CN1236197A - 介电滤波器、介电双工器及其安装结构以及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种介电滤波器,包括:一介电块,它包括彼此相对的一第一表面和一第二表面;一在介电块的第一表面和第二表面之间延伸的共振器孔,共振器孔包括一大截面部、一小截面部、以及一位于大截面部和小截面部之间的阶梯部分;一设置在共振器孔的内表面上的内导体;一设置在介电块外表面上的外导体;内导体在介电块的第一表面上不与外导体电连接,而在介电块的第二表面上与外导体电连接;以及设置在介电块第一表面上的支座部,从而使第一表面可作为介电滤波器的安装面。

Description

介电滤波器、介电双工器及其安装结构以及通信装置
本发明涉及介电滤波器、介电双工器及其安装结构以及通信装置。
近年来，尺寸小、重量轻的薄形通信设备，例如移动电话等已得到广泛和快速地传播和应用。随着这些装置的广泛应用，需要研制出一种尺寸小、重量轻、厚度小的介电滤波器和介电双工器(duplexer)来安装到上述类型的设备上。
通常，已知有如图11所示的介电滤波器。介电滤波器8包括设置在一单个介电块2内的多个共振器孔3，该介电块2的表面上设有一外导体1。在每个共振器孔3内的内表面上设有一内导体4。内导体4在介电块2的侧面2b，即图11所示介电滤波器8的后表面上电连接于外导体1，而在图11中的前表面2a上不与外导体1电连接。
通常，介电滤波器8是这样安装到电路板6上的，即，各共振器孔3与电路板6平行。为了减小具有上述安装结构的介电滤波器8的高度，可以减小共振器孔3的直径来降低介电块2的高度h。然而，由于共振器孔3的直径较小，因而很难借助金属模来形成介电块2。通常，介电滤波器8的高度是Q0。为了达到Q0高度，必须确保相对于每个共振器孔3的直径的最佳高度h。为此，要降低介电滤波器8的高度就比较困难。在某些情况下，从开路表面2a泄漏的电磁场会对安装在电路板6上的其它电子元件的特性造成不利的影响。类似地，在某些情况下，从其它电子元件泄漏的电磁场也会对介电滤波器8的特性造成不利的影响。
因此，本发明的目的在于，提供尺寸小、高度小并具有优良特性的介电滤波器、介电双工器、具有上述装置的安装结构以及通信装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种介电滤波器，包括：一介电块，它包括彼此相对的一第一表面和一第二表面；一在介电块的第一表面和第二表面之间延伸的共振器孔，共振器孔包括一大截面部、一小截面部、以及一位于大截面部和小截面部之间的阶梯部分；一设置在共振器孔的内表面上的内导体；一设置在介电块外表面上的外导体；内导体在介电块的第一表面上不与外导体电连接，而在介电块的第二表面上与外导体电连接；以及设置在介电块第一表面上的支座部，从而使第一表面可作为介电滤波器的安装面。
本发明还提供了一种包括上述介电滤波器的介电双工器，它设有多个所述共振器孔，至少其中一个孔构成了一发送滤波器，而至少其中另一个构成了一接收滤波器。
根据上述的结构和布置，介电滤波器或介电双工器是这样安装到电路板或类似物上的，即，共振器孔的轴线基本垂直于电路板或类似物。在每个共振器孔内的大截面部和小截面部之间形成有阶梯部分。内导体的导体通道延伸至阶梯部的表面。因此，该导体通道长出相应于阶梯部的一段。因此，与没有这种阶梯部分的滤波器或双工器相比，可以使介电滤波器或介电双工器的共振器孔的轴向尺寸减小。于是，可以降低介电滤波器或介电双工器的安装高度。此外，由于在介电块的第一表面上设置了支座部分，因而在作为安装面的介电块第一表面与电路板或类似物之间可以形成一间隙。借助该间隙，可以减小在介电块的第一表面与电路板之间产生的杂散电容。此外，由于作为开路表面的第一表面与电路板相对，因而可以防止从第一表面泄漏的电磁场对安装在电路板上的其它电子元件造成不利影响。类似地，也可以防止从其它电子元件泄漏的电磁场影响介电滤波器或介电双工器。
可以在每个共振器孔的大截面部与小截面部之间的阶梯部设置凹部，内导体的导体通道可以延伸至阶梯之凹部的表面。因此，导体通道可以长出相应于该凹部的一段。于是可以进一步地降低介电滤波器或介电双工器的共振器孔的轴向尺寸。
