CN1263366A - 介质谐振装置、介质滤波器、介质双工器、通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种介质谐振装置,它具有含有理想的外部耦合电容的介质滤波器和介质双工器的功能,它包含大致上长方体形的介质块,介质块中设置有内部导电孔,和外部表面上从其开口表面开始延伸的输入输出电极。还有,本发明提供了一种用于形成介质谐振装置的输入输出电极的方法,用于得到给出的外部耦合电容,其中,输入输出电极是通过一种切削工具形成的,该切削工具具有这样的切削边缘,它们沿第一导电薄膜施加到介质块的两个外部表面,用于去掉两个外部表面上的线。

Description

介质谐振装置、介质滤波器、介质双工器、通信设备

本发明涉及一种介质谐振装置，诸如介质滤波器和介质双工器，它包含介质块，所述介质块设置有设置在其内部表面和外部表面上的导电薄膜。本发明还涉及一种使用这种介质谐振装置的通信设备，并涉及形成介质谐振装置的输入输出电极的方法。

图5是一种使用介质块的一种介质滤波器的透视图。图5示出了长方体的介质块1。给介质块1设置内部导体孔2a和2b，它们从表面A延伸到相对的表面。每一个内部导体孔2a和2b的内部表面上都包含内部导体。介质块1在除了表面A以外的五个表面上都设置有外部导体4。将内部导体连接到外部导体的相对于表面A的表面。内部导体在表面A具有开口端，并在相对的表面相互连接。介质块1的外部表面上包含输入输出电极5a和5b，它们与外部导体4分开。

在图5所示的已知的介质滤波器中，是这样形成输入输出电极5a和5b的，设置一个外部导体的区域，与该外部导体的其它区域分离，方法是用用于切削导电薄膜的切削工具，在预定的区域切削一部分外部导体。方法解释在例如第6-310911号日本未审查专利公告中。

在通过上述方法制备的介质滤波器中，根据输入输出电极与相邻的内部导体之间的静电电容(外部耦合电容)确定外部的Q值(Qe)。

即，需要得到的介质滤波器的特性，确定输入输出电极的尺寸，其中特性根据外部耦合电容而变化。在已知的方法中，需要切削工具，其中制备切削边缘，用于根据需要得到的每一个外部耦合电容切削导电薄膜。

因此，在已知的方法中，必须根据每一种想要的外部耦合电容，准备具有各种形状的切削边缘的工具，导致工具的应用非常有限。另外，由于输入输出电极的图案是由将工具的边缘设置到介质块的外部表面上的位置确定的，故随着工具的磨损，输入输出电极的图案变化，这引起外部耦合电容由理想值改变的问题。

如在第5,162,760号美国专利中揭示的，研制了一种介质滤波器，其中将每一个输入输出电极的一侧设置在介质块的开口表面上。通过这样的安排，可以通过部分切削设置在介质块的外部表面上的外部导体，形成理想的输入输出电极。

但是，在上述美国专利中揭示的介质滤波器有下面的问题。

首先，输入输出电极与内部导体之间的静电电容无法做得大，因为输入输出电极仅设置在与安装板相对的介质块表面上(在底表面上)。

第二，因为输入输出电极仅设置在介质块与安装板相对的表面上(在底表面上)，由于设置在小型化的介质滤波器中的输入输出电极之间的距离短，无法充分确保绝缘。

第三，无法使安装板上的输入输出电极标准化，因为安装板上的输入输出电极的图案必须根据介质滤波器的输入输出电极的图案变化，它根据以介质滤波器的特性为基础1定的外部耦合电容需要的面积改变。

第四，难以检验输入输出电极的焊接状态，因为它们的焊接带由于其位置而难以看见，此位置即为介质块(底表面)相对于安装板的表面。

为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种介质谐振装置、介质滤波器、介质双工器和使用它们的通信设备，其中通过使用一种切削工具切削导电薄膜可变地得到理想的外部耦合电容。

