DE69920546T2

DE69920546T2 - Koplanarleitungsfilter und -duplexer

Info

Publication number: DE69920546T2
Application number: DE69920546T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Nagaokakyo-shi Tsujiguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JPH11220304A; JP3319377B2; EP0933831B1; US6166612A; EP0933831A1; US6262640B1; DE69920546D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Koplanarleitungsfilter und einen Duplexer, insbesondere auf ein Koplanarleitungsfilter und einen Duplexer für die Verwendung in einer Mikrowellenbandkommunikationsvorrichtung und dergleichen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den letzten Jahren wurde ein Bandpassfilter, das einen Koplanarresonator verwendet, als ein Filter in einer Mikrowellenbandkommunikationsvorrichtung vorgeschlagen. 10 zeigt beispielsweise ein Bandpassfilter 81, das λ/4-Koplanarresonatoren Q11–Q13 umfasst, die in Reihe geschaltet sind. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q11–Q13 sind zwischen die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 87 und 88 geschaltet, über Kondensatoren C11–C14, die konzentrierte konstante Elemente umfassen. Der λ/4-Koplanarresonator Q11 umfasst einen Mittelleiter 82a und einen Masseleiter 83, der vorgesehen ist, während ein Zwischenraum von dem Mittelleiter 82a sichergestellt wird. Ein Ende des Mittelleiters 82a ist elektrisch mit dem Masseleiter 83 verbunden, und bildet einen λ/4-Koplanarresonator Q11 mit einem verbundenen Ende. Gleichartig dazu umfassen die λ/4-Koplanarresonatoren Q12 und Q13 Mittelleiter 82b und 82c die eine elektrische Länge aufweisen, die einer Viertelwellenlänge entspricht, und den Masseleiter 83, der vorgesehen ist, während ein Zwischenraum von diesen Mittelleitern 82b und 82c sichergestellt ist.
Ferner umfasst das in 11 gezeigte Bandpassfilter 91 λ/2-Koplanarresonatoren Q14–Q16, die in Reihe geschaltet sind. Der λ/4-Koplanarresonator Q14 umfasst einen Mittelleiter 92a, der eine elektrische Länge aufweist, die einer halben Wellenlänge entspricht, und Masseleiter 93, die auf jeder Seite des Mittelleiters 92a vorgesehen sind, während ein Zwischenraum zwischen dem Mittelleiter 92a und den Masseleitern 93 sichergestellt ist. Gleichartig dazu umfassen die λ/2-Koplanarresonatoren Q15 und Q16 jeweils Mittelleiter 92b und 92c, die elektrische Längen aufweisen, die einer halben Wellenlänge entsprechen, und die Masseleiter 83 auf jeder Seite der Mittelleiter 92b und 92c, während ein Zwischenraum zwischen diesen und den Masseleitern 93 sichergestellt wird. Die λ/2-Koplanarresonatoren Q14–Q16 sind in Reihe geschaltet durch kapazitive Koppler C16 und C17, die an einem Zwischenraum gebildet sind, der zwischen den Mittelleitern 92a und 92b vorgesehen ist, und einem Zwischenraum, der zwischen den Mittelleitern 92b und 92c vorgesehen sind, und zwischen Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 97 und 98 geschaltet sind, durch kapazitive Koppler C15 und C18, die an einem Zwischenraum, der zwischen dem Mittelleiter des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 97 und dem Mittelleiter 92a des Resonators Q14 vorgesehen ist, und einem Zwischenraum, der zwischen dem Mittelleiter des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 98 und dem Mittelleiter des Resonators Q16 vorgesehen ist, gebildet sind.
