的修改介质双工器外观的俯视图和截面图；
图10是根据本发明第四实施例的通信设备的框图；和
图11是典型的介质双工器外观透视图。
具体实施方式
根据本发明第一实施例的介质双工器将结合图1到4进行描述。
图1是介质双工器的外观透视图，而图2是如图1所示的介质双工器截面图。
图3A示出在典型介质双工器中所产生的TE模式的磁场矢量，而图3B示出在根据第一实施例的介质双工器中所产生的TE模式的磁场矢量，该实施例包括具有短路电极的通孔，所述电极形成在通孔的内部表面上。
图4A和4B是该介质双工器的假信号响应图表。
参照图1和2，大致成矩形的介质块1包括分别具有内部导体3a到3f的内部导体形成孔2a到2f，所述内部导体形成在形成孔的内部表面上，和形成在介质块大致整个外部表面上的外部导体5。没有形成内部导体3a到3f的内部导体未形成部分4a到4f在内部导体形成孔2a到2f的第一端部附近形成，并且第一端部开路。与第一端部相对的第二端部短路。这样，就构成了介质谐振器。每个内部导体形成孔2a到2f都形成台阶，因此开路端侧具有大于短路端侧的内部直径。
在介质块1的外表面上，形成与外部导体5分离的输入/输出电极6和7，以便沿内部导体形成孔2a到2f的对齐方向从端面延伸到面向安装基片的安装表面。在介质块1的外表面上，在内部导体形成孔2c到2d之间进一步形成与外部导体5分离的输入/输出电极8，以便从内部导体形成孔2a到2f的开路端面延伸到安装表面上。
输入/输出电极6与内部导体3a电容耦合，并且输入/输出电极7与内部导体3f电容耦合。输入/输出电极8与内部导体3c和3d电容耦合。
通过这种结构，第一组内部导体形成孔2a到2c和第二组内部导体形成孔2d到2f分别作为第一和第二的三级梳齿形介质滤波器。使用第一梳齿形滤波器作为发送滤波器并使用第二梳齿形滤波器作为接收滤波器的设备将作为一种介质双工器，在该双工器中，输入/输出电极6、7和8通常分别用作发送信号输入端、接收信号输出端和天线端。
如图1和2中所示，在其上具有短路电极10的通孔9配置在介质块1中央的内部导体形成孔2c和2d之间，以便从安装表面(图1的左手处)延伸到其相对表面(图1右部或后部表面)。
在这样构造的介质双工器中，在如图3A所示的TE101模式的电场能量高度集中的位置，通过短路电极10短路磁场。因此，实质上就没有生成或激发TE101模式。如图3B所示，TE201模式实质上没有受到短路电极10的影响，并且没有被抑制，反而有时会增强。TE201模式的谐振频率本质上高于TE101模式的谐振频率，并且减少了TE模式对所使用频带上的影响，导致假信号响应的减少。
含有短路电极10的通孔并不需要配置在介质块1的中央，并且如果需要，可以将通孔9配置在端面附近作为替代。除了单个通孔，也可以配置多个通孔。
图4A和4B是示出在具有尺寸为10×6×2mm的介质双工器中发送和接收的假信号响应图例。每个图展示了当没有包括短路电极10时，当短路电极10插入在中央时和当短路电极10插入在端部时的特性。
如图4A和4B中清楚示出，当没有包括短路电极10时，在3.8GHz附近产生TE101模式。另一方面，当短路电极10插入在端部时，峰值频率可以移动到4.1GHz附近，或当短路电极10插入在中央时，峰值频率可以移动到4.5GHz附近，在3.6GHz和3.9GHz之间范围内衰减量增加。因而，因为在靠近中央处配置有短路电极，峰值频率就移动到更高的频率区域。
在根据结合图1到3的第一实施例的介质双工器中，输入/输出电极6到8与预定内部导体电容耦合；然而，也可以使用其他类型的输入/输出单元。例如，在比最外内部导体形成孔2a和2f更外部的位置形成激励孔，以便与内部导体形成孔2a和2f平行。在内部导体形成孔2c和2d之间进一步形成激励孔，以便与内部导体形成孔2c和2d平行。随后，形成与包含在激励孔中的导体导通的输入/输出电极，以便从安装表面延伸到内部导体形成孔2a到2f的开路端面。
在这种情况下，激励孔与通过邻近激励孔的相关内部导体形成孔所形成的谐振器叉指型耦合。
