DE60215749T2

DE60215749T2 - Dielektrisches Bauteil

Info

Publication number: DE60215749T2
Application number: DE60215749T
Authority: DE
Inventors: c/o TDK Corporation Kouji Chuo-ku Tashiro; c/o TDK Corporation Kenji Chuo-ku Endou; c/o TDK Corporation Osamu Chuo-ku Takubo
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: CN1287483C; CN1409434A; JP3329450B1; US6727784B2; EP1592080A3; KR20030027791A; EP1592080A2; EP1298758B1; EP1298758A3; JP2003110306A; KR100893644B1; US20030062973A1; DE60215749D1; EP1298758A2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft dielektrische Resonatoren sowie dielektrische Vorrichtungen, wie beispielsweise dielektrische Filter oder daraus gebildete Duplexer.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Solche dielektrischen Vorrichtungen werden im Hochfrequenzbereich, wie beispielsweise dem Unter-Mikrowellenband, dem Mikrowellenband, Millimeterwellenbändern und dem Unter-Millimeterwellenband, verwendet. Genauere Beispiele von Anwendungen schließen Satellitenkommunikationsvorrichtungen, mobile Kommunikationsvorrichtungen, kabellose Kommunikationsvorrichtungen, hochfrequente Kommunikationsvorrichtungen und Basisstationen für solche Kommunikationsvorrichtungen ein.
Gemäß der üblichen Praxis sind Resonatoren und dielektrische Filter, die in Mobiltelefonen und dergleichen verwendet werden, vergleichbar ausgebildet, indem eine Mehrzahl in Resonanz tretender Bestandteile kombiniert werden, die ein Durchgangsloch besitzen, welches an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist. Die Resonatorlänge wird üblicherweise erreicht, indem ein Viertel einer Wellenlänge λ des Freiraums durch die Quadratwurzel der relativen Dielektrizitätskonstante des das dielektrische Substrat bildenden Materials geteilt wird.
Wenn ein dielektrischer Filter entworfen wird, wird entweder eine Mehrzahl von Resonatoren durch einen separat vorbereiteten gekoppelten Schaltkreis verbunden oder es wird eine Mehrzahl von Durchgangslöchern derart bereitgestellt, dass sie sich von einer Seite aus bis zum Äußeren eines in etwa rechteckigen dielektrischen Substrats erstrecken. Im letzteren Fall sind die äußeren Oberflächen mit Ausnahme der offenen Oberfläche und die Innenräume der Durchgangslöcher metallisiert. Die Durchgangslöcher sind in in Resonanz tretenden Komponenten ausgebildet.
Im Falle eines dielektrischen Filters, der das dielektrische Substrat verwendet, wird eine zusätzliche Vorrichtung, wie beispielsweise ein Kondensator, der in Resonanz tretenden Komponente hinzugefügt und ein Leiterbild auf der offenen Oberfläche ausgebildet, wodurch ein zusätzliches Element angestrebt wird. Weiterhin wird durch die Ausbildung einer Nut, einer Ausnehmung oder dergleichen auf dem dielektrischen Substrat selbst die Balance der elektromagnetischen Kupplungsverteilung bewusst aufgehoben. Eine Konfiguration, wie beispielsweise eine durch ein elektrisches Feld oder ein magnetisches Feld gekoppelte Konfiguration, kann verwendet werden.
Bei üblichen Resonatoren und dielektrischen Filtern, bei denen es das Ziel ist, die Resonatorlänge zu verkürzen, um die Vorrichtung zu verkleinern, muss nichtsdestotrotz die Belastbarkeit (Englisch: "load capacity") separat ausgebildet werden, wie dies oberhalb beschrieben worden ist. Ausbildungen, bei denen eine zusätzliche Vorrichtung zum Resonator hinzugefügt wurden, besitzen eine große Anzahl von Komponenten und sind für eine Miniaturisierung ungeeignet.
Bei Konfigurationen, bei denen ein Kondensator oder dergleichen auf der offenen Oberfläche des Resonators entsprechend dem Leiterbild ausgebildet ist, muss weiterhin ein komplexes und exaktes Leiterbild auf der offenen Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet sein. Die Miniaturisierung und Höhenreduzierung erhöht die Herstellungskosten und hat einen ungünstigen Einfluss auf die Ertragsrate.
Die JP 07 312505 zeigt einen dielektrischen Filter, bei dem eine L-förmige Einkerbung in einem dielektrischen Block vorgesehen ist, um einen inneren Leiter auszubilden, in dem eine chemische Kupferbeschichtung o. ä. auf die innere Wandung eines Lochs aufgebracht wird. Das Loch besitzt einen Boden aus einer Kurzschlussendfläche, die zu einer offenen Endfläche des dielektrischen Blocks führt. Luft innerhalb des Lochs wird einfach nach außen abgelassen, und der innere Leiter ist auf der inneren Wandung des Lochs durch eine gleichmäßige Anwendung einer chemischen Kupferbeschichtung oder dergleichen auf die gesamte innere Wandung des Lochs ausgebildet.
Die US 5,614,875 zeigt einen ablaufinvarianten dielektrischen Keramikresonator und Filter, die eine Mehrzahl der Resonatoren aufweisen und zur Verwendung in mobilen und tragbaren Radiotransmitter- und -empfangsvorrichtungen dienen.
Der Resonator weist ein dielektrisches Keramikmaterial mit einer oberen Oberfläche, einer unteren Oberfläche und einer äußeren Seitenfläche auf. Die obere und untere Oberfläche sind eben und parallel zueinander. Das dielektrische Mittel besitzt ein zylindrisches Loch, welches sich teilweise von der oberen Oberfläche in Richtung auf die untere Oberfläche erstreckt, wodurch eine innere Seitenfläche und eine innere untere Oberfläche gebildet werden. Die innere untere Oberfläche ist eben und parallel zu der unteren Oberfläche. Die obere und äußere seitliche Oberfläche des dielektrischen Mittels und die innere seitliche und innere untere Oberfläche des zylindrischen Lochs sind vollständig mit einem ersten leitenden Material bedeckt. Die untere Oberfläche des dielektrischen Mittels ist teilweise von einem zweiten leitenden Material bedeckt, wodurch ein Verbindungs-/Abstimmungs-Kondensator zwischen dem ersten leitenden Material, welches die innere untere Oberfläche bedeckt, und dem zweiten leitenden Material, welches teilweise die untere Oberfläche bedeckt, gebildet wird.
Die EP 0 899 806 zeigt einen dielektrischen Filter mit einem dielektrischen Block mit ersten und zweiten Endoberflächen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Resonatorlöchern erstreckt sich von der ersten Endoberfläche zu der zweiten Endoberfläche. Ein innerer Kondensator ist an einer inneren Oberfläche der Resonatorlöcher und ein äußerer Kondensator an einer äußeren Oberfläche des dielektrischen Blocks vorgesehen. Die erste Endoberfläche des dielektrischen Blocks bildet eine Kurzschlussendoberfläche, wobei das Kurzschlussende einen inneren Teil besitzt, der Enden der Resonatorlöcher aufweist, die benachbart zueinander angeordnet sind. Ein äußerer Teil ist den inneren Teil umgebend vorgesehen. Der innere Teil ist elektrisch von dem äußeren Teil durch einen nicht leitenden Teil getrennt, der im Wesentlichen den inneren Teil umschließt. Der innere Teil ist mit dem äußeren Teil durch ein Mittel zum Generieren von Mikroinduktivität verbunden.
