CN1280980C - 介电谐振器装置、高频滤波器和高频振荡器 - Google Patents

Abstract

一种介电谐振器装置包括一片介电衬底。在所述介电衬底的正面和背面分别形成电极薄膜。TE010模谐振器包括两个圆形开口，这两个开口互相面对，并在所述电极薄膜上形成。在电极薄膜上形成的两条相对的槽包括平面介质传送线(PDTL)，该PDTL连接到TE010模谐振器。通过将每条凹槽两侧上的每层电极薄膜的两部分延伸进入每个开口，形成激励段。

Description

介电谐振器装置、高频滤波器和高频振荡器

(1)技术领域

本发明涉及介电谐振器装置，高频滤波器，和高频振荡器。这些器件适用于例如微波和毫米波的高频电磁波(高频信号)。

(2)背景技术

通常，人们已经知道了一种介电谐振器装置(例如，日本未审批的专利申请11-239021，等)。在这种介电谐振器装置中，在介电衬底的正面和背面上提供有电极薄膜，通过在介电衬底的正面和背面上形成互相面对的圆形开口构成TE010模谐振器，在这两个开口之间提供介电衬底，并在该介电谐振器装置中，介电衬底的正面配置有连接到TE010模谐振器的一条共面线。

在这个相关技术的例子中，位于接地导体(电极膜)之间的共面线的带状中心导体延伸到TE010模谐振器的圆形开口内。这将延伸的中心导体用作耦合线，因而将共面线和TE010模谐振器紧密地耦合在一起。

另外，人们还知道另一种相关技术的介电谐振器装置。在该装置中，通过在介电衬底的正面上的电极薄膜内形成长方形开口，并将背面上的电极薄膜用作接地导体，形成带有接地导体的槽式谐振器。并在正面上的电极膜中形成由凹槽构成的槽线，并将槽线连接到长方形的槽式谐振器。

在上述相关技术的介电谐振器装置中，在TE010模谐振器、槽式谐振器和共面线中，激励和传送高频信号的方式是不同的。因此，当在TE010模谐振器或类似的谐振器和共面线之间建立起强耦合时，会产生一个问题，即，谐振器的负载Q(Q₀)劣化，从而使损耗增大。

在其他相关技术的介电谐振器装置中，在槽式谐振器和槽线两者中，高频信号是按TE模式激励和传送的。这样，可以防止由模式不同而引起的Q₀值劣化。虽然槽式谐振器周边部分(长方形开口周边)的电极薄膜形成短路面，槽线的引线端是直接连接到该短路面的。因此，不会增加槽线的引线端上的电场强度，因而，在槽式谐振器和槽线之间无法获得强耦合。

(3)发明内容

本发明就是针对上述相关技术问题而作出的。本发明要解决的技术问题是，提供一种介电谐振器装置、高频滤波器，和高频振荡器，在这些装置中，谐振器和槽线或类似元件之间能实现强耦合。

为了解决上述的问题，将本发明应用于含有一个谐振器的介电谐振器装置，该谐振器包含：介电衬底；位于介电衬底两表面之间正面上的电极薄膜；形成在电极薄膜上的开口；以及使凹槽连接到谐振器开口的槽线。

按照本发明的一个方面，提供了一种介电谐振器装置，该谐振器装置包括：由介质材料构成的介电衬底；由该介电衬底两表面间的至少一个表面上提供的导体构成的电极薄膜；包含在电极薄膜中形成的开口的谐振器；及含有在电极薄膜中形成的凹槽的槽线，该凹槽连接到开口。电极薄膜包括激励段，它是通过将凹槽两侧上的电极薄膜的两部分延伸进开口形成的，所述激励段的所述两部分的引线端是短路端或开路端中的一个，且将所述激励段的所述两部分的长度设置成λg/4和(3×λg)/4之间的一个值，这里，λg表示用在所述介电衬底的高频信号的波长。

按照本发明，激励段可将凹槽延伸进谐振器的开口。并可将激励段放置于谐振器开口的某一位置处，在该位置的电场强度较强。因此，例如将具高电场强度的高频信号输入到激励段的引线端(凸出端)，可以强烈地激励该谐振器，因此可以加强谐振器和槽线间的耦合。同时，因为谐振器的每种谐振模式和槽式谐振器的传送模式能设置成TE模式，能够抑制谐振器无载Q值的衰减。此外，与在谐振器外提供激励段的情况相比，在谐振器开口处提供的激励段能减小整个装置的大小。

