CN1241043A

CN1241043A - 介质滤波器

Info

Publication number: CN1241043A
Application number: CN98126703.3A
Authority: CN
Inventors: 金哲镐; 金镇德; 朴相俊
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Partron Co Ltd
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-01-12
Anticipated expiration: 2018-12-30
Also published as: US6636132B1; ATA211698A; GB2339340B; BR9900178A; FR2781086B1; FR2781086A1; GB9827893D0; DE19859205A1; TW406467B; JP2000049504A; CN1201428C; SE9804354D0; GB2339340A; SE9804354L; AT411000B

Abstract

一种介质滤波器,有一个具有第一、二表面及侧面的介质块,平行穿透第一、二表面的多个谐振孔,所述第二表面、侧面及孔内均覆盖有导电材料,多个输入/输出端,以及至少一个沿所述孔的排列方向位于所述第一表面上的增强谐振器之间耦合电路的第一导电图形。

Description

介质滤波器

本发明涉及一种介质滤波器。更具体地说，其涉及一种集成类型的介质滤波器，其能够以一个较高的衰减率来截止低于作为参考频带的通频带的低频区中的频率信号，从而即使在低频区中也可以以一种简单的方式来调节衰减率。

通常，介质滤波器具有一组彼此相连的介质块，在每个介质块又分别包括一个同轴谐振器，由此获得所需的通频特性，而一种作为结构方面的改进型滤波器的集成型介质滤波器则仅具有一个单独的介质块，而在该介质块中则具有一组同轴谐振器。

用作带通滤波器的集成型介质滤波器常被用于诸如车载电话，便携电话及诸如此类的移动通信设备中，以获得所需信道中的唯一的一种频率信号。因此，集成型介质滤波器一般要求尺寸较小，重量较轻，并具有较强的抗冲击性，并且还应需要大约20-30MHz的带通特性。

图1到图3所示分别为第一种到第三种常规集成型介质滤波器的示意图。首先，如图1所示的常规集成型介质滤波器具有一个置于两个谐振孔7和8之间的耦合孔9，由其来调节互感及互电容。在此情况中，耦合度取决于耦合孔9的大小，长度及位置。然而，增加耦合孔9使得介质滤波器难于成形，而且其机械强度也被破坏了，因此其将产生一个问题在于常规集成型介质滤波器将不能满足现有移动通信设备的需要。其次，图2A所示的常规集成型介质滤波器包括两个谐振孔7和8，其分别具有一个非恒定的内径，即如图2B所示，内径在某一段上发生改变，由此通过由谐振孔的内径差所引起的特性阻抗差实现了谐振孔的耦合。与图1所示的介质滤波器相比，图2A所示的集成型介质滤波器带通特性有所改善，但其仍然存在一个问题在于由于小谐振孔的内径不恒定，其制造工艺将变得复杂，而且不能实现统一的成形状态。最后，如图3A所示，与上述常规介质滤波器相比，图3A所示的常规集成型介质滤波器没有任何断路表面，其介质块1具有一个其上覆盖有导电材料以形成一个电极的侧面，谐振孔7和8内部的特殊部分17和18，在这些位置上其电极被切断。然而，在图3A所示的常规介质滤波器中，其有一个问题在于置于小谐振孔7和8的内表面的任意位置上的电极将不能被精确地移动。

另外，随着近年来通信信道之间间隔变得越来越窄，介质滤波器应该具有更高的衰减特性，具体地说，当介质滤波器十分靠近发射信道及/或接收信道时，其在一个特殊频带上应具有更高的衰减率。

例如，当介质滤波器将发射信道作为通频带时，其在低于作为参考频带的通频带的低频带上应需要更高的衰减率，不接收与低频带邻近的接收信道的信号。然而如上所述，很明显可以看出第一到第三常规集成型介质滤波器均不能提供更高的衰减率。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够以较高的衰减率截止低于作为参考频带的通频带的频带上的信号的集成型的介质滤波器，从而即使在低频区中也可以以一种简单的方式来调节衰减率。

