CN1732591A - 介质滤波器 - Google Patents

Abstract

一种介质滤波器带有一个通过叠层两个或更多的具有不同相对介电常数的介质层(702、703、704、705、706、707、708)形成的介质多层结构(701)，至少一个形成在介质多层结构的任何介质层之间或形成在任何介质层内部的馈电电极(709)，和一个覆盖介质多层结构的外表面并且是由没有间隙地配合在外表面上设置的导电材料制造的屏蔽部分(710)。

Description

介质滤波器

技术领域

本发明涉及由多个介质层叠层形成的介质滤波器。

背景技术

介质滤波器通常用作微波段和毫米波段的滤波器，特别是，一种其中经常使用一种提供在其波导中的结构或介质谐振滤波器的波导型滤波器。图23示出了作为波导型滤波器的一个例子的波导型滤波器101的透视图。

如图23B中所示，波导型滤波器101通过把其中形成有多个窗口104a的金属片104放置在分离的波导102和103之间，把两个波导连接在一起，并且把窗口104a定位在波导中，而获得一种滤波器特性，如图23A中所示，两个分离的波导具有相互配对的形状并且通过将两个波导结合在一起可以内部地形成一个波导。这种波导型滤波器101具有它是一个特别是在毫米波段(30至300GHz)低损耗的传输线，并且谐振器Q值(品质因数)也大的特性。相反，由于当通过微带线(microstrip line)供电时需要波导-微带转换(waveguide-to-microstrip conversion)，所以存在着波导型滤波器101的尺寸难于减小的问题。

此外，在介质谐振滤波器中，通过将一种介质形成的滤波元件放置在金属制造的外壳中，并且凭借波导直接提供电能或凭借微带线等提供电力，使得电磁波以希望的频率在金属外壳中谐振，并且获得希望频率的电磁波。

相反，通常能够减小尺寸和表面安装在电路板上的，凭借微带线提供电力的类型的介质谐振滤波器具有其Q值小的缺陷(例如，参考AkiraEnokihara以及其他三人，2002年3月13日，在Radiation Science Societyof Japan，Technical Report(RS01-16)上发表的文章“26-GHz段TM11δ-型介质谐振滤波器(26-GHz band TM11 δ-mode dielectric resonatorfilter)”)。

另一方面，使用由叠层多个介质形成的介质多层结构作为滤波元件的介质滤波器是已知的，并且实践中用一种环氧树脂粘结剂交替地粘结和叠层两种不同类型的介电陶瓷材料，来制造一个波导型短路器(例如，参考日本专利申请公开H10-290109A)。上述介质滤波器是一个例子，在这个例子中，把光学中使用的利用多次反射的介质多层反射镜应用到毫米波段。

发明综述

但是，滤波器具有，特别是在毫米波段，波长越短截止波长越小的特性。利用这种特性，可以把介质谐振滤波器和介质滤波器的尺寸减小到某种程度。相反，存在着需要高尺寸精确度，和介质滤波器的制造和调节变得十分困难的问题。

此外，还存在着由于介质谐振滤波器具有金属外壳，它在尺寸减小上的限制，可能导致设计上的限制的问题。

例如，在作为图24中所示的介质谐振滤波器的一个例子的，利用TM01δ矩形模式的毫米波段(60GHz)滤波器201中，用作滤波器并且放置在内部的介质谐振器207中的每个都具有大约1mm高×1mm宽×3mm长的尺寸，并且提供在一个具有大约1.5mm×1.5mm的横截面形状的屏蔽外壳202内。因此，每个介质谐振器207与屏蔽外壳202之间的间隔具有大约0.25mm的窄小尺寸，并且相互临近地布置的介质谐振器207之间的间隙(级间)也很窄小。另一方面，形成在对应陶瓷板203和204上的每个微带线206和205具有大约0.2mm的线宽度，并且每个微带线203和204相对于对应的陶瓷板206和205的定位精确度需要具有大约10μm的精度。此外，具有三维结构的毫米波段滤波器201很难利用十分适于形成微小平面结构的半导体制造方法制造，并且随着未来频率的提高，很可能发生滤波器组装和调节困难的问题。

因此，本发明的一个目的是要解决上述问题，和提供一种不需要要求很高处理精度的处理介质和外壳，并且能够通过在介质中提供电极直接安装在电路形成体上，从而容易制造的介质滤波器。

为了达到上述目的，如下构造本发明。

根据本发明的第一方面，提供了一种介质滤波器，包括：

通过叠层两个或更多的具有不同相对介电常数的介质层形成的介质多层结构；和

覆盖介质多层结构的外表面、由导电材料制造、并且放置以便没有间隙插入地配合在外表面上的屏蔽部分。

此外，介质多层结构可以进一步带有一个大致地靠近配合在其内部放置的波导。

此外，可以进一步提供一个金属制造的、以便覆盖介质多层结构的外表面的至少一部分的屏蔽部分。

此外可以用导电材料填充在波导与介质多层结构之间产生的间隙的至少一部分。

根据本发明的第二方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，进一步包括至少一个形成在介质多层结构的任何介质层之间或任何介质层的内侧的馈电电极。

根据本发明的第三方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中不同相对介电常数之间的差至少不小于十。

根据本发明的第四方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中相互邻接的介质层结合(或紧密地配合)在一起。

根据本发明的第五方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中介质层是由烧结温度不低于800℃并且不高于1000℃的介质陶瓷材料制造的。

根据本发明的第六方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中介质层是由与介质陶瓷材料混合的树脂制造的。

根据本发明的第七方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中馈电电极是由银、铜、金、或钯，或上述材料的合金制造的。

根据本发明的第八方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中每个介质层具有倾斜变化的厚度。

根据本发明的第九方面，提供了一种如第八方面中定义的介质滤波器，其中厚度是倾斜变化的，使得厚度的最小值不小于厚度的最大值的70％。

根据本发明的第十方面，提供了一种如第一方面中定义的介质滤波器，其中：

介质滤波器是一个在微波段中使用的滤波器，或是一个在毫米波段中使用的滤波器，和

每个介质层具有该层的厚度尺寸与该层的相对介电常数的平方根的乘积，该乘积是进入到介质多层结构时微波或毫米波的波长的四分之一的整数倍的值，并且介质层中的至少一个介质层具有该层的厚度尺寸与该层的相对介电常数的平方根的乘积，该乘积是波长的一半的整数倍的值。

根据本发明的第十一方面，提供了一种如第二方面中定义的介质滤波器，其中：

馈电电极包括：

沿大致垂直于介质多层结构的叠层方向延伸并且放置在介质多层结构内部的矩形构件；和

大致垂直于叠层方向和矩形构件延伸方向设置的柱形构件，柱形构件具有暴露在介质多层结构外部的一端，和放置以便与介质多层结构内侧的矩形构件连接的另一端。

根据本发明的第十二方面，提供了一种如第十一方面中定义的介质滤波器，其中：

柱形构件的另一端具有大致圆周形的端部，和

矩形构件具有包括大致相互平行地布置在圆周上的切线，并且大致垂直于叠层方向和柱形构件的轴线布置的端部。

根据本发明的第十三方面，提供了一种如第十二方面中定义的介质滤波器，其中矩形构件是进一步包括用于将端部结合在一起的连接部分的平板构件。

根据本发明的第十四方面，一种介质滤波器制造方法，包括：

叠层两个或更多的具有不同相对介电常数的介质层，使得至少一个馈电电极设置在任何介质层之间，和

通过在对介质层施加压力的同时，在800℃到1000℃范围内的任何温度下烧结介质层，形成介质层的介质多层结构。

根据本发明的第十五方面，提供了一种如第十三方面中定义的介质滤波器制造方法，其中将相互叠层的介质层压配合在一起，然后烧结介质层。

根据本发明的第十六方面，提供了一种如第十四方面或第十五方面中定义的介质滤波器制造方法，其中将介质多层结构放置在波导中，并且用导电材料填充波导与介质多层结构之间产生的间隙的至少一部分。

根据本发明的第一方面，介质多层结构是由叠层两个或更多的不同相对介电常数的介质层形成的。通过这种布置，可以利用光学中多次反射的原理确定每个介质层的厚度，和提供具有仅允许规定波段中的频率通过的带通滤波器的特性的介质多层结构。

此外，进一步提供了覆盖介质多层结构的外表面，并且是由导体制造的屏蔽部分。通过这种布置，利用屏蔽部分可以限制透过介质多层结构的或反射而没有透过的微波、毫米波等从介质多层结构辐射。此外，例如，当屏蔽部分是可以将介质多层结构设置在其中的波导时，介质滤波器可以被用作波导型滤波器，并且也应付介质滤波器的惯用使用。

此外，除了以上各方面的效果之外，通过没有任何间隔(间隙)放置配合于介质多层结构的外表面的屏蔽部分，可以防止介质滤波器的滤波器特性受到间隙的存在的影响，并且可以稳定滤波器特性的质量。

此外，当介质滤波器带有形成以覆盖介质多层结构的外表面的至少一部分的屏蔽部分时，通过屏蔽部分可以限制透过介质多层结构的或反射没有透过的微波、毫米波等从介质多层结构辐射。更具体地讲，可以在希望防止辐射(或透射)的部分形成屏蔽部分，和不在希望辐射(或透射)的部分形成屏蔽部分，从而在介质多层结构的外表面上取得积极效果。

此外，即使在波导与介质多层结构之间存在间隙时，也可以通过至少部分地用导电材料填充间隙而减小间隙对介质滤波器的滤波器特性产生的影响，并且可以提供其滤波器特性的质量进一步稳定的介质滤波器。

根据本发明的第二方面，在介质多层结构的任何介质层之间或任何介质层内侧形成至少一个馈电电极。通过这种布置，可以提供能够利用馈电电极直接安装在电路形成体上的芯片型介质滤波器。因此，可以便于将介质滤波器直接安装到电路形成体上，并且这使得能够提供一种可以用于形成各种不同光学和电子电路的介质滤波器。

此外，在上述介质滤波器中，馈电电极直接形成在介质层上。通过这种布置，可以取消执行惯用介质滤波器中所需的波导-微带转换的结构，并且这使得能够提供进一步小型化的介质滤波器，并且使得能够满足电路形成体的可用性。更具体地讲，这种布置对于在希望减小尺寸的毫米波段电路等上的安装是有效的。