按照本发明，能使谐振器中电场强度最强的位置接近作为虚拟开口端的激励段的引线端。这样，可进一步增强谐振器和槽线间的耦合。

可在介电衬底上提供用于传送高频信号的传送线，该槽线可以形成T分支线，该分支线是从传送线按T形分支出来的，而激励段可以位于T形分支线的引线端。

按照本发明，在通过传送线传送的高频信号中，由谐振器反射相应于谐振频率的信号。这样，可以形成一个通带反射滤波器。

可将T型分支线的长度设置成为λg/4的值，这里，λg表示用在介电衬底中的高频信号的波长。

按照本发明，激励段的引线端是在T型分支线的引线端通过延伸形成的，可以用作虚拟开口端。这样，激励段的引线端可位于谐振器内电场较强的地方，从而能进一步增强谐振器和槽线间的耦合。

按照本发明的另一个方面，提供了一种介电谐振器装置，包括：介电衬底；电极薄膜，它位于所述介电衬底表面上，所述电极薄膜包括一个开口；及凹槽，它形成在所述电极薄膜上，所述凹槽连接到所述开口，其中，所述电极薄膜包括一段激励段，它是通过将所述所述凹槽两侧上的两部分所述电极薄膜延伸进所述开口内而形成的，其中通过将所述引线端连接在一起使所述激励段的所述两部分的所述引线端短路。

按照本发明的另一个方面，提供了一种频率滤波器，其中，该介电谐振器用作输入单元和输出单元中的至少一个单元。

按照本发明，可以加强介电谐振器装置内的谐振器和槽线间耦合，从而能扩展使用该介电谐振器装置的高频滤波器的频率范围。

最好通过将槽线连接到输出单元来建立线转换功能。

按照本发明，可以在高频滤波器内建立线转换功能，这样，使高频滤波具有丰富的功能。同时，与提供独立于高频滤波器的线转换器的情况相比，能够省略线转换器，这就减小了整个装置的大小。

按照本发明的另一个方面，提供了一种频率振荡器，该高频振荡器中使用了介电谐振器。

按照本发明，可以加强介电谐振器装置内谐振器和槽线间的耦合，从而使得能够减小使用介电谐振器装置的高频振荡器内的相位噪声，增加频率调制带宽，以及增强振荡输出。

(4)附图说明

图1是按照本发明第一实施例的介电谐振器装置的透视图；

图2是按照第一实施例的介电谐振器装置的图；

图3是图2中所示箭头III-III方向观察时的PDTL的截面图；

图4是激励TE010模谐振器时的状态图；

图5是激励段延伸长度和TE010模谐振器的外部Q(Qe)值间的关系图；

图6是按照本发明第一种修改形式的介电谐振器装置的平面图；

图7是按照本发明第二种修改形式的介电谐振器装置的平面图；

图8是按照本发明第三种修改的介电谐振器装置的平面图；

图9是按照本发明第四种修改形式的介电谐振器装置的平面图；

图10是按照本发明第五种修改形式的介电谐振器装置的平面图；

图11是按照本发明第六种修改形式的介电谐振器装置的平面图；

图12是按照本发明第二种实施例的介电谐振器装置的透视图；

图13是按照第二种实施例的介电谐振器装置的平面图；

图14是从图13所示箭头XIV-XIV方向观察时带有接地导体的一条槽线的横截面图；

图15是按照一个比较例子的介电谐振器装置的透视图；

图16是按照本发明第三种实施例的介电谐振器装置的透视图；

图17是按照本发明第四种实施例的高频滤波器的透视图；

图18是按照本发明第五种实施例的高频滤波器的透视图；

图19是按照本发明第六种实施例的高频滤波器的透视图。

(5)具体实施方式

下面参考附图详细描述按照本发明实施例的介电谐振器装置、高频滤波器和高频振荡器。

图1到3示出按照本发明第一种实施例的介电谐振器装置。在图1到图3中，介电衬底1基本上是四边形平面形状。介电衬底1的介质材料是树脂材料、陶瓷材料，或通过将树脂材料和陶瓷材料进行混合并烧结该混合物而形成的合成材料。例如，介电衬底1的厚度设置为0.6mm(t＝0.6mm)，而相对介质常数εr设置为约24(εr＝24)。

介电衬底1含有分别在正面1A和背面1B上形成的电极薄膜2和3。通过如光刻等类似的技术，用金，银，铜等导电金属薄膜在两个表面上构成精细图案，形成电极薄膜2和3。

在介电衬底1中间的圆形TE010模谐振器4是由电极膜2和3分别形成的圆形开口4A和4B而构成的。圆形开口4A和4B互相面对，在这两开口之间有一层介电衬底1。在TE010模谐振器4中，它的谐振频率f₀设置为如300GHz(f₀＝300GHz)，而它的直径φ设置为如约3.5mm(φ＝3.5mm)，该直径是一个约等于波长λg的值，这儿，λg表示相应于介电衬底1的谐振频率f₀的高频信号波长。

