CN1471744A - 滤掉不需要的较高阶频率谐波和改进边频响应的介质滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种滤波器及其制造方法。涉及有关电流滤波器除去不需要的频率谐波。该滤波器由多个谐振器(#1、#2、#3)构成，以致滤波器谐振设计频率。其中，至少两个谐振器在输入(I/O)与输出(I/O)之间是耦合在一起的，至少一个谐振器是由其他谐振器的不同设计构成的，以致不同设计的谐振器谐振作为其他谐振器的相同设计频率并谐振比其他谐振器还要高阶的不同的谐振频率。本发明同样提供改进滤波器的边频响应以及该滤波器的其他响应性能。

Description

滤掉不需要的较高阶频率谐波和改进边频响应的介质滤波器
背景技术
人们已知使用两个或者多个同轴介质陶瓷谐振器耦合在一起，以制造用于移动和便携式无线发电射和接收装置(例如微波通信装置)的滤波器。同样，两个或者多个再入式介质陶瓷谐振器能被耦合在一起，以形成这样一种滤波器。在滤波器中的这些谐振器是设计成正好谐振一个频率和这个频率是作为谐振器的谐振频率而知的。图1展示使用三个四分之一波长同轴介质陶瓷谐振器耦合在一起的三极滤波器实例。在图1中展示的耦合方法是通过在这些谐振器之间提供孔径或者IRIS的耦合谐振器的已知技术。IRIS是在允许谐振频率从一个谐振器通过到另一个谐振器的电场和磁场的这些谐振器之间的通道。滤波器包括输入和输出。通常输入是来自无线电信号发生器的射频信号。滤波器仅允许这些谐振器的谐振频率和它的谐波通过滤波器和到输出上。所使用的谐波器的数量决定通过信号的特性，例如，带宽、插入损耗、边频响应和寄生频响应。这类滤波器的缺点是这些谐振器不只允许设计频率的一阶谐波得以通过，而且同样允许其设计频率的其他关联的较高阶谐波通过滤波器。都知道这些较高阶谐波是与其他电子器件相干涉的。
本发明的一个目的是一种滤波器，以阻止更高阶设计频率谐波的通过。
本发明的另一个目的是提供耦合谐振器的方法。
发明内容
本发明是一种滤波器和制造该滤波器的方法，用以除去与电流滤波器相关的不需要的频率谐波。该滤波是由多个谐振器构成，使得该滤波器在设计频率下谐振。从而，至少有两个谐振器耦合在输入与输出之间，并且至少一个谐振器其设计不同于其他谐振器的设计，从而不同设计的谐振器在与其它谐振器的设计频率相同的设计频率下谐振，并且以比其他谐振器更高阶的谐波频率下谐振。本发明还提供了一些提高对滤波器的边缘响应以及滤波器的其它响应性能的方法。提高滤波器的性能的一种途径是，与其它的谐振器相比，是使滤波器中的至少一个谐振器的取向反向。另一种途径是在滤波器的顶部和底部表面上通过采用电极耦合，来使取向电反向。
附图说明
图1是按照以往技术使用同轴谐振器的三极滤波器的剖面简图。
图2是按照以往技术三个不同的再入式(re-entrant)谐振器的剖面简图。
图3是设计用于同一谐振频率的同轴介质陶瓷谐振器和再入式介质陶瓷谐振器的曲线图。
图4是按照本发明采用IRIS耦合采用同轴和再入式谐振器的三极滤波器的剖面简图。
图5是按照本发明使用IRIS耦合的使用同轴式和再入式谐振器所耦合的四极滤波器的剖面简图。
图6是按照本发明为改进边频响应的图4的三极滤波器加上两个同轴式谐振器的剖面简图。
图7是按照本发明采用用于天线的电极耦合的双工器滤波器的剖面简图。
图8是按照本发明用于天线的电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图9是按照本发明使用用于天线的电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图10是按照本发明使用用于天线的电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图11是按照本发明使用用于天线的电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图12是按照本发明使用用于天线的电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图13是按照本发明在滤波器的谐振器之间使用电极耦合的双工器滤波器的剖面简图。
图14是按照本发明在滤波器的谐振器之间使用电极耦合的双工器滤波器的剖面简图。
图15是按照本发明在滤波器的谐振器之间使用电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图16是按照本发明在滤波器的谐振器之间使用电极耦合的双工器滤波器的剖面简图。
图17是图16的底视简图。
图18是按照本发明在滤波器的谐振器之间使用电极耦合的另一种双工器滤波器的剖面简图。
图19是图18的底视简图。
图20是按照本发明在滤波器的顶部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的剖面简图。
图21是图20的顶视简图。
图22是按照本发明在滤波器的顶部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的另一种滤波器的剖面简图。
图23是图22的顶视简图。
图24是按照本发明在滤波器的顶部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的另一种滤波器的剖面简图。
图25是图24的顶视简图。
图26是按照本发明在滤波器的顶部和底部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的滤波器的剖面简图。
图27是图26的顶视简图。
图28是图26的底顶简图。
图29是图26的三维顶视图。
图30是图26的三维底视图。
图31是按照本发明在滤波器的顶部和底部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的滤波器的剖面简图。
