CN1249845C - 一种介质滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种介质滤波器，其包括第一和第二谐振器(16A，16B)，各谐振器具有由7个开口端部形成的多层开口端部。在与主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)不同的平面，四个开口端部形成开口端电极(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)。介质滤波器还包括各自在第一开口端电极(40A，40B)和第二开口端电极(42A，42B)之间形成的第一内层接地电极(48A，48B)，各自在与第二层主谐振电极体(20A，20B)相同平面上形成的第二内层接地电极(50A，50B)，和各自在第三开口端电极(44A，44B)和第四开口端电极(46A，46B)之间形成的第三内层接地电极(52A，52B)。
Description
技术领域
本发明涉及一种介质滤波器，可用于构成数百MHz到数个GHz微波段的谐振回路。具体地讲，本发明涉及一种介质滤波器，可以抑制生产中出现的差异和实现小型化以及提高产量。
背景技术
目前，当无线通讯系统如移动电话已经呈现多样化时，介质滤波器也应当小型化和低损耗。
为了实现介质滤波器的小型化，有必要减少谐振器(谐振电极)的尺寸。
通常，谐振电极的开口端形成电容。例如，如图6和7所示，介质滤波器100具有介质基体104，其中多个介质层(S1到S9，见图7)层叠在一起，进行烧结，然后形成一个整体。接着，在表面上形成接地电极102。介质滤波器100包括两组谐振器(第一和第二谐振器106A，106B)，分别设置在介质基体104上。谐振器106A，106B分别包括两个在层叠方向上叠在一起的谐振电极108A1，108A2和108B1，108B2。介质层沿层叠方向设置在各谐振电极之间。
另外，对于谐振电极108A1，108A2和108B1，108B2分别设置了三个内层接地电极112A1，112A2，112A3和112B1，112B2，112B3。谐振电极108A1，108A2和108B1，108B2的开口端设置在三个内层接地电极112A1，112A2，112A3和112B1，112B2，112B3之间。
换句话，谐振电极108A1，108A2和108B1，108B2的开口端和内层接地电极112A1，112A2，112A3和112B1，112B2，112B3之间形成电容，使滤波器频带的频率降低和使尺寸变小。
为了进一步降低滤波器频带的频率和减小尺寸，在图8所示的介质滤波器100中，增加了谐振器106A，106B的谐振电极108A1，108A2，...，108An和108B1，108B2，...，108Bn的数量并沿介质层的叠层方向设置。内层接地电极112A1，112A2，...，112An和112B1，112B2，...112Bn分别设置在各谐振电极108A1，108A2，...，108An和108B1，108B2，...，108Bn的开口端之间。
然而，如果谐振电极108A1，108A2，...，108An和108B1，108B2，...，108Bn只是简单地叠放，谐振电极108A1，108B1和108An，108Bn的短路端部接近设置在上下表面的接地电极102。其结果是空载值Q下降。
现在假定La表示在介质基体104的上下表面形成的接地电极102之间的距离；Lb表示多个谐振电极108A1，108A2，...，108An和108B1，108B2，...，108Bn中谐振电极108A1，108B1的短路端部到谐振电极108An，108Bn的短路端部之间的距离，谐振电极108A1，108B1最接近介质基体104上表面形成的接地电极102，谐振电极108An，108Bn最接近介质基体104下表面形成的接地电极102。根据这种假定，Lb/La和空载值Q之间的关系如图9所示。
应当指出，空载值Q在Lb/La增加到0.15的范围内倾向于增加，在Lb/La超过0.15的点大体上是下降的。
另外，如果谐振电极108A1，108A2，...，108An和108B1，108B2，...，108Bn只是简单地叠放，还有必要再设置耦合-调整电极120(见图6和7)所需的空间，以调整谐振器106A、106B之间的耦合程度；还要设置输入电极122和输出电极124(见图6和7)所需的空间，以连接各谐振电极106A，106B和输入及输出端子。结果是，不可能实现介质滤波器100的小型化。
发明内容
本发明致力于解决上面提到的问题。本发明的一个目的是提出一种介质滤波器，其可以实现介质滤波器频带的频率降低、小型化和低损耗。
根据本发明，提出了一种介质滤波器，其包括介质基体和在所述介质基体表面形成的接地电极；所述介质基体由多个介质层叠加而成，一个或多个谐振器设置在所述介质基体上，内层接地电极设置在所述介质基体上；其中，所述谐振器具有一个或多个谐振电极，所述谐振电极的开口端部分是多层结构；所述谐振电极的开口端部分互相相对，使所述谐振电极的开口端部分和所述内层接地电极之间形成电容。
由于所述谐振器的一个或多个谐振电极的开口端部分是多层的，只有开口端部分在介质层的叠层方向上可以间隔开。因此，内层接地电极可以分别设置在谐振电极的各开口端之间。因此，可以有效地实现小型化和降低介质滤波器频带的频率。另外，谐振电极的短路端部可以在与设置在上下表面的接地电极部分分开的位置处形成。
如上所述，根据本发明，可以实现介质滤波器频带的频率降低，尺寸小型化和低损耗。
各谐振电极包括主谐振电极体，所述主谐振电极体具有短路端部；其中，在与所述主谐振电极体不同的平面上形成的所述开口端部分通过通孔与所述主谐振电极体连接。