Die EP 0 654 841 zeigt einen Antennenduplexer mit Resonatorlöchern, die derart ausgebildet sind, dass sich jeweils eines zu einer anderen Endoberfläche eines Paars von gegenüberliegenden Endoberflächen eines dielektrischen Blocks erstreckt. Innere Kondensatoren sind an inneren Umfangsoberflächen der Resonatorlöcher ausgebildet.
Ein äußerer Kondensator ist auf einer äußeren Oberfläche des dielektrischen Blocks mit der Ausnahme von Bereichen ausgebildet, in denen ein Paar von Eingang/Ausgangs-Elektroden und eine Antennenelektrode ausgebildet sind.
Durch das Verbinden zweier Resonatoren, die zwei der Resonatorlöcher entsprechen, wird ein transmittierender Filter bereitgestellt. Durch das Verbinden zweier Resonatoren, die zwei anderen Resonatorlöchern entsprechen, wird ein empfangender Filter bereitgestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist es, eine dielektrische Vorrichtung bereitzustellen, die für eine Miniaturisierung und Höhenreduktion geeignet ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, eine oberflächenmontierbare dielektrische Vorrichtung bereitzustellen.
Um die oberhalb beschriebenen Merkmale zu erreichen, weist die dielektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein dielektrisches Substrat und mindestens eine Resonatoreinheit auf. Das dielektrische Substrat weist einen externen Leiterfilm auf einer ersten Oberfläche und anderen äußeren Oberflächen auf.
Die Resonatoreinheit weist ein erstes Loch und ein zweites Loch auf. Das erste Loch ist an dem dielektrischen Substrat bereitgestellt, besitzt ein Ende, das sich in die erste Oberfläche öffnet, und erstreckt sich von der ersten Oberfläche in Richtung auf eine entgegengesetzte äußere Oberfläche. Das erste Loch besitzt einen ersten inneren Leiter im Inneren, der von dem äußeren Leitefilm auf der ersten Oberfläche durch eine Lücke getrennt ist.
Das zweite Loch ist an dem dielektrischen Substrat bereitgestellt, besitzt ein Ende, das sich in eine äußere Oberfläche öffnet, die nicht der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und ist mit dem anderen Ende des ersten Lochs im Inneren des dielektrischen Substrats verbunden. Das zweite Loch weist ebenfalls einen zweiten inneren Leiter im Inneren auf. Ein Ende des zweiten inneren Leiters ist mit dem ersten inneren Leiter im Inneren des dielektrischen Substrats verbunden. Das andere Ende ist mit dem äußeren Leiterfilm verbunden.
Das andere Ende des ersten Lochs erstreckt sich in Längsrichtung bis hinter die Verbindungsebene mit dem zweiten Loch, ohne dass es die äußere Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, erreicht. Ein Anschluss ist an der äußeren Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen und mit dem ersten inneren Leiter durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird.
Wie oberhalb beschrieben wurde, weist die Resonatoreinheit in der erfindungsgemäßen dielektrischen Vorrichtung ein erstes Loch und ein zweites Loch auf, wobei eine neue Lochausbildung erreicht werden kann, bei der das zweite Loch das erste Loch an dem anderen Ende (gegenüberliegend von dem offenen Ende) schneidet.
Bei dieser neuen Lochausbildung sind der erste innere Leiter, der an dem ersten Loch bereitgestellt ist, und der zweite innere Leiter, der an dem zweiten Loch bereitgestellt ist, miteinander verbunden.
Da der erste innere Leiter des ersten Lochs den äußeren Leiterfilm über eine dielektrische Schicht belegt, die aus dem dielektrischen Substrat besteht, wird eine große elektrostatische Kapazität zwischen dem ersten inneren Leiterfilm und dem äußeren Leiterfilm erzeugt. Daher tritt die erfindungsgemäße dielektrische Vorrichtung bei einer Frequenz in Resonanz, die kleiner ist als die elektrische Länge in Beziehung zu der Länge des dielektrischen Substrats bei Betrachtung aus der axialen Richtung des zweiten Lochs. Anders gesagt kann die Miniaturisierung und Höhenreduktion durch Verkürzung der Länge des dielektrischen Substrats erreicht werden, um die gewünschte Resonanzfrequenz zu erreichen.
Die erfindungsgemäße dielektrische Vorrichtung kann als eine Vorrichtung mit einem extensiven Geltungsbereich für einen Resonator, einen Oszillator, einen dielektrischen Filter oder einen Duplexer (ebenfalls als Antennenduplexer bezeichnet) verwendet werden. Die Vorrichtung kann mit einer Resonatoreinheit vervollständigt werden, wenn sie als Resonator benutzt wird. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von Resonatoreinheiten auf, wenn sie als dielektrischer Filter oder Duplexer verwendet wird.
Wenn die Vorrichtung als dielektrischer Filter oder Duplexer verwendet wird, kann zusätzlich zu der Reduzierung der Länge des dielektrischen Substrats aus den zuvor genannten Gründen das Intervall zwischen den ersten Löchern in zwei benachbarten Resonatoreinheiten verwendet werden, um eine kapazitive Verbindung zwischen den benachbarten Resonatoreinheiten herzustellen. Weiterhin kann die kapazitive Verbindung eingestellt werden, um den gewünschten Grad der Verbindung zu erreichen, indem das Intervall zwischen den ersten Löchern in zwei benachbarten Resonatoreinheiten eingestellt wird. Die elektrische Verbindung zwischen benachbarten Resonatoreinheiten kann auch eingestellt werden, indem entweder Leiter in der Nachbarschaft der Öffnung des ersten inneren Leiters entfernt oder hinzugefügt werden.
Eine induktive Verbindung kann im Wesentlichen zwischen zwei benachbarten Resonatoreinheiten hergestellt werden, indem die Kapazität zwischen dem ersten Loch und dem äußeren Leiterfilm verwendet wird, der auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen ist. Diese induktive Verbindung kann ebenfalls zur Erreichung des gewünschten Grads der induktiven Verbindung eingestellt werden, indem das Intervall zwischen dem ersten Loch und dem äußeren Leiterfilm eingestellt wird, der auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen ist.
Weiterhin weist die Vorrichtung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf, wenn sie als dielektrischer Filter verwendet wird. Diese Anschlüsse werden als Eingangs-/Ausgangsanschlüsse verwendet. Der erste Anschluss kann an einer Stelle vorgesehen sein, die dem ersten Loch gegenüberliegt, das an einer der Resonatoreinheiten über eine dielektrische Schicht des dielektrischen Substrats vorgesehen ist. Der zweite Anschluss ist an einer Stelle vorgesehen, die dem ersten Loch gegenüberliegt, das an einer anderen Resonatoreinheit über eine dielektrische Schicht vorgesehen ist. Sowohl der erste als auch der zweite Anschluss sind gegen den äußeren Leiter isoliert.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau sind der erste und der zweite Anschluss dazu geeignet, auf einer Montageplatte montiert zu werden. Der erste und zweite Anschluss können an der äußeren Oberfläche, der ersten Oberfläche oder derart vorgesehen sein, dass sie sich über zwei benachbarte Oberflächen erstrecken. Weiterhin können der erste und der zweite Anschluss so vorgesehen sein, dass sie eine kapazitive Verbindung mit dem zweiten inneren Leiter bilden.
Die Vorrichtung weist mindestens drei Resonatoreinheiten und einen ersten, zweiten und dritten Anschluss auf, wenn sie als Duplexer verwendet wird. Die Anschlüsse 1 bis 3 sind an unterschiedlichen Resonatoreinheiten befestigt und werden als Antennenverbindungsanschluss, Receiveranschluss und Transmitteranschluss benutzt. Gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau sind die Anschlüsse 1 bis 3 jeweils dazu geeignet, auf einer Montageplatte montiert zu werden.