平面介质传送线5(下文中称作为“PDTL 5”)是一条槽线，线性地从介电衬底1的外部边沿延伸到TE010模谐振器4。PDTL 5沿着TE010模谐振器4的法线方向延伸，并且呈圆形。PDTL 5包含各自在电极薄膜2和3上形成的凹槽5A和5B。凹槽5A和5B互相面对，在其之间是介电衬底1。PDTL 5的宽度(W1)，例如，设置为约0.1mm(W1＝0.1mm)。

在TE010模谐振器4的开口4A和4B中具有激励段6。激励段6位于从PDTL5延伸出来的一条线上，并引向TE010模谐振器4的中间。在介电衬底1的正面1A上具有激励段6，并凸向开口4A内。激励段6由两条细长平行延伸的激励线6A和位于两条激励线6A的对面的两条细长的激励线6B组成，因此，介电衬底1介于它们之间。激励段6使得PDTL 5引入TE010模谐振器4内。

激励线6A是由延伸进入开口4A的电极薄膜2的部分形成，位于凹槽5A的两侧。与电极薄膜2相同的导电金属薄膜用于将激励线6A与电极薄膜2结合在一起。与此类似，还形成激励线6B，使位于凹槽5B两侧的部分电极薄膜3拉伸进入开口4B。

对于相应于介电衬底1中的谐振频率f₀的高频信号的波长λg，将从激励段6延伸的长度L设置为，例如，λg/4和(3×λg)/4之间的一个值(λg/4≤L≤(3×λg)/4)。该激励段6是从形成TE010模谐振器4周边的开口4A和4B的边缘4C和4D凸出来。激励段6的激励线6A和6B中的每一条的宽度W2设置成0.1mm(W2＝0.1mm)。

按照本发明实施例的介电谐振器装置具有上述的结构，下面将参考图1到5描述它的工作原理。

通过向PDTL 5输入约为300GHz的高频电磁波(高频信号)，按凹槽5A和5B中每条槽的宽度方向产生电场E，并按凹槽5A和5B中每条槽的宽度方向以及按介电衬底1的厚度方向产生磁场H。以横向电(TE)波的形式将高频信号传送到TE010模谐振器4，由介电衬底1的正面1A和背面1B反复反射这些横向电波。高频信号还从激励段6的引线端连续发射到TE010模谐振器的开口4A和4B。这时，在TE010模谐振器中的高频信号产生一个环形电场E和环绕该环形电场E的圆环面形磁场H，这是由于在边缘4C和4D间的圆周面是短路的。TE010模谐振器4按照TE010的谐振模式产生谐振(见图4)。

因此，在这个实施例中，PDTL 5连接到TE010模谐振器4，通过PDTL 5，以与TE010模谐振器4相同的谐振模式传送高频信号。这样，与按相关技术连接的共面传送线的情况相比，本发明能够防止无载Q(Q₀)值的衰退，因而抑制了损耗。

另外，如在另一个例未按相关技术提供激励段6的情况中，PDTL 5的未端(开口端)与形成短路表面的边缘4C和4D接触。这样，不会增强PDTL 5开口端的电场强度，而该开口端是激励的一部分。相反，在该实施例中，激励段6的引线端远离边缘4C和4D。这样，能够激励TE010模谐振器4，并且激励段6引线端的电场强度得到增强。这能加强TE010模谐振器器4和PDTL 5之间的耦合。

特别是，在TE010模谐振器4中，开口4A和4B的中间和位于边缘4C和4D中间的环形部分增强了电场强度。同时，在激励段6中，两条激励线6A互相绝缘，并且两条激励线6B也互相绝缘，因此，激励段6的引线端是虚拟开口端，具有较强的电场强度。激励段6从边缘4C和4D凸向TE010模谐振器4具有强电场的位置。这样，激励段6的虚拟开口端位于TE010模谐振器4具有强电场的位置上。这样，TE010模谐振器4具有增强的电场强度。

通过进行电磁模拟，例如通过设置介电衬底1到24的介电常数εr，将介电衬底1的厚度设置成0.6mm，将TE010模谐振器4的直径φ设置为3.5mm，将PDTL 5的宽度W1设置为0.1mm，并将激励段6的激励线6A和6B的宽度W2设置为0.1mm，可获得如图5所示的分析结果。

图5示出了激励段6的长度L和TE010模谐振器4的外部Q(Qe)值之间的关系。在图5中，位置L＝0表示类似于相关技术例子中的一种状态(在该状态下，未提供激励段6)。在这种状态下的Qe约为300。相反，通过使激励段6凸向TE010模谐振器4，Qe能够提高到约70。