图32是图31的顶视简图。
图33是图31的底视简图。
图34是图31的三维顶视图。
图35是图31的三维底视图。
图36是按照本发明在滤波器的顶部和底部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的滤波器的剖面简图。
图37是图36的顶视简图。
图38是图36的底视简图。
图39是图36的三维顶视图。
图40是图36的三维底视图。
图41是按照本发明在末端处为改进边频响应采用同轴式谐振器并在滤波器的顶部和底部处谐振器之间使用电极耦合的再入式谐振器的滤波器的顶视简图。
图42是图41的底视简图。
图43是图41的三维顶视简图。
图44是图41的三维底视简图。
图45是按照本发明在滤波器的顶部和底部处这些谐振器之间使用电极耦合和在末端处为改进边频响应用同轴式谐振器的图27的滤波器的顶视简图。
图46是图45的底视简图。
图47是图45的三维顶视简图。
图48是图45的三维底视简图。
图49是按照本发明在滤波器的顶部和底部处这些谐振器之间使用电极耦合的同轴式和再入式谐振器的滤波器的顶视简图。
图50是图49的底视简图。
图51是图49的三维顶视图。
图52是图49的三维底视图。
图53是按照本发明在滤波器的顶部和底部处这些谐振器之间使用电极耦合的滤波器，为改进边频响应在末端处用同轴式谐振器的同轴式和再入式谐振器的滤波器顶视简图。
图54是图53的底视简图。
图55是图53的三维顶视简图。
图56是图53的三维底视简图。
图57是按照本发明在滤波器的顶部和底部处这些谐振器之间使用电极耦合的滤波器，同轴式和再入式谐振器的双工器滤波器顶视简图。
图58是图57的底视简图。
图59是图57的三维顶视简图。
图60是图57的三维底视简图。
图61是按照本发明在滤波器的顶部和底部处这些谐振器之间使用电极耦合的滤波器，在末端处为改进边频响应用同轴式谐振器的同轴式和再入式谐振器的双工器滤波器的顶视简图。
图62是图61的底视简图。
图63是图61的三维顶视简图。
图64是图61的三维底视简图。
图65是按照本发明作为基线使用的三极滤波器的剖面简图。
图66是按照本发明的图65的滤波器的滤波响应曲线图。
图67是按照本发明的图65滤波器的寄生频率响应的曲线图。
图68是按照本发明在图65中示出的同轴式谐振器#1的频率响应的曲线图。
图69是按照本发明在图65中示出的同轴式谐振器#2的频率响应的曲线图。
图70是按照本发明在图65中示出的同轴式谐振器#3的频率响应的曲线图。
图71是按照本发明的再入式谐振器频率响应的曲线图。
图72是按照本发明类似于图65的三极滤波器的剖面简图，其中，#2同轴式谐振器是用图71所示的再入式谐振器代替的。
图73是按照本发明在图72中示出的滤波器的频率响应曲线图。
图74是按照本发明类似于图65的三极滤波器的剖面简图，其中，#2同轴式谐振器是相反方向的。
图75是按照本发明类似于图72的三极滤波器的剖面简图，其中，#2再入式谐振器是相反方向的。
图76是按照本发明在图74中示出的滤波器频率响应的曲线图。
图77是按照本发明在图75中示出的滤波器频率响应的曲线图。
图78是按照本发明在滤波器中使用电极耦合到相反谐振器方向的滤波器剖面简图。
图79是图78的顶视图。
图80是图78的底视图。
图81是图78的三维顶视图。
图82是图78的三维底视图。
图83是按照本发明在滤波器中使用电极耦合到相反谐振器方向的滤波器剖面简图。
图84是图83的底视图。
图85是图83的顶视图。
图86是图83的三维顶视图。
图87是图83的三维底视图。
图88是按照本发明在滤波器中使用电极耦合到相反谐振器方向的滤波器，在末端处为改进边频响应用同轴式谐振器的同轴式谐振器的滤波器的顶视简图。
图89是图88的底视简图。
图90是图88的三维顶视图。
图91是图88的三维底视图。
图92按照本发明在滤波器中滤波器使用电极耦合到相反谐振器方向，同轴式谐振器的双工器滤波器的顶视简图。
图93是图92的底视简图。
图94是图92的三维顶视图。
图95是图92的三维底视图。
图96是典型滤波器的频率响应曲线图。
图97是椭圆函数滤波器的简图。
图98a是正向耦合的谐振器简图。
图98b是负向耦合的谐振器简图。
图99是按照本发明高级介质滤波器的顶部和底部透视简图。
图100是按照本发明另一种高级介质滤波器的顶部和底部透视简图。
图101是在图99中示出的滤波器特性曲线图。
图102是按照本发明单块高级介质滤波器的顶部和底部透视简图。
图103是按照本发明另一种单块高级介质滤波器的顶部和底部透视简图。
图104是在高级介质滤波器中提供弱耦合的另一个方法的简图。
图105是在高级介质滤波器中提供弱耦合的另一个方法的简图。
图106是仅展示陡峭的截止衰减率的实例曲线图。
图107a是按照本发明的三极高级介质滤波器的透视简图。
图107b是图107a的三极高级介质滤波器的正面简图。
图10c是图107a的三极高级介质滤波器的磁场简图。
图108a是按照本发明的三极高级介质滤波器的透视简图。
图108b是图108a的三极高级介质滤波器的正面简图。
图108c是图108a的三极高级介质滤波器磁场的简图。
图109是在图107中示出的滤波器类型的滤波特性曲线图。
图110是在图107中示出的滤波器类型的滤波特性的另一个曲线图。
图111是在图108中示出的滤波器类型的滤波特性曲线图。
图112是在图108中示出的滤波器类型的滤波特性的另一个曲线图。
图113是按照本发明的三极单块高级介质滤波器的透视和顶视简图。
图114是按照本发明的另一个三极单块高级介质滤波器的透视和顶视简图。
图115是按照本发明的另一个三极单块高级介质滤波器的顶视简图。
图116是按照本发明的另一个三极单块高级介质滤波器的顶视简图。
图117是按照本发明的另一个三极单块高级介质滤波器的顶视简图。