Da die Mittelleiter 82a–82c der λ/4-Koplanarresonatoren Q11–Q13 durch Masseleiter 83 voneinander getrennt sind, ist es jedoch bei dem in 10 gezeigten Bandpassfilter 81 schwierig, die λ/4-Koplanarresonatoren Q11–Q13 mit einer verteilungskonstanten Vorrichtung zu verbinden, und der Entwurf war komplex. Da andererseits das in 11 gezeigte Bandpassfilter 91 Mittelleiter 92a–92c verwendet, die elektrische Längen aufweisen, die einer halben Wellenlänge entsprechen, ist dasselbe aufwendig im Vergleich mit einem Bandpassfilter, das λ/4-Koplanarresonatoren verwendete.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein leicht zu entwerfendes kleines Koplanarleitungsfilter und einen Duplexer.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft ein Koplanarleitungsfilter oder einen Duplexer, das folgende Merkmale umfasst: ein dielektrisches Substrat; eine Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren, die auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen sind, wobei jeder der Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren einen ersten Mittelleiter umfasst, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge entspricht; und einen Masseleiter, der mit einem Zwischenraum an beiden Seiten des ersten Mittelleiters versehen ist; zumindest einen kapazitiven Kopplungsabschnitt, der einen Zwischenraum umfasst, der zwischen den Enden der ersten Mittelleiter eines Paars der λ/4-Koplanarresonatoren vorgesehen ist; und zumindest einen induktiven Kopplungsabschnitt, der einen Führungsleiter umfasst, der die Enden eines Paars der ersten Mittelleiter und Masse elektrisch verbindet, und an einem Verbindungsabschnitt des Paars der λ/4-Koplanarresonatoren vorgesehen ist; wobei die Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren in Reihe geschaltet ist, wobei der kapazitive Kopplungsabschnitt und der induktive Kopplungsabschnitt abwechselnd vorgesehen sind.
Durch die oben beschriebene Struktur und Anordnung kann ein Koplanarleitungsfilter oder ein Duplexer klein gemacht werden durch Verwenden von Koplanarresonatoren, die einen Mittelleiter umfassen, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge entspricht. Kapazitive Koppler, die die Kapazität in einem Zwischenraum verwenden, der zwischen Mittelleitern von mehreren λ/4-Koplanarresonatoren vorgesehen ist, und dielektrische Koppler, die die Induktivität von Führungsleitern verwenden, die Mittelleiter und Masseleiter elektrisch verbinden, werden abwechselnd wiederholt und in Reihe geschaltet. Dann wird die kapazitive Kopplung verstärkt wenn die Kapazität des Zwischenraums zwischen den Mittelleitern stärker ist, und die induktive Kopplung wird verstärkt, wenn die Induktivität der Führungsleiter, die die Mittelleiter und Masseleiter elektrisch verbindet, stärker ist. Daher wird die Bandbreite des Filters oder des Duplexers festgelegt durch Einstellen der Stärke und Schwäche dieser verteilungskonstanten kapazitiven Koppler und dielektrischen Koppler.
Das oben beschriebene Koplanarleitungsfilter oder Duplexer kann ferner Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte umfassen, die auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen sind, wobei jeder der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte einen zweiten Mittelleiter und einen Masseleiter umfasst, die mit einem Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen sind, und wobei jeder der zweiten Mittelleiter der Eingangs-/Ausgangsabschnitte elektrisch mit dem ersten Mittelleiter von einem jeweiligen der 1/4-Koplanarresonatoren verbunden ist.
Durch die oben beschriebene Struktur und Anordnung ist der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt auf der gleichen flachen Oberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen wie die Koplanarresonatoren. Dann ist die Kopplung des Koplanarleitungsfilters über diesen Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt mit einer externen Schaltung stärker als eine Kopplung eines Koplanarleitungsfilters mit einer externen Schaltung über eine herkömmliche Kondensatorkomponente. Dies ist ebenfalls gleich in dem Fall eines Duplexers.
Ferner können bei dem oben beschriebenen Koplanarleitungsfilter oder Duplexer die ersten Mittelleiter der λ/4-Koplanarresonatoren in einer Zickzackform vorgesehen sein, wodurch die Länge des Koplanarleitungsfilters oder Duple xers reduziert ist. Da außerdem der Abstand zwischen den λ/4-Koplanarresonatoren reduziert ist, ist es möglich, die Resonatoren in Reihe zu schalten und elektromagnetisch zu verbinden, um eine Vorspannungsschaltung zu bilden.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Koplanarleitungsfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das Dämpfungscharakteristika des in 1 gezeigten Koplanarleitungsfilters zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Koplanarleitungsfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine elektrische Ersatzschaltung des in 3 gezeigten Koplanarleitungsfilters.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Teildraufsicht einer Modifikation eines kapazitiven Kopplungsabschnitts.
7 ist eine Teildraufsicht einer weiteren Modifikation eines kapazitiven Kopplungsabschnitts.
8 ist eine Teildraufsicht einer Modifikation eines induktiven Kopplungsabschnitts.
9 ist eine Teildraufsicht einer Zickzackmodifikation eines ersten Mittelleiters eines Koplanarresonators.
10 ist ein elektrisches Schaltbild, das ein herkömmliches Koplanarleitungsfilter zeigt.
