DE19941881A1 - Dielektrisches Filter, dielektrischer Duplexer und Sende-Empfangs-Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein dielektrisches Filter, das in dieser Erfindung vorgesehen ist, besitzt Einfügeverlustcharakteristika von 2 dB oder niedriger in einem Bereich von 1% bis 2% eines spezifischen Bands. Das dielektrische Filter umfaßt ein dielektrisches Substrat, eine Elektrode, die auf gegenseitig gegenüberliegenden Oberflächen desselben gebildet ist, eine Mehrzahl von Paaren von Öffnungen, die in den Elektroden der zwei gegenüberliegenden Oberflächen gebildet sind, und einen oberen Mantel und einen unteren Mantel, um eine Mehrzahl von dielektrischen Resonatoren zu bilden, und Eingangs-Ausgangs-Koppler zum Koppeln mit sowohl einem dielektrischen Eingangsstufenresonator als auch einen dielektrischen Ausgangsstufenresonator unter der Mehrzahl der dielektrischen Resonatoren. Bei dem dielektrischen Eingangsstufenresonator und dem dielektrischen Ausgangsstufenresonator ist die Öffnung der Elektrode rechteckig, während bei den dielektrischen Resonatoren, die nicht der dielektrische Eingangsstufenresonator und der dielektrische Ausgangsstufenresonator sind, die Öffnung im wesentlich kreisförmig ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf dielektrische Filter, dielektrische Duplexer und Sende-Empfangs-Vorrich­ tungen, die bei der Mikrowellen- oder Millimeterwellen-Kom­ munikation verwendet werden.

Mit der Verschiebung der Frequenzen hin zum Mikrowellenband oder Millimeterwellenband wird ein dielektrisches Filter ei­ nes flachen Schaltungstyps, das dielektrische Resonatoren umfaßt, vorgeschlagen, bei dem der Einbau der dielektrischen Resonatoren und die Bildung von Konfigurationen derselben ohne weiteres und sorgfältig durch Strukturieren einer Elek­ trode durchgeführt werden kann.

Fig. 8 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel eines herkömm­ lichen dielektrischen Filters dar. Die Figur zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des herkömmlichen dielek­ trischen Filters.

Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt ein herkömmliches dielektri­ sches Filter 110a ein dielektrisches Substrat 120a mit einer Elektrode, die auf gegenseitig gegenüberliegenden Oberflä­ chen desselben gebildet ist, einen unteren Mantel 112 und einen oberen Mantel 111. In der Elektrode, die auf der vor­ deren Oberfläche des dielektrischen Substrats 120a gebildet ist, sind elektrodenfreie Abschnitte 121a bis 121e als Öff­ nungen 121a bis 121e gebildet, wohingegen bei gegenüberlie­ genden Positionen in der Elektrode, die auf der hinteren Oberfläche des Substrats gebildet ist, andere elektroden­ freie Abschnitte mit derselben Konfiguration wie bei den Abschnitten auf der vorderen Seite gebildet sind. Dielek­ trische Resonatoren 122a bis 122e sind aus den Teilen zusam­ mengesetzt, die durch die Öffnungen 121a bis 121e und den oberen und den unteren Mantel 111 und 112 definiert sind. Die Resonanzfrequenz ist durch die Konfiguration der Öff­ nungen 121a bis 121e und die Dicke des dielektrischen Substrats 120a oder dergleichen bestimmt.

Der untere Mantel 112 ist aus einem Substrat 113 und einem Metallrahmen 114, der an demselben angebracht ist, zusammen­ gesetzt, und das dielektrische Substrat 120a ist an dem Me­ tallrahmen 114, in dem eine Stufe 115 gebildet ist, ange­ bracht. Eine Elektrode 116 ist auf einer Oberfläche des Substrats 113 gebildet. Außerdem sind Eingangs-Ausgangs- Mikrostreifenleitungen 130 und 131 auf der Oberfläche des Substrats 113 gebildet, und eine Elektrode ist auf im we­ sentlichen der gesamten hinteren Oberfläche des Substrats 113 gebildet.

