專利名稱：高性能介電陶瓷濾波器的制作方法
本申請是2000年3月17日提交的題為高性能介電陶瓷濾波器的未決美國專利申請____號的部分繼續(xù)，該申請要求保護1999年8月6日提交的美國臨時申請60/147,676號的權(quán)益并和本申請是共同轉(zhuǎn)讓。
陶瓷片起著濾波器的作用，因為這些諧振器在每兩個相鄰諧振器之間是電感耦合和/或電容耦合的。這些部件是由設(shè)計在陶瓷片頂表面上的電極圖形并用諸如銀或銅這類導(dǎo)電材料鍍覆而形成的。
陶瓷濾波器在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，并在例如美國專利4,431,977；5,250,916；和5,488,335中有總體上的說明，所有這些都合并于此以作參考就像完全在此提出一樣。
關(guān)于它的性能，在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)知道，介電陶瓷濾波器的帶通特性是隨著穿過陶瓷片的孔數(shù)增加而變得尖銳的。所需的孔數(shù)取決于對濾波器的所希望的衰減性質(zhì)。一般說來，單向通信濾波器需要至少兩個孔而雙向通信需要三個以上的孔。這示于

圖1中，其中曲線10表明比起曲線12和14來具有較少孔數(shù)的濾波器響應(yīng)。很明顯，曲線14是具有最多孔數(shù)的濾波器的響應(yīng)，它是所示的三個響應(yīng)中最尖銳的。參考圖2，可以看出，某一特定介電陶瓷濾波器的帶通特性由于使用了穿過陶瓷片的陷波孔也變得更加尖銳。實線的曲線21表示沒有高端陷波的濾波器的響應(yīng)。虛線曲線23表示具有高端陷波的同一濾波器的響應(yīng)。
陷波孔，或者通常就把它們簡稱為陷波，是指諧振在不同于主濾波器孔頻率下的諧振器，這些主濾波器孔通常就簡稱為孔。它們被設(shè)計成諧振在不希望的頻率上。這樣，這些孔傳送所希望要的頻率的信號而陷波則去除不論在低端或高端的不希望要頻率的信號。濾波器的特性就以這種方式來定義，即高通、低通、或帶通。陷波離孔的距離要比孔之間的距離更大，以此來避免孔與陷波之間的相互干擾。如圖3所示，孔31相互之間分隔的距離為D，而陷波33和最靠近陷波33的傳輸孔之間的距離則安排為2D。陷波與傳輸極之間的精確距離是設(shè)計的選擇之一以便達到規(guī)定的性能，但它最好是1到10mm。一般說來，陷波對孔的距離為1.5D到2D。
按照常規(guī)，陶瓷濾波器中的孔41和陷波43是排列成一直線的，如圖4所示。這一設(shè)計和上面所提到的間隔要求限制了濾波器在縮小尺寸方面的范圍。具體說，一個給定的濾波器的性能指標是它的寬度、長度、孔的數(shù)量和孔的直徑的函數(shù)。通常的軸向長度L是2到20mm。寬度W是由孔的數(shù)量決定的。片狀濾波器的常用寬度為2到70mm。減少孔的數(shù)量、孔的直徑或孔間距離會影響其性能。因此，希望能設(shè)計出這樣的介電陶瓷濾波器，它能夠有效地減小給定的濾波器的尺寸而同時保持它的給定的性能指標。
圖2說明陷波在去除高端頻率中的有效性。
圖3是常規(guī)的陶瓷片狀濾波器中孔間和孔與陷波間的間隔的表示。
圖4是常規(guī)介電陶瓷濾波器的頂表面的平面圖，其上的孔和陷波是沿直線定位的。
圖5表明本發(fā)明的一個實施例，其中的陷波偏離中心并有縮小的直徑。
圖6表示按照本發(fā)明的陷波對孔的偏離，其中的傳輸極在濾波器頂表面上為圓形截面。
圖7表示按照本發(fā)明的陷波對孔的偏離，其中的傳輸極在濾波器頂表面上有橢圓形截面。
發(fā)明的詳細說明參閱圖5，這里示出了本發(fā)明的一個實施例，其中的陷波53移到偏離于與每個孔51相交的中心線處。此外，陷波53的直徑做成比孔51的直徑更小。這兩個調(diào)整的組合使得陷波可以在水平上更靠近于孔而不影響它的性能。因此，任何具有給定規(guī)格的直線型片狀濾波器可以減小其寬度。
更具體說，如圖6所示，在陷波63和最近的傳輸極61之間的水平間隔x約等于D，這里D是各傳輸極61之間的距離。水平距離x優(yōu)選不應(yīng)小于0.8D也不要大于1.5D。比起一端有一個陷波的片狀濾波器而言，這相當(dāng)于在寬度W上有一個很大的節(jié)省，比起在兩端都有陷波且與傳輸極是直線排列的濾波器來，其節(jié)省更大。由于陷波是偏離中心的，它對孔的中線有一個垂直的偏移量y。假定瓷片的高度為H，如圖6所示，孔61是以濾波器的高度取中心的使得它們的中心位于從兩條邊60和62的0.5H處，則陷波63的最低點應(yīng)該至少位于孔61的最高點之上。換句話說，陷波和孔在垂直方向上不能重疊。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，給定陷波的直徑為dt而孔61的直徑為dl，則陷波63離孔61的垂直位移最好應(yīng)該不大于(dt+dl)/2，但不大于3H/8。