Weitere Ziele, Strukturen und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die technologische Reichweite der vorliegenden Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen dielektrischen Resonators;
2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten dielektrischen Resonators in einer Rückansicht;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 1;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 3;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren dielektrischen Resonators;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 5;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dielektrischen Resonators;
8 ist eine perspektivische Ansicht des in 7 gezeigten dielektrischen Filters in einer Ansicht von unten;
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 in 7;
10 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen dielektrischen Filters;
11 ist eine perspektivische Ansicht des in 10 gezeigten dielektrischen Filters in einer Rückansicht;
12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 in 10;
13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13-13 in 12;
14 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen dielektrischen Filters;
15 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dielektrischen Filters;
16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 in 15;
17 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Filters mit drei Resonatoreinheiten;
18 ist eine perspektivische Ansicht des in 17 gezeigten dielektrischen Filters in einer Rückansicht;
19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 19-19 in 17;
20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20-20 in 19;
21 ist ein Diagramm der charakteristischen Kurve des Bandpassfilters und der charakteristischen Kurve des Einfügungsverlusts einer speziellen Ausführungsform, die sich auf die Ausführungsform in den 17–20 bezieht;
22 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des dielektrischen Filters mit drei Resonatoreinheiten;
23 ist eine Querschnittsansicht der in 22 gezeigten Ausführungsform, die 20 entspricht;
24 ist ein Diagramm einer charakteristischen Kurve eines Bandpassfilters und einer charakteristischen Kurve des Einfügungsverlusts einer spezifischen Ausführungsform, die sich auf die in den 22 und 23 dargestellte Ausführungsform bezieht;
25 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Duplexers;
26 ist eine perspektivische Ansicht des in 25 gezeigten Duplexers in der Rückansicht;
27 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 27-27 in 25; und
28 zeigt die Frequenzcharakteristika eines Duplexers gemäß dem in den 25–27 gezeigten Beispiel.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen dielektrischen Resonators, 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten dielektrischen Resonators in der Rückansicht, 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 1 und 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 3. Der in den Zeichnungen gezeigte dielektrische Resonator weist ein dielektrisches Substrat 1 und eine einzelne Resonatoreinheit Q1 auf. Eine übliche dielektrische Keramik wird zur Ausbildung des dielektrischen Substrats 1 als Körper verwendet, dessen äußere Form in etwa ein Hexaeder mit Oberflächen 21 bis 26 ist. Die größeren Oberflächen der äußeren Oberflächen 22 bis 26 mit Ausnahme der ersten Oberfläche 21 (die offene Oberfläche) sind von einem äußeren Leiterfilm 3 bedeckt. Der äußere Leiterfilm 3 wird gemeinsam durch ein Verfahren, wie beispielsweise Emaillieren oder Galvanisieren mit Kupfer, Silber und dergleichen als Hauptkomponente, ausgebildet.
Die Resonatoreinheit Q1 weist ein erstes Loch 41 und ein zweites Loch 51 auf. Das erste Loch 41 ist an dem dielektrischen Substrat 1 vorgesehen, besitzt ein Ende, das sich in die erste Oberfläche 21 öffnet, und erstreckt sich von der ersten Oberfläche 21 in Richtung auf die gegenüberliegende äußere Oberfläche 22. Das Innere des ersten Lochs 41 ist mit einem ersten inneren Leiter 61 versehen. Der erste innere Leiter 61 ist als Elektrodenschicht aus demselben Material und durch dasselbe Mittel wie der äußere Leiterfilm 3 ausgebildet. Alternativ kann der erste innere Leiter 61 so ausgebildet sein, dass er einen Teil oder das gesamte erste Loch 41 ausfüllt. Der erste innere Leiter 61 ist von dem äußeren Leiterfilm 3 durch eine Lücke g11 auf der ersten Oberfläche 21 getrennt.
Das zweite Loch 51 ist ebenfalls an dem dielektrischen Substrat 1 vorgesehen. Das zweite Loch 51 hat ein Ende, das sich in die äußere Oberfläche 23 öffnet. Das zweite Loch 51 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche 23 in Richtung auf die gegenüberliegende äußere Oberfläche 24 und ist mit dem ersten Loch 41 im Inneren des dielektrischen Substrats 1 verbunden.
Das Innere des zweiten Lochs 51 ist mit einem zweiten inneren Leiter 81 versehen. Das Ende des zweiten inneren Leiters 81, das sich in die äußere Oberfläche 23 öffnet, ist mit dem äußeren Leiterfilm 3 verbunden. Das andere Ende ist mit dem ersten inneren Leiter 61 verbunden. Der zweite innere Leiter 81 ist aus demselben Material und durch dasselbe Mittel wie der erste innere Leiter 61 ausgebildet. Der zweite innere Leiter 81 kann so ausgebildet sein, dass er einen Teil oder das gesamte zweite Loch 51 ausfüllt.
In der dargestellten Ausführungsform ist das zweite. Loch 51 im Wesentlichen kreisförmig mit einem inneren Durchmesser D2. Wie in 1 zu sehen ist, besitzt das erste Loch 41 eine in etwa rechteckige Gestalt, bei der ein innerer Durchmesser D11 in Querrichtung größer ist als ein innerer Durchmesser D12 in Längsrichtung. Der innere Durchmesser D11 in Querrichtung ist größer als der innere Durchmesser D2 des zweiten Lochs 51. Dementsprechend ist das andere Ende des zweiten Lochs 51 so ausgebildet, dass es mit dem zweiten Loch 51 innerhalb der Breite des ersten Lochs 41 verbunden ist. Das erste Loch 41 weist vorzugsweise abgerundete Ecken auf.
Ein weiteres Merkmal der Ausführungsform ist es, dass das erste Loch 41 in Längsrichtung über einen Abstand X1 über den Verbindungsbereich mit dem zweiten Loch 51 hervorsteht (siehe 3).
Der Abstand D0 zwischen dem ersten Loch 41 und der äußeren Oberfläche 23, in die sich das zweite Loch 51 öffnet, ist größer als der Abstand D1 zwischen dem ersten Loch 41 und der äußeren Oberfläche 24, die dem zweiten Loch 51 gegenüberliegt (siehe 3). Insbesondere gilt d0 > d1.
Dielektrische Schichten 71 bis 74 mit Dicken d1 bis d4 existieren zwischen dem ersten inneren Leiter 61, der an der inneren Oberfläche des ersten Lochs 41 vorgesehen ist, und dem äußeren Leiterfilm 3, der an den äußeren Oberflächen 22 und 24 bis 26 vorgesehen ist (siehe 3 und 4). Weiterhin ist ein Anschluss 11 an der äußeren Oberfläche 22 vorgesehen. Der Anschluss 11 ist von dem äußeren Leiterfilm 3 durch eine Lücke g21 auf der äußeren Oberfläche 22 getrennt. Der Anschluss 11 ist mit dem ersten inneren Leiter 61 über eine elektrostatische Kapazität C02 über die dielektrische Schicht 72 verbunden.
Wie zuvor beschrieben wurde, weist die Resonatoreinheit Q1 das erste Loch 41 und das zweite Loch 51 auf. Das erste Loch 41 besitzt ein Ende, das sich in die erste Oberfläche 21 öffnet und sich von der ersten Oberfläche 21 in Richtung auf die gegenüberliegende äußere Oberfläche 22 erstreckt. Das zweite Loch 51 hat ein Ende, das sich in die äußere Oberfläche 23 öffnet und sich von der äußeren Oberfläche 23 in Richtung auf die gegenüberliegende äußere Oberfläche 24 erstreckt. Das andere Ende des zweiten Lochs 51 ist mit dem ersten Loch 41 im Inneren des dielektrischen Substrats 1 verbunden. Insbesondere wird eine neue Lochkonfiguration erreicht, bei der das zweite Loch 51 das erste Loch 41 schneidet, wobei ein Ende des ersten Lochs 41 in der ersten Oberfläche 21 angeordnet ist.