Das dielektrische Substrat 120a ist an der Stufe 115 inner­ halb des unteren Mantels 112, in dem das Substrat 120a durch ein leitfähiges Haftmaterial oder dergleichen befestigt ist, angebracht. Der obere Mantel 111 ist an dem Metallrahmen 114 des unteren Mantels 111 befestigt. Wenn Eingangssignale in die Mikrostreifenleitung 130 als ein Eingangs-Ausgangs- Koppler eingespeist werden, bilden die Mikrostreifenleitung 130 und der dielektrische Resonator 122a eine Kopplung, und der dielektrische Resonator 122a resoniert in dem TE₀₁₀-Mo­ dus bzw. tritt in dem TE₀₁₀-Modus in Resonanz. Nachdem die benachbarten dielektrischen Resonatoren 122a bis 122e Kopp­ lungen zwischen sich bilden, werden Signale aus der Mikro­ streifenleitung 131 auf der Ausgangsseite ausgegeben. In diesem Fall dient das dielektrische Filter 110a als ein Fünf-Stufen-Bandpaßfilter. Das Q ohne Belastung (auf das im folgenden als Q₀ Bezug genommen wird) des dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonators ist höher als das Q₀ eines dielektri­ schen Rechteckschlitzmodusresonators, der im folgenden be­ schrieben ist. Beispielsweise ist das Q₀ eines dielek­ trischen TE₀₁₀-Modus-Resonators in dem 26-GHz-Band etwa 1900, während das Q₀ eines dielektrischen Rechteckschlitz­ modusresonators etwa 700 ist. Wie hier gezeigt, kann, da das Q₀ des dielektrischen Resonators höher ist, wenn der TE₀₁₀-Modus verwendet wird, ein dielektrisches Filter mit kleinen Einfügeverlusten erhalten werden.

Ein zweites herkömmliches dielektrisches Filter ist unter Bezugnahme auf Fig. 9 dargestellt. Fig. 9 zeigt eine per­ spektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen dielek­ trischen Filters, in der den gleichen Teilen, wie den Teilen bei dem ersten herkömmlichen dielektrischen Filter, das in Fig. 8 gezeigt ist, die gleichen Bezugsziffern gegeben sind, und folglich detaillierte Erklärungen der Teile weggelassen sind.

Bei dem herkömmlichen dielektrischen Filter 110b, das in Fig. 9 gezeigt ist, sind die Konfigurationen der Öffnungen 123a bis 123e der Elektrode, die auf einem dielektrischen Substrat 120b gebildet ist, rechteckförmig, wobei sich die Konfigurationen von denselben bei dem ersten herkömmlichen Beispiel unterscheiden. Diese Öffnungen bilden dielektrische Resonatoren 124a bis 124e. Das rechteckförmige Gestalten der Konfigurationen der Öffnungen 123a bis 123e erlaubt es, daß der Resonanzmodus der Rechteckschlitzmodus ist. Da der Rechteckschlitzmodus den Begrenzungsgrad des elektromagne­ tischen Felds schwächt, kann die Kopplung (auf die im fol­ genden als Q_e Bezug genommen wird) zwischen den dielek­ trischen Resonatoren und den Eingangs-Ausgangs-Kopplern und die Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren 124a bis 124e erleichtert werden.

Hinsichtlich der obigen Beschreibung wird eine Erläuterung unter Bezugnahme auf die graphische Darstellungen, die in Fig. 10 und 11 gezeigt sind, durchgeführt.

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Q_e und den Abständen zwischen den Eingangs-Aus­ gangs-Kopplern und dem dielektrischen Substrat zeigt, und in der die durchgezogene Linie den dielektrischen TE₀₁₀-Modus- Resonator zeigt und die gestrichelte Linie den dielek­ trischen Rechteckschlitzmodusresonator zeigt. In Fig. 10, sowie in Fig. 9, ist es sichtbar, daß der Rechteckschlitzmo­ dus eine erleichterte Kopplung zwischen den Eingangs-Aus­ gangs-Kopplern und den dielektrischen Resonatoren erlaubt. Fig. 11 zeigt eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Kopplungskoeffizienten und den Abständen zwi­ schen den Öffnungen der Elektrode zeigt, die die dielek­ trischen Resonatoren bilden, und in der die durchgezogene Linie den TE₀₁₀-Modus-Resonator und die gestrichelte Linie den dielektrischen Rechteckschlitzmodusresonator zeigt. In Fig. 11, sowie in den Fig. 10 und 9, ist gezeigt, daß der Rechteckschlitzmodus eine erleichterte Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren erlaubt.

In der Zwischenzeit hat es in dem neueren hochfrequenzbezo­ genen Gebiet der Technologie eine höhere Nachfrage nach ver­ besserten Charakteristika gegeben, dahingehend, daß dielek­ trische Filter mit Einfügeverlusten von etwa 2 dB oder nie­ driger erforderlich sind.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den spezifischen Bändern und den Einfügeverlusten bei einem herkömmlichen dielektrischen Filter zeigt. In die­ ser Figur zeigt die durchgezogene Linie das erste herkömm­ liche dielektrische Filter und die gestrichelte Linie zeigt das zweite herkömmliche dielektrische Filter.