此外，可以在介电块的第一表面上设置一凹槽。根据凹槽的尺寸和形状，可以使由共振器孔之一、外导体和介电块组成的每一个介电共振器的共振器长度发生变化，还可以改变相邻共振器之间的电容耦合和电感耦合的耦合系数。
另外，根据本发明，配有上述介电滤波器和介电双工器中的至少一个的安装结构和电信装置可以灵活地满足装置薄形化的需求。
通过下面结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以更清楚地了解本发明的其它特征和优点，附图中相同的标号表示相同的元件，以避免重复描述。
图1是根据本发明第一实施例的介电滤波器的立体图；
图2是图1所示介电滤波器的立体图；
图3是图1所示介电滤波器的剖视图；
图4是根据本发明第二实施例的介电滤波器的立体图；
图5是根据本发明第三实施例的介电双工器的立体图；
图6是根据本发明第四实施例的介电滤波器的立体图；
图7是图6所示介电双工器的平面图；
图8是沿图6中的线Ⅷ-Ⅷ剖取的剖视图；
图9是沿线Ⅸ-Ⅸ剖取的剖视图；
图10是根据本发明第五实施例的一通信装置的方框图；
图11是一传统介电滤波器的立体图；
首先来描述第一实施例。如图1所示，一介电滤波器11包括一单个介电块12，它具有基本矩形的平行六面体形状。介电块12具有两个共振器孔13和14，它们在彼此相对的第一和第二表面12a,12b之间延伸。共振器孔13,14在单个介电块12中是这样布置的，即它们的轴线相互平行。
共振器孔13,14分别由一横截面积较大的部分13a和一横截面积较小的部分13b以及一横截面积较大的部分14a和一横截面积较小的部分14b组成，所述小截面部13b具有一圆形横截面形状并与大截面部13a连通，小截面部14b也具有圆形横截面形状并与大截面部14a连通。在大截面部13a与小截面部13b之间以及在大截面部14a与小截面部14b之间的交界区域内的阶梯部分15上形成有凹部18，它们与小截面部13b,14b隔开一预定距离。更具体地说，凹部18是这样形成的，即，沿着大截面部13a,14a内表面上的除了相邻内壁之间区域以外的其它部分，并围绕小截面部13b,14b的大约四分之三圆周。每个凹部18的相对两端向外伸出，使得共振器孔13,14的相邻部分的相对面积增大，因而可以加强共振器孔13,14的耦合程度。
在介电块12的外表面上设有一外导体17和一对输入、输出电极21,22。两个内导体16分别设置在共振器孔13,14内。外导体17设置在介电块12外表面上的除了输入和输出电极21,22以及因大截面部13a,14a而形成的第一开路表面12a(下文中将称作开路表面12a)的区域上。设置了一对输入和输出电极21,22，它们与外导体17不连接。此外，输入和输出电极21,22的一端直接连接于内导体16，而另一端则延伸到设置在介电块12侧面的半圆形凹部19的内表面上。
在开路表面12a上，内导体16不与外导体17电连接，但分别连接于内和外电极21,22。在小截面部13b,14b短路那一侧的第二表面12b(下文中将称作短路表面12b)上，内导体16电连接于外导体17。因此，介电共振器R1,R2是由共振器孔13,14中的内导体16和设置在单个介电块12内的外导体17形成的。
在介电块12的开路表面12a的四个角落上分别设置了支座部23a、23b、23c和23d，在其左、右边缘上分别设有支座部23e、23f。外导体17延伸至支座部23a-23d的表面，输入和输出电极21,22分别形成在支座部23e,23f的表面上。
如图2和3所示，可借助支座部23a-23f并利用开路表面12a作为安装面，将具有上述结构的介电滤波器11稳固地安装到电路板50或一通信装置的类似物上。也就是说，滤波器11是通过焊接或类似手段安装成使共振器孔13,14的轴线垂直于电路板50。在电路板50的上侧面，可以彼此相对地设置信号布线51和52。接地布线53设置在信号布线51和52的相对侧，并在信号布线51和52之间的一个位置上形成桥接。外导体17延伸到支座部23a-23d的表面，从而与电路板50上的接地布线53电连接。设置在支座部23e,23f上的输入和输出电极21,22分别与电路板50上的信号布线51,52电连接。