11 ist ein elektrisches Schaltbild, das ein weiteres herkömmliches Koplanarleitungsfilter zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
[Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, 1]
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Koplanarleitungsfilter 1 ein dielektrisches Substrat 2, vier Koplanarresonatoren Q1, Q2, Q3 und Q4, die auf der oberen Oberfläche dieses dielektrischen Substrats 2 vorgesehen sind, kapazitive Kopplungsabschnitte C1 und C2, einen induktiven Kopplungsabschnitt L1 und Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte P1 und P2.
Der λ/4-Koplanarresonator Q1 umfasst einen linearförmigen ersten Mittelleiter 3, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht, und einen Masseleiter 10, der vorgesehen ist, um den Mittelleiter 3 zu umklammern, mit einem Zwischenraum von dem ersten Mittelleiter 3. Gleichartig dazu umfassen die λ/4-Koplanarresonatoren Q2, Q3 und Q4 linearförmige erste Mittelleiter 4, 5 und 6, die elektrische Längen aufweisen, die einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz entsprechen, und den Masseleiter 10, der vorgesehen ist, um die Mittelleiter 4, 5 und 6 zu umklammern, mit einem Zwischenraum von den Mittelleitern 4, 5 und 6.
Endabschnitte 3a und 6b der ersten Mittelleiter 3 und 6 der λ/4-Koplanarresonatoren Q1 und Q4 sind elektrisch mit dem Masseleiter 10 verbunden und bilden einen Kammlinienresonator mit einem geerdeten Ende. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q1 und Q2 sind kapazitiv gekoppelt über einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C1, der einen Zwischenraum 11 umfasst, der zwischen dem Ende 3b des ersten Mittelleiters 3 und dem Ende 4a des ersten Mittelleiters 4 vorgesehen ist. Gleichartig dazu sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q3 und Q4 über einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C2 kapazitiv gekoppelt, der einen Zwischenraum 12 umfasst, der zwischen dem Ende 5b des ersten Mittelleiters 5 und dem Ende 6a des ersten Mittelleiters 6 vorgesehen ist.
Andererseits sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q2 und Q3 über einen induktiven Kopplungsabschnitt L1 dielektrisch gekoppelt, der linearförmige Führungsleiter 14 und 15 umfasst, die an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Ende 4b des ersten Mittelleiters 4 und dem Ende 5a des ersten Mittelleiters 5 vorgesehen sind. Die Führungsleiter 14 und 15 verlaufen in einem rechten Winkel zu den ersten Mittelleitern 4 und 5 zu gegenüberliegenden Positionen, die jede Seite des ersten Mittelleiters 4 und 5 umklammern, und die ersten Mittelleiter 4 und 5 und den Masseleiter 10 elektrisch verbinden. Somit sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q4 in Reihe geschaltet durch abwechselndes Wiederholen einer kapazitiven Kopplung, durch eine Kapazität, die in den Zwischenräumen 11 und 12 der kapazitiven Kopplungsabschnitte C1 und C2 erzeugt wird, und einer induktiven Kopplung, durch eine Induktivität der Führungsleiter 14 und 15 des induktiven Kopplungsabschnitts L1.
Ferner umfasst der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P1 einen linearförmigen zweiten Mittelleiter 7 und einen Masseleiter 10, der vorgesehen ist, um den zweiten Mittelleiter 7 zu umklammern und mit einem Zwischenraum von dem zweiten Mittelleiter 7. Dieser Eingangs-/Ausgangsanschluss abschnitt P1 ist an einer Position links von dielektrischen Substrat 2 vorgesehen, wobei der zweite Mittelleiter 7 im Wesentlichen in einem rechten Winkel mit dem ersten Mittelleiter 3 des λ/4-Koplanarresonators Q1 verbunden ist. Das offene Ende 7a des zweiten Mittelleiters 7 ist nahe der Kante des dielektrischen Substrats 2 freigelegt. Gleichartig dazu umfasst der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P2 einen linearförmigen zweiten Mittelleiter 8 und den Masseleiter 10, der vorgesehen ist, um den zweiten Mittelleiter 8 zu umklammern, mit einem Zwischenraum von dem Mittelleiter 8. Dieser Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P2 ist an einer Position rechts von dem dielektrischen Substrat 2 vorgesehen, wobei der zweite Mittelleiter 8 im Wesentlichen in einem rechten Winkel zu dem ersten Mittelleiter 6 des λ/4-Koplanarresonators Q4 verbunden ist. Das offene Ende 8a des zweiten Mittelleiters 8 ist nahe der Kante des dielektrischen Substrat 2 freigelegt.