Wie in Fig. 12 gezeigt, ist bei dem ersten herkömmlichen dielektrischen Filter, das den TE₀₁₀-Modus bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet, und bei dem das Q₀ höher ist und die Einfügeverluste dadurch reduziert sind, das dielek­ trische Filter lediglich in einem Bereich von weniger als 1% der spezifizierten Bänder brauchbar, da die Kopplung zwi-
schen den elektrischen Resonatoren und den Eingangs-Aus­ gangs-Kopplern und die Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren schwach sind. Das zweite herkömmliche dielek­ trische Filter, das den Rechteckschlitzmodus verwendet, kann jedoch sogar in einem Bereich von 1% oder mehr des spezi­ fizierten Bands verwendet werden. In einem Bereich von 2% oder mehr des spezifizierten Bands sind die Einfügeverluste 2 dB oder niedriger, so daß die erforderlichen Charakte­ ristika erhalten werden. Die Einfügeverluste nehmen jedoch in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands zu.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein dielektrisches Filter, einen dielektrischen Duplexer und eine Sende-Empfangs-Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Einfügeverlustcharakteristika erforderliche Charakteristika selbst in einem Bereich von 1% bis 2% eines spezifizierten Bands erfüllen.

Diese Aufgabe wird durch ein dielektrisches Filter gemäß Anspruch 1, durch einen dielektrischen Duplexer gemäß An­ spruch 5 und durch eine Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst.

Schließlich ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung ein dielektrisches Filter vorgesehen, das eine Mehrzahl von dielektrischen Resonatoren umfaßt, die ein dielektri­ sches Substrat, eine Elektrode, die auf gegenseitig gegen­ überliegenden Oberflächen desselben gebildet ist, eine Mehr­ zahl von Paaren von Öffnungen, die in den Elektroden auf beiden Oberflächen gebildet sind, und einen Leiter umfassen, der in einem spezifizierten Abstand von dem dielektrischen Substrat angeordnet ist. Das dielektrische Filter umfaßt ferner Eingangs-Ausgangs-Koppler zum Koppeln mit einem di­ elektrischen Eingangsstufenresonator und einem dielek­ trischen Ausgangsstufenresonator, wobei die Elektrode von dem dielektrischen Eingangsstufenresonator oder/und dem dielektrischen Ausgangsstufenresonator eine Öffnung auf­ weist, deren Konfiguration polygonal ist, und die Elektrode von mindestens einem der dielektrischen Resonatoren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangsstufenresonators und des dielektrischen Ausgangsstufenresonators, eine Öffnung auf­ weist, deren Konfiguration im wesentlichen kreisförmig ist.

Der dielektrische Eingangsstufenresonator und/oder der di­ elektrische Ausgangsstufenresonator verwenden den Schlitz­ modus, der eine starke Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren und den Eingangs-Ausgangs-Kopplern ermöglicht, während mindestens einer der dielektrischen Resonatoren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangsstufenresonators und des dielektrischen Ausgangsstufenresonators, den TE₀₁₀-Modus mit einem hohen Q₀ verwendet. Folglich kann ein dielektrisches Filter, das eine erforderliche Charakteristik selbst in ei­ nem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands erhalten kann, vorgesehen werden.

Außerdem kann bei dem dielektrischen Filter, das oben be­ schrieben ist, mindestens einer der dielektrischen Resonato­ ren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangsstufenresona­ tors und des dielektrischen Ausgangsstufenresonators, eine Elektrodenöffnung aufweisen, deren Konfiguration polygonal ist.

Da der Kopplungskoeffizient zwischen dem dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonator und dem dielektrischen Schlitzmodus­ resonator höher als der Kopplungskoeffizient zwischen den dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren ist, kann der Schlitzmodus in den dielektrischen Resonatoren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangsstufenresonators und des dielek­ trischen Ausgangsstufenresonators, wie gemäß der Beziehung zwischen den spezifizierten Bändern und den Einfügeverlusten benötigt, verwendet werden. Dies erlaubt es, daß ein dielek­ trisches Filter mit einem gewünschten spezifizierten Band und einem gewünschten Einfügeverlust ohne weiteres erhalten wird.

Die polygonale Öffnung dieses dielektrischen Filters kann ferner eine rechteckige Form aufweisen. Wenn die Öffnungs­ konfiguration der Elektrode, die in dem dielektrischen Substrat gebildet ist, rechteckig gestaltet wird, ist es möglich, daß der Rechteckschlitzmodus ohne weiteres als ein Resonanzmodus verwendet wird, der als der Resonanzmodus des dielektrischen Resonators angewendet wird.

Bei dem dielektrischen Resonator, der eine rechteckige Elek­ trodenöffnung des dielektrischen Filters, das oben beschrie­ ben ist, aufweist, kann ferner die Länge der Öffnung in ei­ ner Richtung länger als eine halbe Wellenlänge in dem Grund­ resonanzmodus des dielektrischen Resonators eingestellt wer­ den, um in einem höheren Modus als der Grundresonanzmodus zu resonieren bzw. in Resonanz zu treten.