特别是，在λg/4和(3×λg)/4之间的激励段6的长度L的范围(λg/4≤L≤(3×λg)/4)内的Qe值低于另一范围内的Qe。在该长度L范围内，TE010模谐振器4的电场强度最强的位置接近于激励段6的虚拟开口端(引线端)。因此，如在该实施例中，通过将激励段6的长度L设置在λg/4和(3×λg)/4之间，能够进一步加强TE010模谐振器4和PDTL 5之间的耦合。

另外，因为激励段6是在TE010模谐振器4内形成的，激励段6的形成并没有扩大整个装置。此外，因为同一电极薄膜处理过程用于形成TE010模谐振器4、PDTL 5和激励段6，因而能够提供特性差异较小的介电谐振器装置。

在第一个实施例中，TE010模谐振器4用作谐振器。然而，本发明不受此限制。在本发明中，一种圆形谐振器可用作谐振器，该圆形谐振器中，在介电衬底1的正面上形成含有圆形开口的电极薄膜2，并且省略了背面1B上的电极薄膜3。同时，可以采用圆形谐振器，使得介电衬底1正面上形成含有圆形开口的电极薄膜2，而在整个背面1B上形成接地电极薄膜2。

在第一个实施例中，激励段6的激励线6A和6B呈线性。然而，本发明不受此限制。本发明可以应用如图6到11所示的第一种到第六种修改形式的各种形状。

例如，如在图6所示的第一种修改形式中，在构成激励段11的两条激励线11A(仅示出正面1A)的末端形成按互相远离方向弯曲的弯曲部分11B。这时，弯曲段11的弯曲部分11B有利于产生环形电场，这是因为激励段11的末端是延伸形成的。

如图7所示的第二种修改形式中，可在构成激励段12的两条激励线12A末端(仅示出正面1A)处，形成翘曲(warping)部分12B，该翘曲部分12B沿TE010模谐振器4的边缘4C延伸，并按互相远离的方向弯曲。这样，因为激励线12的末端沿边缘4C翘曲，有利于感应出围绕翘曲部分12B的磁场，以及在TE010模谐振器4中产生圆环面形的磁场。

如在图8的第三种修改形式中，可将激励段13的每条激励线13A(仅示出正面1A)宽度设置为基底(base)和引线端之间的不同值(例如，如末端宽度的一个较大值)。同时，在图9的第四种修改形式中，可将构成激励段14的两条激励线14A(仅示出正面1A)之间的距离设置为基底和末端之间的不同值(例如，如末端间的距离的一个较大值)。

这时，激励段13和14的阻抗可依据激励线13A的宽度和激励线14A间的距离而变化。这样，可以调整TE010模谐振器4的外部Q(Qe)值。

如在图10所示的第五种修改形式，通过对基底上的锐角部分和构成激励段15的激励线15A(仅示出正面1A)末端进行处理，可形成连续圆形部分的斜面15B。

这样，电流易于集中到该锐角部分，从而TE010模谐振器4的无载Q(Qe)值区域降低。该斜面15B可以减弱电流的集中，从而可以抑制Q₀值的衰减。

虽然第一实施将激励段6的末端形成开口端，如在图11所示的第六种修改形式那样，可以通过将构成该激励段16的两条激励线16A(仅示出正面1A)末端连在一起，将激励段16的末端形成短路端16B。

这样，通过将短路端16B置于TE010模谐振器4的虚拟短路点上(中心点)，可以加强与TE010模谐振器4的耦合。

图12到14示出按照本发明第二种实施例的介电谐振器装置。第二种实施例的特征在于，将平面介质线谐振器用作谐振器，并将带有接地导体的槽线用作槽线。在第二种实施例中，用相同数字标记表示与第一种实施例相同的元件。并省略对它们的描述说明。

在介电衬底1的中间有一个四边形PDTL谐振器21。PDTL谐振器21包括四边形开口21A和21B，它们是分别形成在电极薄膜2和3上的。开口21A和21B互相面对，介电衬底1介于其间。在PDTL谐振器21内，当用λg表示相应于介电衬底1中谐振频率为f₀的高频信号的波长时，高频信号传送方向的长度L0设置成约为波长λg的一半(L0＝λg/2)。

带有接地导体的槽线22是一条槽线，并线性地从外部边沿引向PDTL谐振器21。带有接地导体的槽线22几乎垂直地引向四边形PDTL谐振器21的一边。通过在电极薄膜2上构成凹槽22A来形成该槽线22。

激励段23位于PDTL谐振器21的开口21A上。激励段23引向PDTL谐振器21的中间，落在从槽线22延伸的一条线上。激励段23位于介电衬底1的正面1A上，从开口21A的边缘21C凸出，形成PDTL谐振器21的外形。激励段23包括两条平行地延伸的细长激励线23A。

