CN1371142A - 介质滤波器、介质双工器和通信装置 - Google Patents

Abstract

一具有一定衰减特性且容易取得所需特性的介质滤波器。在其一外表面含一外导体的介质块内侧,形成了其中各个表面有一内导体的第一、第二和第三内导体孔。第一和第二I/O电极从相反的侧面延伸到介质块的底面并与外导体分开。该侧面与介质块中内导体孔排列的方向相正交,底面是正对安装板的安装面。第一I/O电极从近第一内导体孔的其中一所述侧面延伸到第二内导体孔的较远侧以外的位置,即近第三内导体孔的一侧。

Description

介质滤波器、介质双工器和通信装置

发明背景

1、发明领域

本发明涉及一种内含介质块的介质滤波器和介质双工器，该介质块包括其表面上填充导体的孔(以下称为内导体孔)和在介质块外表面的外导体，以及涉及采用这种介质滤波器和介质双工器的一种通信装置。

2、相关技术说明

参考图7A和7B，下面对包含有实际上为矩形六面体的介质块的现有介质滤波器进行说明。

图7A是介质滤波器的透视示意图，图7B是该介质滤波器的左视图。

在图7A和图7B中，介质滤波器包括一介质块1、内导体孔2a、2b、2c和2d，内导体3a，3b，3c和3d，一外导体4，输入输出(I/O)电极5a和5b，以及介质谐振器6a、6b、6c和6d。

在介质块1内部，表面具有内导体3a～3c的内导体孔2a～2d在此形成谐振器。在介质块1的外表面外导体4形成一接地电极。这样内导体孔2a～2d和外导体4形成介质谐振器6a～6d。在介质块1的外表面，I/O电极5a与外导体4分离并与介质谐振器6a相耦合(以下称为谐振器)，I/O电极5b与外导体4分离并与谐振器6d耦合，从而形成介质滤波器。

但是，采用已知介质块的介质滤波器会出现下述问题。

一般来说，带通滤波器必须具有一个离通带较远的预定衰减。所以在带通滤波器的衰减区域内就有一个衰减极点。

在已知的介质滤波器中，I/O电极5a与谐振器6a耦合，I/O电极5b与谐振器6d耦合。因为谐振器6a和谐振器6b，以及谐振器6c和谐振器6d的耦合数量较少，谐振器并不能完全容性耦合。因此无法得到有效的衰减极点。为了获得足够的耦合量，需要在谐振器6a和谐振器6b之间，以及谐振器6c和谐振器6d之间配置一电容器。因此，由于零件数量的增加而使制造成本提高，并且由于连接件数量的增加，致使可靠性降低。

在日本未审查的专利申请出版物NO.5-145302中，揭示了一种衰减极点位于通带附近的介质滤波器。

介质滤波器包括具有多个介质谐振器的介质块。介质块的外表面上有I/O电极，该电极与多个介质谐振器相耦合。根据这种结构，由于多个谐振器之间以及多个谐振器与I/O电极之间的耦合数增大，衰减区域出现一个点，通过在近通带处形成一衰减极点，造成衰减曲线更陡。这样构成了能够将不希望信号充分衰减的带通滤波器。

但是上述介质滤波器中，I/O电极的尺寸可根据制造容限进行变化。这种情况下第二谐振器和I/O电极之间耦合量的变化造成衰减性能的不稳定。

当I/O电极的宽度(平行于内导体孔轴向的I/O电极尺寸)较大时，谐振器的Qo因子变差，插损加大。而且由于I/O电极的宽度固定，按特定形状构成的介质滤波器仅表现出一种衰减特性。换句话说，为了取得所需特性，介质滤波器无法表现出多种衰减性能。

发明综述

由此本发明介绍了具有一定衰减特性且易获得所需特性的一种介质滤波器和介质双工器，还介绍了一种采用这种介质滤波器和介质双工器的通信装置。

根据本发明的一方面，这里介绍了一种含实际呈矩形六面体介质块的介质滤波器，多个内导体孔从介质块的第一主表面延伸到相对的第二主表面，在每个内导体孔的表面上形成一内导体，在介质块的外表面形成一外导体，I/O电极从介质块的侧面延伸到介质块的底面。该侧面与介质块内内导体孔排列的方向相正交，该底面是一个正对一安装板的安装面。I/O电极与外导体分离。从底面看，至少一个I/O电极延伸穿过紧邻至少两个内导体孔的介质块底面的局部。根据该结构形成的介质滤波器表现出稳定且一定的衰减特性。

在本发明的一种形式中，从底面看，在对应第一内导体孔的第一区与对应第二内导体孔的第二区之间其中一个I/O电极的宽度是不同的。根据这种结构形成了容易得到所需衰减特性的介质滤波器。