Wenn die Resonatoren durch einen höheren Modus als der Grundresonanzmodus resonieren, wird eine elektrische Barrie­ re ohne Verluste zwischen den Bäuchen der elektrischen Feld­ stärkeverteilungen erzeugt. Je reduzierter die Leiterver­ luste aufgrund der elektrischen Barriere sind, desto ver­ besserter ist das Q₀ des dielektrischen Resonators und desto reduzierter sind die Einfügeverluste des dielektrischen Fil­ ters.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein dielektrischer Duplexer vorgesehen, der mindestens zwei dielektrische Filter, Eingangs-Ausgangs-Koppler zum Verbin­ den mit jedem der dielektrischen Filter und einen Antennen­ verbinder zum gemeinsamen Verbinden mit jedem der dielektri­ schen Filter umfaßt, wobei mindestens eines der dielektri­ schen Filter das oben beschriebene dielektrische Filter ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sende-Empfangs-Vorrichtung vorgesehen, die den dielek­ trischen Duplexer, der oben beschrieben ist, eine Sende­ schaltung zum Verbinden mit mindestens einem der Eingangs- Ausgangs-Koppler des dielektrischen Duplexers, eine Emp­ fangsschaltung zum Verbinden mit mindestens einem der Ein-
gangs-Ausgangs-Koppler, der sich von dem Eingangs-Ausgangs- Koppler zum Verbinden mit der Sendeschaltung unterscheidet,
und eine Antenne zum Verbinden mit dem Antennenverbinder des dielektrischen Duplexers umfaßt.

Diese Anordnung erlaubt es, daß ein dielektrischer Duplexer und eine Sende-Empfangs-Vorrichtung die eine erforderliche Charakteristik sogar in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands erhalten können, erhalten werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines di­ elektrischen Filters gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Einfügeverlusten und den spezi­ fizierten Bändern in dem dielektrischen Filter des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er­ findung zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht eines di­ elektrischen Filters gemäß einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Kopplungskoeffizienten und den Ab­ ständen zwischen den Öffnungen zeigt;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines di­ elektrischen Filters gemäß einem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsansicht eines di­ elektrischen Duplexers der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Sende-Empfangs- Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsansicht eines ersten herkömmlichen dielektrischen Filters;

Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht eines zweiten herkömmlichen dielektrischen Filters;

Fig. 10 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Q_e und den Abständen zwischen den Ein­ gangs-Ausgangs-Kopplern und einem dielektrischen Substrat zeigt;

Fig. 11 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Kopplungskoeffizienten und den Ab­ ständen zwischen den Öffnungen zeigt; und

Fig. 12 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Einfügeverlusten und spezifizierten Bändern in den herkömmlichen dielektrischen Fil­ tern zeigt.

Fig. 1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel eines dielek­ trischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Figur ist eine perspektivische Explosionsansicht des dielek­ trischen Filters, das bei diesem Ausführungsbeispiel verwen­ det wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein dielektrisches Filter 10 dieses Ausführungsbeispiels ein dielektrisches Substrat 20, eine Elektrode, die auf gegenseitig gegenüberliegenden Ober­ flächen desselben gebildet ist, einen unteren Mantel 12 und einen oberen Mantel 11. Bei der Elektrode, die auf der vor­ deren Oberfläche des dielektrischen Substrats 20 gebildet ist, sind einige Teile der Elektrode entfernt, um zwei rechteckige Öffnungen 21a und 21e und drei kreisförmige Öff­ nungen 21b, 21c und 21d dazwischen zu bilden. Andere Öffnun­ gen der gleichen Konfigurationen sind bei gegenüberliegenden Positionen in der Elektrode der hinteren Oberfläche gebil­ det. Die Teile, die durch diese Öffnungen 21a bis 21e defi­ niert sind, und der obere und der untere Mantel 11 und 12 bilden dielektrische Resonatoren 22a bis 22e, wobei die Resonanzfrequenz durch die Konfigurationen der Öffnungen 21a bis 21e, die Dicke des dielektrischen Substrats 20 und der­ gleichen bestimmt ist.

Der untere Mantel 12 ist aus einem Substrat 13 und einem Metallrahmen 14, der an demselben angebracht ist, zusammen­ gesetzt. Das dielektrische Substrat 20 ist an dem Metallrah­ men 14, in dem ein Stufenabschnitt 15 gebildet ist, ange­ bracht. Eine Elektrode 16 ist an einem spezifischen Teil auf einer Oberfläche des Substrats 13 gebildet. Auf einer Ober­ fläche des Substrats 13 sind Mikrostreifenleitungen 30 und 31 für einen Eingang und einen Ausgang als Eingangskoppler bzw. als Ausgangskoppler gebildet. Eine Elektrode ist im wesentlichen auf der gesamten hinteren Oberfläche des Sub­ strats 13 gebildet. Zusätzlich ist, um den Einfluß von nicht notwendigen Moden auszuschließen, der Elektrodenteil, mit Ausnahme der Mikrostreifenleitungen 30 und 31, die auf der Oberfläche des Substrats 13 gebildet sind, mit der Elektrode auf der hinteren Oberfläche des Substrats 13 über ein Durch­ gangsloch 17 elektrisch verbunden.

