CN1333582A - 电介质滤波器、电介质收发转换开关和通信装置 - Google Patents

Abstract

安排在电介质块1内的多个内导体形成孔2a、2b和2c,在这些孔的内壁上形成内导体,以及形成的外导体3覆盖电介质块1的外表面。在开路端侧的各个内导体形成孔2a到2c的开口具有基本上相同直径的圆孔形状。在短路端侧的部分内导体形成孔的横截面具有矩形形状。

Description

电介质滤波器、电介质收发转换开关和通信装置

发明领域

本发明涉及用于高频电路的电介质滤波器、电介质收发转换开关和具有所述元件的通信装置。

背景技术

在常规的电介质滤波器中，在电介质体上开有多个通孔。电介质体的外表面和通孔的内表面被涂覆以形成一系列的谐振腔。每个谐振腔将有一个开路端和一个短路端。在许多这类滤波器中，每个通孔的内直径有变化，使得谐振腔的线阻抗在谐振腔的开路端和短路端不相同。

图6示出了这种滤波器1的一个例子。在该示例中，矩形平行六面体电介质块3上形有多个通孔2a、2b和2c，电介质块的内外表面基本上涂覆了导电材料以形成多个谐振腔。为此，通过2a、2b和2c的内表面涂覆了各自的内导体4，而形成的外导体5基本上覆盖了电介质块的整个外表面。在电介质块3的端头6处外导体5直接与内导体4耦合以形成谐振腔的短路端。从电介质块的端头7末梢内移的位置处形成未涂覆区或间隙g以形成谐振腔的开路端。电介质块4的外表面上提供了输入一输出电极5a和5b，由电介质块外表面的未涂覆部分使它们与外导体5分开。输入一输出电极用于将输入和输出信号耦合到相邻的谐振腔2a、2b。

为了调节相邻谐振器间的耦合以及各谐振器的谐振频率，在谐振腔中形成一台阶，使得每个谐振腔被分为具有不同直径的开路端部分和短路端部分。

当用作这些滤波器的电介质块成型时，由于通孔的直径随滤波器不同而变化，不同的滤波器要求有不同的模型。

而且，间隙g的形成首先将通孔的内壁用导电材料完成涂覆，然后用切割工具将导电涂层移去一环状区域。因为在通孔开路端的内直径尺寸可变，其结果是需要用于控制切割工具操作的控制程序。另外当间隙的位置和宽度随谐振腔不同而变化时，还需要可调整工具以及进一步的控制程序。

由于这些原因，增加了滤波器的产品成本。

减少产品成本的一种方法是当切割工具切割每个未涂覆区域时使它的刀尖转一圈所化的时间保持常数。然而，因为通孔的开路端具有不同的内径，每单位弧光的切割速率作为内径的函数而不同。因而在切割处理期间内导体和电介质块的切削量的变化较大。这些变化对滤波器的特性造成不需要的影响。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供能解决上述问题的电介质滤波器和电介质发收转换开关，使制造成本能减小，并能获得预定的特性；以及提供具有相同器件的通信装置。

为了达到上述目的，根据本发明，提供的电介质滤波器包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有开路端部分和短路端部分，每个所述开路端部分具有相同的圆截面，至少一个所述短路端部分具有角形截面。

形成在所述各个通孔内壁的内导体，形成在所述内导体上的间隙定义了所述通孔的所述开端部分。

外导体覆盖了电介质块大部分的外表面，所述外导体在每个内导体的一个相关端电气耦合到所述内导体。

在较佳实施例中，通孔的开路端是圆柱状并具有相同的直径。因而，可以使用相同类型的成模以形成通孔的开路端而与通孔的短路端的形状和大小无关。况且，可用相同的切割工具和相同的工具控制程序来切割位于通孔开路端部分内壁上的涂覆层上的间隙。即使要形成对间隙的大小和深度进行调整以调节滤波器的电气特性时也是正确的。上述滤波器可以用作电介质收发转换开关中的发送滤波器、接收滤波器和/或发送—接收滤波器。

本发明也针对至少包括发送滤波器部分、接收滤波器部分和/或发送—接收滤波器部分的收发转换开关，至少一个所述滤波器部分包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有开路端部分和短路端部分，每个所述开路端部分具有圆形截面，至少一个所述短路端部分具有角形截面。