最好能够满足Lo＜Lc，其中Lo表示谐振电极的开口端部分到在介质基体的上下表面形成的接地电极的最短距离；Lc表示所述主谐振电极体的短路端部到介质基体的上下表面形成的接地电极之间的最短距离。
各内层接地电极分别大于谐振电极的各开口端部分，所以所述谐振电极的各所述开口端部分被内层接地电极覆盖。
在这样的设置中，最好内层接地电极具有没有电极的部分，以便与通孔绝缘。另外，这样设置，即使在谐振电极的开口端和内层接地电极之间出现任何的位置偏差或差异，都不会出现特性波动，不然叠层偏差或差异都可能造成特性波动，这是因为谐振电极和内层接地电极之间的相对面积(谐振电极的开口端和内层接地电极之间形成电容的区域)没有发生变化。这导致了产量的提高和减少了生产介质滤波器的步骤。
从下面参考附图所作的介绍，对本发明的上述和其他的目的、特征和优点可有更清楚的了解。其中本发明的优选实施例通过说明性示例进行显示。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的介质滤波器结构的透视图；
图2是根据第一实施例的介质滤波器结构的纵向剖视图；
图3是根据第一实施例的介质滤波器结构的分解透视图；
图4是根据第二实施例的介质滤波器结构的纵向剖视图；
图5是根据第二实施例的介质滤波器结构的分解透视图；
图6是说明性传统技术的介质滤波器结构的纵向剖视图；
图7是说明性传统技术的介质滤波器结构的分解透视图；
图8是具有许多叠放在一起的谐振电极的介质滤波器结构的纵向剖视图；和
图9是说明Lb/la和空载值Q之间关系的图表。
具体实施方式
下面将参考图1到图5对本发明的介质滤波器的多个实施例加以说明。
如图1所示，根据第一实施例的介质滤波器10A具有介质基体14，其包括多个介质层(S1到S11，见图3)，其叠加到一起，进行烧结，形成一个整体。接地电极12在介质层表面形成。介质滤波器10A包括两组设置在介质基体14上的谐振器(第一和第二谐振器16A，16B)。谐振器16A，16B各包括三个主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B，谐振电极体按顺序叠放到一起。介质层沿叠加方向位于各主谐振电极体之间。
当各谐振器16A，16B是四分之一波长谐振器时，接地电极12在介质基体14的侧表面上形成，主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B面对该侧表面。故主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B的端部与接地电极12短路。
输入端子24在介质基体14的一侧表面上形成，输出端子26在另一侧表面上形成，绝缘区(介质基体14在这部分是暴露的)28，30分别设置在输入端子24和接地电极之间12，输出端子26和接地电极12之间。
第一和第二谐振器16A，16B各自具有叠层的开口端，其中包含有7个开口端。在开口端中的4个用作谐振电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B。谐振电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B在与主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B不同的平面上形成。因此，在下面的介绍中，第一和第二谐振器16A，16B的开口端上的4个谐振电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B很自然地称作‘开口端电极’。
另外，在第一实施例中，第一内层接地电极48A，48B在第一开口端电极40A，40B和第二开口端电极42A，42B之间形成。第二内层接地电极50A，50B在与第二主谐振电极体20A，20B相同的平面上形成。第三内层接地电极52A，52B在第三开口端电极44A，44B和第四开口端电极46A，46B之间形成。
在这种结构设置中，各谐振器16A，16B的开口端通过第一到第三内层接地电极48A，50A，52A和48B，50B，52B电容耦合到接地电极12。因此，可缩短谐振器16A，16B的电极长度。
介质滤波器10A的设置将通过图3进行特别的说明，首先，介质基体14通过连续叠放第一到第十一介质层S1到S11形成。第一到第十一介质层S1到S11各由一层或多层组成。
两个第一开口端电极40A，40B在第二介质层S2的第一主表面上形成。两个第一内层接地电极48A，48B在第三介质层S3的第一主表面上形成。两个第二开口端电极42A，42B和一个用于调整第一和第二谐振器16A和16B之间耦合程度的耦合-调整电极60在第四介质层S4的第一主表面上形成。
两个第一层主谐振电极体18A，18B在第五介质层S5的第一主表面上形成。两个第二层主谐振电极体20A，20B和第二内层接地电极50A，50B在第六介质层S6的第一主表面上形成。两个第三层主谐振电极体22A，22B在第七介质层S7的第一主表面上形成。
此外，在第八介质层S8的第一主表面上形成两个第三开口端电极44A，44B、通过电容耦合第一谐振器16A和输入端子24(见图1)的输入电极62、和通过电容耦合第二谐振器16B和输出端子26(见图1)的输出电极64。两个第三内层接地电极52A，52B在第九介质层S9的第一主平面上形成。两个第四开口端电极46A，46B在第十介质层S10的第一主平面上形成。