參閱圖7，這里孔61的截面是橢圓形的，陷波63離孔61的中心線的垂直位移最好仍不應(yīng)大于(dt+dl)/2，并不大于3H/8，其中dl是橢圓形截面的長軸。
另外，如上所述，陷波孔的直徑應(yīng)該減小到一個優(yōu)選的小于孔的直徑這一范圍，但不小于0.3mm。
和別的介電濾波器一樣，選擇電介質(zhì)是設(shè)計中的一項。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，電介質(zhì)是陶瓷，它的介電常數(shù)在20到150之間。
片狀濾波器的制造在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的，這包括將導(dǎo)電材料敷在電介質(zhì)上的過程。如上所述，銅或銀是通常被選用的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料一般要覆蓋陶瓷片的基本所有底面和側(cè)壁。這是用若干已知方法中的某種方法來完成的。這些方法包括浸鍍、噴鍍或?qū)~或銀膏印刷在電介質(zhì)上并烘烤涂覆的電介質(zhì)。其它方法包括電鍍或無電鍍，它們也是本技術(shù)領(lǐng)域中已知的過程。
按照本發(fā)明制成的濾波器可以是單向通信用的(單一濾波器)或雙向通信用的(例如發(fā)射機濾波器和接收機濾波器兩個濾波器的組合)。
上面僅僅說明了本發(fā)明的原理。熟悉本技術(shù)的人們能夠設(shè)計出各種修改，這些修改雖然沒有在這里明確說明或示出，但卻體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，因而是在它的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種濾波器，包括一介電材料片，其具有一頂表面、一底表面、將所說的頂表面和所說的底表面沿著該片的寬度方向連接起來的兩個相對的側(cè)壁，和將所說的頂表面和所說的底表面沿著該片的高度方向連接起來的兩個相對的側(cè)壁；沿著所說片的寬度方向相互隔開的并從所說的頂表面到所說的底表面延伸穿過該片的至少三個孔，其中該至少三個孔中的至少一個孔是陷波孔，它離沿著該片的所說寬度方向?qū)⑺f的頂表面和所說的底表面連接起來的所說側(cè)壁中的一個側(cè)壁較為靠近，而且所說的至少三個孔中的至少兩個鄰近的孔是傳輸孔，所說的傳輸孔相互之間沿著片的寬度方向的間隔距離為D，并且其中所說的陷波孔的中心是偏離和所說的傳輸孔的中心相交的線的；以及導(dǎo)電材料基本上覆蓋所說的底表面和側(cè)壁表面以及所說的至少三個孔的所說內(nèi)部表面。
2．如權(quán)利要求1的濾波器，其中沿著所說片的所說寬度方向的所說間隔，在所說的陷波孔和所說的下一個最靠近的傳輸孔之間，是在0.8D到1.5D之間。
3．如權(quán)利要求2的濾波器，其中沿著所說片的所說寬度方向的所說間隔，在所說的陷波孔和所說的下一個最靠近的傳輸孔之間，是在0.8D到1.2D之間。
4．如權(quán)利要求2的濾波器，其中所說的陷波孔沿著所說片的所說寬度方向與下一個最靠近的傳輸孔相間隔的距離約為D。
5．如權(quán)利要求1的濾波器，其中除了所說的陷波孔之外的所說的各個孔的中心基本上位于一直線上。
6．如權(quán)利要求4的濾波器，其中每個所說的傳輸孔的中心離開沿著所說片狀濾波器的所說寬度方向連接所說的頂表面和所說的底表面的側(cè)壁的間隔距離約為0.5H。
7．如權(quán)利要求6的濾波器，其中所說的陷波孔沿著該片的所說高度與所說的傳輸孔相隔的距離為不小于(dt+dl)/2、但不大于3/8H，其中dt是所說的陷波孔的直徑，dl是所說傳輸孔的直徑，而H是所說片的高度。
8．如權(quán)利要求7的濾波器，其中所說的傳輸孔是橢圓截面的，而且所說的dl是所說的橢圓截面的長軸。
全文摘要
一種減小了尺寸的陶瓷片濾波器具有陷波孔,其中心與穿過傳輸極中心的直線偏斜,以使它的中心與傳輸極的中心線之間在高度方向的距離大于(dt+dl)/2,但不大于濾波器高度的3/8。陷波孔還在寬度方向和相鄰最靠近的傳輸孔相隔開一定量,它約為各傳輸孔的間距。由于這一安排,陷波孔的直徑被縮小以便維持其性能,該性能等價于常規(guī)的濾波器,其陷波孔當(dāng)前是和傳輸極成一直線的。減少的陷波孔直徑和陷波孔和傳輸孔之間減少的寬度間距兩者的組合,導(dǎo)致了陶瓷片濾波器尺寸的減小。
文檔編號H01P1/205GK1320288SQ00801635
公開日2001年10月31日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月6日
發(fā)明者北島正彥, 西村浩介, 中村浩 申請人:宇部電子有限公司