另外，本发明的较佳实施例提供了一种用于形成介质谐振装置中的输入输出电极的方法，用于得到给出的外部耦合电容。

根据本发明的一个较佳实施例，提供了一种介质谐振装置，它包含大致上长方形的介质块，包含至少一个内部导体；以及外部导体，设置在介质块除了作为开口表面的至少一个外部表面以外的其它外部表面上，其中外部表面大致上垂直于内部导体的轴。至少一个输入输出电极设置得与开口表面接触，以在介质块的相邻的两个表面上延伸，其中两个外部表面平行于内部导体的轴。

在根据本发明的介质谐振装置中，通过在介质块的表面上设置槽，输入输出电极可以形成得与外部导体分离。

通过将输入输出电极设置得与开口表面接触，通过将开口表面作为输入输出电极的纵向端，并仅确定其另一端的位置，可以确定每一个输入输出电极沿内部导体的轴的长度，由此可以确定输入输出电极的理想图案的面积。另外，通过使输入输出电极延伸到介质块的一个边缘，可以确保输入输出电极与内部导体之间的最大静电电容大。当使装置小型化时，可以保持设置在安装表面上的输入输出电极之间的距离充分大，以保持输入输出电极之间的绝缘。通过从安装表面延伸到介质块的相邻表面的输入输出电极的面积，确定外部耦合电容。由此，可以根据理想的外部耦合电容，改变输入输出电极的面积，而不改变其在安装表面上的图案，从而安装板上的输入输出电极(和安装表面上的输入输出电极相对)的图案可以标准化。通过这样的安排，可以在将装置安装到安装板上之后检查其焊接带。

根据本发明的另一个较佳实施例，提供了一种介质滤波器，它包含上述介质谐振装置，其中将输入输出电极设置在两个位置，其中一个输入输出电极用作输入端，另一个输入输出电极用作输出端。通过这样的安排，介质谐振装置的输入端和输出端用作具有通带特性的介质滤波器。

根据本发明的另一个较佳实施例，提供了一种介质双工器，它包含上述介质谐振装置，其中将输入输出电极设置在三个位置上，三个输入输出电极分别用作发送信号输入端、接收信号输出端和发送一接收信号输入输出端。通过这样的安排，介质谐振装置可以用作介质双工器(天线双工器)，其中，发送信号输入端输入来自发送电路的发送信号，发送—接收信号输入输出端将发送信号输出到天线，并从天线输入接收信号，并且接收信号输出端将接收信号输出到接收电路。

根据本发明的另一个较佳实施例，提供了一种通信设备，它包含上述介质滤波器和介质双工器。具有极好的高频电路特性的通信设备包含介质滤波器或介质双工器，其中通过设置输入输出电极与内部导体之间的外部耦合电容，使其处于最佳值，可以得到理想的特性。通过使用低成本生产的介质滤波器或介质双工器，可以减小通信设备的成本。

根据本发明的另一个较佳实施例，提供了一种形成介质谐振装置的输入输出电极的方法，这种方法包含：在大致上长方体的介质块中设置内部导体：在介质块除了作为开口表面的至少一个外部表面以外的外部表面上设置外部导体，其中开口表面垂直于内部导体的轴；并通过用切削工具切削介质块的表面形成输入输出电极，其中切削工具包含有设置到介质块的两个相邻的外部表面的切削边缘(大致上平行于内部导体的轴)，和沿两个第一线设置到两个外部表面的切削边缘，其中一根线在一个外部表面上，沿大致上平行于两根第一线的方向，从开口表面开始延伸，并且切削工具包含沿连接两个外部表面上的两个第一线的第二线施加到两个外部表面的切削边缘，由此沿第二线，去掉导电薄膜。

在上述方法中，切削工具的切削边缘可以形成与沿平行于内部导体的轴方向，从介质块的开口表面开始延伸的导电薄膜去除线的理想的最大长度，由此，可以沿输入输出电极的纵向，选择在介质块的两个相邻的外部表面上设置切削工具的位置，并提供从开口表面开始延伸，达到如何理想长度的输入输出电极。即，根据将切削工具施加到介质块的位置，可以得到理想的外部耦合电容。