开路表面12a是这样设置的，即，借助支座部23a-23f在开路表面12a和电路板50之间形成一间隙(空气层)，而不是直接和电路板接触。如果开路表面12a与电路板50直接接触，则由于介电块12具有高介电常数，因而将在介电共振器R1,R2的开放侧与电路板50的接地布线53之间产生较高的杂散电容。高杂散电容会对介电滤波器的特性带来不利影响。相反，在第一实施例中，由于在开路表面12a与电路板50上的接地布线53之间形成有间隙(空气层)，并因为空气具有较低的介电常数，因而能减小介电共振器R1,R2的开路侧与电路板50上的接地布线53之间的杂散电容。因此，在介电滤波器11中，可以抑制杂散电容的影响。也就是说，可以使介电共振器R1,R2的共振频率以及介电共振器R1,R2之间的电容耦合和电感耦合的耦合系数变得稳定。此外，通过改变支座部23a-23f的高度，可以控制介电共振器R1,R2的共振频率。
开路表面12a与电路板50相对，不与安装在电路板50上的其它电子元件(未示)相对。这样可以有效地防止从开路表面12a泄漏的电磁场影响其它电子元件。类似地，这样还可以防止从其它电子元件泄漏的电磁场影响介电滤波器11。
此外，在共振器孔13,14中，在大截面部13a和小截面部13b之间以及在大截面部14a和小截面部14b之间的交界区域上分别设置了阶梯部分15。内导体16的导体通道延伸至阶梯部15的表面，因而长出相应于阶梯部15的一段。此外，在阶梯部15内分别设有凹部18。因此，与传统的没有设置凹部18的介电滤波器相比，内导体16的导体通道比较长。如果内导体16的导体通道较长，则介电滤波器11的中心频率较低。因此，在中心频率恒定的条件下，与通常的介电滤波器相比，可以减小介电滤波器11的共振器孔13,14的轴向长度。因此，可以在不减小共振器孔13,14的情况下降低介电滤波器11的安装高度H。
下面将结合图4来描述第二实施例。如图4所示，介电滤波器11a与图1所示的介电滤波器11大致相同，只是在介电块12的开路表面12a上内设有一凹槽26。凹槽26形成在共振器孔13,14之间，凹槽26与相应共振器孔13,14的一部分重叠。
介电滤波器11a具有与第一实施例相同的优点，并且还具有进一步的优点，即，可以相应于凹槽26的形状和尺寸来控制相邻介电共振器R1,R2之间的电容耦合和电感耦合的耦合系数，进而可以很方便地控制介电滤波器11a的带宽。
下面将结合图5来描述第三实施例。如图5所示，该介电滤波器11与结合图1描述的介电滤波器11具有相同的结构，只是在介电块12的开路表面12a上设置了凹槽27,28和29。凹槽27形成在共振器孔13,14之间，凹槽27与共振器孔13,14的一部分重叠。凹槽28形成在输入和输出电极21附近，其一端与共振器孔13接触。凹槽29形成在输入和输出电极22附近，其一端与共振器孔14接触。凹槽27-29的深度符合介电滤波器11b的技术规范。
介电滤波器11b具有与第一实施例的介电滤波器相同的优点，并且还具有进一步的优点，即，可以相应于凹槽27的形状和尺寸来控制相邻介电共振器R1,R2之间的电容耦合和电感耦合的耦合系数，进而可以很方便地控制介电滤波器11b的带宽。此外，还可以通过改变凹槽28,29的形状来调节介电共振器R1,R2的共振器长度，进而很方便地调节介电滤波器11b的滤波器频率。
下面将结合图6-图9来描述第四实施例。图6、7、8和9分别是根据本发明第四实施例的一介电双工器的立体图、平面图、沿图6中的线Ⅷ-Ⅷ剖取的剖视图、沿图6中的线Ⅸ-Ⅸ剖取的剖视图。一介电双工器31包括一呈矩形平行六面体形状的单个介电块32，该介电块具有在彼此相对的第一和第二表面32a、32b之间延伸的七个共振器孔341至347共振器孔341至347是布置成能使其轴线相互平行而在介电块32内形成一直线。