Bei dieser neuen Lochkonfiguration sind der erste innere Leiter 61, der an dem ersten Loch 41 vorgesehen ist, und der zweite innere Leiter 81, der an dem zweiten Loch vorgesehen ist, miteinander verbunden, so dass das erste Loch 41 und das zweite Loch 51 einen elektrischen Kreis ausbilden. Der erste innere Leiter 61 des ersten Lochs 41 belegt den äußeren Leiterfilm 3, der auf den äußeren Oberflächen 22 und 24 bis 26 über die dielektrischen Schichten 71 bis 74 vorgesehen ist, die aus dem dielektrischen Substrat 1 bestehen. Demgemäß wird eine kapazitive Verbindung zwischen dem ersten inneren Leiter 61 und dem äußeren Leiterfilm 3 gebildet.
Es ist ebenfalls möglich, eine Mehrzahl erster Löcher 41 vorzusehen. In diesem Fall öffnet sich jedes der Mehrzahl erster Löcher in eine andere äußere Oberfläche und ist mit einem ersten inneren Leiter versehen, der mit dem zweiten inneren Leiter 81 innerhalb des dielektrischen Substrats 1 verbunden ist. Z. B. ist bei der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ein erstes Loch oder eine Mehrzahl erster Löcher so vorgesehen, dass sie sich in der Richtung erstrecken, die mit dem zweiten Loch 51 schneiden, und so ausgebildet, dass sie mit dem Ende des zweiten Lochs 51 schneiden. Die ersten inneren Leiter sind so ausgebildet, dass sie mit dem zweiten inneren Leiter 81 verbunden sind, wie dies in den 1 bis 4 gezeigt ist. Da die Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 ein sechsseitiges dielektrisches Substrat 1 verwendet, kann die oberhalb beschriebene zusätzliche Ausbildung des ersten Lochs erreicht werden, indem die äußeren Oberflächen 21, 22, 24, 25 und 26 verwendet werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, werden große elektrostatische Kapazitäten C01, C03 und C04 zwischen dem ersten inneren Leiter 61 und dem äußeren Leiterfilm 3 ausgebildet, da der erste innere Leiter 61 des ersten Lochs 41 den äußeren Leiterfilm 3 über die dielektrischen Schichten 71, 73 und 74 ummantelt, die aus dem dielektrischen Substrat 1 bestehen (siehe 3 und 4). Daher tritt die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer Frequenz in Resonanz, die kleiner ist als die elektrische Länge im Verhältnis zu der Länge L1 des dielektrischen Substrats 1 bei Betrachtung aus der axialen Richtung des zweiten Lochs 51. In anderen Worten können eine Miniaturisierung und Höhenreduktion durch eine Verkürzung der Länge L1 des dielektrischen Substrats 1 erreicht werden, um die gewünschte Resonanzfrequenz zu erhalten.
Im Falle einer Ausführungsform, bei der der Abstand d0 zwischen dem ersten Loch 41 und der äußeren Oberfläche 23, in die sich das zweite Loch 51 öffnet, größer ist als der Abstand (Dicke) d1 zwischen dem ersten Loch 41 und der äußeren Oberfläche 24, die dem zweiten Loch 51 gegenüberliegt, und bei der das Verhältnis d0 > d1 erfüllt ist, ist es möglich, eine elektrostatische Kapazität C01 entsprechend der Größe des Abstands (Dicke) d1 zu erhalten.
Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel gegeben, um die Miniaturisierung und Höhenreduktion des in dem Ausführungsbeispiel gezeigten dielektrischen Resonators zu beschreiben. Bei der in den 1 bis 4 gezeigten Ausbildung besitzt das dielektrische Substrat 1 eine in etwa rechteckige Parallelepidform, wobei dielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r = 92 verwendet wird. Die Maße des dielektrischen Substrats 1 sind so gewählt, dass die Oberfläche in der Oberfläche 23 2 mm × 2 mm und die Länge L1 2,5 mm ist. Der Durchmesser D2 des zweiten Lochs 51 ist 0,5 mm und der Durchmesser D11 des ersten Lochs 41 ist 1 mm.
Bei loser Verbindung des Resonators wurde die Resonanzfrequenz mit 2,02 GHz gemessen. Da im Stand der Technik die Länge L1 zwischen etwa 3,5 bis 4 mm bei einem Viertel-Wellenlängen-Resonator mit einer Resonanzfrequenz von 2,02 GHz sein muss, kann eine Reduzierung von etwa 30 % mit der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren dielektrischen Resonators, der nicht Teil der Erfindung ist. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 5. In diesen Abbildungen werden identische Bezugszeichen solchen Teilen zugewiesen, die identisch in den 1 bis 4 enthalten sind. Redundante Erklärungen werden vermieden, soweit dies möglich ist. Bei dem in den 5 und 6 gezeigten dielektrischen Resonator öffnet sich ein Ende des ersten Lochs 41 in die erste Oberfläche 21, während das andere Ende sich in die äußere Oberfläche 22 öffnet, die der ersten Oberfläche 21 gegenüberliegt. Der erste innere Leiter 61, der im Inneren des ersten Lochs 41 vorgesehen ist, ist von dem äußeren Leiterfilm 3 über die Lücke g11 auf der ersten Oberfläche 21 und von dem äußeren Leiterfilm 3 durch eine Lücke g01 auf der äußeren Oberfläche 22 getrennt.
Im Falle dieses dielektrischen Resonators können gesteigerte elektrostatische Kapazitäten C01, C03 und C04 erreicht werden, da die sich überlappenden Bereiche zwischen dem ersten inneren Leiter 61 und dem äußeren Leiterfilm 3, der auf den äußeren Oberflächen 24 bis 26 vorgesehen ist, vergrößert sind.
Ein weiteres Merkmal des in den 5 und 6 gezeigten dielektrischen Resonators ist es, dass der Anschluss 11 an der äußeren Oberfläche 22 des dielektrischen Substrats 1 vorgesehen und kapazitiv mit dem zweiten inneren Leiter 61 über eine dielektrische Schicht gekoppelt ist. Der Anschluss 11 ist von dem äußeren Leiterfilm 3 durch die Lücke g21 getrennt.
Eine Miniaturisierung und Höhenreduktion ist ebenfalls mit den dielektrischen Resonatoren möglich, die in den 5 und 6 dargestellt sind.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines dielektrischen Resonators gemäß der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine perspektivische Ansicht des in 7 gezeigten dielektrischen Resonators von unten. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 in 7. Bei dieser Ausführungsform ist der Anschluss 11 so ausgebildet, dass er sich über die äußere Oberfläche 22 und die Unterseite der äußeren Oberfläche 24 erstreckt. Eine Miniaturisierung und Höhenreduktion des dielektrischen Resonators ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls möglich.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dielektrischen Filters. 11 ist eine perspektivische Ansicht des in 10 gezeigten dielektrischen Filters von der Rückseite. 12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 in 10. 13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13-13 in 12. Diese Abbildungen zeigen ein Beispiel eines dielektrischen Filters mit zwei Resonatoreinheiten Q1 und Q2. Die Resonatoreinheiten Q1 und Q2 teilen das dielektrische Substrat 1 und sind über das dielektrische Substrat 1 integriert. Die Resonatoreinheit Q1 weist das erste Loch 41 und das zweite Loch 51 auf. Das erste Loch 41 und das zweite Loch 51 können jegliche der zuvor dargestellten und beschriebenen Ausbildungen besitzen. Wenn die in den 1 bis 4 gezeigte Ausbildung verwendet wird, besitzt das erste Loch 41 ein Ende, das sich in die erste Oberfläche 21 öffnet und sich von der ersten Oberfläche 21 in Richtung auf die äußere Oberfläche 22 erstreckt. Das Innere des ersten Lochs 41 ist mit dem ersten inneren Leiter 61 versehen. Der erste innere Leiter 61 ist von dem äußeren Leiterfilm 3 auf der ersten Oberfläche 21 über den Spalt g11 getrennt.