根据本发明的第三方面，两个或更多介质层之间的相对介电常数的差至少不小于十(或优选不小于二十)。通过这种安排，可以利用少量的层增大介质滤波器的Q值(品质因数)。这使得能够通过减少介质层的层数进一步使介质滤波器小型化，同时使得能够改进介质滤波器的滤波器特性曲线的陡度。

根据本发明的第四方面，除了以上各方面的效果之外，在介质多层结构中将相互邻接叠层的介质层结合(或紧密地配合)在一起，而不像惯用介质滤波器那样，在介质层之间插入粘结剂之类的另一种材料。通过这种布置，可以提供一种具有稳定的滤波器特性而没有介质层之间的界面上的介电常数变化的介质滤波器。

根据本发明的第五方面，介质层是由烧结温度不低于800℃和不高于1000℃的介质陶瓷材料形成的。通过这种安排，可以通过叠层介质层和通过在上述温度范围内加热烧结各层，形成介质多层结构，而不像惯用介质滤波器那样使用利用粘结剂将介质层粘结在一起的制造方法。此外，通过以上述温度条件加热，可以抑制各层之间的热膨胀差，并且可以防止发生层的分离。因此，可以提供具有稳定质量的介质滤波器。

根据本发明的第六方面，介质层是由与介质陶瓷材料混合的树脂形成的。通过这种安排，可以通过叠层，例如，非烧结片材的多个生片形成介质层。这使得能够取消对如同惯用情况那样从大块状介质陶瓷切取陶瓷片和使用陶瓷片的劳动的需要，以及要求高度精确的切取和剖光的处理过程，和提供能够更容易地制造的介质滤波器。

根据本发明的第七方面，馈电电极是使用银、铜、金、或钯、或这些材料的合金的材料制造的，这些材料一直都是由高导电率的材料构成的并且通常用作电子元件的电极的形成材料。通过这种安排，可以提供能够便利地安装在电路形成体上的芯片型介质滤波器。

根据本发明的第八方面或第九方面，每个介质层的厚度是倾斜地变化的。通过这种安排，可以把介质多层结构内传播的电场集中在介质层厚度薄的部分。通过这种安排，可以提供一种具有使得由于介质层在发射带造成的反射损失减小的特性的介质滤波器。特别是，当厚度倾斜地变化使得厚度的最小值等于或大于最大值的60％至70％，或更好是落在60％至95％的范围，或最好是落在70％至90％的范围时，可以更有效地取得这些效果。

根据本发明的第十方面，确定和形成每层的厚度和相对介电常数，使得每个介质层具有层的厚度尺寸和相对介电常数的平方根的乘积，乘积具有进入介质多层结构的微波或毫米波的波长的四分之一的整数倍的值，并且介质层的至少一个介质层具有该层的厚度尺寸和相对介电常数的平方根的乘积，乘积具有波长的一半的整数倍的值。通过这种安排，可以把具有上述与利用多次反射的原理的带通滤波器相同效果的介质滤波器用作微波段的滤波器，或毫米波段的滤波器。

这种安排可以消除以下问题，当把介质层是通过用粘结剂结合在一起的惯用介质滤波器用在微波段并且进一步用在高频的毫米波段时，不能获得严格设计的滤波器特性，和由于形成尺寸误差而需要调节机构，并且随频带变的更高时其应用变的十分困难。

根据本发明的第十一方面，馈电电极是用柱形构件和连接到柱形构件的另一端布置的矩形构件构成的。通过这种布置，可以减小矩形构件周围电力线分布紊乱，同时能够获得具有小的传输损耗的柱形构件的优点。因此，可以减小介质滤波器中在叠层介质层以获得规定的模式的方向上的距离尺寸，并且这使得滤波器能够小型化。

根据本发明的第十二方面，矩形构件具有包括在柱形构件的圆周的端部相互平行的切线的端部的矩形构件。通过这种安排，可以减少柱形构件与矩形构件的端部之间的结合部的边缘部分的数量，并且可以减小电力线的紊乱。

根据本发明的第十三方面，矩形构件是进一步具有用于将端部连接在一起的结合部分的平板构件。通过这种安排，可以方便矩形构件的形成以及矩形构件与柱形构件之间的连接，并且可以简化馈电电极的制造。

根据本发明的第十四或第十五方面，介质多层结构是通过叠层两个或更多的具有相互不同的相对介电常数的介质层形成的。通过这种布置，通过使用光学中多次反射的原理，确定每个介质层的厚度，可以形成具有仅允许规定的波长段中的频率通过的带通滤波器的特性的介质多层结构。

此外，叠层介质层使得至少一个馈电电极位于任何介质层之间。通过这种安排，通过叠层介质层，可以制造能够形成具有馈电电极的介质多层结构和能够利用馈电电极直接安装在电路形成体上的芯片型介质滤波器。

此外，在上述介质滤波器中，馈电电极直接形成在介质层中。通过这种安排，可以取消惯用介质滤波器中所需的执行波导-微带转换的结构，这使得能够进一步将介质滤波器制造得更小，并且使得能够满足电路形成体的可用性。更具体地讲，这种对于在安装希望减小尺寸的毫米波段电路等上安排是有效的。

此外，在叠层介质层之后，通过在800℃至1000℃范围内的任何温度烧结介质层而形成介质多层结构。通过这种安排，可以形成紧密配合在一起的介质层，而无需像惯用介质滤波器制造方法那样，通过使用利用粘结剂将介质层粘结在一起而在介质层之间插入粘结剂之类的另外的材料。通过这种安排，可以提供在介质层之间的界面上介电常数不会改变的，具有稳定的滤波器特性的介质滤波器。

此外，通过在该温度条件下进行加热，可以抑制层之间的热膨胀差，防止层分离的发生，和制造具有稳定质量的介质滤波器。

上述安排可以消除对如同惯用情况下那样从大块形式的介质陶瓷切割陶瓷板和利用陶瓷板的劳动，和要求高精度的切割和抛光的处理过程的需要，并且能够更容易地制造介质滤波器。

此外，加热和烧结是在通过加压把介质层挤压之后执行的。因此，能够可靠地烧结介质层，并且可以制造出满意质量的介质滤波器。

此外，可以取消惯用波导型滤波器和介质谐振滤波器所需的高精度的金属处理。因此，与惯用滤波器相比，可以低成本地制造介质滤波器。

根据本发明的第十六方面，除了上述方面的效果之外，至少部分地用导电材料填充波导与介质多层结构之间产生的间隙。通过这种安排，可以减小间隙对介质滤波器的滤波器特性造成的影响，并且可以制造出滤波器特性质量进一步稳定的介质滤波器。

附图说明

从以下参考附图结合本发明的优选实施例的说明中，可以对本发明的这些和其它目的及特征有更清楚的了解，其中：

图1是本发明使用的多次反射原理的示意说明图；

图2是利用图1的多次反射原理的介质多层反射镜的示意平面图；

图3是显示图2的介质多层反射镜的反射特性的曲线图；

图4是根据本发明的第一实施例的芯片型介质滤波器的内部结构的示意说明图；

图5是图4的介质滤波器的外观的示意图；

图6是用于说明第一实施例的介质滤波器的例1的介质滤波器的示意说明图；

图7是图6的介质滤波器的滤波器特性测量设备的示意说明图；

图8是图7的滤波器特性测量设备的测量波导的局部放大示意平面图；

图9是显示图6的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图10是在滤波器放置在测量波导中的状态下，根据第一实施例的例2的介质滤波器的示意说明图(其中在布置中高介电常数层和低介电常数层相互替换)；

图11是显示图10的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图12是在滤波器放置在测量波导中的状态下，根据第一实施例的例3的介质滤波器的示意说明图(其中存在气泡)；

图13是显示图12的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图14是在滤波器放置在测量波导中的状态下，根据第一实施例的例4的介质滤波器的示意说明图(其中，在波导与介质多层结构之间存在间隙)；

图15是显示图14的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图16是显示图4和5的第一实施例的芯片型滤波器的滤波器特性的曲线图；

图17是根据本发明的第二实施例的介质滤波器(其中介质层是倾斜的)的构造的示意说明图；

图18是显示图17的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图19是显示根据本发明的第三实施例的介质滤波器(其中没有形成金属电极)的构造的示意说明图；

图20是图19的介质滤波器中形成有金属电极的内部结构的示意说明图；

图21是图20的介质滤波器的外观的示意图；

图22是显示图20和21的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图23A和23B是惯用波导型滤波器的透视图，其中图23A是组装状态下的滤波器的透视图，图23B是分解状态的滤波器的透视图；

图24是惯用毫米波段滤波器的透视图；

图25是在使用了根据本发明的第四实施例的一个例子的矩形电极的状态下的介质滤波器的示意透视图；

图26是在使用了根据第四实施例的另一个例子的柱形电极的状态下的介质滤波器的示意透视图；

图27是在使用了根据第四实施例的又一个优选例子的电极的状态下的介质滤波器的示意透视图；

图28是显示图25的介质滤波器中电力线的示意图；

图29是显示图26的介质滤波器的电力线的示意图；

图30是图27的电极的示意放大图；

图31是用于说明图30的电极的尺寸的电极和介质滤波器的示意说明图；

图32是第四实施例的最佳模式的电极的尺寸的示意说明图；

图33是显示图32的介质滤波器的滤波器特性的曲线图；

图34是显示图27的介质滤波器中电力线的示意图；

图35是显示介质滤波器的一个示例模型的示意图，其中使用了根据第四实施例的又一个优选例子的电极；

图36是显示图35的介质滤波器的YZ平面中的电力线的分析图；

图37是显示图35的介质滤波器的XZ平面中的电力线的分析图；

图38是显示图35的介质滤波器的XY平面中的电力线的分析图；

图39是显示图35的介质滤波器中的三维电力线的分析图；

图40是显示介质滤波器的一个示例模型的示意图，其中使用了根据第四实施例的一个例子的矩形电极；

图41是显示图40的介质滤波器的YZ平面中的电力线的分析图；

图42是显示图40的介质滤波器的XZ平面中的电力线的分析图；

图43是显示介质滤波器的一个示例模型的示意图，其中使用了根据第四实施例的另一个例子的柱形电极；

图44是显示图43的介质滤波器的YZ平面中的电力线的分析图；

图45是显示图43的介质滤波器的XZ平面中的电力线的分析图；

图46是显示图43的介质滤波器的XY平面中的电力线的分析图；

图47是根据第四实施例的一个改进例子的电极的示意图；

图48是根据第四实施例的另一个改进例子的电极的示意图；

图49是图48的电极的矩形构件用连接部分连接在一起的情况的示意图；和

图50是在图49的电极的连接部分形成半圆端部的情况的示意图。

具体实施方式

在进行本发明的说明之前，应当注意在所有附图中相同的部件赋予了相同的参考标号。

在说明本发明的实施例之前，首先在下面说明本发明中使用的基本原理。本发明使用了与用于介质多层的光学反射镜的多次反射的原理相同的原理。多次反射中使用的原理说明如下。

如图1中所示，在这里考虑具有相对介电常数ε₂，折射率n和厚度t的介质板(媒质2)放在相对介电常数ε₁的空间(媒质1)中，并且电磁波从媒质1进入到媒质2的情况。如图1中所示，当电磁波在图中以入射角θ′从媒质1向右进入媒质2，并且假设媒质2中的折射角是θ的时候，公式1给出了光路彼此不同的波W₁和W₂之间的光路差ΔL。在公式1中，(BC+CE)代表通过在媒质2中的点B和点C反射形成的波W₁与W₂之间的光路差。