共振器孔341至347中的每一个均包括一具有矩形横截面的大截面部34a以及一与该大截面部34a连通的小截面部34b(参见图8)。在大截面部34a与小截面部34b之间的交界区域内的一阶梯部分35上，在大截面部34a的两端设有凹部38(参见图9)。共振器孔341至347的尺寸以及凹部38的尺寸和深度是单独设定的，以便使双工器31具有所需的电特性。也就是说，可以将共振器孔341、343、344和347的形状和尺寸设置成比较大，而将共振器孔345和346的形状和尺寸设置成比较小。将共振器孔342的尺寸和形状设置成介于共振器孔345和346之间。此外，共振器孔341至347的间隔距离符合介电双工器的技术规范。
布置在双工器31的靠左侧那一半的四个共振器孔341至344相互之间电磁耦合而构成一发送侧滤波器33t。类似地，布置在双工器31的靠右侧那一半的四个共振器孔344至347相互之间电磁耦合而构成一接收侧滤波器33。
在介电块32的外侧形成有一外导体37、一发送电极41、一天线电极42、以及一接收电极43。内导体36分别形成在共振器孔341至347的内表面。外导体37形成在介电块32的外侧上的、除了设有电极41至43的区域以及大截面部34a敞开的第一表面32a(下文中将称作开路表面)以外的其它区域。发送电极直接连接于共振器孔341的内导体36。天线电极直接连接于共振器孔344的内导体36。接收电极直接连接于共振器孔347的内导体36。
每个内导体36在开路表面32a上没有与外导体37电连接，并且在小截面部34b敞开的侧面(下文中将称作短路侧面32b)上与外导体37短路(电连接)。因此，各介电共振器分别是由介电块32、共振器孔341至347的内导体36、以及外导体37构成。
支座部45a至45p设置在介电块12的开路表面32a的外周区域。外导体37延伸至支座部45a、45b、45d、45f和45h至45p的表面。发送电极41形成在支座部45c的表面上，天线电极42在支座部45e的表面上，接收电极43在支座部45g的表面上。
具有上述结构的介电双工器31是这样安装的，即，用作安装面的开路表面32a借助支座部45a至45p稳固地安装到一电路板或类似物上。也就是说，双工器31在电路板上是安装成能使其共振器孔341至347的轴线基本垂直于电路板。在安装双工器时，开路表面是安装成可借助支座部45a至45p而确保在开路表面32a与电路板之间有一间隙(空气层)，从而避免与电路板直接接触。因此，可以减小介电双工器31所包含的介电共振器的开放侧面与电路板的接地布线之间的杂散电容。因此，在介电双工器31中，可以抑制杂散电容的影响，从而使介电共振器相互间的电容耦合和电感耦合的耦合系数和各介电共振器的共振频率得以稳定。此外，通过改变支座部45a至45p的高度，就可以调节介电共振器的共振频率。
开路表面32a与电路板相对，不与安装在电路板上的其它电子元件相对。这样可以有效地防止从开路表面32a泄漏的电磁场影响其它电子元件。类似地，这样还可以防止从其它电子元件泄漏的电磁场影响介电双工器31。
此外，在共振器孔341至347中，在大截面部34a和小截面部34b之间的交界区域上形成有阶梯部分35。延伸至阶梯部35之表面的内导体36的导体通道长出相应于阶梯部35的表面的一段。此外，在阶梯部35内分别设有凹部38。因此，与传统的没有设置凹部38的介电双工器相比，内导体36的导体通道比较长。如果内导体36的导体通道较长，则介电双工器31内的各介电共振器的中心频率较低。内导体36的导体被加长。因此，在中心频率恒定的条件下，可以将介电双工器31的共振器孔341至347的轴向长度做得比传统介电双工器小。因此，可以在不减小共振器孔341至347的尺寸的情况下降低介电双工器31的安装高度H。
下面将结合图10来描述一个以移动电话为例的根据本发明第五实施例的通信装置。
图10是一移动电话120的RF部分的电路框图。在图10中，标号122表示一天线，标号123表示供该天线使用的滤波器(双工器)，131表示一发送侧绝缘体，132表示一发送侧放大器，133表示一发送侧的级间带通滤波器，134表示一发送侧的混频器，135表示一接收侧的放大器，136表示一接收侧的级间带通滤波器，137表示一接收侧的混频器，138表示一电压控制振荡装置(VCO),139表示一本地带通滤波器。