图1是根据本发明的第一实施例的介质滤波器的透视图；

图2A、2B、和图2C是图1所示的介质滤波器的透视图，其中该图示出了用于形成其输入/输出电极的方法；

图3A和图3B描述了根据本发明第二实施例的介质双工器的图；

图4是根据本发明的第三实施例的通信设备的方框图；以及

图5是已知的介质滤波器的透视图。

下面，参照图1和图2，描述根据本发明的第一实施例的介质滤波器。

图1是介质滤波器的透视图。如图1所示，为长方体介质块1设置内部导体孔2a和2b，所述内部导体孔从介质块1的表面A延伸到相对的表面。内部导体孔2a和2b在其表面上设置有内部导体。介质块1包含形成在除了开放的表面A以外的其它五个表面上的外部导体4。介质块1设置有输入/输出电极5a和5b，所述输入/输出电极与介质块1的外部表面上的外部导体4是分离的。

耦合由内部导体孔2a和2b提供的两个谐振装置，其中，由开口表面(开口侧)处的传输阻抗与连接内部导体的表面(连接侧)处的传输阻抗之间的差，产生偶数模式和奇数模式的两个内部导体的谐振线的谐振频率中的差异。由此，提供了一种包含具有不同谐振频率的两个谐振器的滤波器，这种滤波器具有带通特性。

将介质滤波器的上表面安装在电路板上，如图1所示，该表面为安装表面。图1所示的介质滤波器的上表面与电路板相对，并且表面安装在电路板上，其中电路板具有与输入/输出电极相对的电极，和与外部导体4相对的接地电极。

图2A、2B和2C是透视图，示出用于形成图1所示的介质滤波器的输入/输出电极的方法。图1所示的介质滤波器是通过下面的方法产生的。

首先，设置如图2A所示的介质块1，它具有大致上长方体的形状和通孔，所述通孔用作内部导体孔。

第二，通过化学电镀之类的方法将导电薄膜设置在六个外部表面和通孔的内部表面上。

第三，通过在整个表面上研磨，去掉开口表面A上的导电薄膜。

第四，在介质块1中，使导电薄膜去除线L11和L12形成在两个相邻的表面上，去除线从开口表面A延伸出来，两个相邻的表面平行于内部导体孔2b的轴(内部导体轴)，并且在两个相邻的表面上，以直线的形式形成连接导电薄膜去除线L11和L12的导电薄膜去除线L21和L22。由此，形成输入/输出电极5b，它由开口表面A和导电薄膜去除线L11、L12、L21和L22封闭。

导电薄膜去除线L11、L12、L21和L22由切削工具6形成，它如图2B所示地施加到表面，由超声波处理装置使其开始超声振动，由此去掉施加了切削工具6的切削边缘的地方的外部导体4和介质块1的一部分。图2B示出了形成输入/输出电极5b的处理。以相同的方法形成输入/输出电极5a。

图2C是切削工具6的切削边缘的透视图。切削工具6的切削边缘包括切削边缘E11和E12以及切削边缘E21和E22，其中切削边缘E11和E12是为设置在介质块1的两个相邻的表面上的导电薄膜去除线L11和L12设置的，他们沿内部导体孔2b的轴(内部导体的轴)，由开口表面A开始延伸，而切削边缘E21和E22是为连接导电薄膜去除线L11和L12的，并设置在两个相邻表面上的导电薄膜去除线L21和L22设置的。

切削工具6的切削边缘E21和E22的形状类似于字母V，并确定了形成在相邻于介质块1的开口表面A的两个表面上的导电薄膜去除线L21和L22的长度。将切削工具6施加到相邻于介质块1的开口表面A的两个表面，其位置是沿图2B所示的箭头选择的。导电薄膜去除线L11和L12的长度由切削工具6的位置确定。每一个导电薄膜去除线L11和L12的长度确定了外部耦合电容，其中，每一个导电薄膜去除线L11和L12的长度都是平行于内部导体的轴设置的输入/输出电极的长度。换句话说，通过控制外部耦合电容，得到滤波器的理想特性，其中外部耦合电容是由切削工具6在介质块1的施加位置控制的。