公式1：

$\mathrm{\ΔL}=n(\mathrm{BC}+\mathrm{CE})-\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_1}B{C}^{\′}$

在这种情况下，合并了波前BD和C’E之间的折射率n的光路长度是相等的，因此，得到公式2。

公式2：

$\mathrm{nDE}=\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_1}B{C}^{\′}$

因此，用公式3表示光路差ΔL。

公式3：

ΔL＝n(BC+CD)

$=\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}(\frac{t\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)}{\cos \mathrm{\θ}}+\frac{t}{\cos \mathrm{\θ}})$

$=2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t\cos \mathrm{\θ}$

此外，当根据公式3假设真空中入射波的波长是λ₀时，公式4给出了相位差。

公式4：

$\mathrm{\δ}=\frac{2\mathrm{\π\ΔL}}{{\mathrm{\λ}}_0}=\frac{4\mathrm{\π}\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t\cos }{{\mathrm{\λ}}_0}$

$=\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}(\frac{t\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)}{\cos \mathrm{\θ}}+\frac{t}{\cos \mathrm{\θ}})$

$=2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t\cos \mathrm{\θ}$

此外，公式5给出了电磁波透射通过媒质2的透射率。

公式5：

$T=\frac{1}{1+C{\sin }^2(\mathrm{\δ}/2)}$

在这个公式中，C＝4R/(1-R)₂，C代表对比度，R代表反射率。

此外，当公式4的δ(相位差)是2mπ(m是任意整数)时，透射率最大，和当假设真空中光速是c₀时，由公式6给出了使得透射率最大的频率f_max。

公式6：

$f_{\max }=\frac{{\mathrm{mc}}_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t\cos \mathrm{\θ}}$

另一方面，公式4的当δ(相位差)是(2m+1)π时，透射率最小(折射率最大)，并且由公式7给出了使得透射率最小的频率f_min。

公式7：

$f_{\min }=\frac{(2m+1)c_0}{4\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t\cos \mathrm{\θ}}$

此外，由于在垂直入射的情况下θ＝0，可以分别用公式8和公式9表示公式6和公式7。

公式8：

$f_{\max }=\frac{{\mathrm{mc}}_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t}$

公式9：

$f_{\min }=\frac{(2m+1)c_0}{4\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t}$

此外，根据公式8和公式9，由公式10和公式11分别给出了介质的相对介电常数的平方根与厚度的乘积相对于透射率的关系。

公式10：

$\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t=(2m+1)\×\frac{1}{4}{\mathrm{\λ}}_0$

公式11：

$\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_2}t=m\×\frac{1}{2}{\mathrm{\λ}}_0$

公式10代表，通过使介质的相对介电常数的平方根与厚度的乘积是入射波长λ₀的四分之一的奇数倍，来使透射率最小，即，反射率最大。

另一方面，公式11代表，通过使介质的相对介电常数的平方根与厚度的乘积是入射波长λ₀的一半的倍数，来使透射率最大，即，反射率最小。

以上是用于多次反射的原理。

接下来，图2示出了利用上述原理的介质多层滤光器的一个例子的介质多层反射镜301的示意结构的示意平面图，和图3示出了介质多层反射镜301的反射特性曲线。

如图2中所示，介质多层反射镜301具有一种结构，在这种结构中，在通过交替地叠层作为两种相互不同相对介电常数的介质层的低介电常数薄膜302和高介电常数薄膜303形成的介质多层结构的一部分中，形成了一个使得介质的相对介电常数的平方根与厚度的乘积是入射波长的一半的高介电常数中间层304，从而使得介质的相对介电常数的平方根与厚度的乘积是入射波长的四分之一。如图3中所示，上述结构的介质多层反射镜301成为了一个具有仅通过临近750nm波长的波长段中的频率的特性的带通滤波器。

这是本发明的介质滤波器的一个例子的微波段和毫米波段的滤波器的原理。

通过利用本原理，仅通过介质的厚度就可以确定电磁波的透射/反射特性。与惯用波导滤波器和介质谐振滤波器相比，这消除了对进行要求高精度的金属处理和很高的技术的后调节的需要，并且能够容易地获得微米波段和毫米波段的滤波器。

此外，在本说明书中，“介质多层结构”是通过叠层两个或更多的不同相对介电常数的介质层形成的多层整体构成的构件，并且介质多层结构也可以被称为“介质叠层构件”。另外，主要具有矩形平行六面体构造的介质多层结构可以具有柱形构造。

以下具体说明本发明的实施例。当然，本发明不受以下的例子的限制。此外，用于说明的附图也包括局部夸大显示的部分，并且尺寸、尺寸比例、和位置关系不总是精确的。

(第一实施例)

图4示出了作为根据本发明的第一实施例的介质滤波器(或允许是一个介质滤波器元件)的一个例子的芯片型介质滤波器701的示意结构的，介质滤波器701的内部结构的示意说明图，图5示出了其外观的示意说明图。如图4和5中所示，介质滤波器701是形成为芯片形的、具有形成在介质层之间的馈电电极并且允许从介质滤波器701外部施加电压的芯片型介质滤波器。

如图4中所示，介质滤波器701具有一种介质多层结构，在这种结构中，通过使用高介电常数陶瓷材料和低介电常数陶瓷材料作为相互不同相对介电常数的两种类型的介质陶瓷材料，把用制作成薄膜形的高介电常数的陶瓷材料形成的介质层的一个例子的高介电常数陶瓷层703、705、和707，以及制作成薄膜形的低介电常数的陶瓷材料形成的介质层的一个例子的低介电常数陶瓷层702、704、706和708交替叠层。

此外，如图4中所示，在低介电常数陶瓷层702与高介电常数陶瓷层703之间，以及高介电常数陶瓷层707与低介电常数陶瓷层708之间，形成馈电电极的例子的金属电极709的内电极709a。

此外，如图5中所示，屏蔽部分的一个例子的波导710(可以是一个金属薄膜710)是由金属(导体)形成的，以便覆盖介质滤波器701中介质多层结构的整个外表面，并且外电极709b进一步连接到对应的内电极709a，形成从介质多层结构的外表面突出的金属电极709。

凭借具有上述构造的介质滤波器701，可以提供可以直接安装到允许将电压施加到金属电极709的电路形成体(例如，电路板)上的芯片型介质滤波器。以下根据基于本第一实施例的几个例子的几种介质滤波器，说明具有上述特征的介质滤波器701的详细结构和制造方法。

(例1)

首先参考例1的介质滤波器401说明介质滤波器中的介质多层结构的构造。图6示出了显示介质滤波器401的示意构造的示意说明图。

如图6中所示，介质滤波器401具有一种结构，在这种结构中，通过利用一种高介电常数陶瓷材料和一种低介电常数陶瓷材料作为相互不同相对介电常数的两种类型的介质陶瓷材料，把薄膜形状的高介电常数陶瓷材料形成的介质层的一个例子的高介电常数陶瓷层402、404、和406与薄膜形状的低介电常数陶瓷材料形成的介质层的一个例子的低介电常数陶瓷层403和405交替叠层。此外，高介电常数陶瓷层402、404和406以及低介电常数陶瓷层403和405具有以交替叠加的层的状态紧密配合在一起的相邻的层。也就是说，相邻层是以各层之间没有另外材料的中间插入层的，例如，没有粘结剂插入层的，紧密配合在一起的层的状态结合在一起的。此外，各层是大致相互平行地形成和叠层的。应当注意，本发明并不仅限于各层大致相互平行的情况，而是有时各层可以是，例如，楔形的(即，非平行的)。上述情况将在以后说明。

在这种情况下，“不同相对介电常数”的安排的意思是，材料之间的相对介电常数的差至少不小于十，优选的是不小于二十。在本第一实施例中，如此选择材料，使得高介电常数陶瓷材料与低介电常数陶瓷材料之间的相对介电常数的差不小于二十。例如，在本第一实施例中，把基于Bi-Ca-Nb-O的介质陶瓷材料(BCN：相对介电常数＝59，tanδ＝2.33×10^-4)用作高介电常数陶瓷材料，和把与玻璃混合的基于Al-Mg-Sm-O的介质陶瓷材料(AMSG：相对介电常数＝7.4，tanδ＝1.11×10^-4)用作低介电常数陶瓷材料。此外，除了上述材料之外，也可以使用由MgSiO₄构成的结晶层与基于Si-Ba-La-B-O的玻璃层组成的介质陶瓷材料(相对介电常数＝7)，以及基于MgO-CaO-TiO₂的材料，等等。

应当注意，介质多层结构中的高介电常数陶瓷层402、404和406以及低介电常数陶瓷层403和405的层数和介电常数之类的物理性质并不限于上述的值，而是可以采用各种不同的模式。更具体地讲，对于层数，介质多层结构需要用叠层两个或更多的不同相对介电常数的介质层形成，例如，本发明中的由四个层形成的介质多层结构。