In dem dielektrischen Filter 10, das eine derartige Struktur aufweist, ist das dielektrische Substrat 20, das an dem Stu­ fenabschnitt 15 innerhalb des unteren Mantels 12 angebracht ist, durch ein leitfähiges Haftmaterial oder dergleichen befestigt. Zusätzlich ist der Mantel 11 an dem Metallrahmen 14 des unteren Mantels 12 angebracht und befestigt. Bei die­ ser Anordnung bilden die Mikrostreifenleitung 30 und der di­ elektrische Eingangsstufenrechteckschlitzmodusresonator 22a eine elektromagnetische Feldkopplung, wenn die Eingangssi­ gnale in die Mikrostreifenleitung 30 als ein Eingangs-Aus­ gangs-Koppler eingespeist werden. Nach diesem Koppeln bilden der dielektrische Eingangsstufenresonator 22a und der be­ nachbarte dielektrische TE₀₁₀-Modus-Resonator 22b eine Kopp­ lung des elektromagnetischen Felds, und dann bilden die di­ elektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren 22b bis 22d gegenseitig Kopplungen. Zuletzt bilden der dielektrische TE₀₁₀-Modus- Resonator 22d und der benachbarte dielektrische Ausgangs­ stufenrechteckschlitzmodusresonator 22e eine Kopplung, um Signale von der Mikrostreifenleitung 31 auf der Ausgangs­ seite auszugeben. Bei diesem Fall dient das dielektrische Filter 10 als ein Fünf-Stufen-Bandpaßfilter.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Einfügeverlusten und den spezifizierten Bändern in dem dielektrischen Filter 10 zeigt, das bei diesem Aus­ führungsbeispiel verwendet wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die dielektrischen Rechteckschlitzmodusresonatoren 22a und 22e, die für das Erhalten einer starken Kopplung zwischen denselben und den Eingangs-Ausgangs-Kopplern in der Lage sind, in den Ein­ gangs-Ausgangs-Stufen verwendet, während die dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren 22b bis 22d, die ein hohes Q₀ auf­ weisen, in den Abschnitten verwendet werden, die nicht die Eingangs-Ausgangs-Stufen-Abschnitte sind. Dies erlaubt es, daß ein dielektrisches Filter mit Einfügeverlustcharakte­ ristika von etwa 2 dB oder niedriger selbst in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands erhalten wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 3 wird eine Beschreibung eines dielek­ trischen Filters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben. Fig. 3 ist eine perspekti­ vische Explosionsansicht des dielektrischen Filters, das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, in der den Tei­ len, die gleich den Teilen des ersten Ausführungsbeispiel sind, die gleichen Bezugsziffern zugeordnet sind, und es werden folglich detaillierte Erklärungen dieser Teile wegge­ lassen.

Das dielektrische Filter 10a dieses Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 3 gezeigt, unterscheidet sich von dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels. Unter den dielektrischen Fünf- Stufen-Resonatoren 24a bis 24e, die aus Elektrodenöffnungen 23a bis 23e zusammengesetzt sind, die auf einem dielek­ trischen Substrat 20a gebildet sind, sind die Resonatoren des Eingangs und des Ausgangs und der dritten Stufe di­ elektrische Rechteckschlitzmodusresonatoren 24a, 24e bzw. 24c, während dieselben der zweiten und der vierten Stufe di­ elektrische TE₀₁₀-Modus-Resonatoren 22b bzw. 22d sind.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Kopplungskoeffizienten und den Abständen zwi­ schen den Öffnungen 23a bis 23e der Elektrode zeigt, die die dielektrischen Resonatoren bilden. Die durchgezogene Linie zeigt die Beziehung zwischen den Kopplungen unter den di­ elektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren, während die gepunktete Linie die Beziehung der Kopplungen zwischen den dielek­ trischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren und den dielektrischen Rechteckschlitzmodusresonatoren zeigt. Wie in Fig. 4 ge­ zeigt, sind die Kopplungskoeffizienten, die zwischen den dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren und den dielek­ trischen Rechteckschlitzmodusresonatoren erhalten werden, höher als dieselben, die unter den dielektrischen TE₀₁₀-Mo­ dus-Resonatoren erhalten werden. Daher ermöglicht es diese Anordnung, daß ein dielektrisches Filter mit einem gewünsch­ ten spezifizierten Band und einem gewünschten Einfügeverlust ohne weiteres erhalten wird, bei dem der Rechteckschlitzmo­ dus in den dielektrischen Resonatoren verwendet wird, die nicht die Resonatoren der Eingangsstufe und der Ausgangs­ stufe sind, wenn es gemäß der Beziehung zwischen den spe­ zifizierten Bändern und den Einfügeverlusten notwendig ist.