除了使输入/输出电极5a和5b以单个切削处理形成为所设计的尺寸，可以通过调整其长度形成并设计的长度更长的输入/输出电极5a和5b。即，在滤波器上测试诸如传输特性之类的电特性，其中该滤波器具有预定长度比设计值更长的输入/输出电极，然后可以控制外部耦合电容，从而通过改变切削工具6沿输入/输出电极纵向(沿内部导体的轴)的位置，以形成更短的输入/输出电极，使滤波器的特性值成为设计的值。

根据本发明的实施例，由安装表面延伸到介质块1的侧表面的输入/输出电极5a和5b有利于在被安装到安装板上时对其焊接带的检测。

当希望输入/输出电极5a和5b与内部导体之间的静电电容更大时，可以改变导电薄膜去除线L22的位置，从而输入/输出电极的面积在不是安装板的侧表面上更大。在这种情况下，由于输入/输出电极在安装表面上的图案保持不变，故在使装置小型化时，输入输出电极之间在安装表面上的距离不会变得更短，由此，确保了输入/输出电极之间的绝缘。另外，可以通过使介质块1的安装表面上的输入输出电极的尺寸有规则，使在安装板一侧上的输入输出电极的尺寸标准化，这要通过用在介质块的侧表面处的输入输出电极的面积控制外部耦合电容来使之实现。

下面将参照图3描述根据本发明的第二实施例的介质双工器。

图3A是根据本发明的介质双工器的分解图，图3B是其俯视图。如图3A和3B所示的长方器的介质块1设置内部导体孔2a、2b、2d和2e，它们从用字母A指出的表面通到其相对的表面。为内部导体孔2a、2b、2d和2e的表面上为其设置内部导体。在介质块1的除了开口表面的表面A以外的五个外部表面上形成外部导体4。开口表面A相对的表面用作连接表面。

在介质块1的中间部分设置内部导体孔2c。内部导体孔2c包含内部导体，其中在图3A所示的前表面具有连接端，在和介质块1的前表面相对的表面上具有开口端。为介质块1设置输入输出电极5c，它从内部导体的开口端延伸到介质块1的上表面。还在介质块1的外部表面为其设置输入输出电极5a和5b，它们与外部导体4分开。通过切削掉介质块1的表面和介质块1的一部分，由此在介质块1中形成槽，形成输入输出电极5a、5b和5c。在图3A和3B中未示出槽是凹形的。

内部导体孔2a和2b提供了两个谐振器，它们以第一实施例中所述的相同的方法耦合，用作具有通带特性的滤波器。内部导体孔2d和2e提供了另外两个谐振器，它们以相同的方法耦合，作为具有通带特性的滤波器。

将内部导体孔2b和2c中所包含的内部导体相互叉指耦合。通过相同的方法，使内部导体孔2c和2d中所包含的内部导体相互叉指耦合。通过这样的安排，提供了一种介质双工器，它包含用作传输信号输入端的输入输出电极5a、用作接收信号输出端的输入输出电极5b，和用作通过天线输入输出的输出输入端的输入输出电极5c。

图3A和3B所示的输入输出电极5a和5b通过和根据第一实施例所述的相同的过程形成，如图2A、2B和2C所示。在这些过程中，发送滤波器的外部Q值(Qe)和接收滤波器的外部Q值(Qe)如希望的那样确定。

下面参照图4，描述根据本发明的第三实施例的通信设备。图4是一个结构的方框图，它包含发送/接收天线ANT、双工器DPX、带通滤波器BPFa、BPFb和BPFc、放大电路AMPa和AMPb、混频器MIXa和MIXb、振荡器OCS、和分频器(合成器)DIV。混频器MIXa根据调制信号，调制来自分频器DIV的频率信号，带通滤波器BPFa只传输一个发送频带，它由放大电路AMPa进行功率放大，以通过双工器DPX和天线ANT发送。带通滤波器BPFb只传输由双工器DPX输出的信号的接收频带，它由放大电路AMPb放大。混频器MIXb将来自带通滤波器BPFc的频率信号与接收信号混合，并输出综合的中间频率信号IF。