形成有各个通孔内壁上的内导体，形成在所述内导体上的间隙定义了所述通孔的所述开路端部分。

外导体覆盖了电介质块大部分的外表面，所述外导体在每个内导体的一个相关端电气耦合到所述内导体。

况且，根据本发明，形成的通信装置例如在用于发送—接收高频电路信号的滤波器电路单元中提供有上述滤波器或收发转换开关。

附图简述

从下述参考附图所作的描述，本发明的其它特点和优点将变得更明显。

图1A是根据本发明第一实施例的电介质滤波器的透视图。

图1B是在图1A中沿线1B—1B的电介质滤波器的截面图。

图2A、2B、2C和2D示出了电介质滤波器另一种结构的截面构成图。

图3是根据本发明的另一个实施例的电介质收发转换开关的透视图。

图4是电介质收发转换开关的等效电路图。

图5是使用本发明电介质滤波器的通信装置构成的方框图。

图6是常规的电介质滤波器的透视图。

本发明实施例的详细描述

参考图1A和1B将描述根据本发明第一实施例的电介质滤波器10的构成。

在该示例中，电介质块12基本上具有矩形平行六面体形状。在电介质块12上形成多个通孔14a、14b和14c，并且在通孔的内壁上形成内导体16a、16b和16c以定义各个谐振器腔体18a、18b和18c。基本上电介质块12所有的外表面(6个面)用外导体20涂覆，与外导体绝缘的输入—输出电极22a和22c形成在电介质块12的外表面上。外导体20较佳地延伸到并与内导体16a、16b和16c接触以形成由涂覆的通孔形成的谐振器腔体的短路端24。

在电介质块12的开路端面26附近的通孔14a、14b和14c的内壁上形成未涂覆区或间隙g，并定义了谐振器腔体18a、18b和18c的开路端。最好如图1B所示，作为切割处理的结果正常地使间隙伸延到电介质块中。

最好在沿通孔的纵向长度的一半位置处在通孔14a、14b和14c中形成一台阶28以定义通孔的的形路端部分和短路端部分。通孔开路端部分的直径相对较大而通孔的短路端部分直径相对较小。在所示实施例中，通孔的开路端部分具有圆柱形且每个都有相同的直径。另一方面至少一个通孔的短路端部分的形状不同于至少一个其它通孔的短路端形状。在图1A所示示例中，通孔14b的短路端部分是矩形平行六面体而其余通孔的短路端部分形状是圆柱形。更一般地，在较佳实施例中，至少一个通孔的短路端部分具有角形(例矩形)形状。

用于形成电介质块12的成型模(未示出)包括具有基本上为矩形平行六面体形状的主腔体，它对应于电介质块的外部形状且有多个针状物伸展到腔体中。第一组针用于形成通孔形路端部分而第二组针用于形成通孔的短路端部分。各对针的端头互相接触以定义出单个通孔。因为至少一个通孔的短路端部分的形状和大小有变化，就有可能改变滤波器的特性同时又在基本上相同的直径形成以圆柱状孔形成通孔的开路端部分。结果，相同的针可以用于形成水同滤波器通孔的开路端部分。只有通孔的闭路端部分必须改变。而且，用于形成间隙g的切割工具和用于控制切割机旋转工具刀尖旋转出一个环状图形的控制程序可以对具有不同滤波器特性的多种类型滤波器是相同的。还有，当通过控制间隙g的位置和宽度调节滤波器的特性时，对应于通孔开路端部内直径的一组调整工具和用于调整工具的一组控制程序可用于具有不同滤波器特性的许多不同滤波器。

根据本发明的较佳实施例，通过改变通孔短路端部分的横截面大小和形状、相邻通孔间的距离等可改变各电介质谐振器的谐振频率和相邻电介质谐振器间的谐合而不必改变通孔开路端的形状和大小。可使用与设计值对应的成型模。

在图1A和1B所示的例子中，中间通孔的短路端部分具有角形(而不是圆形或椭圆形)横截面。因而，在短路端部分的中间谐振器腔体和第一级与第三级(外面二个)谐振器腔体间产生的电容分量可以高度的灵活性被设计。

例如，在电介质块10的厚度方向(如图1A所见的垂直方向)增加短路端的横截面宽度使得相邻谐振器腔体间相对的面积增加，可以增加相邻谐振器腔体间的静电容。由于中间谐振器腔体针对外部谐振器腔体的二个面是平坦的，相邻谐振器腔体内导体间的静电容可在较宽的范围上变化。

如何这样做的例子示于图2A到2D的装置截面视图中，取自穿过二级滤波器的谐振器腔体的短路端部分。图2A中，通孔的截面形状(更重要的是定义谐振器腔体的内导体16的内表面)是圆形的。在图2B、2C和2D中，每个例子示出了具有角形(非圆形或抛物开)截面形状。通过改变谐振器腔体的大小和形状，可改变在相邻谐振器腔体和外部(地)电极间的电容耦合以改变滤波器的电特性。