本发明的另一个目的是提供一种能够以较高的衰减率截止低于作为参考频带的通频带的频带上的所需频带的信号的集成型的介质滤波器，从而即使在低频区中也可以调节衰减率。

根据本发明的一个方面，其提供了一种集成型的介质滤波器，其包括：一个包括彼此相对的第一和第二表面及一个置于第一和第二表面之间的侧面的介质块，第二表面和侧面上均完全地覆盖有一种导电材料；一组完全平行放置的以贯穿介质块的第一和第二表面并在其内表面上完全地覆盖有导电材料的谐振孔，这些谐振孔每个均形成一个谐振器；分别包括一个与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料隔离并用于与所述谐振孔形成电磁耦合的电极区的多个输入/输出端；至少一个置于与所述介质块的所述第一表面上的所述一组谐振孔的每一个的末端相隔一个预定距离的位置上，用于在相邻谐振器之间形成电磁耦合的导电图形。

优选地，该导电图形沿该组谐振孔的排列方向置于与该介质块的第一表面上的该组谐振孔的每一个的末端相隔预定距离的位置上，以在相邻的谐振器之间形成耦合电容，而在不相邻的谐振器之间形成交叉耦合电容。因此，当通过形成导电图形而增大了谐振器的耦合电感时，本介质滤波器能够形成一个具有一个低频区的通频带。

根据本发明的另一个方面，其提供了一种集成型介质滤波器，包括：一个包括彼此相对的第一和第二表面及一个置于第一和第二表面之间的侧面的介质块，第二表面和侧面上均完全地覆盖有一种导电材料；一组完全平行放置的以贯穿介质块的第一和第二表面并在其内表面上完全地覆盖有导电材料的谐振孔，这些谐振孔每个均形成一个谐振器；分别包括一个与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料隔离并用于与所述谐振孔形成电磁耦合的电极区的多个输入/输出端；一个从介质块的侧面向介质块的第一表面上的谐振孔的末端延伸并用于调节每个谐振孔的谐振频率的谐振频率调节导电图形。

本发明的其它目的及方面将从接下来参照附图对实施例所作的说明中变得显而易见，其中：

图1所示为一种常规集成型介质滤波器的透视图；

图2A所示为另一种常规集成型介质滤波器的透视图；

图2B所示为沿图2所示的线A-A’的剖面图；

图3A所示为另一种常规集成型介质滤波器的透视图；

图3B所示为沿图3所示的线B-B’的剖面图；

图4A到4F所示为根据本发明的第一实施例的优选实施例的集成型介质滤波器的透视图；

图5所示为图4A到4F所示的集成型介质滤波器的等效电路图；

图6所示为常规集成型介质滤波器与根据本发明的集成型介质滤波器之间的特性比较图；

图7所示为根据本发明的另一实施例的集成型介质滤波器的透视图；及

图8所示为图7所示的集成型介质滤波器的等效电路图。

接下来，将参照附图对一种根据本发明的优选实施例的集成型双工介质滤波器进行说明。

图4A到4F所示为根据本发明的第一实施例的优选实施例的集成型介质滤波器的透视图，其每个介质滤波器均具有彼此相同的介质块结构，但其在介质块的正面上形成有形状彼此互不相同的预定导电图形。如图4A所示，集成型双工介质滤波器包括一个具有彼此相对的第一和第二表面120和121及置于第一和第二表面120和121之间的侧面的介质块101。在第二表面121和侧面上覆盖有一种导电材料以形成一个地电极。而且介质块101在其内部还具有以彼此间隔预定距离形成的用于以完全平行的方式贯穿第一和第二表面120和121的一组谐振孔107和108。介质块101在谐振孔的内表面上包括一个内部电极以形成一个谐振器。另一方面，在介质块的第一表面111上形成有一个其上没有覆盖导电材料的断路区。形成于介质块101侧面上的输入/输出衬垫110a和110b与地电极短路。输入/输出衬垫110a和110b以一种去除其地电极的一部分的状态与地电极相隔离，并延伸在侧面及侧面的相邻表面上，换句话说，由于在输入/输出衬垫110a和110b与地电极之间存在其上没有覆盖导电材料的断路区，在其之间将形成短路。同时，如图4A所示，此断路区被延伸到作为一个断路表面的第一表面120上。然而，尽管输入/输出衬垫110a和110b可以一直延伸到第一表面120的断路表面，但如图4B到4F所示在输入/输出衬垫110a和110b的断路区与第一表面之间也可以覆盖有导电材料，下文中将对其进行说明。

