4 185 5 2 A7 B7 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 五、發明說明（/ ) [發明說明] [發明所屬之技術領域] 本發明係關於使用於微波波帶及毫米波帶的電介質濾 波器，及使用此電介質濾波器的收發兩用器及通信器。 [習知技術] 以往，伴隨著大容量且高速的通信系統的要求，使用 之頻率帶也從微波波帶逐漸的擴大至毫米波帶。特別是， 已經有人嘗試著將準毫米波帶利用於無線LNA、攜帶TV 電話、下一世代衛星放送等各種各樣的系統。隨此趨勢， 需要小型'價廉且具有優異的平面電路組裝性的濾波器。 在此背景下1本發明人等在I"6年電子資訊通信學會總合 大會CM21提出了 ：「使用平面電路型電介質共振器之準 毫米波帶帶通據波器」。 此處，以圖8之分解立體圖顯示此電介質濾波器的構 造。圖中之3爲電介質板，在其兩主面使既定尺寸的圓形 的電極非形成部對向而形成電極。圖中之1爲電介質板3 之圖中的上面的電極，4a、4b、4c係顯示該電極非形成部 。6爲基板，7爲框體，均由陶瓷構成，而在基板6的下面 及其上面的露出框體7的部份及框體7的周圍形成電極。8 爲蓋，亦由陶瓷構成，在與電極1接觸的面及周面形成電 極。基板6的上面形成有探針及作爲輸出入端子的微波傳 輸帶線路9，10。 藉由此種構成，以電極非形成部包夾之電介質板3的 一部份作用爲TE010模式的電介質共振器，此鄰接的共振 4 ------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -*=α Γ ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） A7 418^52 B7___ 五、發明說明（2 ) 器間除相互結合外，同時各個共振器也與微波傳輸帶線路 9，10結合。 [發明欲解決之課題] 然而，在圖8所示之習知的電介質濾波器中，由於係 採用以框體7及蓋8自上下包夾構成電介質共振器的電介 質板1的構造，在將框體7焊接於基板6時，因框體7及 基板6的線膨脹係數不同，而使框體7與基板6的結合體 產生彎曲。雖可使用導電性粘著劑將與框體7及蓋8具有 大致相同的楊氏模量之電介質板3與蓋8 —起結合至此一 產生彎曲的框體7的上部，但是在結合後，由於框體7與 蓋8之線膨脹係數的不同及框體7原本的彎曲，而產生使 框體7或蓋8從電介質板3剝離的應力。因此應力使電介 質板3產生剝離、或龜裂的可能。既使是在一般的環境下 不發生剝離或龜裂，但上述的應力至少也可能是使其耐環 境性變差的主要因素。 若是使上述框體7之寬度方向的厚度加大，雖然框體 的剛性本身會提高，但卻使其整體大型化。又，若是使上 述框體7之高度方向的厚度加大，則因探針及共振器的距 離變遠，將無法獲致所需要的外部結合，而無法獲致既定 的特性。 本發明之目的即在提供能夠解決上述問題的電介質濾 波器、及使用此電介質濾波器的收發兩用器及通信器。 [解決課題之手段] 本發明，係爲了抑制構成電介質共振器的電介質板、 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Ai規格（210 X 297公f) " -------------裝--------訂.------- (請先閱讀背面之注恚事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 16 5 o ^ a? _Β7__ 五、發明說明（3 ) 與支撐此電介質板的外殼間之應力的產生，而將支撐電介 質板的單面的支撐部、及包圍電介質板側部的側壁部一體 形成之物作爲外殼，並以蓋來覆蓋此外殼的開口部之方式 構成空腔(cavity)的一部份。 如此般藉由一體的形成支撐構成電介質共振器的電介 質板的支撐部、及包圍電介質板的側部之側壁部，使外殻 的剛性提高，能將此外殻結合至基板的狀態下之彎曲抑制 於最小。結果，即能抑制作用至電介質板的支撐部份的應 力。再者，由於電介質板僅有單面受到外殼的支撐部的支 撐，相較於習知的電介質板的上下面係以框體及蓋包夾住 的構造，因框體及蓋的線膨脹係數不同所造成的應力即難 以作用至電介質板》 再者，本發明係在前述外殼的電介質板支撐部形成用 以避免電介質板的角部的結合之控入部。藉此種構造，在 本來由於上述線膨脹係數之不同而造成的應力最爲集中的 電介質板的角部，因其應力的集中較爲緩和，故能全面的 抑制作用於電介質板的應力。 又’本發明，係使電介質板的角部成爲切角的形狀或 圓滑的形狀。藉由此種構造，亦能使集中至電介質板角部 的應力分散。 