可按某种形式形成该激励线23A，在该形式中，通过将位于凹槽22A两侧的两部分电极薄膜2拉入开口21A中，使激励线23A与电极薄膜2连接，从而槽线22延伸到PDTL谐振器21内。

按照第二种实施例的介电谐振器装置具有上述结构。经过槽线22传送的TE型高频信号从激励段23的末端传送到PDTL谐振器21内。这在PDTL谐振器21内形成电场E，该电场几乎平行于凹槽22A的宽度方向，和环绕该电场E的磁场H。高频信号谐振，形成TE模式。

因此，在第二个实施例中，可获得类似于第一种实施例的工作原理和优点。

在PDTL谐振器21的情况下，如图15所示的比较例子中，通过在PDTL谐振器21和槽线22之间提供宽度比凹槽22A宽的激励槽部分24，PDTL谐振器21和槽线22间的耦合量也可以增加。

这样，在PDTL谐振器21之外形成激励槽部分24。这样，除PDTL谐振器21之外，需要用于形成激励槽部分24的一个区域，这样会产生需要扩大整个装置尺寸的问题。

相反，在第二种实施例中，在PDTL谐振器21内形成激励段23。这样，不需要形成独立于PDTL谐振器21的激励段23的一块区域，从而与比较例子相比，减少了整个装置的尺寸。

第二个实施例将PDTL谐振器21用作谐振器。然而，本发明不受此限制。在本发明中，一种槽线谐振器可以用作为一个谐振器，在该种槽线谐振器内，在介电衬底1的正面1A上形成含有四边形开口的电极薄膜2，并在该槽线谐振器内，背面1B中省去了电极薄膜3。同时，本发明可使用带有接地导体的槽线谐振器，在该槽线谐振器内，在介电衬底1正面1A上形成含有四边形开口的电极薄膜2，并在该槽线谐振器内，在整个背面1B上提供接地电极薄膜2。

第一个实施例将PDTL 5用作槽线，在该实施例中，分别在介电衬底1的表面上形成凹槽5A和5B，而第二个实施例将槽线22用作槽线，在该实施例中，仅在介电衬底1的正面形成凹槽22A，而在背面1B提供接地电极薄膜3。

然而，本发明不限制于这些实施例。本发明可以使用一种槽线，在该槽线中，也仅在介电衬底1的正面1A上形成凹槽，而在背面1B省去了电极薄膜3。

接着，图16示出按照本发明第三个实施例的介电谐振器装置。第三个实施例的特征在于，将一条从传送线分叉出来的短线(stub line)连接到谐振器，并将激励段放置于该短线的末端。在第三个实施例中，用相同数字标号表示与第一个实施例相同的元件，其说明描述在此省略。

在介电衬底1的中间提供圆形谐振器31。通过在电极薄膜2上构成的圆形开口31A来形成该圆形谐振器31。在圆形谐振器31内，当用λg表示相应于介电衬底1中谐振频率为f₀的高频信号的波长时，将直径设置为约等于波长λg的一个值。在第三个实施例中，在介电衬底1的背面1B上是没有电极薄膜形成的。

槽线32(另一类型的槽线)是一条远离圆形谐振器31的传送线。通过在电极薄膜2上构成的凹槽32A来形成该槽线32。凹槽32A与圆形谐振器31相切并平行引伸。

短线33是一条T型分支线，按T型格式从槽线32分支出来。短线33线性地从槽线32的一个位置引伸到圆形谐振器31，并沿着圆形谐振器31的法线方向形成。短线33是由电极膜2中形成的凹槽形成的。该凹槽33A的长度L1构成短线32和圆形谐振器31的边缘31B之间的距离。将凹槽33A的长度L1设置成为约λg/4的一个值(L1＝λg/4)，这儿，用λg表示高频信号的波长。可将凹槽33A的长度L1设置为约(2n+1)×λg/4的一个值(这儿，n表示一个整数)，但不受近似为λg/4的值的限制(L1＝λg/4)。

在圆形谐振器31的开口31A中提供激励段34。激励段34引向圆形谐振器31的中间，落在从短线33延伸的一条线上。通过将位于短线33两侧的两部分电极薄膜2拉伸进入开口31A，形成该激励段34。在介电衬底1的正面1A上提供激励段34，凸向开口31A。由平行延伸的两条细长的激励线34A构成激励段34。将激励段34延伸的长度设置为，例如，在λg/4和(3×λg)/4间的一个值。