可以将图3A和3B中的介质双工器用作图4所示的双工器DPX。图1所示的介质滤波器可以用作带通滤波器BPFa、BPFb或BPFc。如上所述提供小型化的通信设备。

根据本发明的第一实施例，如上所述，通过将输入输出电极设置得与开口表面接触，每一个输入输出电极沿内部导体的长度都可以通过将开口表面作为输入输出电极的纵向端、并通过仅确定其另一端的位置而确定，由此能够确定输入输出电极的理想图案的面积。另外，可以确保输入输出电极和内部导体之间的最大静电电容做得大，方法是使输入输出电极延伸到介质块的边缘。当使装置小型化时，可以使设置在安装表面上的输入输出电极之间的距离足够大，以保持输入输出电极之间的绝缘。由从安装表面延伸到与其相邻的介质块表面的输入输出电极的面积确定外部耦合电容。由此，输入输出电极的面积可以根据理想的外部耦合电容而改变，不需要改变其安装表面上国图案，从而可以使安装板上的输入输出电极(它们与安装表面上的输入输出电极相对)的图案标准化。通过这样的安排，在将装置安装到安装板上之后，其焊接带可以接受检查。

根据第一实施例，可以得到一种介质滤波器，它在输入端和输出端具有最佳的外部耦合电容。

根据第二实施例，可以得到一种介质双工器，它在输入端和输出端具有最佳的外部耦合电容。

根据本发明的第三实施例，可以得到一种通信设备，它具有极好的频率电路特性，这种通信设备包含根据理想的滤波器特性，具有最佳外部电容的介质滤波器或介质双工器。通过使用可能以低成本生产的介质滤波器或介质双工器，可以减小通信设备的生产成本。

在根据本发明，用于形成介质块中的输入输出电极的方法中，可以通过将切削工具施加到介质块的两个相邻的外部表面的如何位置上形成从开口表面延伸的输入输出电极。根据施加切削工具的位置，可以得到理想的外部耦合电容。

虽然已经参照本发明的较佳实施例，具体示出和描述了本发明，熟悉本领域的人将知道，在不背离本发明的主旨的条件下，可以有上述和其它形式上和细节上的变化。

Claims (6)

1.一种介质谐振装置，其特征在于包含：

大致上为长方体形状的介质块，它内部包含至少一个内部导体；及

外部导体，设置在介质块除了作为开口表面的至少一个外部表面以外的其它外部表面上，所述开口表面大致上垂直于内部导体的轴；

其中，将至少一个输入输出电极设置得与开口表面接触，以在介质块相邻的两个外部表面上延伸，其中两个外部表面垂直于内部导体的轴。

2.如权利要求1所述的介质谐振装置，其特征在于通过在介质块的表面上设置槽，使输入输出电极形成得与外部导体分开。

3.一种介质滤波器，其特征在于包含：

如权利要求1或2任意一条所述的介质谐振装置，其中将所述输入输出电极设置在两个位置上，一个输入输出电极用作输入端，另一个输入输出电极用作输出端。

4.一种介质双工器，其特征在于包含：

如权利要求1或2任意一条所述的介质谐振装置，其中所述输入输出电极设置在三个位置上，三个输入输出电极分别用作发送信号输入端、接收信号输出端和发送—接收信号输入输出端。

5.一种通信设备，其特征在于包含：

如权利要求3所述的介质滤波器和如权利要求4所述的介质双工器中的一个装置。

6.一种用于形成介质谐振装置中的输入输出电极的方法，其特征在于包含步骤：

在大致上长方体形的介质块中设置内部导体；

在介质块除了作为开口表面的至少一个外部表面的其它外部表面上设置外部导体；及

通过用包含切削边缘的切削工具切削介质块的表面，形成输入输出电极，其中，所述切削工具施加到介质块相邻的两个外部表面上，它设置得大致上平行于内部导体的轴，沿两个第一线将切削边缘施加到两个外部表面，其中一条线在一个外部表面上，从大致上平行于内部导体的轴的方向开始延伸，由此沿两个第一线去掉导电薄膜，并且切削工具包含沿连接两个外部表面上的两个第一线的第二线施加到两个外部表面的切削边缘，由此沿第二线去掉导电薄膜。

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