图118是按照本发明两个四极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视简图。
图119是按照本发明另一种两个四极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视图。
图120是按照本发明另一种两个四极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视简图。
图121是按照本发明另一种两个四极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视简图。
图122是按照本发明两个三极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视简图。
图123是按照本发明另一种两个三极高级介质滤波器形成双工器滤波器的顶部和底部透视简图。
图124a是按照本发明另一种两个三极高级介质滤波器形成双工器滤波器的透视简图。
图124b-e是按照本发明两个三极高级介质滤波器形成双工器滤波器的不同型式的顶视简图。
图125a-e是使用高级介质滤波器可以被使用的双工器的不同天线，TX和RX耦合配置的简图。
图126是按照本发明有带阻谐振器的三极高级介质滤波器的透视简图。
图127是按照本发明的图126所示的三极高级介质滤波器的顶视简图。
图128是按照本发明的图126所示的滤波器的滤波响应曲线图。
图129是按照本发明的图126的滤波器寄生频率响应的曲线图。
图130是按照本发明的另一种有带阻谐振器的三极高级介抽滤波器的顶视简图。
图131是按照本发明的中一种有带阻谐振器的三极高级介质滤波器的顶视简图。
图132是按照本发明的图130的滤波器寄生频率响应的曲线图。
图133是按照本发明的有带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器的透视简图。
图134是按照本发明的图133的三极高级介质滤波器的顶视简图。
图135是按照本发明的图133的三极高级介质滤波器的底视简图。
图136是按照本发明的另一个单块三极高级介质滤波器的顶视简图。
图137是按照本发明的图136的三极高级介质滤波器的底视简图。
图138是按照本发明的另一种单块三极高级介质滤波器的顶视简图。
图139是按照本发明的图138的三极高级介质滤波器的底视简图。
图140是按照本发明的另一种有带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器的透视简图。
图141是按照本发明的图140的三极高级介质滤波器的顶视简图。
图142是按照本发明的图140的三极高级介质滤波器的底视简图。
图143是按照本发明的另一种有带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器的顶视简图。
图144是按照本发明的另一种有带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器的顶视简图。
图145是按照本发明的另一种有带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器的顶视简图。
图146是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的双工器滤波器的透视简图。
图147是按照本发明的图146的双工器滤波器的顶视简图。
图148是按照本发明的图146的双工器滤波器的底视简图。
图149是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图150是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图151是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图152是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图153是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的透视简图。
图154是按照本发明的图153的双工器滤波器的顶视简图。
图155是按照本发明的图153的双工器滤波器的底视简图。
图156是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图157是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图158是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图159是按照本发明的有两个单块三极高级介质滤波器各包括带阻谐振器的另一种双工器滤波器的顶视简图。
图160是按照本发明的在三个谐振器配置和带阻谐振器之间具有使用椭圆函数理论、带阻谐振器和附加谐振器的三谐振器配置的介质滤波器的顶视简图。
图161是按照本发明的图160所示的介质滤波器的顶视简图，其中，在三谐振器配置中有三个同轴式谐振器。
图162是按照本发明的图160的介质滤波器的顶视简图，其中，在三谐振器配置中有二个同轴式谐振器和一个再入式谐振器。
图163是按照本发明的图160的介质滤波器的顶视简图，其中，在三谐振器配置中有二个同轴式谐振器和一个再入式谐振器。
图164是按照本发明的图160的介质滤波器作为单块而制造的顶视简图。
图165是按照本发明的在三谐振器配置与带阻谐振器之间使用椭圆函数理论、带阻谐振器和两个附加谐振器的具有三谐振器配置的介质滤波器的顶视简图。
图166是按照本发明的在三谐振器配置与带阻谐振器之间使用椭圆函数理论、带阻谐振器和附加谐振器的具有三谐振器配置的介质双工器滤波器的顶视简图。以及