Ein dielektrisches Filter eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ferner unter Bezugnahme auf die Fig. 5 dargestellt. Diese Figur ist eine perspektivische Explosionsansicht des dielektrischen Filters dieses Ausfüh­ rungsbeispiels, in der den Teilen, die gleich den gezeigten Teilen des ersten Ausführungsbeispiel sind, die gleichen Be­ zugsziffern zugeordnet sind, und folglich sind detaillierte Erklärungen dieser Teile weggelassen.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind bei dem dielektrischen Filter 10b dieses Ausführungsbeispiels dielektrische Resonatoren 26b bis 26d, die jeweils aus Elektrodenöffnungen 25b bis 25d zusammengesetzt sind, die in einem dielektrischen Substrat 20b gebildet sind, gleich denselben, die bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel gezeigt sind. Die Konfigurationen der Elek­ trodenöffnungen 25a und 25e, die bei den dielektrischen Resonatoren 26a und 26e der Eingangs- bzw. der Ausgangsstufe verwendet werden, sind jedoch anders als dieselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Länge der Öffnungen ist mit anderen Worten in der Richtung, in der die dielektrischen Resonatoren 26a bis 26e ausgerichtet sind, zweimal die halbe Wellenlänge des Grundresonanzmodus, bei dem der zweite har­ monische Modus verwendet wird. Bei dem Fall eines Rechteck­ schlitzmodus wird, wenn es möglich ist, daß die dielektri­ schen Resonatoren mit einem höheren Modus als dem Grundreso­ nanzmodus resonieren, eine elektrische Barriere ohne einen Verlust zwischen den Bäuchen der elektrischen Feldstärkever­ teilungen erzeugt, und das Q₀ des dielektrischen Resonators wird verbessert, sowie der Leitungsverlust aufgrund der elektrischen Barriere reduziert wird. Als ein Resultat wer­ den in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands die Einfügeverluste des dielektrischen Filters weiter re­ duziert.

Obwohl diese Ausführungsbeispiele die Mikrostreifenleitungen als Eingangs-Ausgangs-Koppler eingeführt haben, ist dies nicht der einzigste anwendbare Fall der vorliegenden Erfin­ dung. Beispielsweise kann ein nicht-strahlender dielektri­ scher Wellenleiter, eine Schlitzleitung oder ein Wellenlei­ ter verwendet werden, um die gleichen Vorteile der vorlie­ genden Erfindung zu erhalten.

Zusätzlich, bezugnehmend auf Fig. 6, wird eine Beschreibung eines dielektrischen Duplexers gemäß einem Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung angegeben. Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des dielektrischen Duple­ xers dieses Ausführungsbeispiels.

Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt ein dielektrischer Duplexer 40 dieses Ausführungsbeispiels eine erste dielektrische Filter­ einheit 41, die aus dielektrischen Resonatoren 27a bis 27e zusammengesetzt ist, die aus fünf Öffnungen an einem dielek­ trischen Substrat 20c gebildet sind, und eine zweite dielek­ trische Filtereinheit 42, die aus dielektrischen Resonatoren 28a bis 28e zusammengesetzt ist, die aus weiteren fünf Öff­ nungen an einem dielektrischen Substrat 20c gebildet sind. Die fünf dielektrischen Resonatoren 27a bis 27e, die die erste dielektrische Filtereinheit 41 bilden, stellen Kopp­ lungen des elektromagnetischen Felds her, um als ein Sende­ bandpaßfilter zu dienen. Die fünf dielektrischen Resonatoren 28a bis 28e, die eine andere Resonanzfrequenz im Vergleich zu derselben der dielektrischen Resonatoren 27a bis 27e der ersten dielektrischen Filtereinheit 41 aufweisen, bilden die zweite dielektrische Filtereinheit 42. Diese dielektrischen Resonatoren 28a bis 28e bilden ferner Kopplungen des elek­ tromagnetischen Felds, um als ein Empfangsbandpaßfilter zu dienen. Eine Mikrostreifenleitung 32, die mit dem dielek­ trischen Resonator 27a der Eingangsstufe in der ersten di­ elektrischen Filtereinheit 41 gekoppelt ist, ist mit einer äußeren Sendeschaltung verbunden. Eine Mikrostreifenleitung 33, die mit dem dielektrischen Resonator 28e der Ausgangs­ stufe in der zweiten dielektrischen Filtereinheit 42 verbun­ den ist, ist mit einer äußeren Empfangsschaltung verbunden. Außerdem sind eine Mikrostreifenleitung 34, die mit dem di­ elektrischen Resonator 27e der Ausgangsstufe in der ersten dielektrischen Filtereinheit 41 gekoppelt ist, und eine Mikrostreifenleitung 35, die mit dem dielektrischen Resona­ tor 28a der Eingangsstufe in der zweiten dielektrischen Fil­ tereinheit 42 gekoppelt ist, gemeinsam mit einer Mikrostrei­ fenleitung als ein Antennenverbinder und mit einer äußeren Antenne verbunden.