Ein Ende des zweiten Lochs 51 öffnet sich in die äußere Oberfläche 23, die nicht der ersten Oberfläche 21 gegenüberliegt, während das andere Ende mit dem anderen Ende des ersten Lochs 41 im Inneren des dielektrischen Substrats 1 verbunden ist. Ein Ende des zweiten inneren Leiters 81 des zweiten Lochs 51, das sich in die äußere Oberfläche 23 öffnet, ist mit dem äußeren Leiterfilm 3 verbunden, während das andere Ende mit dem ersten inneren Leiter 61 im Inneren des dielektrischen Substrats 1 verbunden ist.
Die Resonatoreinheit Q2 hat eine im Wesentlichen identische Ausbildung wie die Resonatoreinheit Q1 und weist ein erstes Loch 42 und ein zweites Loch 52 auf. Das erste Loch 42 und das zweite Loch 52 können jegliche der in den 1 bis 9 gezeigten und beschriebenen Ausbildungen besitzen. Wenn die in den 1 bis 4 gezeigte Ausbildung verwendet wird, besitzt das erste Loch 42 ein Ende, das sich in die erste Oberfläche 21 öffnet und sich von der ersten Oberfläche 21 in Richtung auf die äußere Oberfläche 22 erstreckt. Das Innere des ersten Lochs 42 ist mit einem ersten inneren Leiter 62 versehen. Der erste innere Leiter 62 ist von dem äußeren Leiterfilm 3 auf der ersten Oberfläche 21 durch einen Spalt g12 getrennt.
Ein Ende des zweiten Lochs 52 öffnet sich in die äußere Oberfläche 23, die benachbart zu der ersten Oberfläche 21 ist, während das andere Ende mit dem anderen Ende des ersten Lochs 42 im Inneren des dielektrischen Substrats 1 verbunden ist. Ein Ende eines zweiten inneren Leiters 82 des zweiten Lochs 52, das sich in die äußere Oberfläche 23 öffnet, ist mit dem äußeren Leiterfilm 3 verbunden, während das andere Ende mit dem ersten inneren Leiter 62 verbunden ist. Spezifischere Aspekte der Resonatoreinheiten Q1 und Q2 werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben, wobei auf redundante Erklärungen verzichtet wird.
Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform die äußere Oberfläche 22 des dielektrischen Substrats 1 mit einem ersten Anschluss 11 und einem zweiten Anschluss 12 als Eingangs-/Ausgangs-Anschluss versehen (siehe 11 bis 13). Der erste Anschluss 11 ist an einer Stelle gegenüberliegend zum ersten Loch 41 über die dielektrische Schicht 72 einer Dicke d21 vorgesehen und elektrisch von dem äußeren Leiterfilm 3 über den isolierenden Spalt g21 isoliert.
Der zweite Anschluss 12 ist an einer dem ersten Loch 42 gegenüberliegenden Stelle über die dielektrische Schicht 72 einer Dicke d22 vorgesehen und elektrisch von dem äußeren Leiterfilm 3 durch einen isolierenden Spalt g isoliert.
Zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 11 und 12 und den inneren Leitern 61 und 62 der ersten Löcher 41 und 42 ist eine Kapazitätsverbindung hergestellt, die durch die Dicke zwischen den dielektrischen Schichten und deren dielektrische Konstante und Oberfläche bestimmt wird. Die ersten und zweiten Anschlüsse 11 und 12 müssen die inneren Leiter 61 und 62 der ersten Löcher 41 und 42 nicht überdecken. Sie können an Stellen vorgesehen sein, wo sie teilweise einander bedecken oder an Stellen, wo sie einander überhaupt nicht bedecken. Die isolierenden Spalte g21 und g22 können auch als ein Spalt miteinander verbunden sein.
Ob die Verbindung zwischen der Resonatoreinheit Q1 und der Resonatoreinheit Q2 eine kapazitive Verbindung oder eine induktive Verbindung ist, hängt von der relativen Beziehung zwischen der Kapazität C04 und den Kapazitäten C01, C03 und C06 ab. Die Kapazität C04 ist zwischen den inneren Leitern 61 und 62 der ersten Löcher 41 und 42 gebildet, die die Resonatoreinheiten Q1 und Q2 bilden. Die Kapazitäten C01, C03 und C06 sind zwischen dem äußeren Leiterfilm 3 und den ersten inneren Leitern 61 und 62 der ersten Löcher 41 und 42 gebildet. Wenn die zuerst Genannte stärker ist, ist die Verbindung zwischen Q1 und Q2 vorwiegend kapazitiv. Wenn die zuletzt genannte stärker ist, ist die Verbindung vorwiegend induktiv.
Da die Resonatoreinheit Q2 dieselbe Ausbildung wie die Resonatoreinheit Q1 in dem in den 10 bis 13 gezeigten dielektrischen Filter aufweist, können die Beschreibung der Funktion und der Vorteile der Resonatoreinheit Q1 auch auf die Resonatoreinheit Q2 angewendet werden. Wenn der gesamte dielektrische Filter betrieben wird, sollte die Verbindung zwischen der Resonatoreinheit Q1 und der Resonatoreinheit Q2 berücksichtigt werden.
14 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dielektrischen Filters. Ein Merkmal der in 14 dargestellten Ausführungsform ist es, dass sie eine Öffnung 101 in der äußeren Oberfläche 23 des dielektrischen Substrats 1 aufweist. Die Öffnung 101 weist die zweiten Löcher 51 und 52 der Resonatoreinheiten Q1, Q2 in ihrem Inneren auf.
Gemäß der Ausführungsform der 14 können die Verbindungseigenschaften zwischen den Resonatoreinheiten Q1, Q2 und deren Resonanzfrequenzen durch die Auswahl der Abmessungen der Ausnehmung 101 eingestellt werden.
15 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dielektrischen Filters. 16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 in 15. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das erste Loch 41 eine große Öffnung 411 und eine kleine Öffnung 412 auf. Die große Öffnung 411 öffnet sich in die erste Oberfläche 21 und die kleine Öffnung 412 erstreckt sich bis hinter die Rückseite der großen Öffnung 411. Das erste Loch 42 weist ebenfalls eine große Öffnung 421 und eine kleine Öffnung 422 auf, wobei sich die große Öffnung 421 in die erste Oberfläche 21 öffnet, während sich die kleine Öffnung 422 bis hinter die Rückseite der großen Öffnung 421 erstreckt.
In der in den 15 und 16 dargestellten Ausführungsform weisen die zweiten Löcher 51 und 52 große Öffnungen 511 und 521 und kleine Öffnungen 512 und 522 auf. Die großen Öffnungen 511 und 521 öffnen sich in die äußere Oberfläche 23. Die kleinen Öffnungen 512 und 522 setzen sich bis hinter die Rückseite der großen Öffnungen 511 und 521 fort.