图167是在图162中所示的滤波器型号的输出寄生频率响应的曲线图。
具体实施方式
本发明是涉及以往技术的电流滤波器除去不需要的频率谐波的一种滤波器及其制造方法。本发明提供改进滤波器的边频响应以及滤波器的其他响应性能的方法。本发明同样是耦合谐振器的方法。同轴式介质陶瓷谐振器是被设计成根据图1中展示的方程式来谐振频率。图2展示与它们的关联的谐振频率设计公式一起的介质陶瓷谐振器的三个其他不同设计实例。图2的这些谐振器有时是称之为再入式介质陶瓷谐振器。图3展示用于相同谐振频率而设计的同轴式介质陶瓷谐振器和再入式介质谐振器的曲线图。如由图3所示，对于同轴式和再入式谐振器的较高阶谐波频率是不同的。特别设计的谐振器将只允许设计频率和与谐振器关联的较高阶谐波频率以通过到滤波器中的下一个谐振器。因为较高阶谐波频率不是相同的，如在图3的曲线图所示，同轴式介质陶瓷谐振器的谐振频率将不能通过作为相同谐振频率而设计的再入式介质陶瓷谐振器。同样是真实的：再入式介质陶瓷谐振器的较高阶谐波频率将通不过作为相同谐振频率而设计的同轴式介质陶瓷谐振器。还有，再入式介质陶瓷谐振器的较高阶谐波频率将通不过具有不同谐振频率设计公式的不同的再入式介质陶瓷谐振器，仍然用于相同谐振频率而设计的。因此，由不类型介质陶瓷谐振器制造滤波器，这样谐振期望的频率的相同一阶谐波提供给滤波器只输出期望频率的一阶谐波。
以下是使用上述揭示的不同滤波器配置的实例。全部实例使用在图1中展示的同轴式介质陶瓷谐振器和在图2中展示的再入式介质陶瓷谐振器，其中两个谐振器谐振相同的谐波频率。这些实例图解地描述了滤波器的同轴式和再入式谐振器以及并不是谐振器或者滤波器的特殊例子。展示的这些例子用同轴式和再入式谐振器的其他组合可以被互换的，只要它们全部都谐振相同一阶谐波频率就行了。如实例所展示的滤波器配置可以是由个别的这些谐振器的组合制成，以作为滤波器的作用或者由单块材料形成的多个谐振器以作为滤波器的作用。图4展示位于同轴式谐振器的侧面有两个再入式谐振器的三极滤波器。注意：在再入式谐振器与输入、输出电极之间使用电极耦合，但是图1展示在同轴式谐振器中的电子探针用于输入和输出。这简化了滤波器到电路板的表面安装。图5展示四极配置。图6展示图4的三极配置由两个同轴式谐振器位于侧面以改进滤波器的边频响应。被加入到滤波器末端的这些谐振器以改进边频响应是被称之为带阻谐振器。图7展示具有发送侧的双工器滤波器，这样通往天线用于从装置到被连接的滤波器的输出，并有接收侧用通往天线用于输入到同样装置。在图7中，天线有一个电极耦合到滤波器的两个谐振器。图8～12展示其他天线耦合方法。图8展示天线有一个电极耦合到一个谐振器。图9展示来源于一个天线的二个电极，其中每个电极是耦合到谐振器。图10展示具有在两个谐振器之间连接一个电极的天线，这个电极正以新的方式耦合到两个其他电极，其中这些电极是各自耦合到谐振器。图11展示图10的特写图。图12展示有大型电极的天线，该电极耦合到二个谐振器。
图13～64展示耦合谐振器的方法，类似于图10的天线耦合。在图13～64中，使用电极耦合，其中电场和磁场从电极转移到电极通过谐振器的介质材料而不是通过IRIS能道。这允许所制造的滤波器由陶瓷或者其他材料的整体单块制造。图13～14展示双工器滤波器，但是用不同天线耦合配置。图15展示用于改进边频响应的有带阻谐振器的双工器。图16～17展示图13～15的应用该方法的剖面图和底视图，以形成来自整体单个陶瓷块的滤波器，仍包括再入式谐振器和同轴式谐振器两者。这里同轴式谐振器的这些电极是装到介质材料，为其他电极所共有，称为再入式谐振器的电极。这里，电场和磁场从一个电极转移到中一个电极。图18～图19展示图16～17用附加谐振器以改进边频响应的型式。图20～25展示再入式谐振器使用全部电极安装到整体单块陶瓷的顶部表面。图26～44展示在再入式谐振器的整体陶瓷单块上顶部和底部两面电极的组合。图45～48分别展示图27用两个同轴式谐振器位于侧面的三极配置的顶部、底部和三维视图，为改进滤波器的边频响应。图49～64展示用顶部和底部电极的再入式谐振器和同轴式谐振器的混合式的整体单块陶瓷。
为改进滤波器的寄生频率响应使用不同谐振器型号和相反的谐振器方向，这些方法叙述如下。图65展示三极带通滤波器AAA，作为基线响应使用。AAA滤波器是在市场现有的介质滤波器之后进行模型制造。注意：全部三个“A”谐振器，#1、#2、#3是用于AAA滤波器相同方向定向的。选择三个“A”谐振器并调整以制作图66的带通响应。在图67中展示AAA滤波器的寄生频率响应。在图68～70中展示AAA滤波器的三个谐振器、#1、#2、#3的各个单独的频率响应。注意：在1.5GHz和4.5GHz附近分别有一阶和三阶谐波。在一阶谐振峰之上的寄生频率响应以及其他等等是由于在同轴谐振器中的较较阶模式，例如TE-模式是众所周知的。较高阶模式可能仅存在在谐振器的截止频率之上。作为测试目的，截止频率被选择为相等于1.9GHz，这样在1.9GHz以上的大多数寄生频率响应可以作为较高阶模式解释，对于带通滤波器高阶模式是不需要的。图67是基线数据，使用不同谐振器类型的其他滤波器响应和相反的谐振器定向方法将与图67比较。同样，如在图71中所示，使用有频率响应的再入式谐振器。
在数据中谐振峰出现在方向的对面，因为单个谐振器耦合到网络分析仪，它以传统方法制作样品支架，如在图72中所示，用具有在图71中展示的频率响应的再入式谐振器代替图66的中心#2谐振器来制造ABA带通滤波器。在图73中展示的ABA滤波器的频率响应重叠图67的基线数据。通过用再入式谐振器代替中央同轴谐振器，改进了寄生频率响应，较高频率的超宽范围不会在一阶谐振峰附近有害地影响主要滤波器特性。