位于第一区的宽度可能较位于第二区的宽度更大。由这种结构形成了容易得到所需衰减特性的介质滤波器。

位于第一区的宽度可能较位于第二区的宽度更小。同样由这种结构形成了容易得到所需衰减特性的介质滤波器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种含介质滤波器的介质双工器。根据这种结构，介质双工器表现出所希望的特性，还具有稳定且适当的衰减特性。

根据本发明的另一个方面，提供了一种含介质滤波器的通信装置。根据这种结构，通信装置表现出一定的通信特性。

参见附图，从以下实施例的描述中本发明的其他特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1A是根据第一个实施例的介质滤波器的透视图；

图1B是根据第一个实施例的介质滤波器的侧视图；

图2A是根据第一个实施例的介质滤波器的等效电路图；

图2B是根据第一个实施例的介质滤波器的等效电路图；

图3A是根据第二个实施例的介质滤波器的透视图；

图3B是根据第二个实施例的介质滤波器的侧视图；

图4A是根据第二个实施例的另一个介质滤波器的透视图；

图4B是根据第二个实施例的另一个介质滤波器的侧视图；

图5A是根据第三个实施例的介质双工器的透视图；

图5B是根据第三个实施例的介质双工器的侧视图；

图6是根据第四个实施例的通信装置的框图；

图7A是已知介质滤波器的透视图；以及

图7B是已知介质滤波器的侧视图。

本发明实施例的说明

值得注意的是，所有附图中相同部分用相同的标号表示。参考图1A、1B和图2A、2B，下面对根据第一个实施例的介质滤波器进行说明。

图1A是介质滤波器的透视图，图1B是其侧视图。

图1A和1B中，介质滤波器包括一介质块1，内导体孔2a，2b和2c，内导体3a，3b和3c，外导体4，输入和输出(I/O)电极5a和5b，以及介质谐振器(以下称为谐振器)6a，6b和6c。

在介质块1中，在其表面上形成内导体3a～3c的内导体孔2a～2c构成谐振器。在介质块1的外表面，外导体4成为接地电极。内导体孔2a～2c和外电极4组成了谐振器6a～6c。I/O电极5a从介质块1的一侧面延伸到底面并与外导体4分离。该侧面与内导体孔排列的方向相正交，从左侧看时，该底面为如图1A所示的面，当装配介质滤波器时，该面正对安装板(未图示出)。I/O电极5b从另一侧面延伸到介质块1的底面并与外导体4分离。

如图1B所示，底面上的I/O电极5a延伸到内导体孔2c旁边内导体孔2b一侧对应的点b更远的点a。

而且，该实施例中的谐振器6a～6c排成一列，这样从底面观察时，谐振器6b位于谐振器6a的左侧，谐振器6c位于谐振器6b的左侧。

这样I/O电极5a与内导体孔2a和2b耦合。这也意味着I/O电极5a与谐振器6a和6b耦合。

图2A给出图1A和1B所示介质滤波器的等效电路图。图2B给出对图2A中等效图经变换后的等效电路图。

图2A和图2B中，参考符号5a和5b代表介质滤波器的I/O电极，参考符号6a、6b和6c表示谐振器。而且，参考符号Ca，Cb，Cc，Cx和Cl表示电容，参考符号L1和L2表示电感。

如图2A所示，电容Ca将I/O电极5a与谐振器6a连接，电容Cb将I/O电极5a与谐振器6b相连。而且电容Cx将谐振器6a和谐振器6b相连，电容Cc将I/O电极5b与谐振器6c相连。

由于图2A给出的电路是闭合的，D形电路包括三个电容Ca，Cb，Cx，该电路可以视为与图2B所示的Y形电路等效。谐振器6a和电感L1形成了串联谐振，由此在通带的高频处形成了衰减极点。

由于I/O电极5a延伸到对应谐振器6b一侧以远的位置，即近谐振器6c端，即使出现尺寸偏差，电容Cb仍保持稳定。所以稳定地形成了衰减极点。由于电容Cb是在未增大I/O电极5a宽度的情况下配置的，Qo因子的恶化和插损都得到了降低。

所以介质滤波器表现出稳定和适当的衰减特性。

参考图3A，3B和图4A，4B，接下来对第二个实施例中的介质滤波器进行说明。

图3A是介质滤波器的透视图，图3B是其侧视图。

图4A是另一个介质滤波器的透视图，图4B是其侧视图。

图3A和3B，图4A和4B中，介质滤波器包括一介质块1，内导体孔2a，2b，2c，内导体3a，3b，3c，外导体4，I/O电极5a和5b，一介质谐振器(以下称为谐振器)6a，6b和6c。