三个输入/输出电极中的一个或两个可以通过激励孔外部耦合。
除通过激励孔外部耦合之外，可以配置陷波谐振器。具体地说，具有与内部导体形成孔2a到2f相同结构的内部导体形成孔在比与内部导体形成孔2a和2f耦合的激振孔更外侧位置上形成。这些内部导体形成孔是作为陷波谐振器使用。
该陷波谐振器在通带边界将提供增强的衰减特性，因而，除了上述优势外，还改善了该介质双工器的性能。在发送滤波器侧上的陷波谐振器展示了从发送频率通带到接收频率带的发送量的急剧下降。在接收滤波器侧上的陷波谐振器展示从接收频率通带到发送频带的发送量的急剧下降。
可以配置在发送滤波器侧上的陷波滤波器或在接收滤波器侧上的陷波谐振器。
在图1到3中，在通孔9的内部表面上形成短路电极10。为了短路两个表面，可以在介质块1中嵌入导体，例如电极膜或金属条，来替代通孔9。
根据本发明第二实施例的介质双工器将结合图5和6进行描述。
图5A和5B是两种不同类型的介质双工器的外观透视图。图5A示出具有输入/输出电极的介质双工器，所述电极在安装表面上和沿内部导体形成孔2a到2f的对齐方向端面上形成。图5B示出具有输入/输出电极的介质双工器。所述电极在安装表面上、沿内部导体形成孔2a到2f的对齐方向的端面上以及在内部导体形成孔2a到2f的开路表面上形成。
图6是如图5A所示的介质双工器的截面图。
参照图5A和6，大致成矩形的介质块1包括内部导体形成孔2a到2f，这些孔分别具有形成在其内部表面上的内部导体3a到3f，和除形成有内部导体形成孔2a到2f的部分(即在5块表面上)之外，在该介质块外部表面上形成的外部导体5。形成有内部导体形成孔2a到2f的表面包括在内部导体形成孔2a到2f开路附近中的电极，并且那块表面是开路的。与其相对的形成有内部导体形成孔2a到2f的表面是短路的。这样，就构成了介质谐振器。
在介质块1的外部表面上，形成了与外部导体5分离的输入/输出电极6和7，以便从沿内部导体形成孔2a到2f的对齐方向的端面延伸到面向安装基片的安装表面。在介质块1的外表面上，在内部导体形成孔2a到2f的开路表面附近的安装表面上的内部导体形成孔2c和2d之间进一步形成与外部导体5分离的输入/输出电极8。通过这种结构，第一组内部导体形成孔2a到2c和第二组内部导体形成孔2d到2f都形成三级梳齿形介质滤波器。输入/输出电极6与内部导体3a电容耦合，而输入/输出电极7与内部导体3f耦合。输入/输出电极8与内部导体3c和3d电容耦合。因而，从整体上形成介质双工器。
在内部导体形成孔2c和2d之间的中央配置有通孔9，该通孔具有在其内部表面上所形成的短路电极10，以便从安装表面延伸到其相对的表面。
在这种结构的介质双工器中，如同第一实施例中，TE模式中的最低谐振频率移动到最高的频率区域中，导致了假信号响应的减少。
如图5B所示的介质双工器包括输入/输出电极6和7，形成所述的电极是以便从安装表面延伸到沿内部导体形成孔2a和2f对齐方向的端面，以及内部导体形成孔2a到2f的开路表面。介质双工器进一步包括输入/输出电极8，形成所述的电极是以便从安装表面延伸到内部导体形成孔2a到2f的开路表面。其他部件的结构与如图5A所示的介质双工器中的部件结构相同。在如图5B所示这样构造的介质双工器中，如同第一实施例中，TE模式中的最低谐振频率移动到更高的频率区域中，导致了假信号响应的减少。
根据本发明第三实施例的介质双工器将结合图7和8进行描述。
图7是介质双工器的外观透视图，而图8A和8B分别是如图7所示介质双工器的俯视图和截面图。
如图7所示的介质双工器包括用于天线的激励孔11(此后简称为“激励孔”)，该孔穿透输入/输出电极8，并平行于内部导体形成孔2a到2f穿透介质块1。输入/输出电极8从安装表面延伸到开路表面，在其中形成了内部导体形成孔2a到2f的短路端。通过这种结构，输入/输出电极6和7分别与内导体3a和3f容性耦合。其他部件的结构与根据第一实施例的介质双工器中的部件结构相同。输入/输出电极8通过激励孔11与内部导体3c和3d叉指型耦合，导致磁场耦合。