以下说明介质滤波器401的制造方法。首先，将高介电常数陶瓷材料BCN形成的生片(未烧结的片)状态的高介电常数陶瓷层402、404和406，与低介电常数陶瓷材料AMSG形成的生片状态的低介电常数陶瓷层403和405交替叠层，并且在40℃的温度下，施加29.4MPa的压力将各层挤压在一起。接下来，在进一步施压的情况下，在800℃至1000℃范围内，或更为优选的是850℃至950℃范围内的任何温度加热各层，将各层烧结在一起(热压过程)。通过这一过程，高介电常数陶瓷层402、404和406以及低介电常数陶瓷层403和405被烧结成各层紧密地配合并叠层在一起的状态，形成了能够用于制造介质滤波器401的整体介质多层结构。应当注意，每个生片是通过将高介电常数陶瓷材料或低介电常数陶瓷材料添加并混合到一种溶液(粘结剂)中，然后制造成片形而获得的，所述溶液是将邻苯二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解到作为溶剂的醋酸二丁酯中形成的。即，高介电常数陶瓷层402、404和406是由与高介电常数陶瓷材料混合的树脂形成的，而低介电常数陶瓷层403和405是由与低介电常数陶瓷材料混合的树脂形成的。此外，尽管形成条件可以根据特征而改变，但是叠层生片和通过热压烧结片的技术是制造多层陶瓷板、陶瓷电容器、或类似高频使用的器件中使用的技术。与利用上述技术形成的多层陶瓷板或类似高频中使用的产品中每层的形成厚度的精度是大约数百纳米的事实相比，介质滤波器所需的每层的形成厚度的精度是数百微米。因此，上述技术也足以满足介质滤波器形成中使用的精度条件。此外，如上所述地确定热压过程中加热温度范围的条件的原因是，要抑制加热过程中层之间的热膨胀差，和防止发生层的分离。

尽管在例1中使用了介质陶瓷材料作为介质，但是也可以使用将TiO₂、Al₂O₃之类的细颗粒分散在氟树脂或聚碳酸酯之类的树脂材料中的复合材料。

此外，也可以使用将大块形式的介质陶瓷切割成陶瓷片并将陶瓷品黏合在一起的方法。但是，由于在板状陶瓷材料的切割过程中需要切割或抛光之类的高精度的处理过程的原因，和由于在黏合过程中容易发生尺寸误差和当在黏合过程中使用环氧基树脂或低熔点玻璃材料作为粘结剂时界面的介电常数改变的原因，有时使得要制造的介质滤波器的滤波器特性受到不利的影响。因此，希望采用上述的制造方法，或使用本第一实施例中的复合材料的方法。

此外，对于例1的介质滤波器401中每层的形成厚度，高介电常数陶瓷层402和406具有170μm的形成厚度，低介电常数陶瓷层403和405具有510μm的形成厚度，而高介电常数陶瓷层404具有340μm的形成厚度。此外，将沿垂直于每个形成厚度的平面的形成尺寸(横截面尺寸)设定到3.76mm×1.88mm。应当注意，横截面尺寸遵照波导标准WR-15。

此外，每层的形成厚度基本上是通过λg/4.ε^-1/2确定的，而作为各层的一个中间层的高介电常数陶瓷层404的形成厚度是一个通过λg/2.ε^-1/2确定的值。实际上，中心波长可以通过对每个值的某种控制精细地协调。应当注意，λg代表波导中的引导波长，并且介质滤波器401是根据利用电磁模拟器(Ansoft Corporation制造的高频模拟系统：HRSS)从上述公式计算的值，通过精细地调谐每层的形成厚度而设计的，从而使得在例1中，滤波器能够具有在大约57GHz的频率的中心波长。

根据波导标准WR-1将如上所述地制造的介质滤波器401插入到波导中，并且利用网络分析器(37200B of Anritsu)测量介质滤波器401的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。图7示出了测量时的设备的示意图。

如图7中所示，将作为测量样本的介质滤波器401放置在测量波导502中，并且经过同轴-波导变换器503和同轴线504连接到网络分析器505。

图8示出了与放置介质滤波器401的部分相邻的测量波导502的局部放大示意图，图9示出了借助网络分析器505获得的介质滤波器401的测量结果。

如图8中所示，介质滤波器401放置在测量波导502中，测量波导502具有大致为棱柱形的构造，从而使得测量波导502的内部周边表面和介质滤波器401的外周边表面紧密地相互配合而没有任何间隙。也要放置介质滤波器401使得介质滤波器401的厚度方向与测量波导502的长度方向一致。

此外，在显示凭借网络分析器505的介质滤波器401的测量结果的图9中，水平轴代表频率(GHz)，垂直轴代表衰减(dB)。图9还示出了作为介质滤波器401的滤波器特性的每个频率的反射特性曲线S11和透射特性曲线S21。根据图9，可以知道，由于反射特性曲线S11的下端点和透射特性曲线S21的上端点都在大约57.5GHz的位置，所以透射频率是大约57.5GHz。此外，该值与通过电磁模拟器计算的结果的值近似相同。此外，获得了这样的滤波器特性，介质滤波器401的透射特性曲线S21在透射频率具有大约0.2dB的损失，和在截止频率，即，隔绝，的衰减是大约25dB。

(例2)

接下来，说明作为例1的介质滤波器401的一个修改例子的介质滤波器，根据例2，这个介质滤波器中形成的低介电常数层与高介电常数层相互替换。图10示出了根据本修改例的介质滤波器的一个例子的，处于滤波器放置在滤波器特性测量设备的测量波导502中的状态下的，介质滤波器601的示意说明图。

如图10中所示，介质滤波器601是通过互换介质滤波器401中的高介电常数陶瓷层402、404和406以及低介电常数陶瓷层403和405的叠层顺序形成的。具体地讲，在介质滤波器601中，介质多层结构是通过将高介电常数陶瓷层603和605叠层在用作中间层的低介电常数陶瓷层604的两侧，并进一步将低介电常数陶瓷层602和606叠层在对应的层上而形成的。应当注意，介质滤波器601的制造方法与例1的介质滤波器401的制造方法相同。

图11示出了作为上述构造的例2的介质滤波器601的滤波器特性的反射特性曲线S11和透射特性曲线S21。应当注意，图11的滤波器特性曲线具有与上述图9相同的轴系统。如图11中所示，可以知道，反射特性曲线S11和透射特性曲线S21的特性曲线表现出比图9中所示的例1的介质滤波器401的特性曲线更宽广的图形。上述事实表明，在通过组合高介电常数层和低介电常数层形成介质多层结构的情况下，当使用高介电常数层作为中间层时，得到了更陡的滤波器特性曲线，并且可以作为带通滤波器。

此外，希望能够提高选择的介质陶瓷材料的周期性(大约8个周期)，以便获得更陡的透射特性曲线。在上述情况下，在形成介质多层结构时，必须注意单层介质陶瓷材料的热收缩系数，和其烧结后的收缩因数。注意到上述因素，可以预先防止由于热压过程中加热发生分离而造成的烧结缺陷。

(例3)

接下来，在例3的图12的介质滤波器601的示意说明图中，图10中所示的例2的介质滤波器601具有少量的气泡(孔)607存在于介质层的交界面中，图13示出了在这种情况下的作为滤波器特性的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。可以知道，当把图13的特性曲线与图11的特性曲线相比时，透射特性曲线S21和反射特性曲线S11都没有改变。因此，可以知道，只要存在在介质层之间的交界面上的气泡607在数个气泡的量级，那么气泡607的存在不影响滤波器特性。

(例4)

此外，在例4的图14的介质滤波器601的示意说明图中，图10中所示的例2的介质滤波器601具有存在于介质层的外表面与测量波导502的内表面之间的微小间隙(间隔)608，和图15示出了在这种情况下的作为滤波器特性的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。当把图15的特性曲线与图10的特性曲线相比较时，可以知道，透射特性曲线S21和反射特性曲线S11大大改变，并且间隙608的存在大大影响滤波器特性。因此，这表明当把介质滤波器601插入到波导中时，需要有一个凭借，例如，分配器将作为导电材料的一个例子的导电浆料填充间隙而添埋间隙的处理过程，或类似的处理过程，以便消除介质多层结构的外表面与波导的内表面之间的间隙。还要考虑到，实际完全添埋间隙是特别困难的，可能出现导电浆料或类似材料部分地填充了间隙从而使得间隙变小的情况。

(芯片型介质滤波器701的结构和制造方法)

以下参考图4和5说明带有根据前面的实施例说明的介质多层结构的本第一实施例的芯片型介质滤波器701的详细结构和制造方法。通过参考已经说明过的例1至例4，应当知道了提供给介质滤波器701的介质多层结构的构造等等。

在如图4所示的介质滤波器701中，高介电常数陶瓷层703、705和707以及低介电常数陶瓷层702、704、706和708的相邻的层以各层交替叠层的状态紧密配合在一起。即，各层紧密地配合在一起，而没有另外材料的插入层，例如，粘结剂。此外，形成并叠层各层，以便使它们大致相互平行。此外，如图4中所示，形成在低介电常数陶瓷层702与高介电常数陶瓷层703之间，和高介电常数陶瓷层707与低介电常数陶瓷层708之间的内电极709a具有一个在图的上部从对应层的端面暴露出来的端部。如后面要说明的，外电极连接并形成在暴露的部分上，形成了金属电极709。应当注意，金属电极709是要从外部向提供了金属电极709的介质层施加电压。因此，金属电极709需要最终暴露到介质滤波器701的外部并形成，以便允许施加电压。

此外，使用一种基于Bi-Ca-Nb-O的介质陶瓷材料(BCN：相对介电常数＝59，tanδ＝2.33×10^-4)作为高介电常数陶瓷材料，和使用一种与玻璃混合的基于Al-Mg-Sm-O的介质陶瓷材料(AMSG：相对介电常数＝7.4，tanδ＝1.11×10^-4)作为低介电常数陶瓷材料。此外，除了上述材料之外，也可以使用一种由MgSiO₄构成的结晶层与基于Si-Ba-La-B-O的玻璃层组成的介质陶瓷材料(相对介电常数＝7)，或基于MgO-CaO-TiO₂的材料，等等。

介质多层结构中的高介电常数陶瓷层703、705和707以及低介电常数层702、704、706和708的层数和介电常数之类的物理性质不限于上述的值，而是可以采用不同模式。具体地讲，对于层数，介质多层结构需要用叠层两个或更多的不同相对介电常数的介质层形成，例如，本第一实施例中的七层形成的介质多层结构。

接下来说明介质滤波器701的制造方法。首先，将高介电常数陶瓷材料的BCN形成的生片(非烧结片)状态的高介电常数陶瓷层703、705和707以及低介电常数陶瓷材料的AMSG形成的生片状态的低介电常数陶瓷层702、704、706和708交替叠层，并且用施加的29.4MPa的压力在40℃的温度下将各层挤压在一起。然后，在增大的压力下用800℃至1000℃范围的，或更好是在850℃至950℃范围的任何温度加热各层，将各层烧结在一起(热压过程)。通过这个过程，将高介电常数陶瓷层703、705和707以及低介电常数陶瓷层702、704、706和708以各层紧密配合在一起并且叠层的状态烧结，形成了能够用于制造介质滤波器701的整体的介质多层结构。