Harz, wie z. B. Epoxid oder Polyimid oder ein Keramikdielektrikum oder dergleichen, wird als Material für das dielektrische Substrat 2 verwendet. Die Leiter 3 bis 8, 10, 14 und 15 werden durch ein Verfahren, wie z. B. ein Spritzverfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Plattierverfahren, ein Druckverfahren hergestellt, unter Verwendung von Material, wie z. B. Ag-Pd, Ag, Pd, Cu.
Das Koplanarleitungsfilter 1 der obigen Struktur und Anordnung wirkt als ein Bandpassfilter und der kapazitive Kopplungsabschnitt wird gestärkt, wenn die Kapazität der kapazitiven Kopplungsabschnitte C1 und C2 größer ist, und die induktive Kopplung wird verstärkt, wenn die Induktivität des induktiven Kopplungsabschnitts L1 groß ist. Daher kann durch Einstellen der Stärke und Schwäche dieser verteilungskonstanten kapazitiven Koppler und dielektrischen Koppler die Bandbreite des Filters 1 ohne weiteres eingestellt werden. Da außerdem die Länge der Mittelleiter 3–6 der Koplanarresonatoren Q1–Q4 eine Viertelwellenlänge ist, was kurz ist, ist es möglich, ein kleines Filter 1 zu erreichen.
Ferner ist die Kopplung des Filters 1 über den Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P1 zu einer externen Schaltung stärker, wenn die Verbindungsposition des zweiten Mittelleiters 7 des Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitts P1 und des ersten Mittelleiters 3 des Resonators Q1 näher zu dem offenen Ende 3b des Resonators Q1 ist. Gleichartig dazu ist die Kopplung des Filters 1 über den Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P2 zu einer externen Schaltung stärker, wenn die Verbindungsposition des zweiten Mittelleiters 8 des Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitts P2 und dem ersten Mittelleiter 6 des Resonators Q4 näher zu einem offenen Ende 6b des Resonators Q4 ist. Dann können die Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte P1 und P2 zusammen mit dem Koplanarresonatoren Q1–Q4 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 2 vorgesehen sein, und das Filter kann mit einem flachen Profil hergestellt werden. Ferner kann die Kopplung des Filters 1 über die Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte P1 und P2 zu einer externen Schaltung stärker gemacht werden im Vergleich zu einer Kopplung über eine herkömmliche Kondensatorkomponente. Die durchgezogene Linie A von 2 ist ein Diagramm, das Dämpfungscharakteristika eines Koplanarfilters darstellt, das auf diese Weise erhalten wird.
[Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel, 3 und 4]
Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst ein Koplanarleitungsfilter 21 ein dielektrisches Substrat 22, 4 λ/4-Koplanarresonatoren Q5, Q6, Q7 und Q8, die auf der oberen Oberfläche dieses dielektrischen Substrats 22 vorgesehen sind, kapazitive Kopplungsabschnitte C3 und C4, einen induktiven Kopplungsabschnitt L2, einen Eingangsabschlussabschnitt P3 und einen Ausgangsanschlussabschnitt P4.
Der λ/4-Koplanarresonator Q5 umfasst einen U-förmigen ersten Mittelleiter 23, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht, und einen Masseleiter 30, der vorgesehen ist, um den Mittelleiter 23 mit einem Zwischenraum von dem Mittelleiter 23 zu umklammern. Gleichartig dazu umfassen die λ/4-Koplanarresonatoren Q6, Q7 und Q8 U-förmige erste Mittelleiter 24, 25 und 26, die elektrische Längen aufweisen, die einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz entsprechen, und den Masseleiter 30, der vorgesehen ist, um die Mittelleiter 24, 25 und 26 mit einem Zwischenraum von den Mittelleitern 24, 25 und 26 zu umklammern. Die Koplanarresonatoren Q5–Q8 sind in einer Zickzackform vorgesehen.
Ein Endabschnitt von jedem der ersten Mittelleiter 23 und 26 der λ/4-Koplanarresonatoren Q5 und Q8 ist elektrisch mit dem Masseleiter 30 verbunden, und bildet einen Kammlinienresonator mit einem geerdeten Ende. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q5 und Q6 sind durch einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C3 kapazitiv gekoppelt, der an einem Zwischenraum 31 gebildet ist, der zwischen dem anderen Endabschnitt des ersten Mittelleiters 23 und dem anderen Endabschnitt des ersten Mittelleiters 24 vorgesehen ist. Gleichartig dazu sind λ/4-Koplanarresonatoren Q7 und Q8 kapazitiv gekoppelt durch den kapazitiven Kopplungsabschnitt C4, der an einem Zwischenraum 32 gebildet ist, der zwischen einem Endabschnitt des ersten Mittelleiters 24 und einem Abschnitt des ersten Mittelleiters 26 vorgesehen ist.