在这样结构的介质双工器中，具有形成在其内部表面上的短路电极10的通孔9与激励孔11相交。
通过这种结构，如同第一实施例中，TE模式中的最低谐振频率移动到更高的频率区域中，导致了假信号响应的减少。
如果在形成有内部导体形成孔2a到2f开路端的开路表面上形成了输入/输出电极8，那么，激励孔11可以与内部导体3c和3d梳齿形耦合，导致磁场耦合。该结构具有和第一实施例相同的优点。
如图9A和9B所示的介质双工器具有相同的优点。
图9A是根据本发明第三实施例的修改介质双工器外观透视图，而图9B是如图9A所示的介质双工器的截面图。
如同图7所示的介质双工器中，如图9A和9B所示的介质双工器包括通孔9，该通孔具有在其内部表面上所形成的短路电极10，该通孔能从安装表面延伸到其相对的表面。与图7中所示的介质双工器不同，通孔9没有与激励孔11相交。其他部件的结构与如图7和8A以及8B所示的介质双工器中的部件结构相同。
通过这种结构，如同第一实施例中，TE模式中的最低谐振频率移动到更高的频率区域中，导致了假信号响应的减少。因为通孔9没有与激励孔11相交，所以，它没有在功能上影响激励孔11。而如图7所示的介质双工器可以通过通孔9的宽度而具有比如图9所示介质双工器更窄的宽度。这样，如图7所示的介质双工器可以更加紧凑。
如图7到9所示的根据第三实施例的介质双工器可以包括在比最外侧内部导体形成孔2a和2f更外侧位置上形成以便与最外侧内部导体形成孔2a和2f平行，因此，发送信号输入单元或接收信号输出单元通过激励孔外部耦合。
虽然在第一到第三实施例中，通孔9在横截面上具有矩形形状，但通孔9并不局限于这种形状。具有圆形、椭圆形或多边形横截面的通孔也将具有相同的优点。
根据本发明第四实施例的的一种通信设备将结合图10进行描述。
图10是该通信设备的框图。
在图10中，通信设备包括发送/接收天线ANT、双工器DPX、带通滤波器BPFa和BPFb，放大器电路AMPa和AMPb，混频器MIXa和MIXb，振荡器OSC和合成器SYN。要发送或要接收的中频信号表示为IF。混频器MIXa对从具有IF信号的合成器SYN输出的中频信号调制，带通滤波器仅通过发送频带信号。由放大器电路AMPa对结果信号进行放大，并随后通过双工器DPX从天线ANT发送。放大器电路AMPb对从双工器DPX输出的信号进行放大。带通滤波器BPFb对从放大器电路AMPb输出的信号中仅通过接收频带的信号。从带通滤波器BPFb输出的频率信号通过混频器MIXb与接收信号混合来输出中频信号IF。如图10所示的双工器DPX可以通过具有结合图1到9所述的任意结构的介质双工器来实现。结合有这种具有低假信号响应的紧凑介质双工器的通信设备变得很紧凑，并且具有高度有效的预定通信性能。
虽然，本发明是结合特定实施例进行描述，但许多其他的变化和修改以及其他使用对于本领域的熟练技术人员将变得很明显。因而，本发明并不受这里所揭示的说明限制，而是仅由附加权利要求限定。
Claims (3)
1、一种介质双工器，其特征在于，包括：
介质块；
在所述介质块中形成的多个内部导体形成孔，每个孔具有形成在其内部表面上的内部导体，所述内部导体形成孔从介质块的一个表面延伸到与其相对的另一表面；
形成在所述介质块外部表面上的外部导体和输入/输出端，所述输入/输出端与所述外部导体分离；
在发送侧上的多个内部导体形成孔和在接收侧的多个内部导体形成孔之间形成的至少一个短路导体，所述至少一个短路导体从平行于内部导体形成孔轴的一个表面延伸到另一与其相对的表面，并与所述外部导体导电耦合；
其中，所述介质块包括用于天线的激励孔，并且所述至少一个短路导体与所述激励孔相交。
2、如权利要求1所述的介质双工器，其特征在于，所述介质块是矩形块。
3、一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的介质双工器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20050420 |