除了上述混合谐振器的方法之外，为减少介质滤波器的寄生频率响应，相反谐振器定向的一个新的耦合技术同样改进滤波器特性。谐振器的定向是由没有电极涂层的谐振器的顶部所规定的。图74～75展示新的耦合方法，它是在AAA和ABA滤波器中的中央谐振器上方被倒装的，如在图65和72中分别所示。如从图65和72中可见，这些谐振器是用全部顶部定向的，而没能电极指向上。图74展示滤波器A[A]A和图75展示滤波器A[B]A，其中每个滤波器的中间谐振器是用顶部指向下来定向的。在AAA，ABA，A[A]A和A[B]A滤波器的全部使用相同的IRIS耦合。在图76中展示的A[A]A滤波器特性重叠AAA滤波器响应的特性。在图77中展示的A[B]A滤波器的滤波特性重叠AAA滤波器响应的特性。如从图76～77所见，在频率响应方面有所改进，即达到在1.5GHz附近一阶谐振峰没有影响主要滤波器特性。当与滤波器的外部这些谐振器的磁场相比较时，坚信来源于具有对面的磁场中央谐振器的这些改进。图74～75的这些滤波器可由单块材料制造的。在滤波器中谐振器相反定向的方法可以应用到任何数量的POLE(极)滤波器制造，例如四极、五极以及直至第n-极。
当使用电极耦合时，谐振器的相反定向的另一个方法是这些电极的定位以提供谐振器定向的电学相反。图78和83分别展示使用电极耦合的单块材料制造的三极滤波器10和四极滤波器12的简图。在图78和83中，作为例子使用同轴式谐振器，但是可以使用其他类型谐振器和谐振器类型组合。图79、80、81和82分别展示图78的顶视图、底视图和三维视图。图84、85、86和87分别展示图83的顶视图、底视图和三维视图。如同大多数滤波器，在滤波器10和12两者上有外部电极涂层14，它类似于接地的作用。每个滤波器10、12的顶视图展示耦合电极16，它在每个谐振器之间提供电极耦合。每个滤波器10，12的底视图展示输入/输出电极18，耦合电极20和接地电极22。接地电极22复盖被相反的谐振器或诸谐振器的底部。输入/输出电极18和耦合电极20在滤波器和谐振器的输入/输出之间提供耦合，耦合电极20被装到谐振器处。如在图78～87中所示，在这些谐振器之间的谐振器接地这样接收信号的输入和输出，通过滤波器变换谐振信号的电场方向。如上所述，电场方向的这种变换是类似于在滤波器中谐振器的定向倒置。作为其他例子，使用电极的定位来使用谐振器的倒置，图88～91和92～95分别展示有两个带阻谐振器的四极滤波器和六极双工器滤波器的视图。图49～64展示用再入式谐振器和有顶部和底部电极的同轴式谐振器的混合式的整体单块陶瓷。图49的带通滤波器和图57～61的双工器滤波器通过定位耦合电极同样包括方向相反的谐振器，类似于在图78～95中所示的由全部同轴型谐振器制造的这些滤波器。
本发明的另一种实施方式是在过渡带中有陡的截止特性的高级介质滤波器，而没有共用滤波器的附加带阻谐振器。同样高级介质滤波器具有改进的寄生频率响应，应归因于在本发明的其他实施方式中上述提出的谐振器配置和耦合方法。都知道过渡带处在介质滤波器在每端处具有带阻谐振器的通频带的末端与阻带的开始之间。正如上述讨论，使用附加的谐振器，以改进边频频率响应，即，在介质滤波器的过渡带中陡的截止特性。图96展示曲线图，由于在双工器滤波器中这些谐振器的配置，其中每个Tx和Rx带通的仅有一侧有改进的边频频率响应。如在图96中所绘制的，滤波器典型地具有频率响应，对于滤波器的两个过渡带，两个带阻滤波器是需要去获得陡的截止频率响应。本发明的高级介质滤波器将除去用于附加谐振器为执行带阻功能的需要。
众所周知椭圆函数滤波器显示在过渡带中的截止响应的较高速率。使用椭圆函数滤波器的这个理论，建立高级介质滤波器的实际方法是引入负向耦合，“-k(ij)”，在输入与输出谐振器之间，如在图97中所示。图97展示有关4极滤波器的简图和图98展示正向耦合谐振器(图98a)和负向耦合谐振器(图98b)的比较。考虑输入和输出谐振器的耦合情况，引入介质滤波器的耦合的和配置的耦合情况，引入介质滤波器的耦合的和配置的谐振器的新方法，必需条件之一构成椭圆函数滤波器理论工作。椭圆函数滤波器理论的其他必需条件是在输入谐振器与输出谐振器之间具有负向耦合。
图99展示四极型式的高级介质滤波器，其中输入谐振器#1和输出谐振器#4是位于相互紧跟着并耦合在一起。当与在滤波器中的其他谐振器之间的耦合相比较时，输入和输出谐振器的耦合通常需要弱耦合。图99展示#1和#4谐振器以相反方向相互用于在它们之间的必需的负耦合。制作滤波器如在图99中所示，不仅获得椭圆函数滤波器理论“-k(1，4)”，而且同样可能降低不需要的较高阶谐振，正如在本发明的其他实施方式中所讨论的。图100展示图99的滤波器，同时#2谐振器是再入型，以进一步改进滤波器的寄生频率响应。图99～图100的两者滤波器使用IRIS耦合，其中在#1与#4谐振器之间的较弱的耦合可以由使用较小的IRIS开孔来完成的。图101展示在图99中展示的滤波器特性，其中清楚地展示在通带的两个末端上有高速率的截止衰减。
图99～100的四极滤波器是作为在图102～103中单块成形的滤波器展示的。图102展示全部同轴式谐振器的滤波器，图103的滤波器包括有关#2谐振器再入型的使用。在图102～103的这些谐振器之间的耦合是由导电电导来完成的，如同在本发明的其他实施方式中所讨论的。其中，在#1与#4谐振器之间的较弱的耦合可以由增加在#1与#4谐振器的电极之间的距离来完成的，正如比较在耦合滤波器的其他谐振器的这些电极之间的距离一样。当与#1谐振器相比较时，#4谐振器的倒置是由定向输出的输入对面(图102)或者由在本发明的其他实施方式中上述讨论过程使用电极耦合的方法(图103)来完成的。图104a～b和图105a～b展示由使用感应耦合槽在#1与#4谐振器之间提供必需的弱耦合的另一个选择方法。感应耦合槽是在两个耦合的谐振器之间的小槽。感应耦合槽可以是十分有用的，因为它可以位于在#1与#4谐振器之间的任何位置，例如，在顶部或者底部或者侧面表面。