介质块101包括一个作为一个其上没有覆盖导电材料的断路表面的第一表面120，并包括形成于谐振孔107和108周围的具有预定尺寸的第一导电图形117和118，其分别与谐振孔107和108的内表面上的导电材料相连。第一导电图形117和118分别将负载电容加载到谐振器上并同时在相邻谐振器之间形成耦合电容。

另外，介质块101在谐振孔107和108的上方，即在谐振孔107和108与其侧面之间沿谐振孔107和108的排列方向，还包括有一个第二导电图形125。第二导电图形125与第一导电图形117和118相隔一个预定的距离并在相邻谐振器之间形成耦合电容。

如上所述，由于图4B所示的介质滤波器与图4A所示的介质滤波器相同的结构，只是其正面上的导电图形的结构与图4A所示的有所不同，因此将只对形成于介质块101正面120上的导电图形的结构进行详细地讨论，而省略了对介质块101结构的说明。同时，图4B所示的输入/输出衬垫110a和110b形状也与图4A所示的不同。另外，图4C到4F所示的衬垫也与图4B所示的完全相同。

如图4B所示，介质块101包括沿谐振孔130d到130g的排列方向并与第一表面上的谐振孔107和108的末端相距预定距离并在相邻谐振器之间加载耦合电容的一个条形的第二导电图形125。然而，图4A所示的第一导电图形117和118在图4B所示的实施例中并不存在。同时，第二导电图形125也可以被置于谐振孔107和108的上方或下方，或在其一上一下的位置上。

在图4C所示的实施例中，介质块101包括一个形成于第一表面120上的谐振孔107和108之间并在相邻谐振器之间加载耦合电容的一个条形第三导电图形126。尽管在此图中第三导电图形126与覆盖在介质块101侧面上的导电材料相距有预定的距离，但也可以将导电图形126与侧面上的导电材料相连。由于在谐振孔107的内部电极和第三导电图形126之间，以及在谐振孔108的内部电极与第三导电图形126之间分别形成了耦合电容，介质滤波器将能够增大其普遍的耦合电容。

图4D所示的实施例由图4B和4C所示的实施例的混合体实现。换言之，介质块101包括一个用于在相邻谐振器之间加载耦合电容的条形第二导电图形125，其沿谐振孔130d到130g的排列方向置于谐振孔107和108上方和下方的至少一处位置上并与第一表面上的谐振孔107和108的末端相距预定的距离并具有预定的宽度和长度。另外，介质块101还包括一个形成于第一表面120上的谐振孔107和108之间并在相邻谐振器之间加载耦合电容的一个条形第三导电图形126。如图4D所示，第二导电图形125与第三导电图形126合为一体。然而，第二导电图形也可以与第三导电图形126分开。

在图4E所示的实施例中，介质块101包括形成于第一表面120上的谐振孔107和108之间且彼此相距预定距离的一对线形第四导电图形127a和127b。更具体地说，一个第四导电图形127a从介质块101的侧面的导电材料向谐振孔107和108之间的空间延伸，而另一个第四导电图形127b则从介质块101的侧面的相对一侧向谐振孔107和108之间的空间延伸，由此第四导电图形127a和127b彼此之间保持了预定的间隔。