Der dielektrische Duplexer 40, der eine derartige Struktur aufweist, ermöglicht es, daß Signale einer spezifizierten Frequenz in der ersten dielektrischen Filtereinheit 41 durchgelassen werden, und ermöglicht es, daß Signale einer anderen Frequenz als der spezifizierten Frequenz in der zweiten dielektrischen Filtereinheit 42 durchgelassen wer­ den, um als ein dielektrischer Bandpaßduplexer zu dienen. Um eine Trennung zwischen der ersten dielektrischen Filterein­ heit 41 und der zweiten dielektrischen Filtereinheit 42 bei­ zubehalten, wird eine Teilung zwischen der ersten dielek­ trischen Filtereinheit 41 und der zweiten dielektrischen Filtereinheit 42 durch sowohl den oberen Mantel 11 als auch den unteren Mantel 12 plaziert.

Bei dem dielektrischen Duplexer 40 dieses Ausführungsbei­ spiels sind die dielektrischen Resonatoren 27a, 27e, 28a und 28e der Eingangs-Ausgangs-Stufen der ersten dielektrischen Filtereinheit 41 und der zweiten dielektrischen Filterein­ heit 42 dielektrische Rechteckschlitzresonatoren, während die anderen dielektrischen Resonatoren 27b bis 27d und 28b bis 28d dielektrische TE₀₁₀-Modus-Resonatoren sind. Diese Anordnung erlaubt einen dielektrischen Duplexer, der einen erforderlichen Einfügeverlust selbst in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands erhalten kann.

Bezugnehmend auf Fig. 7 ist eine Sende-Empfangs-Vorrichtung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer Sen­ de-Empfangs-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels.

Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt eine Sende-Empfangs-Vorrich­ tung 50 dieses Ausführungsbeispiels einen dielektrischen Duplexer 40, eine Sendeschaltung 51, eine Empfangsschaltung 52 und eine Antenne 53. Bei diesem Fall ist der dielektri­ sche Duplexer 40 gleich demselben, der in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist, bei dem der Eingangs-Aus­ gangs-Koppler, der mit der ersten dielektrischen Filterein­ heit 41 verbunden ist, die in Fig. 6 gezeigt ist, mit der Sendeschaltung 51 verbunden ist, während der Eingangs-Aus­ gangs-Koppler, der mit der zweiten dielektrischen Filterein­ heit 42 verbunden ist, mit der Empfangsschaltung 52 verbun­ den ist. Der Antennenverbinder ist mit der Antenne 53 ver­ bunden.

Bei dem dielektrischen Duplexer 40, der die Sende-Empfangs- Vorrichtung 50 bildet, die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, sind, wie bei dem Fall des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, die dielektrischen Resonatoren der Eingangs- und Ausgangsstufen in der ersten dielektrischen Filtereinheit 41 und der zweiten dielektrischen Filterein­ heit 42 dielektrische Rechteckschlitzmodusresonatoren, wäh­ rend die anderen dielektrischen Resonatoren dielektrische TE₀₁₀-Modus-Resonatoren sind. Diese Anordnung erlaubt eine Sende-Empfangs-Vorrichtung, die einen erforderlichen Ein­ fügeverlust selbst in einem Bereich von 1% bis 2% des spezi­ fizierten Bands erfüllt.

Wie im vorhergehenden beschrieben, wird gemäß der vorliegen­ den Erfindung bei dem dielektrischen Filter, das eine Mehr­ zahl von dielektrischen Resonatoren und Eingangs-Ausgangs- Kopplern umfaßt, der Schlitzmodus in mindestens einem der dielektrischen Resonatoren der Eingangs-Ausgangs-Stufen ver­ wendet, während der TE₀₁₀-Modus in mindestens einem der an­ deren dielektrischen Resonatoren verwendet wird. Da die di­ elektrischen Schlitzmodusresonatoren bezüglich der Be­ grenzung des elektromagnetischen Felds schwach sind, kann die Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren und den Eingangs-Ausgangs-Kopplern und die Kopplung zwischen den dielektrischen Resonatoren erleichtert werden, während die dielektrischen TE₀₁₀-Modus-Resonatoren ein hohes Q₀ aufwei­ sen und der Einfügeverlust dadurch klein ist. Daher kann ein dielektrisches Filter mit kleinen Einfügeverlusten sogar in einem Bereich von 1% bis 2% des spezifizierten Bands erhal­ ten werden.