Andererseits sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q6 und Q7 über den induktiven Kopplungsabschnitt L2 dielektrisch gekoppelt und umfassen bogenförmige Führungsabschnitte 34 und 35 und auch einen linearförmigen Führungsleiter 36, der eine dünnere Führungsbreite aufweist als die ersten Mittelleiter 24 und 25, die an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Endabschnitt des Mittelleiters 24 und einem Endabschnitt des ersten Mittelleiters 25 vorgesehen sind. Die Führungsleiter 34 und 35 verbinden elektrisch zwischen den Mittelleitern 24 und 25 und dem Masseleiter 30. Außerdem sind die Resonatoren Q5 und Q7 benachbart und elektromagnetisch gekoppelt. Die Resonatoren Q6 und Q8 sind ebenfalls benachbart und elektromagnetisch gekoppelt. Die Resonatoren Q5 und Q8 sind über den Masseleiter 30 elektromagnetisch gekoppelt.
Somit sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q5–Q8 in Reihe geschaltet, durch abwechselndes Wiederholen einer kapazitiven Kopplung durch eine Kapazität, die in den Zwischenräumen 31 und 32 der kapazitiven Kopplungsabschnitte C3 und C4 erzeugt wird, und einer induktiven Kopplung unter Verwendung der Induktivität der Führungsleiter 34–36 des induktiven Kopplungsabschnitts L1 und außerdem sind Resonatoren Q5 und Q7, Q6 und Q8, Q5 und Q8 elektromagnetisch verbunden und bilden eine Vorspannungsschaltung (siehe 4).
Ferner umfasst der Eingangsanschlussabschnitt P3 einen linearförmigen zweiten Mittelleiter 37 und einen Masseleiter 30, die vorgesehen sind, um den zweiten Mittelleiter 37 mit einem Zwischenraum von dem Mittelleiter 37 zu umklammern. Dieser Eingangsanschlussabschnitt P1 ist in einem oberen Mittelabschnitt des dielektrischen Substrats 22 vorgesehen, wobei der zweite Mittelleiter 37 im Wesentlichen in einem rechten Winkel zu dem ersten Mittelleiter 23 des λ/4-Koplanarresonators Q5 verbunden ist. Gleichartig dazu umfasst der Ausgangsanschlussabschnitt P4 einen linearförmigen zweiten Mittelleiter 38 und einen Masseleiter 30, der vorgesehen ist, um den zweiten Mittelleiter 38 mit einem Zwischenraum von dem Mittelleiter 38 zu umklammern. Dieser Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitt P4 ist in einem Unterseitenmittelabschnitt des dielektrischen Substrats 22 vorgesehen, wobei der zweite Mittelleiter 38 im Wesentlichen in einem rechten Winkel mit dem ersten Mittelleiter 26 des λ/4-Koplanarresonators Q8 verbunden ist.
4 ist eine elektrische Ersatzschaltung eines coplanaren Leitungsfilters 21 der obigen Struktur und Anordnung.
In 4 sind die ersten Mittelleiter 23 und 26 der Resonatoren Q5 und Q8 jeweils als in vier Führungsabschnitte 23a–23d und 26a–26d geteilt gezeigt (siehe 1). Gleichartig dazu sind die ersten Mittelleiter 24 und 25 der Resonatoren Q6 und Q7 jeweils als in vier Führungsabschnitte 24a–24d und 25a–25d geteilt gezeigt.
Dieses Filter 21 erreicht eine ähnliche Betriebswirkung wie das Filter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, und da die ersten Mittelleiter 23–26 der Koplanarresonatoren Q5–Q8 in einer Zickzackform vorgesehen sind, kann außerdem die Länge des Filters 21 kurz gemacht werden. Darüber hinaus kann eine Vorspannungsschaltung durch elektromagnetisches Verbinden der Resonatoren Q5 und Q7, Q6 und Q8, Q5 und Q8 gebildet werden. Folglich können Dämpfungspole in den Dämpfungscharakteristika des Filters 21 nahe der niederfrequenteren Seite und nahe der Hochfrequenzseite des Passbands erreicht werden, wodurch steilere Dämpfungscharakteristika erhalten werden können (siehe gestrichelte Linie B von 2).
[Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, 5]
Das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel erklärt einen Duplexer für die Verwendung in einer Mobilkommunikationsvorrichtung, wie z. B. einem Fahrzeugtelefon und einem Zellulartelefon. Wie es in 5 gezeigt ist, umfasst ein Duplexer 51 ein dielektrisches Substrat 42, 8 λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q8, die auf der oberen Oberfläche dieses dielektrischen Substrats 42 vorgesehen sind, kapazitive Kopplungsabschnitte C1–C6, induktive Kopplungsabschnitte L1–L4, einen Sendeseitenanschlussabschnitt Tx, einen Empfangsseitenanschlussabschnitt Rx und einen Antennenanschlussabschnitt ANT.
Die λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q8 umfassen linearförmige erste Mittelleiter 43–51 mit einer elektrischen Länge, die einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz entspricht, und einen Masseleiter 72, der vorgesehen ist, um die ersten Mittelleiter 43–51 dazwischen zu umklammern. Um den Duplexer 41 kleiner zu machen, können jedoch die ersten Mittelleiter 43–51 selbstverständlich U-förmig gemacht werden und in einer Zickzackform vorgesehen sein. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q4 und Q5 sind über einen linearförmigen ersten Mittelleiter 47 gekoppelt, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge entspricht. Die Länge des ersten Mittelleiters 47 ist jedoch nicht auf eine Viertelwellenlänge beschränkt. Ein gebogen geformter Führungsleiter 70 erstreckt sich zu einem Masseleiter für die Einstellung 72 und ist mit dem ersten Mittelleiter 47 verbunden.
Die λ/4-Koplanarresonatoren Q2 und Q3 sind durch einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C2 kapazitiv gekoppelt, der einen Zwischenraum 53 umfasst, der zwischen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 44 und 45 vorgesehen ist, und der λ/4-Koplanarresonator Q4 und der erste Mittelleiter 47 sind über einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C3 kapazitiv gekoppelt und umfassen einen Zwischenraum 54, der zwischen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 46 und 47 vorgesehen ist. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q1 und Q2 sind durch einen induktiven Kopplungsabschnitt L1 dielektrisch gekoppelt, der Führungsleiter 61 und 62 umfasst, die an einem Verbindungsabschnitt zwischen den ersten Mittelleitern 43 und 44 vorgesehen sind, und die λ/4-Koplanarresonatoren Q3 und Q4 sind durch einen induktiven Kopplungsabschnitt L2 dielektrisch gekoppelt und umfassen Führungsleiter 63 und 64, die an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Mittelleiter 45 und 46 vorgesehen sind. Als Folge sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q4 in Reihe geschaltet durch abwechselndes Wiederholen der induktiven Kopplungsabschnitte L1 und L2 und des kapazitiven Kopplungsabschnitts C2, wodurch ein Sendefilter 74a gebildet wird, das ein Bandpassfilter umfasst.
Andererseits sind der λ/4-Koplanarresonator Q5 und der erste Mittelleiter 47 durch einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C4 kapazitiv gekoppelt, der einen Zwischenraum 55 umfasst, der zwischen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 47 und 48 vorgesehen ist, und die λ/4-Koplanarresonatoren Q6 und Q7 sind durch einen kapazitiven Kopplungsabschnitt C5 kapazitiv gekoppelt, der einen Zwischenraum 56 umfasst, der zwischen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 49 und 50 vorgesehen ist. Die λ/4-Koplanarresonatoren Q5 und Q6 sind durch einen induktiven Kopplungsabschnitt L3 dielektrisch gekoppelt, der Führungsleiter 65 und 66 umfasst, die in einem Verbindungsabschnitt zwischen den ersten Mittelleitern 48 und 49 vorgesehen sind, und die λ/4-Koplanarresonatoren Q7 und Q8 sind durch einen induktiven Kopplungsabschnitt L4 dielektrisch gekoppelt, der Führungsleiter 67 und 68 umfasst, die an einem Verbindungsabschnitt zwischen den ersten Mittelleitern 50 und 51 vorgesehen sind. Als Folge sind die λ/4-Koplanarresonatoren Q5–Q8 in Reihe geschaltet mit dem kapazitiven Kopplungsabschnitt C2 und den induktiven Kopplungsabschnitten L3 und L4, die abwechselnd wiederholt werden, wodurch ein Empfangsfilter 74B gebildet wird, das ein Bandpassfilter umfasst.