图4F所示的实施例具有与上述图4A到4E的实施例的结构不同的形状和结构。图4F所示的介质块101包括沿谐振孔107和108的排列方向放置在其第一表面120上的谐振孔107和108上方并在相邻谐振孔之间加载耦合电容的条形第二导电图形125，及分别置于第二导电图形125长度方向的左侧和右侧上及谐振孔107和108的下方的第五导电图形129a和129b。沿第二导电图形125的长度方向放置的第五导电图形129a与第二导电图形125合为一体，而另一个置于谐振孔107和108的下方的第五导电图形129b则被连到介质块101的侧面的导电材料上。

第五导电图形129a和129b用于调节各个谐振器的谐振频率。以与第一到第四导电图形相同的方式，介质块101的第一表面120上所形成的谐振频率调节第五导电图形129a和129b具有预定的尺寸并用于精细地调节各个谐振器的谐振频率。

如图所示，置于第二导电图形125长度方向的左方和右方的第五导电图形129a与第二导电图形合为一体。然而，第五导电图形129a也可以与第二导电图形125隔开一个预定的距离。与此同时，置于谐振孔107和108的下方的第五导电图形129b也可以与介质块101的侧面的导电材料短路。

图5所示的等效电路图以相同的方式应用于图4A到4F所示的所有实施例。因此，接下来将参照图4A和图5对根据本发明一个实施例的集成型介质滤波器的操作进行说明。

图5中，旁注数码R₁和R₂分别表示谐振器，C₀₁和C₀₂分别表示形成于第一导电图形117和118与介质块101的输入/输出端衬垫110a和110b之间的输入/输出端耦合电容。另外，旁注数码C₁₂表示谐振器R₁与R₂之间的耦合电容，而M₁₂表示谐振器R₁与R₂之间的耦合电感。耦合电容C₁₂形成于介质块101的第一表面上的第一导电图形117与118之间。在上述结构的等效电路中，如果一个信号被输入到输入衬垫110a中，则在两个谐振孔107和108中将形成一个电场以操作谐振器R₁和R₂。同时，利用第一表面120上的第二导电图形125增加了谐振器R₁与R₂之间的耦合电容C₁₂，而相反地，耦合电感M₁₂将被降低。

换言之，与第一表面120上没有形成第二导电图形的情况相比，谐振器R₁与R₂之间的耦合电容C₁₂被大大地增大了。耦合电容C₁₂的增大率是可以根据第二导电图形125的长度和宽度来调节的。如果第二导电图形125的长度和宽度被增大，则耦合电容C₁₂也将增大。

如图5所示，在谐振孔107和108之间通过第二导电图形形成了耦合电容C₁₂和耦合电感M₁₂。因此，在一个由耦合电容C₁₂和耦合电感M₁₂引起的谐振点上形成了一个最大阻抗值，在此谐振点上将产生一个最大衰减点。

同时，可以通过改变耦合电容C₁₂或耦合电感M₁₂的值，或其两个值来改变该衰减点。如上所述，耦合电容C₁₂和耦合电感M₁₂的值随第二导电图形125长度和宽度的变化而变化。其结果是当第二导电图形125的长度和宽度被改变时衰减点可以被调节。

另外，由于与第一表面上没有形成第二导电图形125的情况相比耦合电容C₁₂被大大地增大了，衰减点将位于低于作为集成型介质滤波器的参考频带的一个通频带的一个频带上。因此，衰减点的调节是通过第二导电图形125在低于通频带的频带上执行的。

图6所示为常规集成型介质滤波器与当前集成型介质滤波器之间的特性比较图。在此图中，实线表示具有896aMHz上的大约20MHz的通频带的当前集成型介质滤波器的特征曲线。在此曲线中，是通过调节第二导电图形125长度和宽度来获得频率增益的。另一方面，图6所示的虚线则表示第一表面不包括条形导电图形的常规集成型介质滤波器的特征曲线。