因此，在第三实施例中，同样能够获得类似于第一实施例的工作方式和优点。在第三个实施例中，从槽线32按T型形式分支出来的短线33的末端处提供激励段34，并使圆形谐振器31和短线33互相连接。这样，在通过槽线32传送的高频信号中，由圆形谐振器31反射相应于谐振频率f₀的信号。因此，整个装置形成一个通带反射滤波器。

同样，将短线33的长度L1设置为约λg/4的值。这样，按T型分支的短线33的基本部分能够用作虚拟开口端，并且短线33的末端可用作虚拟短路端。同样，在短线33末端提供的激励段34的一端能用作虚拟开口端。因此，激励段34的末端(开口端)的电场强度可以位于具有较强电场强度的开口31A中某一位置，因此，进一步加强了圆形谐振器31和短线33间的耦合。

另外，可在形成电极薄膜2的薄膜形成过程中一起形成圆形谐振器31、槽线32、短线33和激励段34。这样，可以提供特性差别较小的介电谐振器装置。

接着，图17示出按照本发明第四个实施例的高频滤波器41。第四个实施例的特征在于，高频滤波器41由多个槽线谐振器组成，并在作为输入单元的每一槽线谐振器和作为输出单元的每一槽线谐振器中包括槽线末端的激励段。在第四个实施例中，用相同数字标号表示与第一个实施例相同的元件，其描述说明在此省去。

高频滤波器41由四个槽线谐振器42到45等组成，后文将作详细描述。

槽线谐振器42到45线性地排列在介电衬底1的正面1A上。由在电极薄膜2上构成的四边形开口42A到45A来形成槽线谐振器42到45。在槽线谐振器42到45之中，在两个末端处的槽线谐振器42和45形成输入单元41A和输出单元41B。在第四个实施例中，没有在介电衬底1的背面1B形成电极薄膜。

槽线46和47分别连接到输入槽线谐振器42和输出槽线谐振器45。槽线46和47线性地从介电衬底1的边缘分别引向槽线谐振器42和45。由在电极薄膜2上构成的凹槽46A和47A来形成槽线46和47。

在槽线谐振器42和45的开口42A和45A上分别提供激励段48和49。激励段48和49分别引向槽线谐振器42和45的中间，落在从槽线46和47延伸出来的线上。通过将位于槽线46和47两侧的部分电极薄膜2拉伸进入开口42A和45A，分别形成激励段48和49。激励段48和49分别凸向开口42A和45A内，并由平行延伸的两对细长激励线48A和49A构成。

按照第四个实施例的高频滤波器41具有上述的结构。输入到槽线46内的高频信号经过激励段48施加到槽线谐振器42。这时，槽线谐振器42按照谐振频率激励出一个高频信号，并且该槽线谐振器42与相邻的槽线谐振器43相结合，按它的谐振频率激励出一个高频信号。在槽线谐振器42到44中，两个相邻的谐振器互相耦合。这样，在高频信号中，只能将按照槽线谐振器42到44的谐振频率的信号传送到输出槽线谐振器45，并且这些信号从槽线47经过激励段49输出。这使得高频滤波器按一个带通滤波器进行工作。

因此，第四个实施例能够获得与第一个实施例相似的工作方式和优点。然而，在第四个实施例中，使用槽线谐振器42和45。在这两个谐振器中，高频滤波器41的输入单元41A和输出单元41B分别配备有激励段48和49。这样，能够增强槽线谐振器42和45和每个谐振器和槽线46和47中每条槽线之间的耦合，从而，与未使用激励段48和49的情况相比，扩展了高频滤波器41的频带。

虽然在第四个实施例中，将分别配备有激励段48和49的槽线谐振器42到45用作信号分离器41的输入单元41A和输出单元41B，配备有激励段的槽线谐振器可以用作输入单元，或用作输出单元，因此可以省略其他的激励段。

接着，图18示出按照本发明第五个实施例的高频滤波器51。第五个实施例的特征在于，形成高频滤波器51的输入和输出单元的槽线谐振器分别配备有激励段；并在于，不同类型的槽线连接到这些输入和输出单元。在第五个实施例中，用相同数字标号表示与第一个实施例相同的元件，在此省去它们的描述说明。

高频滤波器51包括四个PDTL谐振器52到55，下文中将作详述。

PDTL谐振器52到55线性地排列在介电衬底1的表面1A上。PDTL谐振器52到55由电极薄膜2上形成的四边形开口52A到55A、以及在电极薄膜3上形成的四边形开口52B到55B组成，以使开口52B到55B面对开口52A到55A。在PDTL谐振器52到55之中，在高频滤波器51末端处的PDTL谐振器52和55分别形成高频滤波器51的输入单元51A和输出单元51B。