又’本發明’係將上述的電介質濾波器使用於發信濾 波器及收信濾波器中之一方或使用於兩方，並將發信濾波 器設置於發信信號輸入璋及輸出入埠之間，將收信濾波器 設置於收信信號輸出埠及輸出入埠之間，而構成收發兩用 _______ 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮) ""^ ----------—裝.-------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再堉寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 18 5 5 2 a? ______B7__ 五、發明說明（4 ) 器。 依據本發明，即不需要例如加厚包圍電介質板的側部 之側壁部的厚度以提高其剛性，且因能使電介質板本身小 型化，故能獲致整體小型的收發兩用器。 更進一步的’本發明中係將發信電路連接於上述收發 兩用器的發信信號輸入埠，收信電路連接於收發兩用器的 收信信號輸出埠，並將天線連接於收發兩用器的輸出入埠 而構成通信器。 [發明之實施形態] 參照圖1〜圖3說明與本發明第1實施形態相關之電 介質濾波器的構成。 圖1係電介質濾波器的分解立體圖，圖3係同一電介 質濾波器之長軸方向的斷面圖。 圖中之3例如說係由線膨脹係數爲llppm/°C的電介 質陶瓷所構成的電介質板，於該圖中上面形成具有以4a、 4b、4c顯示的電極非形成部之電極1。在電介質板3的下 面則形成有具有與電極非形成部4a、4b、4c分別對向的同 一形狀的電極非形成部5a、5b ' 5c之電極2。藉此，使對 向之電極非形成部的區域14a、14b、14c分別的作用爲 TE010模式之電介質共振器。此等電介質共振器的共振頻 率爲譬如說19GHz。 15係支撐電介質板1，同時也包圍電介質板的側部之 外殼。爲配合電介質板3的線膨脹係數，此外殻15係使用 S45C等的鐵系材料，其表面並施有Ag或Au之電鍍。8係 ____7_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐") -^^1 ^^1 n n n HI t ^^1 It— ^^1 I ^ ΐ— n n ^^1 - ^^1 11 知 V. n ^^1 ^^1 Ml ^^1 I f請先閲讀背面之注t事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（ίτ ) 覆蓋外殼15上面之蓋，與外殼15相同的係使用鐵系材料 ，其表面施有Ag或Au之電鍍。 又，圖中之6爲基板，其下面幾乎全面的形成爲電極 12，同時在上面的周圍部份形成有電極11。又，在此基板 的上面形成有以其一部份做爲探針（結合部件）的微波傳輸 帶線路9，10。 此基板6的下面以電極12、外殻15及蓋8，構成空 腔。 作爲基板6，爲降低成本及改善其量產性，係使用例 如高頻用的貼銅箔印刷基板。此時，基板的銅箔的線膨脹 係數約爲17ppm/°C，與外殼15的線膨脹係數不同。因此 ，在220 °C以焊錫結合外殼及基板時，由於在室溫下基板( 銅箔）11較外殼15收縮的更多，而產生應力。但因外殼15 係由支撐電介質板3的支撐部、及包圍電介質板3的側部 之側壁部一體形成，因此其整體的截面積較大，且外殻15 的高度尺寸也變大，故相較於圖8所示之習知的電介質濾 波器能格外的改善針對彎曲應力之強度。從而，得以抑制 外殼15的彎曲。結果，在將電介質板3組裝固定至外殻 15的支撐部時，相較於圖8所示之習知的構造能將作用至 電介質板3的4個角部的應力降低至約1/3。 圖2係顯示基板、外殻及電介質板的配置關係的俯視 圖。此圖之(Α)爲基板單體的俯視圖；（Β)爲將外殼結合至 基板的狀態下的俯視圖；（C)爲更進一步的支撐電介質板的 狀態下的俯視圖。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------—裳--------訂.--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4 185 52 ___B7_ 五、發明說明（4 ) 如(A)所示的，在基板6的上面形成有做爲探針的微波 傳輸帶線路9、10。又，連接基板6的上面的電極11與下 面的電極之貫通孔Π係形成於微波傳輸帶線路9、10的外 部引出部附近。再者，圖中雖未顯示，但在與外殻15的連 接部上也設有貫通孔。這些貫通孔能夠防止產生於基板6 的上下面的電極間之不要的共振模式與微波傳輸帶線路9 、10的結合。 自圖2(A)所示的狀態，將外殼15如圖2(B)所示的焊 接至基板的上面，再如圖2(C)所示的，以導電性粘著劑等 將電介質板3的下面結合固定於外殻15的支撐部16。