图3A和3B中的介质滤波器是按与第一个实施例相同方式形成的，但I/O电极5a的形状进行了改变。

如图3B所示，介质块1的侧面与内导体孔2a～2c的排列方向相正交。点a对应远于内导体孔2b一边的位置，即近内导体孔2c一边的位置。点b对应内导体孔2b一边，即近内导体孔2c一边。I/O电极5a从近内导体孔2a的一侧延伸到点a。在与谐振器6b耦合区域处的平行于内导体孔轴向的I/O电极5a的宽度小于在与谐振器6a耦合区域处的I/O电极5a的宽度。

图4A所示的介质滤波器的构成方式与第一个实施例中的相同，只是I/O电极5a的形状做了改变。即是说，在与谐振器6b耦合区域处的I/O电极5a的宽度大于与谐振器6a耦合区域处的I/O电极5a宽度。

根据上述结构，通过改变谐振器6b和I/O电极5a之间的耦合电容，可以改变衰减极点的位置。所以介质滤波器很容易且稳定地表现出所需的特性。

而且，当连接谐振器6b区域处的I/O电极5a的宽度减小时，将出现以下的效果。即是说，当I/O电极5a的长度足以覆盖谐振器6a和谐振器6b时，所产生的耦合电容变得比希望值更大。如图3A和3B所示，通过降低耦合谐振器6b区域的I/O电极5a的宽度，耦合电容可以降低到所希望的水平。

虽然通过缩短I/O电极5a也可以调整耦合电容，但是这种方法引起的改变较大。换句话说，通过缩短I/O电极5a将难以取得良好的调整。但是，按照该实施例调整覆盖内导体孔区域处的I/O电极5a的宽度，很容易实现较好的调整并将耦合电容降低到所需水平。

第一、二个实施例中描述的各个介质滤波器的一表面具有每个内导体孔2a～2c的一开口，但上面没有电极。这样该表面起到介质滤波器开口端的作用。但根据本发明的其他类型介质滤波器也可以这样。例如，一种类型的介质滤波器可能在具有每个内导体孔的其中一开口的表面上，包含有相邻内导体孔的开口之间形成电容的耦合电极。另一种类型的介质滤波器还可包括在介质块的各个表面上形成的外导体，以及在具有各个内导体孔的其中一开口的其中一表面附近，每个内导体孔可能存在一无内导体形成的区域，这些区域靠近内导体孔的所谓开口。这样在没有导体形成的，内导体孔的这些区域起到介质谐振器开口端的作用。

内导体孔的剖面形状并不限于圆形，甚至还有椭圆和多边形等等。

参考图5A和5B，下面对第三个实施例的介质双工器进行说明。

图5A是介质双工器的透视图，图5B是其侧视图。

图5A和5B中，介质双工器包括一介质块1，内导体孔2a，2b，2c，2d，2e，2f，内导体3a，3b，3c，3d，3e，3f，一外导体4，I/O电极5a，5b，5c，以及介质谐振器(以下称为谐振器)6a，6b，6c，6d，6e，6f。

在介质块1中，在表面形成内导体3a～3f的内导体孔2a～2f成为谐振器电极。在介质块1的外表面，外导体4形成接地电极。根据这种方式，内导体孔2a～2f和外电极4形成了介质谐振器6a～6f。I/O电极5a从介质块1的一侧面延伸到底面，并与外导体4分开。当装配双工器时，该侧面与内导体孔的排列方向相正交，该底面正对一安装衬底(未图示出)。I/O电极5b从介质块1的另一侧面延伸到底面，并与外导体4分开。在底面仅形成I/O电极5c，这样与谐振器6c和6d相耦合。

该实施例中，从图5A和5B的底面观察，谐振器6a～6f成排列状，谐振器6b位于谐振器6a的左侧，谐振器6c位于谐振器6b的左侧，谐振器6d位于谐振器6c的左侧，谐振器6e位于谐振器6d的左侧，谐振器6f位于谐振器6e的左侧。而且如图5B所示，点a对应内导体孔2b的一侧，即近内导体2c的一侧，点b对应内导体孔2c的一侧，即近内导体孔2d的一侧。

底面上的I/O电极5a从一侧延伸到点a以远，在与谐振器6b耦合区域的I/O电极5a的宽度较与谐振器6a耦合区域的I/O电极5a的宽度更小。其宽度与内导体孔的轴向相平行。

I/O电极5b从另一侧面延伸到点b以远。在与谐振器6e耦合区域的I/O电极5b的宽度小于与谐振器6f耦合区域的I/O电极5b的宽度。其宽度与内导体孔的轴向相平行。