在上述结构中，作为与天线一起使用的滤波器(双工器)123，可以采用例如上述第四实施例所述的双工器31。此外，发送侧级间带通滤波器133、接收侧级间带通滤波器136、以及本地带通滤波器139可以采用例如第一、第二和第三实施例所述的介电滤波器11、11a和11b。通过安装双工器31和介电滤波器11、11a和11b，可以降低RF部分的高度。
下面将描述其它较佳实施例。根据本发明的介电滤波器、介电双工器、它们的安装结构以及通信装置可以在各个方面都有所变化，但可以不偏离本发明的范围，并且不限于上述实施例。例如，在第四实施例的介电双工器31中，可以在开路表面32设置一个凹槽。设置在介电滤波器和介电双工器内的大截面部和小截面部的横截面形状和尺寸是可以选择的。各凹部的形状和尺寸可以相应于横截面的形状和尺寸来变化。
从以上描述中应该清楚地理解，根据本发明，可以减小介电滤波器和双工器的共振器孔的轴向尺寸，并且由于在共振器孔的大截面部和小截面部之间的交界区域内形成有阶梯部分，因而可以在不改变内导体的导体通道的情况下降低安装高度。当把介电滤波器或介电双工器安装到电路板上时，由于在基底带宽第一表面上设有支座部，因而在作为滤波器或双工器安装表面的介电块第一表面与电路板或类似物之间可形成间隙。借助该间隙，可以减小介电块的第一表面与电路板之间的杂散电容。
此外，作为开路表面的第一表面与电路板相对。这样就可以防止从第一表面泄漏的电磁场影响安装在电路板上的其它电子元件。类似地，这样还可以防止从其它电子元件上泄漏的电磁场影响介电滤波器或介电双工器。此外，设置在第一表面上的各支座部分使得介电滤波器或介电双工器在安装到电路板上时能保持稳定状态。此外，介于大截面部与小截面部之间的阶梯部分内的凹部可以进一步地减小介电滤波器或介电双工器的共振器孔的轴向尺寸。因此，可以进一步地降低介电滤波器或介电双工器的安装高度。
通过在介电块的第一表面上设置凹槽并且改变凹槽的深度和形状，就可以改变相邻共振器孔之间的电容耦合和电感耦合的耦合系数，以及介电共振器的共振器长度。
由于配备了至少一个具有上述特性的介电滤波器或介电双工器，所以本发明的通信装置和安装结构可以满足通信装置薄形化的需求。
虽然上面结合较佳实施例对本发明进行了描述，但应该理解，熟悉本技术领域的人员在不偏离本发明精神的基础上还可以作出种种形式或细节上的变化。

Claims (7)

1．一种介电滤波器，包括：
一介电块，它包括彼此相对的一第一表面和一第二表面；
一在所述介电块的第一表面和第二表面之间延伸的共振器孔，所述共振器孔包括一大截面部、一小截面部、以及一位于所述大截面部和小截面部之间的阶梯部分；
一设置在共振器孔的内表面上的内导体；
一设置在介电块外表面上的外导体；
所述内导体在介电块的第一表面上不与外导体电连接，而在介电块的第二表面上与外导体电连接；以及
设置在介电块第一表面上的支座部，从而使第一表面可作为介电滤波器的安装面。
2．如权利要求1所述的介电滤波器，其特征在于，在所述共振器孔的大截面部与小截面部之间的阶梯部分上设有一凹部。
3．如权利要求1所述的介电滤波器，其特征在于，在所述介电块的第一表面上设有一凹槽。
4．一种介电双工器，包括如权利要求1所述的介电滤波器，其特征在于，其设有多个所述共振器孔，至少其中之一构成了一发送滤波器，而至少其中另一个构成了一接收滤波器。
5．如权利要求4所述的介电双工器滤波器，其特征在于，在所述共振器孔的大截面部与小截面部之间的阶梯部分上设有一凹部。
6．一种安装结构，其特征在于，如权利要求1、2和3之一所述介电滤波器和如权利要求4和5之一所述介电双工器中的至少一个安装在一电路板上。
7．一种通信装置，包括如权利要求1、2和3之一所述的介电滤波器、如权利要求4和5所述的介电双工器、以及如权利要求6所述的安装结构中的至少一个。
CNB991051416A 1998-04-17 1999-04-15 介电滤波器、介电双工器及其安装结构以及通信装置 Expired - Fee Related CN1150656C (zh)

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