此 處，因電介質板3的外周尺寸較外殼15的側壁部17的內 周尺寸小一圈，故電介質板3的外周面不致被強嵌合於外 殼15的側壁部。因此，電介質板3係在其下面的周圍被外 殼15支撐。 圖8中雖未顯示，但習知的電介質濾波器中，係在以 框體7及蓋8夾住電介質板3的周緣部後，藉由將接地板 結合至框體7及蓋8的側面而使此二者接地，同時也對電 介質板進行電磁遮蔽。但本發明，如本實施形態所示，由 於係將電介質板收藏於空腔內，因此不需進行上述接地板 的結合，可減少元件的數量及簡化組裝的製程。再者，第 1實施形態中，由於在電介質板3的端面部份並未形成電 極，上面的電極1雖未接地，但因在如TE010模式般的 TE模式中，回復電流並不會橫越側壁而流動，所以並不一 定需要預先對電介質板的上下面的電極做直流的連接。不 ____9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再宥寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 5 5 2 Α7 Β7 五、發明說明（7 ) 過’上面的電極1未接地一事就亂真(spuri〇us)的點而言是 不利的，但經過實際的特性測量的結果，我們知道其衰減 特性及插入損失並無很大的劣化，仍能維持於所要求的水 準。 其次，以圖4顯示與第2實施形態相關的電介質濾波 器的構成。此圖的(A)爲將外殼15安裝於基板6的狀態下 的俯視圖；（B)爲將電介質板3安裝於該處的狀態下的俯視 圖。此例中’在外殼15的支撐部16的4個角落形成其高 度低於支撐電介質板的高度之控入部19。藉此構造，如圖 的(B)所示的安裝電介質板3時，電介質板3的4個角部成 爲自支撐部16浮起的狀態，而緩和外殻15之彎曲對電介 質板3的4個角部所造成的應力集中。 又’在圖4的(A)中，18a、18b、18c係與構成於電介 質板3的TE010模式的電介質共振器部份對向的空間部。 此空間部18a、18b' 18c係以此空間做爲共振空間時的遮 斷頻率較形成於電介質板之共振器的共振頻率爲高的尺寸 ’且較設於電介質板的電極非形成部的外形爲大的尺寸形 成°藉此，抑制基板6與電介質板3間的空間之不要的共 振模式以改善其亂真特性。此空間部18a、18b、18c係在 形成外殻15時，與控入部19 一起以切削加工而形成，或 以蝕刻而形成。 其次，以圖5顯示與第3實施形態相關的電介質濾波 器的2個例子。圖5係將電介質板3組裝於外殻15的狀態 下的俯視圖。（A)爲將電介質板3的角部切落，而形成所謂 ---------------裝·-------訂·-------- {請先閱讀背面之注意事項再堉寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作、社印製 求掁尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 4 185 5 2 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（Υ ) 的C面的例子；（B)爲使電介質板3的角部圓滑’而形成R 角落的例子。無論是哪一種情形，在組裝於外殼15的狀態 下之集中於電介質板3的4個角部的應力均被分散，而能 防止龜裂的產生。 圖6係顯示與第4實施形態相關的收發兩用器的構成 例的圖。此圖係將外殼15結合於基板6，並將電介質板3 安裝於外殼15的狀態下的俯視圖。電介質板3的上面形成 具有以41a、41b、41c、42a、42b所示的5個電極非形成 部的電極，在電介質板3的下面與此等電極非形成部對向 的位置形成有做爲電極非形成部的電極。以此構成5個 TE010模式的電介質共振器。其中構成於電極非形成部 41a、41b、41c部份的3個電介質共振器係做爲由3段的 共振器所構成的收信濾波器而使用。又，構成於電極非形 成部42a、42b部份的2個共振器則被做爲由2段的共振器 所構成的發信濾波器而使用。 在外殼15上爲確保上述收信濾波器部份與發信濾波器 部份間之隔絕，如圖所示的係使下部隔間壁突向內部方向 。此處雖係將與圖1所示相同的蓋結合至外殻15的上面， 但在此蓋的內面側與下部隔間壁對向，並一起夾住電介質 板3的位置設置了上部隔間壁。藉此種構造，以基板6的 下面的電極、外殻15、蓋 '及上下的隔間壁對電介質共振 器的周圍進行電磁遮蔽’同時也確保收信濾波器及發信濾 波器的隔絕。 在基板6上形成有以9r、10r、l〇t、9t所示之做爲4 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------- -裝·----— 1— 訂，-------- (請先閱讀背面之注意事項再堉寫本頁) A7 418552 ____B7____ 五、發明說明（？） 