如图所示，当前介质滤波器与常规介质滤波器在高于通频带的频率区上的衰减度很类似。然而，可以很明显地看出在低于通频带的频率区上产生了大约20dB或更大的衰减。

在本发明的优选实施例中，介质块仅具有两个谐振孔，但其也可以具有三个或更多的谐振孔。参照图7，其所示为根据本发明的另一个实施例的集成型介质滤波器，一个介质块201包括三个谐振孔207，208和209。在此情况中，介质块201将包括一个沿谐振孔207，208和209的排列方向置于谐振孔207，208和209上方的一个导电图形225。图8所示为图5所示的集成型介质滤波器的等效电路图。如图所示，导电图形225在相邻谐振器R₁与R₂及R₂与R₃之间形成了耦合电容C₁₂和C₂₃，而在彼此不相邻的R₁和R₃之间形成了交叉耦合电容C₁₃。以与图4A到4F所示实施例相同的方式，图7所示的该优选实施例包括形成在任意选择的位置上或具有不同形状的导电图形225并另外包括另一个导电图形。

如上所述，根据本发明的一种集成型介质滤波器可以增大低于通频带的频率区上的衰减率以提高与此低频区相邻的信道上的信号的衰减率，调节一个预定条形导电图形的长度和宽度以通过一种简单的方式进行衰减点的调节，并升高在低于通频带的低频区的一个所需频带上的衰减率。

另外，根据本发明的一种集成型介质滤波器能够顺应于近年来相邻信道的间隔越来越窄的趋势，因此一旦将其应用于无线通信装置上，其便能增大低于所选信道的频率区上的相邻信道的消除率。

Claims

1.一种介质滤波器，其特征在于包括：

一个具有第一和第二表面以及置于所述第一和第二表面之间的侧面的介质块，所述第二表面和所述侧面完全地覆盖有导电材料；

一组完全平行地穿过所述介质块的所述第一和第二表面的谐振孔，所述孔的内部覆盖有导电材料以形成一个谐振器；

多个输入和输出端，其每个均包括一个与所述介质块的所述侧面上的导电材料隔离并用于与所述一组谐振孔形成电磁耦合的电极区；及

至少一个沿所述一组谐振孔的排列方向置于所述介质块的所述第一表面上用于增强相邻谐振器之间的耦合电容的第一导电图形。

2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于所述第一导电图形形成于每个所述谐振孔的上方和下方的至少一处上。

3.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于所形成的所述第一导电图形贯穿至少两个谐振孔。

4.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于所形成的所述第一导电图形延伸到所述至少两个谐振孔的末端。

5.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于另外包括一个第二导电图形以在所述谐振器之间形成电磁耦合。

6.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形具有至少一个导电图形，其具有预定的尺寸并被置于所述第一表面的所述至少一个谐振孔的周围，从而与覆盖在所述至少一个谐振孔的内部上的导电材料相连，用来将一个负载电容加载到所述至少一个谐振器上并在相邻谐振器之间形成电磁耦合。

7.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形具有至少一个导电图形，其被置于所述介质块的所述第一表面的所述谐振孔的末端之间，用于在相邻谐振器之间形成所述电磁耦合。

8.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形的一个末端与所述介质块的所述侧面上的导电材料相连。

9.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形的两个末端均与所述介质块的所述侧面上的导电材料相连。

10.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形包括至少两个导电图形，其被形成于所述谐振孔的末端之间并彼此相距一个预定的距离，所述导电图形的一个末端处与所述介质块的所述侧面的所述导电材料相连。

11.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形与所述第一导电图形合为一体。

12.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于另外包括至少一个置于所述介质块的所述第一表面上用于调节谐振频率的第三导电图形。

13.如权利要求12所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第三导电图形从所述介质块的所述侧面上的所述导电材料延伸到所述第一表面的所述谐振孔的末端。

14.如权利要求12所述的滤波器，其特征在于所述第三导电图形通过调节其面积及其与所述谐振孔的末端之间的距离来调节谐振频率。

15.如权利要求12所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第三导电图形从所述第一导电图形延伸到所述第一表面的所述谐振孔的末端。