图101展示在图99～100和102～103中所展示的滤波器通带类型两侧截止衰减高速率。然而作为某些应用，如在图106中所示，一种愿望通带滤波器仅展示一种陡峭的截止衰减率。图106的滤波器特性可以是用图107(a-c)～108(ac)的三极高级介质滤波器来达到的。图107～108展示由k(1，2)、k(2，3)和k(1，3)的IRIS耦合的三个分立的介质滤波器制成的高级介质滤波器。在图107和108的滤波器之间的主要差别是全部三个谐振器在图107中相同方向定向的，#2谐振器是在相对于在图108中#1和#3谐振器为相反方向定向的。对于本发明的高级介质滤波器应该注意的主要区别是关联这些谐振器具有奇数的特性。当有奇数的这些谐振器的高级介质滤波器时，为在图107～108C中所示，对于在滤波器中的奇数谐振器，在第一个与最后的谐振器之间的磁性耦合自动地变成负的。实际上，对于有奇数谐振器的全部滤波器，或者输入或者输出谐振器的倒过来将打破期望的负耦合。然而为了降低不需要的较高阶模式谐波，在输入与输出谐振器之间的任何这些谐振器会被倒过来，正如在本发明的其他实施方式中上述所讨论的。图108a-c展示这样一种情况，其中#2谐振器是被倒过来的。图107的滤波器特性是在图109～110中展示的，图108的滤波器特性是在图111～112中展示的。如在图108112中所示，可以清楚地看到：在通带的一侧处证明高截止衰减率。同样，用于特殊响应，不同种类的这些谐振器可以被混合，如在本发明的其他实施方式中上述讨论的。
在图113～117中展示单块三极高级介质滤波器，其中图115～117展示不同谐振器类型组合。同样，图115～117展示稍不同形状的#2谐振器，它可以改进k(1，2)和k(2，3)的耦合以及滤波器的粉末压制。在这些谐振器之间的耦合可以由如在图113～117中所示的这些电极来实现。当然如在图104～105中所示，使用感应耦合槽的输入和输出谐振器的感应耦合可以被用于这些滤波器，取代电极耦合方法。
用于发送Tx和接收Rx的双工器滤波器可以由上述叙述的两个高级介质滤波器来制造的。图118～121展示由图102～105的两个四极高级介质滤波器制造的双工器滤波器。在图118和121中使用感应耦合槽而在图119～121中使用导电电极，这样可以完成用于Tx和Rx带通滤波器的“-k(1，4)”的弱的负耦合。天线的电极是位于相同的平面，但是在图118～119的Tx和Rx电极的其他侧面上。为了获得负耦合和降低较高阶模式谐波，在Tx和Rx带通滤波器中#4谐振器是倒装的，需要这样。用在它们之间引入接地电极(图118，120)或者用物理分离(图119，121)来完成在Tx和Rx滤波器的两个#2谐振器之间的分离或者隔离(绝缘)。图118～119展示的双工器是用全部同轴型谐振器制造的，而图120～121展示的双工器用再入型#1谐振器，其中#1谐振器对于Tx和Rx两者是倒过来的。
如上述所述，对于某些应用可能仅需要一侧的通带的高截止衰减率。图122～123展示双工器由图113～114展示的两个滤波器设计制造的。注意：天线的电极，Tx和Rx是不只位于相同平面，但是同样相同侧面。这是因为这些双工器是由具有奇数谐振器的两个滤波器制造的。在图122～124展示的耦合谐振器使用电极耦合方法，包括“-k(1，3)”耦合。当然感应槽耦合可以用于“-k(1，3)”的弱的负耦合。图124a展示在图115～117中展示的使用两个滤波器设计的双工器透视图，图124b展示不同谐振器类型和耦合配置。图125a～e展示不同的天线，Tx和Rx耦合配置可以与全部上述叙述过的双工器一起使用，使用本发明的高级介质滤波器。
上述已讨论过，有奇数谐振器的高级介质滤波器展示仅在通带的过渡带一侧的陡的截止频率响应。如果在通带的过渡带两侧期望截止衰减高速率的话，这会考虑为这样奇数的高级滤波器的缺点。奇数的高级滤波器的一个优点是不需要将最后谐振器倒过来，最后谐振器耦合到第一个谐振器以在第一个与最后的谐振器之间获得负耦合。奇数的高级滤波器的另一个优点是可以用这样的方式来设计，以改进粉末压制和滤波器的耦合，如在图115、116、117和124中所示。
用将带阻谐振器耦合到奇数的高级滤波器的第一个谐振器的方法，可能在带通滤波器的通带的过渡带两侧处，奇数的高级滤波器显示陡的截止衰减率时，这允许使用具有奇数的高级滤波器优点的滤波器。对于高级介质滤波器的大量生产和高成品率，这可能是重要的考虑。
图107展示三极高级介质滤波器作为奇数的高级滤波器的实例。图106展示图107的滤波器的典型的频率响应。图126是三维视图。图127是用带阻谐振器耦合到奇数的高级滤波器的第一个谐振器的三极奇数的高级滤波器的顶视图。在图126～127中展示的滤波器是由单独的谐振器制成的。图128展示在图126～127中展示的滤波器的通带频率响应，它显示在通带过渡带的两侧处陡的截止特性。图129展示在图126～127中展示的滤波器的输出寄生频率响应。图130展示有带阻谐振器的三极奇数的高级滤波器，其中#2同轴谐振器方向是相反的。图131展示有带阻谐振器的三极奇数的高级滤波器，其中#2谐振器是具有相反定向的再入式谐振器。图132展示图130的滤波器的输出寄生频率响应。比较图129和132展示图130的滤波器显示改进的输出寄生频率响应如同图126～127的滤波器比较。
图133～135展示包括附加的带阻谐振器的三极高级介质滤波器的单块型式的三维图、顶视图、底视图。图136～137和138～139是与一个带阻谐振器一道，由同轴式和再入式谐振器组合制成单块三极高级介质滤波器的其他例子。图140～142，143，144和145展法具有#2谐振器改进形状的附加带阻谐振器的单块三极高级介质滤波器。在图140～142，143，144和145展示的#2谐振器改进形状考虑到改进耦合和粉末压制工艺的结合。
图146～图148展示在图133～135中展示的类型由两个带通滤波器制成的，单块双工器滤波器的三维视图、顶视图和底视图。图149～152展示按照图136～139由两个带通滤波器制成的单块双工器滤波器的耦合方法和各种型式谐振器组合的顶视图。图153～155展示在图140～142中展示的由两个带通滤波器的类型的单块介质双工器滤波器的三维视图、顶视图和底视图。图156～159展示按照图143～145的由两个带通滤波器制成的各种型式双工器配置的顶视图。