Im Falle der in den 15 und 16 dargestellten Ausführungsform können die Verbindungseigenschaften zwischen der Resonatoreinheit Q1 und der Resonatoreinheit Q2 und deren Resonanzfrequenzen durch die Auswahl der Durchmesser der großen Öffnungen (411, 421) und (511, 521) eingestellt werden.
17 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Filters mit drei Resonatoreinheiten Q1, Q2 und Q3. 18 ist eine perspektivische Ansicht des in 17 gezeigten dielektrischen Filters von der Rückseite. 19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 19-19 in 17. 20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20-20 in 19.
Die Resonatoreinheiten Q1, Q2 und Q3 teilen sich das dielektrische Substrat 1 und sind durch das dielektrische Substrat 1 zusammengefasst. Beim dielektrischen Substrat 1 sind die größeren Flächen der äußeren Oberflächen mit Ausnahme der ersten Oberfläche 21 von dem äußeren Leiterfilm 3 bedeckt.
Die Resonatoreinheit Q1 weist das erste Loch 41 und das zweite Loch 51 auf. Die Resonatoreinheit Q2 weist das erste Loch 42 und das zweite Loch 52 auf. Die Resonatoreinheit Q3 weist ein erstes Loch 43 und ein zweites Loch 53 auf. Die jeweiligen Ausbildungen und Relativbeziehungen der ersten Löcher 41 bis 43 und der zweiten Löcher 51 bis 53 wurden bereits zuvor beschrieben.
Im Falle der dargestellten Ausführungsform existieren die elektrostatischen Kapazitäten C01, C02, C03, C05, C07 und C08, die aus dielektrischen Schichten 71, 72, 73, 75, 77 und 78 bestehen, zwischen dem äußeren Leiterfilm 3 und den entsprechenden ersten inneren Leitern 61 bis 63, die im Inneren der ersten Löcher 41 bis 43 vorgesehen sind. Eine elektrostatische Kapazität C04, die aus der dielektrischen Schicht 74 besteht, existiert zwischen der Resonatoreinheit Q1 und der Resonatoreinheit Q2. Eine elektrostatische Kapazität C06, die aus einer dielektrischen Schicht 76 besteht, existiert zwischen der Resonatoreinheit Q2 und der Resonatoreinheit Q3 (siehe 19 und 20). Der Wert der elektrostatischen Kapazitäten C01 bis C08 wird in Übereinstimmung mit den gewünschten Eigenschaften gewählt. Weiterhin ist es akzeptabel, wenn die Dicken d11 bis d13 (siehe 17) der dielektrischen Schicht 71 in jeder der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 unterschiedlich ist. Dies gilt ebenfalls für die elektrostatische Kapazität C01, die in jeder der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 unterschiedlich sein kann.
Bei dieser Ausführungsform ist die Tiefe des ersten Lochs 42 in der Resonatoreinheit Q2, die zwischen den Resonatoreinheiten Q1 und Q3 angeordnet ist, kleiner als bei den Resonatoreinheiten Q1 und Q3. Die Dicke d12 der dielektrischen Schicht 71 in der Resonatoreinheit Q2 ist größer als die Dicken d11 und d13 der dielektrischen Schicht 71 in den Resonatoreinheiten Q1 und Q3 (siehe 17).
Dementsprechend ist die elektrostatische Kapazität C01 der Resonatoreinheit Q2 kleiner als die elektrostatische Kapazität C01 der Resonatoreinheiten Q1 und Q3.
Der erste Anschluss 11 ist in einer Stellung platziert, die dem ersten Loch 41 in der äußeren Oberfläche 22 entspricht und von dem äußeren Leiterfilm 3 durch den isolierenden Spalt g21 elektrisch isoliert.
Der zweite Anschluss 12 ist in einer Stellung platziert, die dem dritten Loch 43 in der äußeren Oberfläche 22 entspricht und von dem äußeren Leiterfilm 3 durch den isolierenden Spalt g22 elektrisch isoliert.
Gemäß den in den 17 bis 20 gezeigten Ausführungsformen werden zusätzlich zum Erreichen der Miniaturisierung und Höhenreduktion ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen die bevorzugten Eigenschaften der Frequenz aufgrund der größeren Anzahl von Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 verbessert.
Als nächstes werden spezifische Beispiele gegeben, um die Frequenzeigenschaften der in den 17 bis 20 gezeigten dielektrischen Filter zu beschreiben. Bei der in den 17 bis 20 gezeigten Ausbildung besitzt das dielektrische Substrat 1 eine etwa rechteckige Parallelepidgestalt, wobei dielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r = 92 verwendet wird. Die Gestalt des dielektrischen Substrats 1 ist so gewählt, dass die Fläche in der Oberfläche 23 4,2 mm × 2 mm und die Länge L1 2,5 mm ist. Die Durchmesser D2 der zweiten Löcher 51 bis 53 sind 0,7 mm. Da die gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten ersten Löcher 41 bis 43 nahe aneinander liegen, wird eine große Kapazität in der Fläche generiert. Daher weisen die benachbarten Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 eine kapazitive Verbindung auf.
21 zeigt die charakteristische Kurve L11 des Bandpassfilters und die charakteristische Kurve L21 der Einfügungsverluste des zuvor genannten spezifischen Beispiels. In dem Diagramm ist die Frequenz (MHz) auf der horizontalen Achse und die Dämpfung (dB) der charakteristischen Kurve L11 des Bandpassfilters auf der linken vertikalen Achse wiedergegeben. Die Einfügungsverluste (dB) der charakteristischen Kurve L21 der Einfügungsverluste ist auf der rechten vertikalen Achse wiedergegeben.
22 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines dielektrischen Filters mit drei Resonatoreinheiten Q1, Q2 und Q3. 23 ist eine 22 entsprechende Querschnittsansicht. Die grundsätzliche Ausbildung der in 22 und 23 gezeigten Ausführungsform ist der in den 17 bis 20 gezeigten Ausführungsform ähnlich, unterscheidet sich jedoch bezüglich der folgenden Aspekte: die Ausbildungen der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 sind im Wesentlichen identisch, die Intervalle zwischen den ersten Löchern 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 sind größer als in den 17 bis 20 und die Dicken d11, d12 und d13 der dielektrischen Schicht 71, die den Abständen zwischen dem äußeren Leiterfilm 3 und den ersten Löchern 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 entsprechen, sind kleiner als in den 17 bis 20.
Als nächstes wird ein spezifisches Beispiel gegeben, um die Frequenzeigenschaften des in den 22 und 23 gezeigten dielektrischen Filters zu beschreiben. Bei der in den 21 und 22 gezeigten Ausführungsform weist das dielektrische Substrat 1 eine in etwa rechteckige Parallelepidform auf, wobei ein dielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r = 92 verwendet wird. Die Form des dielektrischen Substrats 1 wird so gewählt, dass die Fläche in der Oberfläche 23 4,2 mm × 2 mm und die Länge L1 2,5 mm beträgt. Die Durchmesser D2 der zweiten Löcher 51 bis 53 sind 0,7 mm.
In dem in den 22 und 23 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Intervalle zwischen den ersten Löchern 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 größer als in den 17 bis 20, so dass die erzeugte Kapazität zwischen den Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 klein ist. Andererseits ist die Kapazität C01, die generiert wird, vergleichsweise groß, da die Abstände d11 bis d13 zwischen dem äußeren Leiterfilm 3 und den ersten Löchern 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 kleiner sind als in den 17 bis 20. Daher existiert eine induktive Verbindung zwischen den benachbarten Resonatoreinheiten Q1 bis Q3. Dieser Aspekt unterscheidet sich von dem der Ausführungsform in den 17 bis 20, die eine kapazitive Verbindung aufweist.