16.如权利要求12所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第三导电图形从所述第一导电图形延伸到所述侧面。

17.一种介质滤波器，其特征在于包括：

一个具有彼此相对的第一和第二表面以及置于所述第一和第二表面之间的侧面的介质块，所述第二表面和所述侧面均覆盖有导电材料；

一组完全平行放置的并穿过所述介质块的所述第一和第二表面的谐振孔，在其内部表面上完全地覆盖有所述导电材料以形成谐振器；

多个输入/输出端，其每个均具有一个与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料隔离并用于与所述谐振孔形成电磁耦合的电极区；及

至少一个沿所述谐振孔的排列方向形成于所述介质块的第一表面上的用于增强相邻谐振器之间的耦合电容的第一导电图形，其与所述多个谐振孔的末端有一预定距离。

18.一种介质滤波器，其特征在于包括：

一个包括彼此相对的第一和第二表面以及置于所述第一和第二表面之间的侧面的介质块，所述第二表面和所述侧面均覆盖有导电材料；

多个输入/输出端，其每个均包括一个与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料隔离并用于与所述谐振孔形成电磁耦合的电极区；

至少一个沿所述谐振孔的排列方向形成于所述介质块的第一表面上的用于增强相邻谐振器之间的耦合电容并用于在不相邻的谐振孔之间形成交叉耦合电容的第一导电图形。

19.如权利要求18所述的滤波器，其特征在于第一导电图形形成于所述谐振孔的上方及下方的至少一处上。

20.如权利要求18所述的滤波器，其特征在于在所形成的所述第一导电图形贯穿至少三个谐振孔。

21.如权利要求20所述的滤波器，其特征在于在所形成的所述第一导电图形延伸到所述至少三个谐振孔的末端。

22.如权利要求18所述的滤波器，其特征在于另外包括一个第二导电图形以在所述谐振器之间形成电磁耦合。

23.如权利要求22所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形具有至少一个导电图形，其具有预定的尺寸并被放置在所述第一表面的所述至少一个谐振孔的周围，从而与覆盖在所述至少一个谐振孔的内部上的所述导电材料相连，用于将一个负载电容加载到所述至少一个谐振器上并在相邻谐振器之间形成电磁耦合。

24.如权利要求22所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形具有至少一个导电图形，其被置于所述介质块的所述第一表面的所述谐振孔的末端之间，以在相邻谐振器之间形成所述电磁耦合。

25.如权利要求24所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形的一个末端与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料相连。

26.如权利要求24所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形的两个末端均与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料相连。

27.如权利要求24所述的滤波器，其特征在于所述第二导电图形包括至少两个导电图形，其形成于所述谐振孔的末端之间并彼此相距一个预定距离，所述导电图形的一个末端与所述介质块的所述侧面上的所述导电材料相连。

28.如权利要求24所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第二导电图形与所述第一导电图形合为一体。

29.如权利要求18所述的滤波器，其特征在于另外包括至少一个置于所述介质块的所述第一表面上用于调节谐振频率的第三导电图形。

30.如权利要求29所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第三导电图形从所述介质块的所述侧面上的所述导电材料延伸到所述第一表面的所述谐振孔的末端。

31.如权利要求29所述的滤波器，其特征在于所述第三导电图形通过调节其面积及所与述谐振孔的末端之间距离来调节谐振频率。

32.如权利要求29所述的滤波器，其特征在于所形成的所述第三导电图形从所述第一导电图形延伸到所述侧面。

33.一种介质滤波器，其特征在于包括：

一组完全平行放置的并穿过所述介质块的所述第一和第二表面的谐振孔，在其内部表面上完全地覆盖有所述导电材料，所述一组谐振孔的每一个均形成了一个谐振器；

至少一个沿所述谐振孔的排列方向置于与所述介质块的第一表面上，并与所述谐振孔的每一个的末端相隔预定距离的第一导电图形，用于增强相邻谐振器之间的耦合电容并在不相邻的谐振孔之间形成交叉耦合电容。