此外，如图4中所示，在介质滤波器701的上述各层之间形成内电极709a的情况下，当用铜作为内电极709a的形成材料的时候，在潮湿的氮气氛中进行热压过程，或当用银或钯作为形成材料的时候，通过600℃的气氛下处理两个小时烧除粘结剂，然后将气氛改变到氮气氛进行热压过程。

应当注意，每个生片是通过将高介电常数陶瓷材料或低介电常数材料添加和混合到一种溶液(粘结剂)中，然后制造成片形而形成的，所述溶液是通过把邻苯二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解到作为溶剂的醋酸二丁酯中而形成的。此外，在生片中，通过制造银、铜、或钯的金属粉末和在有机溶剂中的导电浆料，并在一个凭借丝网印刷印制和干燥材料的过程中粘结到生片的表面，从而形成矩形的内电极709a的图形。这种方法用于制造多层陶瓷板，陶瓷电容器，或其它高频应用器件。

尽管在本第一实施例中，将介质陶瓷材料用作介质，但是，当然也能使用通过将TiO₂或Al₂O₃之类的细小颗粒分散到氟树脂或聚碳酸酯之类的树脂材料中获得的复合材料。

此外，也可以使用从大块的介质陶瓷切割出陶瓷片和把陶瓷片粘结在一起的方法。但是，由于在切割片状陶瓷材料的过程中需要切割或抛光之类的高精度处理过程，和由于当把环氧基树脂或低熔点玻璃材料用作结合介质材料的粘结剂时，粘结过程中容易发生尺寸误差和交界面的介电常数改变，从而会对制造的介质滤波器的滤波特性造成某种不利影响。由于上述原因，希望采用上述的制造方法，或使用本第二实施例中的复合材料的方法。

此外，通过使用包括AMSG、BCN、ZTG(Zn-Ti-玻璃)、和BNT(Ba-Nb-Ti-玻璃)(玻璃的主要成分是PbO，B₂O₃和SiO₂)在内的用于LTCC(低温共烧陶瓷)板的介质陶瓷材料作为介质层的形成材料，可以降低烧结温度。因此，可以把具有高的电导率的银和铜系金属用作内电极709a的形成材料，这是所希望的。

此外，在第一实施例的介质滤波器401中，对于每层的形成厚度，高介电常数陶瓷层703和707具有170μm的形成厚度，低介电常数陶瓷层704和706具有510μm的形成厚度，和高介电常数陶瓷层705具有340μm的形成厚度。此外，沿垂直于每个形成厚度的平面的形成尺寸(横截面尺寸)被设置到3.76mm×1.88mm。

此外，在介质滤波器701中，每个内电极709a被形成为埋置在低介电常数陶瓷层702中，使得一端表面位于高介电常数陶瓷层703与低介电常数陶瓷层702之间的交界面中，或形成为埋置在低介电常数陶瓷层708中，使得一端表面位于高介电常数陶瓷层707与低介电常数陶瓷层708之间的交界面中。因此，每个低介电常数陶瓷层702和708的形成厚度成为每个内电极709a的一端表面与介质滤波器701的端子端面之间的距离。因此，每个层的形成厚度需要适当地确定，使得每个内电极709a的阻抗为大约50欧姆。一般讲，在本第二实施例中，该距离经常被确定为大约

的距离，并且将每个低介电常数陶瓷层702和708的形成厚度形成为大约500μm。

在通过上述形成方法形成了介质多层结构之后，形成一个由金属形成的波导710(或一个金属薄膜710)，以便如图5中所示，覆盖包括内电极709a的暴露部分在内的介质多层结构的整个外表面。此外，用一个类似的金属材料形成外电极709b连接到对应的内电极709a的暴露部分，形成电极从介质多层结构的外表面突出状态的金属电极709。希望通过施加一种通过将金属粉末与有机溶剂混合得到的金属浆料，或用电子束蒸发法、浅射法等将浆料沉积到介质多层结构的外表面形成波导710。在介质多层结构的外表面形成波导710是要防止，例如，通过介质多层结构透射的或没有透射而在介质多层结构上反射的微波和毫米波从介质多层结构辐射。此外，在介质多层结构的外表面上形成的金属电极709和波导710彼此电绝缘，因此，金属电极709不能经过波导710电连接。可以将上述所述形成的波导710(金属薄膜710或金属)的厚度设置到数百埃，只要能够保证连续性。但是，例如，实际考虑到集肤效应和持久性的功能而不是连续性的时候，最好将厚度设定到数十微米。

尽管以上说明了将两个金属电极709形成在介质滤波器701上的情况，但是本发明不限于这种情况，仅需要形成至少一个金属电极709。此外，内电极709a并不仅限于将层形成在对应的层之间的情况，而是允许形成在任何层的内部，来取代上述情况。这是由于只要与任何层有关地形成内电极，就能够产生电极的功能。

此外，取代形成波导710以便覆盖介质多层结构的整个外表面的情况的，可以是波导710，或金属薄膜710，覆盖外表面的一部分的情况。这是由于也可以考虑用一种不是介质滤波器701的结构覆盖没有被覆盖的外表面的情况。此外，也可以考虑用一种方式使得外表面局部屏蔽而局部不屏蔽，并且微波或毫米波从没有屏蔽的部分定位辐射的情况。例如，图5中的横向彼此相对的侧面上不形成金属薄膜710的情况。

通过上述制造方法完成了芯片型介质滤波器701。利用第一实施例中使用的网络分析器(37200B of Anritsu)测量如此制造的芯片型介质滤波器701的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。图16示出了测量结果。在图16中，水平轴代表频率(GHz)，垂直轴代表衰减(dB)。如图16中所示，可以看到由于反射特性曲线S11的下端点和透射特性曲线S21的上端点位于大约57.5GHz的频率，所以透射频率大约是57.5GHz。此外，在透射频率具有大约-7.5dB的损失，并且就衰减而言，在截止频率，即，隔绝，得到-25dB的反射特性(注意，没有示出这个数字值)。

希望要提高选择的介质陶瓷材料的周期性(大约8个周期)，以便获得更陡的透射特性曲线。在上述情况下，需要在形成介质多层结构时注意介质陶瓷材料的单独层的热收缩系数，及其烧结后的收缩因数。以上是为了预先防止由于热压过程中加热发生分离而产生烧结缺陷。

尽管是通过对各层进行叠层，使得介质层的表面大致相互平行而形成介质多层结构，但是，本发明不限于此。有时更好的是介质层具有后面要说明的楔形(不平行)。

此外，不用说图4和5中所示的形状是有关金属电极709的形状的一个例子，并且除了这些形状之外也可以采用各种不同的形状。

根据本发明的第一实施例，可以获得以下各种效果。

首先，如上所述，通过利用光学中的多次反射的原理(例如，电磁波的多次反射原理)形成介质滤波器，可以仅通过每个介质层的形成厚度确定电磁波的透射/反射特性(滤波器特性)。因此，例如，通过把制造陶瓷电容器中用来精确确定层的形成厚度的技术，用于确定介质层的形成厚度，可以形成比较高精度的介质滤波器的介质多层结构。

具体地讲，例如，当如例1中那样形成介质滤波器中的介质多层结构时，介质多层结构是通过将介质陶瓷材料形成的生片状介质层挤压在一起，然后通过进一步增压并且在规定的温度条件下加热烧结各层而形成的，这取代了惯用制造方法中的通过从大块介质陶瓷切割(机加工)介质陶瓷板而形成层，并把具有抛光表面的陶瓷板粘结在一起的方法。因此，可以取消对高精度的机加工、抛光等处理过程的需要。因此，与惯用介质多层结构制造方法相比，可以容易地制造该结构。

此外，如上所述，介质层是通过在挤压在一起的同时进行烧结而叠层的，这取代了惯用制造方法中使用的经过粘结剂之类的材料粘结介质层。因此，能够既不用在介质层之间插入另外的材料，也不改变层之间交界面的介电常数，可靠地制造介质滤波器401。因此，可以稳定要制造的介质滤波器401的滤波器特性的质量，从而能够制造更大可靠性的介质滤波器。此外，由于可以稳定滤波器特性的质量，在安装到波导时可以取消要求很高技术的调节工作。

此外，通过将具有800℃至1000℃的烧结温度范围的介质陶瓷材料用于形成介质滤波器401中的介质多层结构，并且通过在该温度条件下执行烧结，从而能够抑制层之间的热膨胀差，防止发生层分离，和稳定制造的介质滤波器401的质量。

此外，例如，在第一实施例中，凭借作为介质滤波器401中的两种相互不同的介电常数的介质层，基本上通过λg/4·ε^-1/2确定的每层的形成厚度，和通过λg/2·ε^-1/2来确定的中间层的高介电常数陶瓷层404的形成厚度，而形成的高介电常数陶瓷层402、404和406以及低介电常数陶瓷层403和405的叠层结构，介质滤波器401可以具有仅允许规定波长段中的频率通过的带通滤波器的特性。此外，可以将介质滤波器401用作微波滤波器或毫米波滤波器。

此外，当介质多层结构是通过叠层高介电常数陶瓷层与低介电常数陶瓷层组合形成的时候，在把高介电常数陶瓷层用作中间层时可以获得更陡的滤波器特性曲线，并且可以提供比在把低介电常数陶瓷层作为中间层时更为满意的作为带通滤波器的介质滤波器。

此外，通过把介质层的形成材料之间的相对介电常数的差设定为至少不小于十，和优选不小于二十，可以增大介质滤波器的Q值(品质因数)。例如，当通过组合相对介电常数差不大于10的AMSG和基于ZrO₂-TiO₂的玻璃(ZTG：ε_r＝17)而形成三的周期性的介质滤波器时，负载的Q值是23.1(非负载Q值是2024)。但是，当通过组合相对介电常数差不小于20的AMSG和BCN而形成三的周期性的介质滤波器时，负载Q值是51(非负载Q值是50000)，从而可以获得大约两倍的负载Q值。如同从上面看到的，在第一实施例中，可以如此选择材料，从而使得高介电常数陶瓷材料与低介电常数陶瓷材料之间的相对介电常数的差等于或大于20，可以用少量的层来增大介质滤波器的Q值。通过这种安排，凭借减少高介电常数陶瓷材料和低介电常数陶瓷材料的层数，可以进一步减小介质滤波器401的尺寸，同时也能够改进介质滤波器401的滤波器特性曲线的陡度。