Ferner umfasst der Sendeseitenanschlussabschnitt Tx einen ersten Mittelleiter 73 und einen Masseleiter 72, die vorgesehen sind, um diesen ersten Mittelleiter 73 zu umklammern. Der Sendeseitenanschlussabschnitt Tx und der λ/4-Koplanarresonator Q1 sind über den kapazitiven Kopplungsabschnitt C1 elektrisch verbunden und umfassen den Zwischenraum 52, der zwischen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 73 und 43 vorgesehen ist. Gleichartig dazu umfasst der Empfangsseitenanschlussabschnitt Rx einen ersten Mittelleiter 74 und einen Masseleiter 72, der vorgesehen ist, um diesen ersten Mittelleiter 74 zu umklammern. Der Empfangsseitenanschlussabschnitt Rx und der λ/4-Koplanarresonator Q8 sind über den kapazitiven Kopplungsabschnitt C6 elektrisch verbunden und umfassen den Zwischenraum 57, der zwi schen Endabschnitten der ersten Mittelleiter 74 und 51 vorgesehen ist. Ferner umfasst der Antennenanschlussabschnitt ANT einen ersten Mittelleiter 75 und Masse 72, die vorgesehen sind, um diesen ersten Mittelleiter 75 zu umklammern. Der erste Mittelleiter 75 dieses Antennenanschlussabschnitts ANT ist im Wesentlichen in einem rechten Winkel mit dem ersten Mittelleiter 47 verbunden.
Der Duplexer 41 der oben beschriebenen Struktur und Anordnung umfasst das Sendefilter 74A das die λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q4 umfasst, und das Empfangsfilter 74B, das die λ/4-Koplanarresonatoren Q5–Q8 umfasst. Der Duplexer 41 gibt ein Sendesignal aus, das in den Sendeseitenanschlussabschnitt Tx von einem Sendeschaltungssystem, das in dem Diagramm nicht gezeigt ist, eingetreten ist, über das Sendefilter 74A zu dem Antennenanschlussabschnitt ANT, und außerdem ein Empfangssignal ausgibt, das in den Antennenanschlussabschnitt ANT von dem Empfangsseitenanschlussabschnitt Rx eintritt, über das Empfangsfilter 74B zu einem Empfangsschaltungssystem, das in dem Diagramm nicht gezeigt ist. Da der Duplexer 41, der die λ/4-Koplanarresonatoren Q1–Q8 umfasst, auf einem dielektrischen Substrat 42 vorgesehen ist, ist es auf diese Weise möglich, den Duplexer 41 mit flachem Profil und klein zu machen.
[Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele]
Beispielsweise können in dem Koplanarleitungsfilter des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie es in 6 und 7 gezeigt ist, Zwischenräume 11a und 11b eines breiten gegenüberliegenden Bereichs vorgesehen sein, um die Kopplung des kapazitiven Kopplungsabschnitts C1 zu stärken. Um ferner, wie es in 8 gezeigt ist, die Kopplung des induktiven Kopplungsabschnitts L1 zu stärken, können Führungsleiter 14a und 15a einer langen Führungslänge in einer Zickzackweise vorgesehen sein.
Darüber hinaus können in dem Koplanarleitungsfilter 21 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie es in 9 gezeigt ist, die Ecken der ersten Mittelleiter 23 und 24 und dergleichen abgerundet sein. Oder ein Masseleiter kann auf der unteren Oberfläche vorgesehen sein, die der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats gegenüber liegt, auf dem der Koplanarresonator vorgesehen ist, wodurch das gebildet ist, was als geerdetes Koplanarleitungsfilter und Duplexer bekannt ist.
Wie es von der obigen Erklärung klar ist, sind gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere λ/4-Koplanarresonatoren in Reihe geschaltet, durch abwechselndes Bereitstellen kapazitiver Kopplungsabschnitte und induktiver Kopplungsabschnitte, und folglich ist es möglich, ein kleines Koplanarleitungsfilter und Duplexer mit einfachem Entwurf zu erhalten. Ferner können durch Bereitstellen von Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitten, die einen Mittelleiter und einen Masseleiter umfassen, der an einem vorbestimmten Intervall von dem Mittelleiter auf einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, eine Kopplung einer externen Schaltung und eines Filters oder einer externen Schaltung und eines Duplexers stärker gemacht werden als eine herkömmliche Kopplung. Ferner kann durch Bereitstellen von Mittelleitern von mehreren λ/4-Koplanarresonatoren in einer Zickzackform die Länge des Filters oder Duplexers verkürzt werden. Da darüber hinaus der Abstand zwischen den Resonatoren reduziert ist, können Resonatoren, die in Reihe geschaltet sind, elektromagnetisch gekoppelt werden und bilden eine Vorspannungsschaltung. Als Folge davon können beispielsweise Dämpfungscharakteristika des Filters steil gemacht werden.