24 zeigt die charakteristische Kurve L11 des Bandpassfilters und die charakteristische Kurve L21 der Einfügungsverluste des zuvor genannten spezifischen Beispiels, welches die Ausführungsform der 22 und 23 betrifft. In dem Diagramm ist die Frequenz (MHz) auf der horizontalen Achse, die Dämpfung für die charakteristische Kurve L11 für den Bandpassfilter auf der linken vertikalen Achse und die Einfügungsverluste (dB) der charakteristischen Kurve L21 der Einfügungsverluste auf der rechten vertikalen Achse wiedergegeben.
Die erfindungsgemäße dielektrische Vorrichtung kann als Vorrichtung mit extensiver Abdeckung für einen dielektrischen Resonator, einen dielektrischen Filter oder einen Duplexer verwendet werden. Dielektrische Resonatoren und dielektrische Filter wurden bisher detailliert unter Bezugnahme auf die 1 bis 24 beschrieben. Aufgrund der Platzbeschränkungen werden keine weiteren Beschreibungen erfolgen. Es ist jedoch ersichtlich, dass eine größere Anzahl von Resonatoreinheiten vorgesehen sein kann und dass verschiedene Kombinationen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen möglich sind.
Als nächstes wird ein Duplexer als ein weiteres signifikantes Ausführungsbeispiel einer dielektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
25 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Duplexers. 26 ist eine perspektivische Ansicht des in 25 gezeigten Duplexers in einer Ansicht von hinten. 27 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 27-27 in 25. Der dargestellte Duplexer besitzt sechs Resonatoreinheiten Q1 bis Q6. Die Resonatoreinheiten Q1 bis Q6 teilen sich das dielektrische Substrat 1 und sind über das dielektrische Substrat 1 zusammengefasst. Beim dielektrischen Substrat 1 sind größere Flächen der äußeren Oberflächen mit Ausnahme der ersten Oberfläche 21 (die offene Oberfläche) mit dem äußeren Leiterfilm 3 bedeckt.
Von diesen Resonatoreinheiten Q1 bis Q6 weist die Resonatoreinheit Q1 eine Kombination des ersten Lochs 41 und des zweiten Lochs 51 auf. Die Resonatoreinheit Q2 weist eine Kombination des ersten Lochs 42 und des zweiten Lochs 52 auf. Die Resonatoreinheit Q3 weist eine Kombination des ersten Lochs 43 und des zweiten Lochs 53 auf. Die Resonatoreinheit Q4 weist eine Kombination eines ersten Lochs 44 und eines zweiten Lochs 54 auf. Die Resonatoreinheit Q5 weist eine Kombination eines ersten Lochs 45 und eines zweiten Lochs 55 auf. Die Resonatoreinheit Q6 weist eine Kombination eines ersten Lochs 46 und eines zweiten Lochs 56 auf.
Die Details der jeweiligen Ausbildung und Relativanordnung der ersten Löcher 41 bis 46 und der zweiten Löcher 51 bis 56 sind identisch mit denen in Bezug auf 1 bis 20 beschriebenen. Die ersten Löcher 41 bis 46 besitzen die ersten inneren Leiter 61 bis 66. Die zweiten Löcher 51 bis 56 besitzen die zweiten inneren Leiter 81 bis 86.
Da der Duplexer als Antennenduplexer verwendet wird, kann entweder der Satz von Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 oder Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 als der Transmitter verwendet werden, während der andere Satz als der Receiver verwendet wird. Da die Übertragungsfrequenz und die Empfangsfrequenz unterschiedlich sind, sind die Resonanzeigenschaften der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 und die Resonanzeigenschaften der Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 ebenfalls unterschiedlich.
Innerhalb der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 im Transmitterende ist der erste Anschluss 11 an der äußeren Oberfläche 24 mit dem ersten Loch 41 der Resonatoreinheit Q1 über dielektrische Schichten verbunden, die aus dem dielektrischen Substrat 1 bestehen.
In den Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 ist der dritte Anschluss 13, der an der Seite der äußeren Oberfläche 24 in dem dielektrischen Substrat 1 vorgesehen ist, mit dem ersten Loch 46 der Resonatoreinheit Q6 über die dielektrischen Schichten verbunden, die aus dem dielektrischen Substrat 1 bestehen. Die Details der kapazitiven Verbindung in diesem Fall sind identisch mit den bereits zuvor beschriebenen.
Weiterhin ist der zweite Anschluss 12, der als Antenne verwendet wird, mit den ersten Löchern 43 und 44 der mittleren Resonatoreinheiten Q3 und Q4 in der Seite der äußeren Oberfläche 24 verbunden.
Die ersten bis dritten Anschlüsse 11 bis 13 sind so angeordnet, dass sie von dem äußeren Leiterfilm 3 in der äußeren Oberfläche 22 durch die isolierenden Spalte g21 bis g23 elektrisch isoliert sind. Die ersten bis dritten Anschlüsse 11 bis 13 können verwendet werden, um die Vorrichtung auf einer Montageplatte zu montieren.
Die ersten Löcher 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 sind in Richtung auf die Oberfläche 24 langgestreckt ausgebildet (in 25). Die ersten Löcher 44 bis 46 der Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 sind in horizontaler Richtung länglich ausgebildet. Die Abstände von den ersten Löchern 41 bis 43 der Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 zu dem äußeren Leiterfilm 3 sind kleiner als die Abstände von den ersten Löchern 44 bis 46 der Resonatoreinheiten Q4 bis Q6. Daher weisen die Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 eine induktive Verbindung und die Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 eine kapazitive Verbindung auf.
Obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist es offensichtlich, dass jede Art der Ausbildung (siehe 1 bis 23), die beispielhaft als dielektrischer Resonator oder dielektrischer Filter gezeigt wurde, auch als Duplexer angepasst werden kann.
Als nächstes wird ein spezifisches Beispiel verwendet, um den in den 25 bis 27 gezeigten Duplexer zu beschreiben. Bei der in den 25 bis 27 gezeigten Ausführungsform weist das dielektrische Substrat 1 eine in etwa rechteckige Parallelepidform auf, wobei ein dielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r = 92 verwendet wird. Die Form des dielektrischen Substrats 1 ist so gewählt, dass die Fläche in der Oberfläche 23 8,5 mm × 2 mm und die Länge L1 2,5 mm beträgt. Die Durchmesser D2 der zweiten Löcher 51 bis 56 sind 0,6 mm.
28 zeigt die Frequenzcharakteristika eines Duplexers gemäß der zuvor genannten spezifischen Ausführungsform. In dem Diagramm ist die Frequenz (MHz) auf der horizontalen Achse, die Dämpfung (dB) der charakteristischen Kurven L11 und L12 des Bandpassfilters auf der linken vertikalen Achse und die Einfügungsverluste (dB) der charakteristischen Kurven L21 und L22 der Einfügungsverluste auf der rechten vertikalen Achse wiedergegeben. Die charakteristische Kurve L11 des Bandpassfilters betrifft die Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 und die charakteristische Kurve L12 des Bandpassfilters betrifft die Resonatoreinheiten Q4 bis Q6. Die charakteristische Kurve L21 der Einfügungsverluste betrifft die Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 und die charakteristische Kurve L22 der Einfügungsverluste betrifft die Resonatoreinheiten Q4 bis Q6.