此外，通过在介质多层结构中的任何介质层之间(或内)形成金属电极709，并且通过用波导(金属薄膜)710覆盖整个外表面来屏蔽，可以形成芯片型介质滤波器701。凭借如此形成的芯片型介质滤波器701，可以获得介质多层结构的紧凑构造。此外，凭借内置金属电极709和波导(金属薄膜)710的屏蔽外表面，可以取消波导-微带转换，并且可以进一步减小尺寸。因此，可以制造出在微波段或毫米波段中使用的滤波器，并且能够将芯片型介质滤波器701直接安装在微型电路形成体(例如，电路板)上，而不需要介质的加工和要求很高加工精度的外壳。

(第二实施例)

以下说明通过根据本发明的第二实施例的介质滤波器和介质滤波器制造方法制造的介质滤波器的一个例子的波导型介质滤波器801。介质滤波器801是通过连续地改变每个介质层的形成厚度，增大其回程损耗的滤波设备的一个例子。在本第二实施例中，连续地改变每个介质层的形成厚度。图17是显示介质滤波器801的结构的示意说明图。

如图17中所示，介质滤波器801放置在一个遵循波导标准WR-15的波导810中，并且带有一个介质多层结构，在这个介质多层结构中，高介电常数层(利用BCN作为高介电常数陶瓷材料形成的)802、804和806，以及低介电常数陶瓷层(利用AMSG作为低介电常数陶瓷材料形成的)803和805交替叠层在波导810的内部，其中各层的厚度连续地改变，即，倾斜地改变。具体地讲，每个高介电常数陶瓷层802和805在最厚的部分具有0.17mm的形成厚度，在最薄的部分具有0.13mm的形成厚度。此外，每个低介电常数陶瓷层803和805在最厚的部分具有0.51mm的形成厚度，在最薄的部分具有0.45mm的形成厚度。此外，也用作中间层的高介电常数陶瓷层804在最厚的部分具有0.34mm的形成厚度，在最薄的部分具有0.25mm的形成厚度。上述形成厚度上的倾斜改变优选应当是形成厚度的最小值成为最大值的60％至70％或更多。更具体地讲，可以获得60％至95％范围内的倾斜效果，更好的是70％至90％范围内的倾斜效果。偏离基本形成厚度的大的改变不仅导致滤波器特性变坏，而且导致不能获得希望的滤波器特性。因此，最好是如上所述地确定形成厚度的改变范围条件。此外，如图17中所示，在图中每个介质层的形成厚度向上减小，和在图中向下增大。每个介质层的横截面形状是楔形的，并且与第一实施例那样的介质层大致相互平行排列的情况相比，进入介质滤波器801的电磁波以复杂的路径行进和通过介质层。应当注意，每个介质层的倾斜角度优选是，例如，在相对于与波导810的宽度方向垂直的平面45度的角度以内。此外，每个介质层的倾斜不仅可以在一个方向上实施，而且可以在薄膜平面的两个方向上实施。

此外，在本第二实施例中，如第一实施例中一样，把基于Bi-Ca-Nb-O的介质陶瓷材料(BCN：相对介电常数＝59，tanδ＝2.33×10^-4)用作高介电常数陶瓷材料，并把与玻璃混合的基于Al-Mg-Sm-O的介质陶瓷材料(AMSG：相对介电常数＝7.4，tanδ＝1.11×10^-4)用作低介电常数陶瓷材料。此外，除了上述材料之外，还可以使用由MgSiO₄形成的结晶层与基于Si-Ba-La-B-O的玻璃层构成的介质陶瓷材料(相对介电常数＝7)，或基于MgO-CaO-TiO₂的材料，等等。

介质多层结构中的高介电常数陶瓷层802、804和806以及低介电常数陶瓷层803和805的层数和介电常数的物理性质等等不限于上述的值，而是可以采用各种不同模式。特别是，对于层数，介质多层结构需要通过叠层两个或更多的不同相对介电常数的介质层形成，例如，在本第三实施例中，使用五层形成的介质多层结构。

以下说明介质滤波器801的制造方法。首先，将高介电常数陶瓷材料BCN形成的生片状态的高介电常数陶瓷层802、804和806以及低介电常数陶瓷材料AMSG形成的生片状态的低介电常数陶瓷层803和805交替叠层，并且在40℃的温度下用施加的29.4MPa的压力把各层挤压到一起。接下来，在增大的压力下，以800℃至1000℃范围内，或更好的是850℃至950℃范围内的任何温度加热各层，将各层烧结在一起(热压过程)。通过这个过程，将高介电常数陶瓷层802、804和806以及低介电常数陶瓷层803和805烧结成为各层紧密配合并叠层在一起的状态，使得能够形成用于制造介质滤波器801的整体介质多层结构。介质多层结构的制造方法与结合第一实施例说明的方法大致相同。但是，通过使用厚度倾斜改变的生片和沿介质层的结合面方向倾斜改变的挤压压力以便使介质层具有楔形横截面，可以获得每个介质层的楔形构造。

利用第一实施例中使用的网络分析器(37200B of Anritsu)，测量如此制造的介质滤波器801中的滤波器的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。在图18中，水平轴代表频率(GHz)，垂直轴代表衰减(dB)。如图18中所示，可以看到由于反射特性曲线S11的下端点和透射特性曲线S21的上端点处于大约57.3GHz的频率的位置，所以透射频率是大约57.3GHz。此外，在透射频率存在大约0.2dB的损耗。此外，当每个介质层的形成厚度是恒定的时候(第一实施例的图9)，回程损耗是大约-15dB。与此相反，在本第二实施例中，回程损耗是大约-22dB，这清楚地表明由于透射段中的介质层的表面使得回程损耗减小。获得上述滤波器特性的原因是，当电场在介质层中传播时，电场集中在层形成厚度薄的部分。

此外，希望提高选择的介质陶瓷的周期性(大约8个周期)，以便在本第二实施例中如同第一实施例中一样，获得更陡的透射特性曲线。在上述情况下，需要在形成介质多层结构时注意介质陶瓷材料的单个层的热收缩系数，和在烧结之后它的收缩因数。以上是为了预先防止由于在热压过程的加热造成发生分离。

尽管说明了在本第二实施例中介质滤波器801插入到波导810中并且形成为波导型介质滤波器801的情况，但是，也可是形成第一实施例中所示的芯片型介质滤波器以取代上述情况。

根据第二实施例，除了以上实施例的效果之外，通过进一步在介质多层结构的形成过程中有意地改变介质层的形成厚度，可以在电场在介质层内部传播时将电场集中在每个介质层的形成厚度薄的部分，并且这使得能够提供具有使得由于透射段中的介质层的表面造成的回程损耗减小的介质滤波器。

(第三实施例)

以下说明通过根据本发明的第三实施例的介质滤波器和介质滤波器制造方法制造的介质滤波器的一个例子的介质滤波器901。介质滤波器901是通过串联连接多个第一实施例的介质滤波器(例如，介质滤波器401)形成的介质滤波器的一个例子。图19是显示介质滤波器901的结构的示意说明图。

如图19中所示，介质滤波器901具有一种串联连接都是介质多层结构的第一多层陶瓷结构10、第二多层陶瓷结构20、和第三多层陶瓷结构30的三个介质多层结构的结构。此外，如同结合每个实施例说明的那样，每个介质多层结构是通过交替叠层高介电常数陶瓷材料构成的高介电常数陶瓷层11、13、22、24、26、28、31和33，以及低介电常数陶瓷材料构成的低介电常数陶瓷层12、21、23、25、27、29和32形成的。

此外，在本第三实施例中，把基于Bi-Ca-Nb-O的介质陶瓷材料(BCN：相对介电常数＝59，tanδ＝2.33×10^-4)用作高介电常数陶瓷材料，和把与玻璃混合的基于Al-Mg-Sm-O的介质陶瓷材料(AMSG：相对介电常数＝7.4，tanδ＝1.11×10^-4)用作低介电常数陶瓷材料。此外，除了这些材料之外，也可以使用由MgSiO₄构成的结晶层和基于Si-Ba-La-B-O的玻璃层组合的介质陶瓷层，或基于MgO-CaO-TiO₂的材料，等等。

介质陶瓷材料的层数和介电常数的物理性质等等不限于这些值，而是可以采用各种不同模式。特别是，对于层数，介质多层结构需要通过叠层两个或更多的不同相对介电常数的层形成。

此外，本第三实施例的介质滤波器901的形成方法与结合第一实施例说明的方法类似。在这种情况下，通过单独地烧结多层陶瓷结构10、20和30，然后在经过低介电常数陶瓷层21或29将这些层挤压在一起的同时，再烧结多层陶瓷结构10、20和30，可以将多层陶瓷结构10、20和30相互结合成一个整体。此外，可以用将介质层叠层并且通过一次烧结整体地形成的情况来代替上述情况。但是，当叠层的层数增多时，在烧结过程中容易发生分离和破裂。因此，希望通过单独烧结多层结构然后连接这些结构来形成。

此外，尽管在本第三实施例中，使用了介质陶瓷材料作为形成介质层的材料，但是，当然也能使用将TiO₂，Al₂O₃或类似物的细小颗粒分散在氟树脂或聚碳酸酯之类的树脂材料中形成的复合材料。

此外，也可以使用从大块的介质陶瓷中切割出陶瓷片并将这些片粘结在一起的方法。但是，由于在片状陶瓷材料的切割过程中需要切割或抛光之类的高精度处理过程的原因，和由于在使用环氧基树脂或低熔点玻璃材料用作粘结的粘结剂时，粘结过程中容易发生尺寸误差和交界面的介电常数改变的原因，有时会对制造的介质滤波器的滤波器特性造成不利影响。因此，希望采用上述的制造方法，或第四实施例中使用复合材料的方法。

此外，对于如此制造的介质滤波器901中的每层的形成厚度，在第一多层陶瓷结构10和第三多层陶瓷结构30中，高介电常数陶瓷层11、13、31和33具有0.179mm的形成厚度，低介电常数陶瓷层12和32具有4.044mm的形成厚度。此外，在第二多层陶瓷结构20中，高介电常数陶瓷层22、24、26和28具有0.179mm的形成厚度，低介电常数陶瓷层23和27具有0.5055mm的形成厚度，和也作为中间层的低介电常数陶瓷层25具有3.033mm的形成厚度。应当注意，连接多层陶瓷结构10、20和30的每个低介电常数陶瓷层21和29的形成厚度是0.5055mm。此外，上述构造中第一多层陶瓷结构10和第三多层陶瓷结构30的负载Q值是118(非负载Q值是6900)，而第二多层陶瓷结构20的负载Q值是57(非负载Q值是4400)。