将作为槽线的PDTL 56连接到输入PDTL谐振器52。PDTL 56从介电衬底1的外部边沿引伸到PDTL谐振器52。PDTL谐振器52由电极薄膜2上形成的凹槽56A和在电极薄膜3上形成的凹槽56B组成，以使凹槽56B面对凹槽56A。

带有接地导体的槽线57的类型不同于连接到PDTL谐振器55的PDTL 56。槽线57线性地从介电衬底1的外部边沿引伸到PDTL谐振器55，并通过在电极薄膜2上构成的凹槽57A来形成。将介电衬底1的背面1B上形成的电极薄膜3接地。

在PDTL谐振器52的开口52A和52B上提供激励段58。该激励段58引向PDTL谐振器52的中间，落在从PDTL 56延伸出来的一条线上。通过将位于PDTL56两侧的每一电极薄膜2和3的两部分引伸进入开口52A和52B，来形成激励段58。激励段58由两条按凸向开口52A的形式平行地延伸的细长激励线58A和两条面对激励线58A并凸向开口52B的激励线58B构成。

在PDTL谐振器55的开口55A中提供激励段59。激励段59也引向PDTL谐振器55的中间，落在从槽线57延伸出来的一条线上。通过将位于槽线57两侧的两部分电极薄膜2拉伸进入开口55A，形成激励段59。激励段59凸向开口55A，并由平行延伸的两条细长的激励线59A构成。

按照第五个实施例的高频滤波器51具有上述结构，并按类似于第四个实施例的带通滤波器的方式进行工作。

因此，第五个实施例也能获得类似于第一个实施例的工作方式和优点。在第五个实施例中，分别配备有激励段58和59的PDTL谐振器52和55用作高频滤波器51的输入单元51A和输出单元51B。这样，能够增强PDTL谐振器52和55中的每个谐振器和PDTL 56和槽线57中的每条线之间的耦合。从而扩展了高频滤波器51的频率范围。

在第五个实施例中，分别将PDTL 56和槽线56作为不同类型地槽线连接到高频滤波器51的输入单元51A和输出单元51B。这就将线的转换功能内建立在高频滤波器51内，这样使高频滤波器51具有强大的功能。同时，不需要分别提供线转换所需的结构，这样减小了整个装置的尺寸。

在第五个实施例中，将PDTL 56和槽线57用作槽型线。然而，本发明不受此限制。例如，可以使用不带接地导体的槽线，而不是使用PDTL 56和槽线57。

接着，图19示出按照本发明第六个实施例的高频振荡器61。第六个实施例的特征在于，高频振荡器61包括配备有激励段的圆形谐振器。在第六个实施例中，用相同的数字标号表示与第一个实施例相同的元件，并省略它们的描述说明。

高频振荡器61包括圆形谐振器62和场效应管(FET)67，下面将作详细描述。

在介电衬底1上提供圆形谐振器62。通过在电极薄膜2上构成圆形开口62A来形成圆形谐振器62。当用λg表示相应于介电衬底1的谐振频率为f₀的高频信号的波长时，圆形谐振器62的直径约等于波长λg。在第六个实施例中，未在介电衬底1的背面1B形成电极薄膜。

提供槽线63(另一种槽型线)作为远离圆形谐振器62的传送线。槽线63含有连接到FET67栅极端的基端，后面将描述，并含有连接到终端电阻的一个引线端。

短线65是T型线，是从槽线63按T型形式分支出来的。该短线65线性地从槽线65的一个位置引向圆形谐振器62，并按圆形谐振器62的法线方向形成。当用λg表示高频信号的波长时，短线65的长度可设置为约λg/4的值。

提供激励段66，该激励段66凸出伸进圆形谐振器62的开口62A。通过将位于短线65两侧的两部分电极薄膜2拉伸进开口62A，形成激励段66。激励段66引向圆形谐振器62的中间，落在从短线65延伸出来的一条线上。

在槽线63的基端提供一个FET67。该FET67有一个连接到槽线63的栅极端，并且将用于消除偏置电流成分的一个直流切断电路68连接到FET67。反馈电路69跨接到FET67的栅极端和漏栅端。用于消除偏置直流成分的直流切断电路70，阻尼电路71，和槽线72连接到FET67的漏极端。FET67的源极端接地。

阻尼电路71具有一个连接到FET67漏极端的基端和一个连接到终端电阻73的引线端。槽线72形成一个输出端，并给外部输出由高频振荡器61产生的高频信号。

高频振荡器61具有上述的结构。圆形谐振器62，槽线63，短线65等等按通带反射滤波器进行工作，并给FET67输入相应于谐振频率的高频信号。在这时，FET67用反馈电路69放大该高频信号，并从槽线72输出放大的信号。这允许高频振荡器61基本上作为一个稳定振荡电路进行工作，用于改善相位噪声。