個探針的微波傳輸帶線路。而且，係將微波傳輸帶線路9Γ 、9t的端部分別做爲收信信號輸出埠、及發信信號輸入埠 使用。再者，微波傳輸帶線路10r、10t的端部則以分歧用 的微波傳輸帶線路結合，並拉出至外部做爲輸出入〗阜。2 個微波傳輸帶線路l〇r、l〇t的等效的短路面開始到分歧點 爲止的電長度，自分歧點以收信頻率的波長看收信濾波器 時及以發信頻率的波長看發信濾波器時’皆分別訂爲高阻 抗。 以此方式既使是將複數的共振器配列於單一的基板上 時，依據本發明，由於能充分的提高外殼15的剛性，因此 能防止電介質板3的龜裂，而能獲致可信度高的收發兩用 器。 圖7係關於使用上述的收發兩用器做爲天線共用器之 通信器的實施形態的圖。此處，46a係上述收信濾波器、 46b係上述發信濾波器、46則構成天線共用器。如此圖所 示的，藉由分別將收信電路47連接至收信信號輸入埠46c ，發信電路48連接至收信信號輸入埠46d，天線49連接 至天線瑋46e，而整體的構成通信器50。此通信器，例如 說係相當於攜帶電話機等的高頻電路部份。 如此般，藉由使用適用本發明的電介質濾波器的天線 共用器，即能構成使用小型的天線共用器之小型的通信器 。再者’譬如說，亦可將天線共用器46的收信濾波器46a 及發信濾波器分別的構成如圖1所示之單體的電介質濾波 器。 —_____12_ 本k張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2^0 X 297公釐) --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再贫寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 418552 A7 _ B7 五、發明說明（/。） [發明之效果] 根據本發明，由於支撐電介質板同時包圍其側部的外 殼的剛性提高，因此在將此外殻結合至基板的狀態下即能 抑制其彎曲，且由於電介質板僅在單面受到外殼的支撐部 的支撐，故因外殻及蓋及電介質板的線膨脹係數不同所造 成的應力難以作用至電介質板。其結果，即能防止電介質 板的剝離及龜裂的產生。而且，譬如說，也不需要加厚包 圍電介質板的側部的側壁部的厚度以提高其剛性，能使電 介質濾波器本身小型化。 再者，藉由在外殼的電介質板支撐部形成挖入部，能 避免電介質板的角部的結合，而能避免應力集中至電介質 板的角部。結果’能確實的防止電介質板的剝離及龜裂的 產生。 再者，藉由使電介質板的角部成爲切角的形狀或圓滑 的形狀’即能使集中至電介質板的角部的應力分散，而能 更爲確實的防止電介質板的剝離及龜裂的產生.。 再者’藉由將本發明的電介質濾波器使用於發信濾波 器及收信濾波器中之一或將其使用於兩者，並在發信信號 輸入埠及輸出入璋之間設置發信濾波器，在收信信號輸出 璋及輸出入埠之間設置收信濾波器，即能獲致整體小型的 收發兩用器。 更進一步的，藉由將發信電路連接於上述收發兩用器 的發信信號輸入埠，並將收信電路連接於收發兩用器的收 信信號輸入埠，天線連接於收發兩用器的輸出入填，即能 13 ----------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇） 1β552 A7 B7 ί|
五、發明說明（ 獲致高頻電路部份小型化之小型的通信器。 [圖式之簡單說明] 圖1係與第1實施形態相關的電介質濾波器之分解立 體圖。 圖一電介質濾波器在組裝狀態的各階段之俯視 圖。 圖3係同一電介質濾波器的截面圖 圖4^^示與第2實施形態相關的電介質濾波器之構 成圖。" 圖示與第3實施形態相關&胃介質濾、波構 成圖。（¾¾ 圖6係顯示與第4實施形態相關的天線共用器之構成 圖。 圖7係顯示與第5實施形態相關的通信器的構成之區 塊圖。 圖8係顯示習知的電介質濾波器的構成之分解立體圖 . 訂 I (請先閱讀背面之注意事項再球寫本頁) 經濟部智慧財產局員工冰 [符號說明] 1 ' 2 3 4a、4b ' 4c 5a、5b、5c 6 7 電極 電介質板 電極非形成部 電極非形成部 基板 框體 14 國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（α) 8 9、10 11 ' 12 13 14a、14b、14c 15 16 17 18a 、 18b 、 18c 19 41a、41b、41c 盡 微波傳輸帶線路 電極 貫通孔 共振區域 外殼 支撐部 側壁部 空間部 控入部 42a、42b 電極非形成部 (請先閱讀背面之注意事項再琪寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）