第一实施例和第二实施例仅包括一个介质多层结构，并且在这种情况下希望用高介电常数材料制造中间层。但是，当如同本第三实施例的介质滤波器901那样将许多多层陶瓷结构连接在一起时，最好用低介电常数材料制造中间层，因为可以减小透射段中的波动。

图20和21是显示在介电滤波器901的多层陶瓷结构中形成了馈电电极的一个例子的金属电极909的一种结构的示意说明图。

如图20中所示，在第一多层陶瓷结构10中的高介电常数陶瓷层11的外表面，和第三多层陶瓷结构30中的高介电常数陶瓷层33的外表面上，形成了作为金属电极909的一部分的内电极909a。此外，在高介电常数陶瓷层11的外表面和高介电常数陶瓷层33的外表面上形成了低介电常数陶瓷层40和50，构成了一种将内电极909a埋置在对应的低介电常数陶瓷层40和50中的结构。此外，由于每个低介电常数陶瓷层40和50的形成厚度成为了内电极909a的高介电常数陶瓷层11或33的端面与每个低介电常数陶瓷层40和50的终端之间的距离，从而需要确定每个层的形成厚度，使得每个内电极909a的阻抗成为大约50欧姆。一般地讲，在本第四实施例中，通常将距离确定为大约

的距离，并且将每个低介电常数陶瓷层40和50的形成厚度设定到大约500μm。应当注意，每个内电极909a的一端从介质滤波器901的外表面暴露出来。

此外，如图21中所示，在形成了包括内电极909a的介质滤波器901之后，形成一种金属构成的屏蔽部分的一个例子的波导910，以便覆盖包括内电极的暴露部分在内的介质滤波器901的整个外表面。此外，形成用类似金属形成的、连接到内电极909a的暴露部分的外电极909b，从而构成电极从介质滤波器901的外表面突出的状态的金属电极909。希望通过施加混合金属粉末与有机溶剂得到的金属浆料，或通过电子束蒸发法、溅射法等将浆料沉积到介质滤波器901的外表面的方法形成波导910。

此外，当使用用于LTCC(低温共烧陶瓷)板的、包括AMSG、BCN、ZTG和BNT的介质陶瓷材料时，可以降低烧结温度。因此，可以把高电导率的银和铜系金属用作内电极，并且这是更希望的。

完成了金属电极909形成在介质滤波器901上并且用波导910屏蔽其外表面的芯片型介质滤波器901。利用第一实施例中使用的网络分析器(37200B of Anritsu)测量如此制造的芯片型介质滤波器901中的滤波器的透射特性曲线S21和反射特性曲线S11。图22示出了测量结果。在图22中，水平轴代表频率(GHz)，垂直轴代表衰减(dB)。如图22中所示，可以看到由于反射特性曲线S11的下端点和透射特性曲线S21的上端点在大约56.4GHz的位置，所以透射频率是大约56.4GHz。此外，在透射频率存在着大于0.5dB的损耗，并且就衰减而论，在截止频率获得了50dB的反射特性。进一步获得了大约600MHz(56.1GHz至56.7GHz)的透射段(在-3dB的频带宽度)。

在本第三实施例的介质滤波器901中，尽管介质层的结合表面被形成为大致相互平行，但是本发明不限于此，有时介质层优选的是如同第二实施例的介质层810那样楔形的(非平行的)，而不是上述的平行的。此外，无需说明，每个金属电极909的形状不限于图20和21所示的形状，而是除此之外还可以采用各种不同的模式。

根据第三实施例，可以取得第一至第三实施例的效果。此外，第三实施例的介质滤波器901能够取得第一实施例和第二实施例中一个介质多层结构难于保证的宽的透射段，并且能够获得，例如，用于无线通信的滤波器的优良特性。

此外，在介质滤波器901中，通过在第一多层陶瓷结构10和第三多层陶瓷结构30的每一个中形成金属电极909，并且形成覆盖介质滤波器901整个外表面的金属薄膜901，以在介质滤波器901和它的外部之间形成屏蔽，可以取消波导-微带转换，从而可以形成能够进一步减小尺寸的芯片型介质滤波器。因此，可以获得在微波段和毫米波段中使用的介质滤波器，该滤波器可以直接安装在微型电路板上，并且不需要要求很高处理精度的介质和外壳的处理过程。

(第四实施例)

以下说明根据本发明的第四实施例的介质滤波器和介质滤波器制造方法制造的介质滤波器的一个例子的介质滤波器。由于介质滤波器拥有的馈电电极具有特性结构，以下主要说明馈电电极的结构。应当注意，除了馈电电极之外的介质多层的构造，即，介质层的层状结构的介质多层结构的结构，以及要安装在介质多层结构中的馈电电极的位置的构造，可以采取与第一至第三实施例的介质滤波器类似的构造。

首先，图25示出了根据本第四实施例的一个例子的介质滤波器的示意说明图，显示了将馈电电极的一个例子的矩形电极1002用于每个实施例的介质滤波器的状态。此外，图28是显示当在把图25所示的矩形电极1002用于介质滤波器1001的情况下，向矩形电极1002施加规定的电位时，介质滤波器1001中产生的电力线P1的示意说明图。图28是使用了在介质层在图25的介质滤波器1001中叠层的方向上的垂直剖面形状的示意说明图。

如图28中所示，从用作构成矩形电极1002的四棱柱的边缘的部分产生了电力线P1。因此，从作为所示矩形电极1002的侧表面的连接部分的边缘部分产生了图中的横向的电力线P1，并且从邻接所示矩形电极1002的上表面的边缘部分产生了向上方向的，或从向上方向倾斜的方向的电力线P1。凭借电力线P1的形成，在邻接矩形电极1002的宽度范围中产生了电力线的紊乱，并且需要如图28中所示的直到在介质滤波器1001中获得希望的TE₁₀模式的距离L1。保护距离L1的需要造成了增大了介质滤波器1001的尺寸和由于在引入介质滤波器1001的过程中场发射很大(即，也从不是矩形电极1002插入和放置在介质滤波器1001的部分的部分中产生大的场发射)造成的透射损耗增大的问题。

接下来，图26示出了根据本第四实施例的另一个例子的介质滤波器的示意说明图，显示了将馈电电极的另一个例子的柱形电极1003用于每个实施例的介质滤波器1001的状态。此外，图29是显示在把图26中所示的柱形电极1003用于介质滤波器1001的情况下，当对柱形电极1003施加电位时在介质滤波器1001中产生的电力线P2的示意说明图。图29是使用了介质层在图26的介质滤波器1001中叠层的方向上的垂直截面形状的示意说明图。

如图29中所示，在柱形电极1003中，没有从圆柱体的周边表面部分产生电力线P2，而是从圆柱体的端面部分产生了电力线P2。因此，从柱形电极1003的上表面产生了向上方向的或从向上方向倾斜方向的电力线P2。凭借如此形成的电力线P2，可以知道从柱形电极1003引入到介质滤波器1001的过程中的场发射很小，和可以减小透射损耗，并且与图28的矩形电极1002相比，在某种程度上改进了场分布。但是，在介质滤波器1001中获得的直到希望的TE₁₀的距离L2基本上与矩形电极1002的情况中的相等。因此，存在着即使在使用柱形电极1003时，也难于减小介质滤波器1001的尺寸的问题。

因此，以下说明根据本第四实施例的一个更好的例子的介质滤波器，其中通过同时减小馈电电极中的透射损耗和减小馈电电极周围产生的电力线的紊乱，减小了直到在介质滤波器中获得TE₁₀模式所需的距离，从而进一步减小了介质滤波器的结构尺寸，从而给出了对于基于馈电电极的结构特征的问题的解决方案，同时又到达了本发明的目的。

图27是显示提供给根据本第四实施例的一个更好的例子的介质滤波器1101的馈电电极1102的示意结构的示意说明图。

如图27中所示，电极1102包括一个具有极小透射损耗的周边表面部分的柱形构件的一个例子的柱形电极1103，和一个连接到柱形电极1103的端部并且改进了端部的场发射特性的矩形构件的一个例子的矩形平板电极1104。此外，位于柱形电极1103的图中的下方的一个端部1103a暴露到介质滤波器1101的外部，并且能够向端部1103a施加电位。因此，端部1103a起到了馈电端子的作用。此外，位于柱形电极1103的图中的上方的端部1103b处于介质滤波器1101的内部，并且矩形平板电极部分1104的近似中央部分连接到端部1103b。此外，柱形电极1103的轴心的位置大致垂直于介质层在介质滤波器1101中叠层的方向，并且矩形平板电极部分1104的位置也大致垂直于柱形电极1103的轴心延伸。因此，由柱形电极1103和矩形平板电极部分1104构成的电极1102整体上形成一个大致的T-形。应当注意，矩形平板电极部分1104位于介质滤波器1101的内部。

以下详细说明具有上述示意构造的电极1102的尺寸和材料等。将柱形电极1103的尺寸形成为使得，例如，输入阻抗是50欧姆，并且是由经过处理从而具有170μm的直径的钛金属制造的。此外，柱形电极1103的长度尺寸涉及与介质滤波器1101的输入/输出连接的度数，并且改变长度尺寸不会使输入阻抗发生大的改变，即使在把矩形平板结构(即，矩形平板电极部分1104)提供在柱形电极的端部1103b时，也不会发生大的改变。因此，这种结构可以共同使用，即使在端部1103b的形状改变时。由于长度尺寸超过介质层高度的一半(即，图27中的垂直方向上的尺寸)时，高价模式临近并且扰乱模式，所以应当使柱形电极1103在介质滤波器1101内的埋置长度尺寸大约是介质层高度的一半。

以下参考图30中所示的电极1102的放大示意图和图31中的示意说明图，详细说明电极1102的矩形平板电极部分1104的结构。

如图30中所示，矩形平板电极部分1104在平板形的大约中央部分连接到柱形电极1103的上端部1103b，并且矩形平板电极部分1104的宽度尺寸w最好应当等于柱形电极1103的直径。以上的原因在于，当宽度尺寸w与直径不同时，要有增加数量的边缘部分处于连接部分，并且产生电力线的点增加，造成电力线的紊乱。