图107和108同样展示使用椭圆函数理论的三个谐振器配置。三个谐振器配置是耦合的，其中#1谐振器耦合到#2谐振器，#2谐振器是耦合到#1和#2谐振器两者。如在上述讨论过的，使用三个谐振器配置，在滤波器的输入与输出之间至少一个谐振器必须谐振比在滤波器中其他谐振器还要高的不同的所期望频率的高阶谐振，仍谐振期望频率的相同一阶谐波。当使用图107的这样三个谐振器配置作为滤波器时，图106展示典型的频率响应。图126是三维视图，图127是用带阻谐振器耦合到#1谐振器的三个谐振器配置，以形成滤波器。在图形中展示的I/O代表电连接，可以作为或者输入或者输出的作用。图128展示在图126～127中所示的滤波器的带通频率响应，它在通带的过渡带两侧处显示陡的截止特性。图129展示在图126～127中所示的滤波器的输出寄生频率响应。图130展示有带阻谐振器耦合到#1谐振器的三个谐振器配置以形成滤波器，其中#2同轴比谐振器方向相反的。图131展示图130的滤波器，其中#2谐振器是有相反定向的再入式谐振器。图132展示图130滤波器的输出寄生频率响应。比较图129和132展示图130的滤波器显示改进的输出寄生频率响应，如同图126～127的滤波器相比较。图133～135展示单块滤波器的三维视图、顶视图和底视图，它包括有带阻谐振器耦合到#1谐振器的三个谐振器配置。图136～137和138～139是使用三个谐振器配置耦合到带阻谐振器的单块的其他实例，它是由同轴式和再入式谐振器组合制成的。图140～142，143，144和145展示有带阻谐振器耦合到#1谐振器的三个谐振器配置以形成滤波器的实例，其中#2谐振器有改进的形状。在图140～142，143，144和145中展示的#2谐振器的改进形状考虑到改进耦合和粉末压制工艺的结合。
图146～148展示单块双工器滤波器的三维视图、顶视图和底视图，它是由在图133～135中展示由按照图136～139的由两个带通滤波器制造的单块双工器滤波器的耦合方法和各种型式谐振器组合的顶视图。图153～155展示单块介质双工器滤波器的三维视图、顶视图和底视图，它是由在图140～142中所示型式由两个带通滤波器制成。图156～159展示按照图143～145由两个带通滤波器制成的各种型式双工器配置的顶视图。
图160展示有三个谐振器配置的滤波器，它包括在#1谐振器与带阻谐振器之间耦合的附加的#4谐振器，其中输入/输出是连接到#4谐振器。图161～163展示在图160中所示的滤波器类型某些可能配置。图161展示有全部同轴式谐振器的三个谐振器配置。图162展示三个谐振器有用于#1和#3谐振器的同轴式谐振器，用于#2谐振器的再入式谐振器。图163展示三个谐振器配置，用于#2和#3谐振器的同轴式谐振器，用于#1谐振器的再入式谐振器。图164展示图160的滤波器在配置中作为单块滤波器。图165展示有三个谐振器配置的滤波器，包括附加的#4谐振器和在#1谐振器与带阻谐振器之间耦合的#5谐振器，其中输入/输出连接到#5谐振器。图166展示在图165中所示的两个滤波器类型，装配为双工器配置。在带阻谐振器与三个谐振器配置之间加入的附加谐振器在通过滤波器的信号中提供较深的衰减等级。这是在图132与167的比较中所展示的，其中图167展示图162滤波器的输出寄生频率响应。一个或者多个附加谐振器可以是这些谐振器之一，它谐振不同的较高阶谐波，然而其他谐振器在滤波器的输入和输出之间。
正当本发明的不同实施方式在此详细讨论时，它将由这些熟练技术来评价，对实施方式的各种改型和选择会是看作为揭示全面教导的发展。因此，只在专门配置说明的，并不限于本发明的范围，即给予任何和全部等效的全幅度。

Claims (20)

1.一种介质滤波器，它由谐振器组成，使得所述滤波器在一设计频率下谐振，其特征在于，所述滤波器包含：
一种三谐振器配置，它包括按照椭圆耦合方式与#2谐振器耦合的#1谐振器，与所述#1谐振器耦合的#3谐振器，并且所述#3还与所述#2谐振器耦合，#1、#2和#3谐振器之一个；
与所述#1谐振器相连的第一个电连接器；
与所述#3谐振器相连的第二个电连接器；
与所述#1谐振器耦合的带阻谐振器；并且
其中，在第一和第二电连接器之间至少一个所述谐振器的设计与其他所述谐振器的设计不同，使得不同设计的所述谐振器与所述其它的谐振器在相同的设计频率下谐振，并且在比其他所述谐振器更高阶的谐波频率下谐振。
2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，与#1与#2谐振器之间的耦合和#2与#3谐振器之间的耦合相比，所述#1和#3谐振器的所述耦合是弱耦合。
3.如权利要求2所述的介质滤波器，其特征在于，所述弱耦合是感应耦合槽。
4.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，所述三谐振器配置中的至少一个谐振器其设计不同于其他所述谐振器。
5.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，与所述#1和#3谐振器相比，所述#2谐振器取向相反。
6.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在所述滤波器的顶部和底部表面上使用电极耦合，所述#2谐振器电方向相反。
7.如权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，所述滤波器由单块介质材料形成，并且包括顶部、底部和侧面；所述侧面由电极涂层所复盖和互连，用作接地；每个所述谐振器包括耦合电极，使每个谐振器之间的电极耦合；所述#1谐振器包括用于电连接的电极；所述#3谐振器包括用于电连接的电极。