因此，第六个实施例也能获得类似于第一实施例的工作方式和优点。然而，在第六个实施例中，通过使用配备有激励段66的圆形谐振器62形成高频振荡器61。这样，加强了圆形谐振器62和槽线65间的耦合，这样允许增加频率调制带宽，并增加高频振荡器61的振荡输出。另外，因为建立了强耦合，可防止Q₀值的衰退，能够增加圆形谐振器62的负载Q(QL)值，并能降低相位噪声。

虽然这儿涉及特殊实施例描述了本发明，那些技术熟练的人员将会明白许多其他的变化、修改形式和其他使用。因此，本发明不受这儿特殊披露的限制，但仅受附加的权利要求的限制。

Claims (13)

1.一种介电谐振器装置，其特征在于，它包括：

介电衬底；

电极薄膜，它位于所述介电衬底表面上，所述电极薄膜包括一个开口；及凹槽，它形成在所述电极薄膜上，所述凹槽连接到所述开口，

其中，所述电极薄膜包括一段激励段，它是通过将所述所述凹槽两侧上的两部分所述电极薄膜延伸进所述开口内而形成的，

所述激励段的所述两部分的引线端是短路端或开路端中的一个，且将所述激励段的所述两部分的长度设置成λg/4和(3×λg)/4之间的一个值，这里，λg表示用在所述介电衬底的高频信号的波长。

2.按照权利要求1所述的介电谐振器装置，其特征在于，

用于传送高频信号的传送线位于所述介电衬底的所述表面上，

所述槽线形成一条T型分支线，该分支线是从所述传送线分支而来，并且所述激励段位于所述T型分支线的引线端。

3.按照权利要求2所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述T型分支线的长度设置成为λg/4的值，这里，λg表示用于所述介电衬底的所述高频信号的所述波长。

4.按照权利要求1所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述开口呈圆形。

5.按照权利要求4所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述激励段的所述两部分中的每一部分包括各自的一段，该段按互相相反的方向延伸。

6.按照权利要求5所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述各自段沿所述开口的周边延伸。

7.按照权利要求1所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述激励段的所述两部分中的每一部分包括各自的一段，该段按互相相反的方向延伸。

8.按照权利要求1所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述激励段的所述两部分的各自引线端间的距离不同于其各自底端间的距离。

9.按照权利要求1所述的介电谐振器装置，其特征在于，所述激励段的所述两部分的引线端和底端形成为连续的圆形部分。

10.一种介电谐振器装置，其特征在于，包括：

介电衬底；

电极薄膜，它位于所述介电衬底表面上，所述电极薄膜包括一个开口；及凹槽，它形成在所述电极薄膜上，所述凹槽连接到所述开口，

其中，所述电极薄膜包括一段激励段，它是通过将所述所述凹槽两侧上的两部分所述电极薄膜延伸进所述开口内而形成的，

其中通过将所述引线端连接在一起使所述激励段的所述两部分的所述引线端短路。

11.一种频率滤波器，其特征在于，它包括：

输入单元；及

输出单元，耦连于所述输入单元，

其中，所述输入单元和所述输出单元中的至少一个单元是介电谐振器，该介电谐振器包括：

介电衬底；

电极薄膜，它位于所述介电衬底表面上，所述电极薄膜包括一个开口；及凹槽，它形成在所述电极薄膜上，所述凹槽连接到所述开口，

其中，所述电极薄膜包括一段激励段，它是通过将所述所述凹槽两侧上的两部分所述电极薄膜延伸进所述开口内而形成的，

所述激励段的所述两部分的引线端是短路端或开路端中的一个，且

将所述激励段的所述两部分的长度设置成为λg/4和(3×λg)/4之间的一个值，这里，λg表示用在所述介电衬底的高频信号的波长。

12.按照权利要求11所述的所述频率滤波器，其特征在于，将一条槽线连接到所述输出单元，以建立线路转换，所述输出单元的所述槽线不同于连接到所述输入单元的槽线。

13.一种频率振荡器，其特征在于，包括介电谐振器，该介电谐振器包括：

介电衬底；

电极薄膜，它位于所述介电衬底表面上，所述电极薄膜包括一个开口；及

凹槽，它形成在所述电极薄膜上，所述凹槽连接到所述开口，

其中，所述电极薄膜包括一段激励段，它是通过将所述所述凹槽两侧上的两部分所述电极薄膜延伸进所述开口内而形成的，

所述激励段的所述两部分的引线端是短路端或开路端中的一个，且

将所述激励段的所述两部分的长度设置成为λg/4和(3×λg)/4之间的一个值，这里，λg表示用在所述介电衬底的高频信号的波长。

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