这样介质双工器包括一介质块，介质块有一谐振器6a和6b与I/O电极5a耦合，谐振器6c与I/O电极5c耦合的介质滤波器。介质滤波器还包括另一介质滤波器，该介质滤波器中的谐振器6e和6f与I/O电极5b耦合，谐振器6d与I/O电极5c耦合。

这样形成的介质双工器具有所希望的特性，并具有一定的衰减特性和稳定的通信特征。

在上述介质滤波器的例子中，介质双工器在各个内导体孔的其中一开口的表面具有一开口端以及在表面上的耦合电极。通过在各个内导体孔表面没有内导体的地方提供一区域，双工器还可以配置一开口端。

而且，内导体孔的剖面形状不仅限于圆形，而且还可以是椭圆形，多边形等等。

下面对根据第四个实施例的通信装置的结构进行说明。

图6中，ANT代表发射/接收天线，DPX代表一双工器，BPFa和BPb代表带通滤波器，AMPa和AMPb代表放大电路，MIXa和MIXb代表混频器，OSC代表振荡器，SYN代表合成器，IF表示中频信号。

对图6中所示的带通滤波器BPFa和BPFb，可以采用图1A，1B，图3A，3B，图4A，4B中的介质滤波器。图6中的双工器DPX，可以采用图5A，5B的介质双工器。为了取得一定且稳定的衰减，通过将具有所需特性的介质滤波器和介质双工器进行组合，通信器件提供预定的通信性能。

虽然本发明在此是用具体实施例进行说明，但熟悉本技术领域的人们还可以采用其他变换、改进以及利用。因此，本发明并不局限于这里具体公开的内容。

Claims (16)

1、一介质滤波器，其特征在于包括：

一实际上呈矩形六面体的介质块；

多个内导体孔，从介质块的一顶面延伸到介质块一相对的底面；

一内导体，位于每个内导体孔的各个表面上；

一外导体，形成于介质块的外表面；以及

I/O电极，从介质块的侧面延伸到底面，该侧面与介质块内的内导体孔排列的方向相正交，该底面是一用于固定在安装板上的安装面；

其中I/O电极与外导体相分离，以及

至少其中一I/O电极延伸到介质块的底面上，这样当从底面观察时，所述I/O电极延伸覆盖在至少两个内导体孔上。

2、根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述至少其中一个I/O电极具有一宽度，当从底面观察时，两个内导体孔中一个对应的第一区域的该宽度不同于所述两个内导体孔中另一个对应的第二区域的该宽度。

3、根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，第一区域的宽度较第二区域的宽度大。

4、根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，第一区域的宽度较第二区域的宽度小。

5、一种介质双工器，其特征在于，包括一对介质滤波器，其中一个所述滤波器为如权利要求1所述的介质滤波器。

6、一种通信装置，其特征在于，包括至少一种发送电路和接收电路，所述电路含有一如权利要求1所述的介质滤波器。

7、根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在所述介质块中除所述顶面外的所有外表面形成所述外导体。

8、根据权利要求7所述的介质滤波器，其特征在于，所述内导体在所述底面与所述外导体相连接。

9、根据权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，所述第二区域延伸到一点，该点在偏离对应所述侧面的方向上的所述第二内导体孔以外。

10、根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述至少一I/O电极从对应于所述侧面延伸到一点，该点在偏离对应所述侧面的方向上的所述第二个内导体孔以外。

11、一种介质滤波器，其特征在于，包括：

一实际呈矩形六面体的介质块；

多个内导体孔，从介质块一顶面延伸到介质块的一相对的底面；

一内导体，位于每个内导体孔的各个表面上；

一外导体，形成于介质块的外表面；以及

I/O电极，从介质块的侧面延伸到底面，该侧面与介质块内的内导体孔排列的方向相正交，该底面是一用来固定在安装板上的安装面；

其中I/O电极与外导体分开，以及

至少其中一I/O电极设置在介质块的底面的这种位置上，以同至少两个内导体孔相耦合。

12、根据权利要求11所述的介质滤波器，其特征在于，所述至少一I/O电极具有一宽度，当从底面观察时，在两内导体孔中第一个内导体孔对应的第一区域的该宽度不同于另一个内导体孔对应的第二区域的该宽度。

13、根据权利要求12所述的介质滤波器，其特征在于，所述第二区域延伸到一点，该点在偏离对应所述侧面方向上的所述第二个内导体孔以外。

14、根据权利要求12所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一区域的宽度大于所述第二区域的宽度。

15、根据权利要求12所述的介质滤波器，其特征在于，所述第一区域的宽度小于所述第二区域的宽度。

16、根据权利要求11所述的介质滤波器，其特征在于，至少一个I/O电极从对应的所述侧面延伸到一点，该点在偏离对应的所述侧面方向上的所述第二内导体孔以外。

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