第一开口端电极40A、第二开口端电极42A、第一层主谐振电极体18A、第二层主谐振电极体20A、第三层主谐振电极体22A、第三开口端电极44A、和第四开口端电极46A通过输入侧的第一通孔70A互相电连接。第一开口端电极40B、第二开口端电极42B、第一层主谐振电极体18B、第二层主谐振电极体20B、第三层主谐振电极体22B、第三开口端电极44B、和第四开口端电极46B通过输出侧的第二通孔70B互相电连接。
如图2所示，假定Lo1表示第一开口端电极40A，40B到介质基体14上表面形成的接地电极12的距离，Lo2表示第四开口端电极46A，46B到介质基体14下表面形成的接地电极12的距离，Lc1表示第一层主谐振电极体18A，18B的短路端部到介质基体14上表面形成的接地电极12的距离，Lc2表示第三层主谐振电极体22A，22B的短路端部到介质基体14下表面形成的接地电极12的距离。根据这个假定，应满足Lo1＜Lc1，Lo2＜Lc2。
另外，假定La表示在介质基体14上和下表面形成的接地电极12之间的距离，Lb表示第一层主谐振电极体18A，18B的短路端部到第三层主谐振电极体22A，22B的短路端部之间的距离。根据这个假定，应满足0.03＜Lb/La＜0.5。
如上所述，在滤波器10A中，第一和第二谐振器16A，16B的开口端部分是多层结构，因此，只有开口端之间在介质层的叠层方向上可以留出间距。因此，内层接地电极48A，50A，52A和48B，50B，52B可以设置在开口端电极之间。可以有效地实现滤波器10A频带的频率降低和滤波器10A的小型化。
另外，主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B的短路端部可与上下表面的接地电极12分开。因此，空载值Q可以几乎不减少。
特别地，根据在介质基体的上下表面形成的接地电极12部分之间距离La与第一层主谐振电极体18A，18B的短路端部和第三层主谐振电极体22A，22B的短路端部之间距离Lb的比Lb/La的关系，还可以设定空载值Q为最高的点，如图9所示。比值Lb/La希望处于0.03＜Lb/La＜0.5的范围，更希望比值Lb/La处于0.05＜Lb/La＜0.45，最希望其处于0.05＜Lb/La＜0.35的范围。尤其是，当比值Lb/La处于0.05＜Lb/La＜0.45的范围，可以得到具有低损耗的滤波器10A。
因此，在第一实施例中，滤波器10A可以实现频带的频率降低，小型化和低损耗。
接下来，根据第二实施例的介质滤波器10B将参考图4和图5进行说明。
如图4和5所示，滤波器10B通过与上面介绍的滤波器10A相同的方式构建。然而，滤波器10B在下面的几点上与滤波器10A不同。所有的内层接地电极48A，50A，52A和48B，50B，52B在与主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B不同的平面上形成。各个内层接地电极48A，50A，52A，54A和48B，50B，52B，54B大于开口端电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B。开口端电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B被内层接地电极48A，50A，52A，54A和48B，50B，52B，54B覆盖。内层接地电极48A，50A，52A，54A和48B，50B，52B，54B具有无电极部分80A，82A，84A，86A和80B，82B，84B，86B，以便与通孔70A，70B绝缘。
将通过参考图5对滤波器10B进行特殊地说明。首先，通过连续地叠放第一到第十三介质层S1到S13形成介质基体14。第一到第十三介质层S1到S13各由一层或多层组成。
两个第一开口端电极40A，40B在第二介质层S2的第一主表面上形成。两个第一内层接地电极48A，48B在第三介质层S3的第一主表面上形成。两个第二开口端电极42A，42B在第四介质层S4的第一主表面上形成。两个第二内层接地电极50A，50B和耦合—调整电极60在第五介质层S5的第一主表面上形成。
两个第一层主谐振电极体18A，18B在第六介质层S6的第一主表面上形成。两个第二层主谐振电极体20A，20B在第七介质层S7的第一主表面上形成。两个第三层主谐振电极体22A，22B在第八介质层S8的第一主表面上形成。
两个第三内层接地电极52A，52B、输入电极62、和输出电极64在第九介质层S9的第一主表面上形成。两个第三开口端电极44A，44B在第十介质层S10的第一主表面上形成。两个第四内层接地电极54A，54B在第十一介质层S11的第一主表面上形成。两个第四开口端电极46A，46B在第十二介质层S12的第一主表面上形成。
在输入侧形成的第一到第四内层接地电极48A，50A，52A，54A覆盖第一到第四开口端电极40A，42A，44A，46A，并具有无电极部分80A，82A，84A，86A，以便分别与第一通孔70A绝缘。在输出侧形成的第一到第四内层接地电极48B，50B，52B，54B覆盖第一到第四开口端电极40B，42B，44B，46B，并具有无电极部分80B，82B，84B，86B，以便分别与第二通孔70B绝缘。