Claims

Ein Koplanarleitungsfilter (1; 21), das folgende Merkmale umfasst: ein dielektrisches Substrat (2; 22); eine Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8), die auf dem dielektrischen Substrat (2; 22) vorgesehen sind, wobei jeder der Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8) einen ersten Mittelleiter (3–6; 23–26) umfasst, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge entspricht; und einen Masseleiter (10; 30), der mit einem Zwischenraum an beiden Seiten des ersten Mittelleiters (3–6; 23–26) versehen ist; zumindest einen kapazitiven Kopplungsabschnitt (C1, C2; C3, C4), der einen Zwischenraum umfasst, der zwischen den Enden der ersten Mittelleiter (3–6; 23–26) eines Paars der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8) vorgesehen ist; und zumindest einen induktiven Kopplungsabschnitt (L1; L2), der einen Führungsleiter (14, 15; 34, 35) umfasst, der die Enden eines Paars der ersten Mittelleiter (3–6; 23–26) und Masse (10; 30) elektrisch verbindet, und an einem Verbindungsabschnitt des Paars der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8) vorgesehen ist; wobei die Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8) in Reihe geschaltet ist, wobei der kapazitive Kopplungsabschnitt (C1, C2; C3, C4) und der in duktive Kopplungsabschnitt (L1; L2) abwechselnd vorgesehen sind.
Das Koplanarleitungsfilter (1; 21) gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Merkmale umfasst: Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (P1, P2; P3, P4), die auf dem dielektrischen Substrat (2; 22) vorgesehen sind, wobei jeder der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (P1, P2; P3, P4) einen zweiten Mittelleiter (7, 8; 37, 38) und einen Masseleiter (10; 30) umfasst, die mit einem Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen sind, und wobei jeder der zweiten Mittelleiter (7, 8; 37, 38) der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (P1, P2; P3, P4) elektrisch mit dem ersten Mittelleiter (3–6; 23–26) von einem jeweiligen der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q4; Q5–Q8) verbunden ist.
Das Koplanarleitungsfilter (21) gemäß Anspruch 1, bei dem die ersten Mittelleiter (23–26) der λ/4-Koplanarresonatoren (Q5–Q8) in einer Zickzackform vorgesehen sind.
Ein Duplexer (41), der folgende Merkmale umfasst: ein dielektrisches Substrat (42); eine Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8), die auf dem dielektrischen Substrat (42) vorgesehen sind, wobei jeder der Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8) einen ersten Mittelleiter (43–51) umfasst, der eine elektrische Länge aufweist, die einer Viertelwellenlänge entspricht; und einen Masseleiter (72), der mit einem Zwischenraum an beiden Seiten des ersten Mittelleiters (43–51) versehen ist; zumindest einen kapazitiven Kopplungsabschnitt (C1–C6), der einen Zwischenraum (52–57) umfasst, der zwischen den Enden der ersten Mittelleiter (C1–C6) eines Paars der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8) vorgesehen ist; und zumindest einen induktiven Kopplungsabschnitt (L1–L4), der einen Führungsleiter (61–68) umfasst, der die Enden eines Paars der ersten Mittelleiter (43–51) und Masse (52) elektrisch verbindet, und an einem Verbindungsabschnitt des Paars der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8) vorgesehen ist; wobei die Mehrzahl von λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8) in Reihe geschaltet ist, wobei der kapazitive Kopplungsabschnitt (C1–C6) und der induktive Kopplungsabschnitt (L1–L4) abwechselnd vorgesehen sind.
Der Duplexer (41) gemäß Anspruch 4, der ferner folgendes Merkmal umfasst: Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (TX, RX, ANT), die an dem dielektrischen Substrat (42) vorgesehen sind, wobei jeder der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (TX, RX, ANT) einen zweiten Mittelleiter (73–75) und einen Masseleiter (72) umfasst, die mit einem Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen sind, und wobei jeder der zweiten Mittelleiter (73–75) der Eingangs-/Ausgangsanschlussabschnitte (TX, RX, ANT) elektrisch mit dem ersten Mittelleiter (43–51) von einem jeweiligen der λ/4-Koplanarresonatoren (Q1–Q8) verbunden ist.
Der Duplexer gemäß Anspruch 4, bei dem die ersten Mittelleiter der λ/4-Koplanarresonatoren in einer Zickzackform vorgesehen sind.