在每个实施例中，在每个内导体16和外导体14间产生了自电容Ci，而在相邻内导体16间产生互电容Cij。如果在短路端部分的通孔具有如图2B所示的矩形截面，在内导体和外导体间的相对面积以及内导体之间的相对面积基本上可以独立地在宽范围内改变。亦即，通过用矩形截面成形孔使得孔变得靠近外导体(如图2C所示)，可增加短路端的自电容Ci，从而增强谐振频率。通过形成具有角形截面的孔使它们变得靠近相邻的内导体16(如图2D所示)，可增加短路电端部分的互电容Cij，从而增强了电感耦合。亦即，在谐振器腔体间的电感耦合增强了或电容耦合减小了。

如上所述，由于通孔的短路端部分具有角形截面，增强了在互电容Cij和自电容Ci和Cj的设计灵活性。因此，可容易地获得所需滤波器的特性。

以下，将参考图3和图3按照另外的实施例描述电介质收发转换开关的构成。

图3所示为电介质收发转换开关10’的外观透视图。正如图3所示，在矩形平行六面体电介质块12’中形成了谐振器腔体通孔14a到14f以及激励线通孔30tx和30ant。内导体形成在通孔14a’的内侧壁上。外导体20’以及与外导体20绝缘的输入—输出电极22’tx，22’ant和22’rx形成在电介质块12’的六个外表面上。未涂覆的间隙g形成在定义谐振器腔体20’a到20’f的开路端的通孔14’a到14’f的面26’的附近。与前面的实施例一样，在通孔内形成台阶以定义通孔的各个开路端和短路端部分。与前面实施例一样，通孔的开路端部分是圆形截面并具有与其它通孔相同的直径。通孔的短路端部分地截面面积较佳地要小于开路端部分并且至少它们中的一些具有的截面形状不同于至少其它一些。通孔短路端部分的横截面形状和大小随滤波器的类型而变化以产生不同的滤波器特性。在本示例中，通孔14’b，14’c和14’e的开路端部分横截面是圆形。通孔14’c的短路端的横截面具有矩形形状，如图3所示在水平方向被伸长。通孔14’d的短路部分具有五边形形状，五边形中面向电介质块12’的上下表面上的外导体20’的两个面靠近外导体20。通过14’f的短路端部分被偏移使得它更远离相邻通孔14’e的短路端部分并具有梯形截面形状。

每个激励线通孔30tx和30ant的内表面被涂覆以分别形成激励线32tx和32ant。

输入—输出电极22’tx和22’ant形成在电介质块12’的短路端面24’上并朝向电介质块12’的底面，且电气连接到形成在激励线通孔30tx和30ant内壁上的内导体的一端。输入—输出电极22’rx形成在通孔14’f中形成的内导体的开路端附近并与它电容性耦合。

图4是上述电介质收发转换开关的等效电路图。在该图中，谐振器Z1包括谐振器腔体18c、线Z2包括激励线32tx，谐振器Z3包括谐振器腔体18b，谐振器Z4包括谐振器腔体18c，谐振器Z5包括激励线32ant，以及谐振器Z6、Z7和Z8分别包括谐振器腔体18d，18e和26’f。另外，在激励线32tx形成的线和谐振器腔体18a之间的叉指式耦合形成了π/2相位电路Z12。激励线孔32tx和谐振器腔体18b间的互电容引起的阻抗由标号Z23表示。标号Z34表示由谐振器腔体18b和18c间的互电容引起的阻抗。标号Z45表示由谐振器腔体18c和激励线32ant间的互电容引起的阻抗。类似地，标号Z56、Z67和Z78分别表示由激励线孔32ant和谐振器腔体18d之间谐振器腔体18d和18e之间、和谐振器腔体18e和18f之间的互电容引起的阻抗。还有，标号Z8R表示由谐振器腔体18f和输入—输出电极22’rx间的耦合电容引起的阻抗。

参考图4，由于Z12起了π/2相位电路的作用，Z1和Z2起了陷波谐振器作用。Z3和Z4的功能为二级谐振器，由梳状线互相耦合。Z6、Z7和Z8的功能为三级谐振器，它们顺次由梳状线耦合。使用这一结构，电介质收发转换开关的功能就像互相集中由发送滤波器和接收滤波器的收发转换开关，其中发送滤波器包括了一级在发送频带有—衰减极点的陷波谐振器和一个两级带通滤波器，而接收滤波器包括了一个三级谐振器。

使用本发明滤波器的通信装置的结构的例子示于图5。图中示出了发送一接收天线ANT、收发转换开关DPX、带通滤波器BPFa和BPFb、放大电路AMPa和AMPb，混频器MIXa和MIXb、振荡器OSC以及频率合成器SYM。