Claims (6)

1. Dielektrisches Filter (10; 10a; 10b) mit folgenden Merkmalen:
einer Mehrzahl von dielektrischen Resonatoren (22a-22e; 24a-24e; 26a-26e), die ein dielektrisches Substrat (20; 20a; 20b), Elektroden, die auf gegensei­ tig gegenüberliegenden Oberflächen desselben gebildet sind, eine Mehrzahl von Paaren von Öffnungen (21a-21e; 23a-23e; 25a-25e), die in den Elektroden auf gegenseitig gegenüberliegenden Oberflächen gebildet sind, und einen Leiter aufweisen, der getrennt in ei­ nem spezifizierten Abstand von dem dielektrischen Substrat (20; 20a; 20b) angeordnet ist; und
einer Eingangs-Ausgangs-Kopplungseinrichtung (30, 31) zum Koppeln mit sowohl einem dielektrischen Eingangs­ stufenresonator (22a; 24a; 26a) als auch einem dielek­ trischen Ausgangsstufenresonator (22e; 24e; 26e) unter der Mehrzahl von dielektrischen Resonatoren (22a-22e; 24a-24e; 26a-26e);
wobei die Elektrode von dem dielektrischen Eingangs­ stufenresonator (22a; 24a; 26a) und/oder dem dielek­ trischen Ausgangsstufenresonator (22e; 24e; 26e) eine Öffnung (21a, 21e; 23a, 23e; 25a, 25e) aufweist, deren Konfiguration polygonal ist; und
wobei die Elektrode von mindestens einem (22b, 22c, 22d; 24b, 24d; 26b, 26c, 26d) der dielektrischen Reso­ natoren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangs­ stufenresonators (22a; 24a; 26a) und des dielek­ trischen Ausgangsstufenresonators (22e; 24e; 26e), eine Öffnung (21b, 21c, 21d; 23b, 23d; 25b, 25c, 25d) aufweist, deren Konfiguration im wesentlichen kreis­ förmig ist.

2. Dielektrisches Filter (10a) gemäß Anspruch 1, bei dem die Elektrode von mindestens einem (24c) der dielek­ trischen Resonatoren, mit Ausnahme des dielektrischen Eingangsstufenresonators (24a) und des dielektrischen Ausgangsstufenresonators (24e), eine Öffnung (23c) aufweist, deren Konfiguration polygonal ist.

3. Dielektrisches Filter (10; 10a; 10b) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die polygonale Konfiguration recht­ eckig ist.

4. Dielektrisches Filter (10b) gemäß Anspruch 3, bei dem in dem dielektrischen Resonator (26a, 26e), bei dem die Elektrodenöffnung (25a, 25e) eine rechteckige Kon­ figuration aufweist, die Länge der Öffnung (25a, 25e) in einer Richtung länger als eine halbe Wellenlänge in einem Grundresonanzmodus des dielektrischen Resonators (26a, 26e) eingestellt ist, um in einem höheren Modus als dem Grundresonanzmodus in Resonanz zu treten.

5. Dielektrischer Duplexer (40) mit folgenden Merkmalen:
mindestens zwei dielektrischen Filtern (41, 42);
einer Eingangs-Ausgangs-Kopplungseinrichtung (32, 33) zum Koppeln mit den dielektrischen Filtern (41, 42); und
einer Antennenverbindungseinrichtung (34, 35) zum ge­ meinsamen Verbinden mit den dielektrischen Filtern (41, 42);
wobei mindestens eines der dielektrischen Filter (41, 42) ein dielektrisches Filter gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 4 ist.

6. Sende-Empfangs-Vorrichtung (50) mit folgenden Merk­ malen:
einem dielektrischen Duplexer (40) gemäß Anspruch 5;
einer Sendeschaltung (51) zum Verbinden mit mindestens einer Eingangs-Ausgangs-Kopplungseinrichtung des di­ elektrischen Duplexers (40);
einer Empfangsschaltung (52) zum Verbinden mit min­ destens einer Eingangs-Ausgangs-Kopplungseinrichtung, die sich von der Eingangs-Ausgangs-Kopplungseinrich­ tung zum Verbinden mit der Sendeschaltung (51) unter­ scheidet; und
einer Antenne (53) zum Verbinden mit der Antennenver­ bindungseinrichtung des dielektrischen Duplexers (40).