此外，矩形平板电极部分1104的长度尺寸1应当最好不大于介质滤波器1101的介质宽度S的85％。上述原因在于，电极1102的端部与形成在介质滤波器1101外表面上的金属薄膜之间发生接触的可能性增加，并且显然如果发生这种接触那么介质滤波器就不能发挥其作用。此外，在没有使矩形平板电极部分1104的长度尺寸1近似等于介质宽度S，而是不高于介质宽度的85％的情况下，输入信号的反射增大，从而不能获得满意的滤波器特性。因此，矩形平板电极部分1104的长度尺寸1最好应当在不小于柱形电极1103的直径并且不大于介质宽度S的85％的范围内。

此外，在考虑到矩形平板电极部分1104的制造容易性和输入-输出特性时，矩形平板电极部分1104的厚度尺寸较好应当在不小于50μm和不大于介质高度的一半的范围内，更好的是应当在不小于100μm和不大于矩形平板电极部分1104的宽度尺寸w的范围内。

图32示出了作为本第四实施例的最佳状态设计下的电极1102的形状的示意图，图33示出了其中形成了电极1102的介质滤波器1101的反射特性。

尽管在图32中没有示出，但是其中形成了电极1102的介质滤波器1101的外部尺寸是1.253mm×0.625mm×3mm，它们分别是长度、宽度、和高度，并且是叠层介质层的方向的尺寸。

如图32中所示，柱形电极1103的直径尺寸是0.17mm，矩形平板电极部分具有0.17mm的宽度尺寸w，0.9mm的长度尺寸1，和0.05mm的厚度尺寸t。当通过将电压施加到具有上述尺寸配置的电极1102，测量介质滤波器1101的滤波器特性时，可以看到，如图33中所示，反射特性在峰值部分达到了不小于-30dB的衰减。

此外，图34示出了当向电极1102施加电位时，在介质滤波器1101中产生的电力线P3的示意说明图。图34是使用了图27的介质滤波器1101中介质层叠层方向的垂直横截面形状的示意说明图。

如图34中所示，构成电极1102的柱形电极部分1102具有与前面所述的一个例子的柱形电极1103类似的功能。因此，可以知道，没有从柱形电极部分1102的周边表面部分产生电力线，并且在从电极1102引入到介质滤波器1101过程中的场发射很小，从而可以降低透射损耗。此外，在连接到柱形电极部分1102的上端部1103b的矩形平板电极部分1104的边缘部分的上部，或在从向上方向倾斜方向上，产生了电力线P3。可以知道，电力线P3向上的方向性强于图28中所示矩形电极1002和图29中所示柱形电极1103的情况。因此，可以知道，可以使直到模式稳定所需的电极1102的距离L3短于矩形电极1002的距离L1和柱形电极1003的距离L2。

当使用了介质滤波器1101和具有上述尺寸配置的电极1102组合时，直到模式稳定的距离L3是大约0.2mm。另一方面，当使用柱形电极1003或矩形电极1002时，距离L2或L1必须是0.7至0.8mm，并且可以知道，通过使用电极1102，可以将到模式稳定的距离L3减小到仅使用柱形电极1003或矩形电极1002的四分之一左右。到模式稳定的距离L3的大大减小使得能够达到减小介质滤波器1101的尺寸的目的。在介质滤波器1101和电极1102中，通过采用大约±10％范围内的尺寸比(即，长度、宽度、高度、厚度，等等的尺寸比)，可以获得上述满意的电力线分布。

图36至39示出了图35的示意图中所示的本第四实施例中的电极1102的示例模型M1中的三维电力线的分析结果。图41和42示出了图40的示意图中所示的矩形电极1002的示例模型M2中的三维电力线的分析结果。图44至46示出了图43的示意图中所示的柱形电极1003的示例模型M3中的三维电力线的分析结果。在分析结果的示意图和说明图中，假设介质滤波器1001或1101中介质层的叠层方向是Y-轴，假设沿柱形电极部分1103、柱形电极1003和矩形电极1002的轴线的方向是Z-轴，和假设垂直于Y-轴和Z-轴的方向是X-轴。

如图41和42中所示，可以证实在YZ平面和XZ平面中，模型M2的柱形电极1002的端部附近产生的大的电力线P1的紊乱。此外，如图44至46中所示，可以证实在YZ平面、XZ平面、和XY平面中，在模型M3的柱形电极1003的端部附近产生了电力线P2的大的紊乱，尽管与模型M2相比，紊乱得到了某种程度的改善。

另一方面，如图36至39中所示，在本第四实施例的模型M1中，在电极1102的矩形平板电极部分1104的所示X-轴方向上，从边缘部分形成了Z-轴向上方向上的大致均匀强度的电力线P3，并且这可以确认与模型M2和M3相比，在YZ平面、XZ平面和XY平面中没有发生大的电力线P3的紊乱。

以上说明了使用了具有大致为矩形平板形状的矩形平板电极部分1104连接到具有大致为柱形形状的柱形电极1103的端部的结构的电极1102的情况，本第四实施例的馈电电极的结构并不仅限于这种情况。以下说明根据本第四实施例的改进的例子的馈电电极。

首先，图47示出了作为改进的例子的馈电电极的一个例子的电极1202的示意构造的示意图。如图47中所示，电极1202包括一个具有与电极1102拥有的柱形电极1103相同的形状的柱形电极1203，和两个连接到柱形电极1203的上端具有圆形横截面的端部1203b的杆状构件的导线1204。这两个导线具有，例如，矩形的形状，并且进一步布置在端部1203b的圆形的两个相互平行的切线上。此外，导线1204以大致垂直于柱形电极部分1103的轴线和介质滤波器(未示出)中介质层叠层的方向布置。

凭借上述导线1204和柱形电极1203构成的电极1202，导线1204具有电极1102的矩形平板电极1104的功能。此外，可以把导线1204看成是通过仅提取在矩形平板电极部分1104延伸的方向上相互面对的部分构成的。

此外，使用两个矩形构件的馈电电极的构造并不仅限于使用两个导线1204情况。例如，可以如图48中所示电极1302那样的，使用具有比导线1204大的横截面积的矩形构件1304的情况。即使上述情况下，如同电极1102一样能够减小电力线的紊乱事实也没有改变。应当注意，可以把上述结构看成是一种把电极1102的矩形平板电极部分1103在电极部分延伸方向上分割成两个部分的结构。此外，即使当采用上述结构时，也希望将矩形构件1304外端部分1304a布置成柱形电极部分1303端部1303b的相互平行的切线。

此外，如图49中所示，它可以是一种在柱形电极1303的端部1303b形成将矩形构件1304连接在一起从而构成一个平板构件的连接部分的情况。在上述情况下，具有即使在介质滤波器的尺寸减小时也能容易地将矩形构件1304与柱形电极1303连接在一起的优点，并且可以便于制造紧凑的介质滤波器。当形成上述连接部分时，其端部优选具有圆形的形状，以便如图50中所示，防止在连接部分1305发生不必要的电力线。

尽管在每个实施例中使用钛作为电极的材料，但是当使用金、铂(包括单质金属物质和钯与铱之类的铂族的合金)、铜等的时候，也能获得类似的结果。此外，无需说明，处理方法并不限于结合各实施例说明的方法之中的任何一种。

此外，当介质内电极是由导电浆料形成的并且与金、铂(包括单质金属物质和诸如钯和铱之类的铂族的合金)、或铜之类的金属组合使用时，也能获得类似的效果。

由于可以是一种当仅使用导电浆料时柱形电极的形成十分困难的情况，所以希望通过使用导电浆料将矩形平板电极部分与金属柱形电极组合在一起形成馈电电极。

应当注意，通过适当地组合上述各个实施例的任意实施例，可以产生它们所拥有的效果。

尽管参考附图结合优选实施例充分说明了本发明，但是，应当注意，熟悉本领域的人员知道可以有各种不同的改变和修改。这些改变和修改应当被理解为包括在附属权利要求定义的本发明的范围内，除非它们脱离了权利要求定义的范围。

Claims (13)

1.一种介质滤波器，包括：

通过叠层两个或更多的具有不同相对介电常数的介质层(702、703、704、705、706、707、708)形成的介质多层结构(701)；和

覆盖介质多层结构的外表面、由导电金属构成的、没有间隙插入地配合在外表面上地放置的屏蔽部分(710)。

2.根据权利要求1所述的介质滤波器，进一步包括至少一个形成在介质多层结构的任何介质层之间或任何介质层内部的馈电电极(709)。

3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中不同相对介电常数之间的差至少不小于10。

4.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中将相互邻接的介质层连接在一起。

5.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中介质层是由烧结温度不低于800℃和不高于1000℃的介质陶瓷材料制造的。

6.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中介质层是由与介质陶瓷材料混合的树脂制造的。

7.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中馈电电极是由银、铜、金或钯材料或这些材料的合金制造的。

8.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中每个介质层具有倾斜变化的厚度。

9.根据权利要求8所述的介质滤波器，其中厚度倾斜地变化，使得厚度的最小值不小于厚度的最大值的70％。

10.根据权利要求1所述的介质滤波器，其中

介质滤波器是一种微波段中使用的滤波器，或一种毫米波段中使用的滤波器，和

每个介质层具有层的厚度尺寸与相对介电常数的平方根的乘积，该乘积的值是微波或毫米波进入介质多层结构时的波长的四分之一的整数倍，并且介质层的至少一个介质层(705)具有该层厚度尺寸与相对介电常数的平方根的乘积，该乘积的值是波长的一半的整数倍。

11.根据权利要求2所述的介质滤波器，其中

馈电电极(1102)包括：

大致垂直于介质多层结构的叠层方向延伸，并且位于介质多层结构内部的矩形构件(1104)；和

大致垂直于叠层方向和矩形构件延伸的方向设置的柱形构件(1103)，柱形构件具有暴露在介质多层结构的外部的一端(1103a)和在介质多层结构内部与矩形构件连接设置的另一端(1103b)。

12.根据权利要求11所述的介质滤波器，其中

柱形构件(1103)的另一端(1303b)具有大致圆形的端部，和

矩形构件(1304)具有包括大致相互平行地在圆周上布置的切线的并且大致垂直于叠层方向和柱形构件的轴线方向布置的端部(1304a)。

13.根据权利要求12所述的介质滤波器，其中矩形构件是进一步包括用于将端部连接在一起的连接部分(1305)的平板构件。

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