在滤波器10B，也可以实现频带的频率的降低，小型化和低损耗。特别地，各个内层接地电极48A，50A，52A，54A和48B，50B，52B，54B的面积大于开口端电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B的面积。开口端电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B被内层接地电极48A，50A，52A，54A和48B，50B，52B，54B覆盖。因此，即使开口端电极40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B和内层接地电极48A，50A，52A，54A，48B，50B，52B，54B之间出现位置偏差或差异，内层接地电极48A，50A，52A，54A，48B，50B，52B，54B和开口端电极40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B之间的相对面积没有变化。相对面积定义为当一个开口端电极40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B垂直投影到一个内层接地电极48A，50A，52A，54A，48B，50B，52B，54B上所得到的面积。因此，任何叠放偏差或差异都不会造成特性变化。这导致了产量的提高和减少了生产滤波器10B的步骤数目。
在上面介绍的实施例中，本发明应用于各具有两个谐振器16A，16B的滤波器10A，10B。在另外的方案中，本发明也可以应用于有三个或更多谐振器的滤波器。
在上面介绍的实施例中，各谐振器16A，16B分别包括三层主谐振电极体18A，20A，22A和18B，20B，22B。在可替换的方案中，滤波器可以由一层、二层、四层或更多层谐振电极组成。
在上面介绍的实施例中，分别为谐振器16A，16B设置了四个开口端电极40A，42A，44A，46A和40B，42B，44B，46B。但是，也可以由二个、三个、五个或更多开口端电极形成。
当然，根据本发明的介质滤波器并不限于上面所介绍的实施例，在不脱离本发明的基本特征或主要精神的情况下，可以通过其他的方式来实现。
Claims (5)
1.一种介质滤波器，其包括介质基体(14)和在所述介质基体(14)表面上形成的接地电极(12)；
所述介质基体(14)由多个介质层叠加而成，一个或多个谐振器(16A，16B)设置在所述介质基体(14)上，内层接地电极(48A，50A，52A，48B，50B，52B)设置在所述介质基体(14)上；
其中，所述谐振器(16A，16B)具有一个或多个谐振电极，所述谐振电极的开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)是多层结构；和
所述谐振电极的开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)互相相对，使所述谐振电极的开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)和所述内层接地电极(48A，50A，52A，48B，50B，52B)之间形成电容。
2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，各所述谐振电极包括主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)，所述主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)具有短路端部；
其中，在与所述主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)不同的平面上形成的所述开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)通过通孔(70A，70B)与所述主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)连接。
3.根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，应满足Lo＜Lc，其中Lo表示所述谐振电极的所述开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)到所述介质基体(14)的上下表面形成的所述接地电极(12)的最短距离；Lc表示所述主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)的所述短路端部到所述介质基体(14)的所述上下表面形成的所述接地电极(12)的最短距离。
4.根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，各所述内层接地电极(48A，50A，52A，48B，50B，52B)分别大于所述谐振电极的各所述开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)，所以所述谐振电极的各所述开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)被所述内层接地电极(48A，50A，52A，48B，50B，52B)覆盖。
5.根据权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，所述谐振电极的各所述开口端部分(40A，42A，44A，46A，40B，42B，44B，46B)通过所述通孔(70A，70B)连接到所述主谐振电极体(18A，20A，22A，18B，20B，22B)，所述内层接地电极(48A，50A，52A，48B，50B，52B)具有没有电极部分(80A，82A，84A，86A，80B，82B，84B，86B)，以与所述通孔(70A，70B)绝缘。
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