Wie oberhalb beschrieben wurde, weisen die Resonatoreinheiten Q1 bis Q3 eine induktive Verbindung und die Resonatoreinheiten Q4 bis Q6 eine kapazitive Verbindung auf, so dass es möglich ist, einen Duplexer mit adäquaten Dämpfungseigenschaften in zwei Bändern zu erreichen, wenn drei der Resonatoren für Hochfrequenz-Bandpassfilter und die anderen drei Resonatoren für Niedrigfrequenz-Bandpassfilter benutzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt. Bei dem dielektrischen Substrat 1 zum Ausbilden der Mehrzahl von Resonatoreinheiten Q1 bis Q6 müssen die ersten Löcher 41 bis 46, die in den Oberflächen mit Ausnahme der Oberfläche 23 gebildet sind, nicht in derselben Seitenfläche ausgebildet sein. Sie können in jeder geeigneten Seitenoberfläche in Übereinstimmung mit den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und dem Einstellungsausmaß angeordnet sein. Leiterfreie Bereiche um die ersten Löcher 41 bis 46 können in Übereinstimmung mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften entweder getrennt oder durch die Leiter zusammengefasst sein. Die anderen Resonatoreinheiten, die benachbart zu den zweiten Löchern 51 bis 56 ausgebildet sind, können aus der Oberfläche 24 gebildet sein, die der Oberfläche 23 gegenüberliegt.
Wie zuvor beschrieben wurde, können die folgenden Auswirkungen gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden.

(a) Es ist möglich, eine dielektrische Vorrichtung bereitzustellen, die für eine Miniaturisierung und Höhenreduktion geeignet ist.
(b) Es ist möglich, eine oberflächenmontierbare dielektrische Vorrichtung bereitzustellen.

Claims

Dielektrische Vorrichtung, mit einem dielektrischen Substrat (1) und mindestens einer Resonatoreinheit (Q1), wobei das dielektrische Substrat (1) auf einer ersten Oberfläche (21) und anderen äußeren Oberflächen (22 bis 26) eine äußere Leiterschicht (3) aufweist; die Resonatoreinheit (Q1) ein erstes Loch (41) und ein zweites Loch (51) aufweist; das erste Loch (41) in dem dielektrischen Substrat (1) vorgesehen ist, das erste Loch (41) ein Ende besitzt, das sich in die erste Oberfläche (21) öffnend ausgebildet ist, sich das erste Loch (41) von der ersten Oberfläche (21) in Richtung auf eine entgegengesetzte äußere Oberfläche (22) erstreckt, und das erste Loch (41) einen ersten inneren Leiter (61) im Inneren besitzt, wobei der erste innere Leiter (61) von der äußeren Leiterschicht (3) auf der ersten Oberfläche (21) durch einen Spalt (g11) getrennt ist; und das zweite Loch (51) in dem dielektrischen Substrat (1) vorgesehen ist, sich das zweite Loch (51) in eine äußere Oberfläche (23) öffnet, die nicht der ersten Oberfläche (21) gegenüberliegt, das zweite Loch (51) mit dem ersten Loch (41) im Inneren des dielektrischen Substrats (1) verbunden ist, und das zweite Loch (51) einen zweiten inneren Leiter (81) in dem Inneren besitzt, wobei ein Ende des zweiten inneren Leiters (81) mit dem ersten inneren Leiter (61) im Inneren des dielektrischen Substrats (1) verbunden ist, und das andere Ende mit der äußeren Leiterschicht (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das andere Ende des ersten Lochs (41) in Längsrichtung bis jenseits des Verbindungsbereichs mit dem zweiten Loch (51) erstreckt, ohne die äußere Oberfläche (22) zu erreichen, die gegenüber der ersten Oberfläche (21) liegt; und ein Anschluss (11) auf der äußeren Oberfläche (22) gegenüber der ersten Oberfläche (21) des dielektrischen Substrats (1) vorgesehen ist und der Anschluss (11) mit dem ersten inneren Leiter (61) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Anschluss (11), wobei: eine Mehrzahl erster Löcher (41) vorhanden ist, von denen sich jedes in eine andere äußere Oberfläche des dielektrischen Substrats (1) öffnet und mit einem ersten inneren Leiter (61) versehen ist, der mit dem zweiten inneren Leiter (81) im Inneren des dielektrischen Substrats (1) verbunden ist; und der Anschluss (11), der auf der äußeren Oberfläche (22) gegenüber der ersten Oberfläche (21) des dielektrischen Substrats (1) vorgesehen ist, mit einem der ersten inneren Leiter (61) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Abstand (d0) zwischen dem ersten Loch (41) und der äußeren Oberfläche (23), in die sich das zweite Loch (51) öffnet, größer ist als der Abstand (d1) zwischen dem ersten Loch (41) und der Oberfläche (24), die gegenüber dem zweiten Loch (51) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: eine Mehrzahl von Resonatoreinheiten (Q1, Q2) vorgesehen ist und benachbarte Resonatoreinheiten (Q1, Q2) elektrisch miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei: der erste Anschluss (11), der auf der äußeren Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche (21) des Substrats (1) vorgesehen ist, mit dem ersten inneren Leiter (61) mindestens einer Resonatoreinheit (Q1) der Resonatoreinheiten (Q1, Q2) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird; und der zweite Anschluss (12) auf dem dielektrischen Substrat (1) bereitgestellt ist und mit mindestens einer Resonatoreinheit (Q2) der anderen Resonatoreinheiten (Q1, Q2) elektrisch verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: der zweite Anschluss (12) auf der äußeren Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche (21) des dielektrischen Substrats (1) vorgesehen und mit dem ersten inneren Leiter (61) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: der zweite Anschluss (12) auf der äußeren Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche (21) des dielektrischen Substrats (1) vorgesehen und mit dem zweiten inneren Leiter (62) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: zwei benachbarte Resonatoreinheiten (Q1, Q2) kapazitiv miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: zwei benachbarte Resonatoreinheiten (Q1, Q2) induktiv miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Mehrzahl von Resonatoreinheiten (Q1, Q2) eine stufenförmige Ausnehmung (101) aufweist; und die Ausnehmung (101) in der äußeren Oberfläche (23) gebildet ist, in der sich das zweite Loch (51, 52) öffnet und die zweiten Löcher (51, 52) darin aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das erste Loch (41) eine große Öffnung (411) und eine kleine Öffnung (412) aufweist; und sich die große Öffnung (411) in die erste Oberfläche (21) öffnet, während sich die kleine Öffnung (412) weiter bis hinter die große Öffnung (411) fortsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das zweite Loch (51) eine große Öffnung (511) und eine kleine Öffnung (512) aufweist; und sich die große Öffnung (511) in die Oberfläche (23) öffnet, in die sich das zweite Loch (51) öffnet, während sich die kleine Öffnung (512) weiter bis hinter die große Öffnung (511) fortsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das erste Loch (41) einen größeren Durchmesser als das zweite Loch (51) besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei: die Form des ersten Lochs (41) in einer Querschnittsansicht in etwa rechteckig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein dielektrischer Filter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein Duplexer ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, mit drei Resonatoreinheiten (Q1 bis Q3) und drei Anschlüssen (11 bis 13), wobei: der erste Anschluss (11) auf der äußeren Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche (21) des dielektrischen Substrats vorgesehen und mit dem ersten inneren Leiter (61) mindestens einer (Q1) der Resonatoreinheiten (Q1 bis Q3) durch eine elektrostatische Kapazität (C02) elektrisch verbunden ist, wobei die elektrostatische Kapazität (C02) durch eine dielektrische Schicht (72) bereitgestellt wird; der zweite Anschluss (12) mit mindestens einer Resonatoreinheit (Q2) der anderen Resonatoreinheiten (Q2, Q3) elektrisch verbunden ist; und der dritte Anschluss (13) mit mindestens einer Resonatoreinheit (Q3) der verbleibenden Resonatoreinheiten (Q3) elektrisch verbunden ist.