混频器MIXa将调制信号IF与从SYN输出的信号混合。BPFa仅允许从MIXa输出的混频信号中的发送频带内信号通过。AMPa对该信号作功率放大并通过DPX从ANT发送。AMPb对由ANT接收的信号放大并从DPX输出。BPFb只允许从AMPb输出的接收信号的接收频带信号通过。MIXb将从SYN输出的频率信号和接收信号互相混频而输出一中频信号IF。

对于图5所示的收发转换开关DPX，最好使用图3所示结构的收发转换开关。至于带通滤波器BPFa、BPFb和BPFc，最好使用图1结构的电介质滤波器。

虽然本发明描述的是关于特定的实施例，许多其它的变化和更改以及其它用途对于本领域的技术人员将是显而易见的。因而本发明较佳地是并不限于这里的具体揭示，而是由所附权利要求书限定。

Claims (18)

1.一种电介质滤波器，其特征在于包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有开路端部分和短路部分，每个所述开路端部分具有相同的圆形截面，至少一个所述短路端部分具有矩形截面；

在所述各个通孔内壁上形成内导体，形成在所述内导体中的间隙定义了所述通孔的所述开路端；

覆盖了电介质块大部分外表面的外导体，在每个内导体的一个相关端所述外导体与所述内导体电气耦合。

2.如权利要求1的电介质滤波器，其特征在于至少一个所述短路端部分具有与至少其它一个所述短路端部分不同的横截面。

3.如权利要求1所述的电介质滤波器，其特征在于所述角形横截面是矩形截面。

4.如权利要求1所述的电介质滤波器，其特征在于每个圆形截面具有相同的直径。

5.如权利要求1所述的电介质滤波器，其特征在于所述开路端部分每一个具有圆柱形状。

6.如权利要求5所述的电介质滤波器，其特征在于每个所述开路端部分具有相同的横截面直径。

7.如权利要求1所述的电介质滤波器，其特征在于至少一个所述短路端部分具有与至少其它一个所述短路端部分不同的横截面。

8.如权利要求7所述的电介质滤波器，其特征在于，所述角形横截面是矩形横截面。

9.一种电介质收发转换开关，其特征在于包括至少一个发送滤波器部分、一个接收滤波器部分和/或一个发送一接收滤波器部分，至少一个所述滤波器部分包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有一个开路端部分和一个短路端部分，每个所述开路端部分具有圆形横截面，至少一个所述短路端部分具有矩形横截面。

形成在各个通孔内壁上的内导体，形成在所述内导体中的间隙定义了所述通孔的所述开路端部分；

覆盖了电介质块大部分外表面的外导体，在每个内导体的一个相关端所述外导体与所述内导体电气耦合。

10.如权利要求9所述的电介质收发转换开关，其特征在于至少一个所述短路端部分具有与至少其它一个所述短路端部分不同的横截面。

11.如权利要求9所述的电介质收发转换开关，其特征在于所述角形截面是矩形截面。

12.如权利要求9所述的电介质收发转换开关，其特征在于每个所述圆形截面具有相同的直径。

13.如权利要求9所述的电介质收发转换开关，其特征在于所述开路端部分每一个具有圆柱形状。

14.如权利要求13所述的电介质收发转换开关，其特征在于每个所述开路端部分具有相同的横截面直径。

15.如权利要求9所述的电介质收发转换开关，其特征在于至少一个所述短路端部分具有与至少其它一个所述短路端部分不同的横截面。

16.如权利要求15所述的电介质收发转换开关，其特征在于所述角形截面是矩形截面。

17.一种具有电介质滤波器的通信装置，其特征在于包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有开路端部分和短路端部分，每个所述开路端部分具有一圆形截面，至少一个所述短路端部分具有一矩形截面；

在所述各个通孔的内壁上形成内导体，形成在所述内导体中的间隙定义了所述通孔的所述开路端；

覆盖了电介质块大部分外表面的外导体，在每个内导体的一个相关端所述外导体与所述内导体电气耦合。

18.一种包括电介质收发转换开关的通信装置，其特征在于电介质收发转换开关包括至少一个发送滤波器部分、一个接收滤波器部分和/或一个发送一接收滤波器部分，至少一个所述滤波器部分包括：

具有多个通孔的电介质块，每个所述通孔具有开路端部分和短路端部分，每个所述开路端部分具有圆形截面，至少一个所述短路端部分具有矩形截面；

形成在各个通孔内壁上的内导体、形成在所述内导体中的间隙定义了所述通孔的所述开路端部分；

覆盖电介质块大部分处表面的外导体，所述外导体在与每个内导体的一个相关端电气耦合到所述内导体。

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