8.如权利要求6所述的介质滤波器，其特征在于，所述滤波器由单块介质材料形成，并包括顶部、底部和侧面；所述侧面由电极涂层所覆盖和互连，用作接地；每个所述谐振器包括耦合电极，使在每个谐振器之间电极耦合起来；所述#1谐振器包括用于电连接的电极；所述#3谐振器包括用于电连接的电极；并且用于电连接的所述电极的定位、耦合电极、接地电极涂层用来使所述#2电极取向电反向。
9.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在所述带阻谐振器与所述#1谐振器之间耦合的至少一个附加谐振器；所述第一个电连接器的连接被移动并连接到至少一个附加谐振器，即直接耦合到所述带阻谐振器。
10.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在所述带阻谐振器与所述#1谐振器之间耦合的至少两个附加的谐振器；移去所述第一个电连接器的连接并连接到所述至少两个附加谐振器的所述谐振器，即直接耦合到所述带阻谐振器。
11.一种用于某一装置的双工器介质滤波器，其特征在于，它包含；
用于所述滤波器的天线连接，即经过所述滤波器用作对于某一装置的输入和输出；
输出连接，用作从所述装置到所述滤波器的连接；
输入连接，用作从所述滤波器到所述装置的连接；
第一三谐振器配置，设置在所述输入与天线连接之间耦合在一起，所述第一三谐振器配置设置包括按照椭圆耦合方式与#2谐振器耦合的#1谐振器，与所述#1谐振器耦合的#3谐振器，并且所述#3谐振器还与所述#2谐振器耦合，所述第一三谐振器配置设置包括与所述#1谐振器的带阻谐振器，其中，在所述输入与天线连接之间的至少一个所述谐振器其设计与其他所述谐振器的设计不同，从而不同设计下的所述谐振器以与所述其它谐振器相同设计频率进行谐振，并且以比所述其他谐振器还要高阶的不同的谐波频率进行谐振；
第二三谐振器配置，设置在所述输出与天线连接之间耦合在一起，包括按照椭圆耦合方式与#2谐振器耦合的#1谐振器，与所述#1谐振器耦合的#3谐振器，并且所述#3谐振器还耦合所述#2谐振器，所述第一三谐振配置设置包括与所述#1谐振器耦合的带阻谐振器，其中，在所述输出与天线连接之间的至少一个所述谐振器其设计不同于其它所述谐振器的设计，使得所述不同设计的谐振器以与所述其它谐振器相同的设计频率进行谐振，并且以比所述其他谐振器的还要高阶的不同的谐波频率进行谐振。
12.如权利要求11所述的双工器介电滤波器，其特征在于，与所述谐振器#1和#2之间的以及谐振器#2和#3之间的所述耦合相比，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#1与#3谐振器之间的所述耦合是弱耦合。
13.如权利要求12所述的双工器器介质滤波器，其特征在于，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述弱耦合是感应耦合槽。
14.如权利要求11所述的双工器器介质滤波器，其特征在于，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#2谐振器其设计不同于所述#1和#3谐振器的设计。
15.如权利要求11所述的双工器器介质滤波器，其特征在于，与所述#1和#3谐振器相比，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#2谐振器在定向上是反向的。
16.如权利要求11所述的双工器器介质滤波器，其特征在于，采用在所述滤波器的顶部和底部表面上的电极耦合，使所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#2谐振器在电学上是取向反向的。
17.如权利要求16所述的双工器器介质滤波器，其特征在于，所述滤波器由单块介质材料形成，并包括顶部、底部和侧面；所述侧面由用作接地的电极涂层所互连和覆盖；所述第一和第二三谐振器配置设置的每个所述谐振器包括耦合电极，使得能够在每个谐振器之间进行电极耦合；并且所述#1谐振器包括用于电连接的电极；并且所述#3谐振器包括用于电连接的电极。
18.如权利要求16所述的双工器介质滤波器，其特征在于，所述滤波器是由单块介质材料形成的，并包括顶部、底部和侧面；其中，所述侧面由用作接地的电极涂层所互连和覆盖；所述第一和第二三谐振器配置设置的每个所述谐振器包括在每个谐振器之间允许电极耦合的耦合电极；并且所述#1谐振器包括用于电连接的电极；所述#3谐振器包括用于电连接的电极；所述用于电连接的电极的定位、耦合电极、接地电极涂层用来使所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#2谐振器的取向电反向。
19.如权利要求11所述的双工器介质滤波器，其特征在于，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#1谐振器与所述带阻谐振器之间至少有一个附加的谐振器；所述输入连接连接到所述至少一个附加谐振器，而所述至少一个附加谐振器直接耦合到所述第一三谐振器配置设置的所述带阻谐振器；其中，移去所述输出连接，并连接到所述至少一个附加的谐振器，而所述至少一个附加的谐振器直接耦合到所述第二三谐振器配置设置的所述带阻谐振器。
20.如权利要求11所述的双工器介质滤波器，其特征在于，所述第一和第二三谐振器配置设置的所述#1谐振器和所述带阻谐振器之间至少有二个耦合的附加谐振器；并且所述输入连接连接到所述至少两个附加谐振器的所述谐振器，所述至少两个附加的谐振器直接耦合到所述第一三谐振器配置设置的所述带阻谐振器；并且移去所述输出连接，并连接到所述至少两个附加谐振器的所述谐振器，所述至少两个附加谐振器直接耦合到所述第二三谐振器配置设置的所述带阻谐振器。
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