專利名稱：帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶通濾波器，并具體地涉及一種具有極佳機械強度的高度緊湊的帶通濾波器。
背景技術(shù)：
近年來，由于其中包含的各種組件的小型化，通信終端，具體為移動電話，已顯著地實現(xiàn)小型化。在通信終端中，一個最重要的組件是帶通濾波器。
對于一種濾波器組件，例如，日本專利特開2000-68711和日本專利特開2000-183616描述了包括介電部件的帶通濾波器，其中，介電部件形成有多個孔，所述孔的內(nèi)壁覆蓋有金屬板。對于另一種濾波器組件，在“新型介電波導(dǎo)組件-新陶瓷材料的微波應(yīng)用(PROCEEDINGS OF THE IEEE，第79卷，No.6，1991年6月)，第734頁，圖31”中描述，通過形成介電部件的金屬板或不規(guī)則表面而構(gòu)成的帶通濾波器。
對于繼續(xù)進一步地小型化通信終端如移動電話的要求，還要求對其中包含的濾波器組件如帶通濾波器進一步地小型化。
然而，上述類型的濾波器組件的機械強度較低，因為在構(gòu)成主體的介電部件中形成孔或在其上形成不規(guī)則物。因此，濾波器組件的小型化是不可能的。具體地，在介電部件中形成孔的前一類型濾波器組件中，介電部件在所述孔的附近機械強度較低；而在介電部件表面上形成不規(guī)則物的后一類型濾波器組件中，機械強度在凹進處附近較低。因此，必須限制濾波器組件的小型化以確保這些部分的機械強度。
因而，在現(xiàn)有技術(shù)中，難以在濾波器組件小型化的同時保證足夠的機械強度。因此，需要具有極佳機械強度的緊湊型帶通濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有極佳機械強度的緊湊型帶通濾波器。
本發(fā)明以上的和其它的目的可以通過一種包括基本為矩形棱柱形狀的介電部件和在介電部件表面上形成的金屬板的帶通濾波器來實現(xiàn)，其中，介電部件包括位于介電部件的第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，由此使介電部件的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)(evanescent waveguide)，介電部件的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器，并且介電部件的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器，所述金屬板包括至少一個在介電部件第一部分的表面上形成的電感段(inductive stub)。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面，由于通過在介電部件第一部分上形成的電感段而在第一和第二諧振器之間建立預(yù)定的耦合系數(shù)，因此，可用基本為矩形棱柱形狀的介電部件來構(gòu)造帶通濾波器。由于根據(jù)本發(fā)明的帶通濾波器具有基本為矩形棱柱的形狀，因此它的機械強度變得非常高。從而，可獲得高度緊湊的尺寸和極佳的機械強度。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，電感段在介電部件第一部分的兩個相對表面上形成。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，金屬板進一步包括在介電部件的與其上形成電感段的表面基本正交的幾乎所有表面上形成的部分。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，金屬板進一步包括在介電部件第二和第三部分的表面上形成的電容段(capacitive stub)。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選方面，由于諧振頻率因在介電部件第二和第三部分的表面上形成電容段而降低，因此帶通濾波器的總體尺寸可進一步縮小。進而，電容段降低輻射損耗。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，帶通濾波器相對于把介電部件分割為兩半的橫截面是對稱的。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，帶通濾波器相對于穿過介電部件中心的軸是對稱的。
本發(fā)明以上的和其它的目的也可通過以下帶通濾波器實現(xiàn)，此帶通濾波器包括介電部件，其中，它具有頂面、底面、互相面對的第一和第二側(cè)面以及互相面對的第三和第四側(cè)面，介電部件包括位于基本與第一側(cè)面平行的介電部件第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件第二橫截面之間的第一部分、位于第一側(cè)面和第一橫截面之間的第二部分、以及位于第二側(cè)面和第二橫截面之間的第三部分；在介電部件頂面上形成的第一金屬板；在介電部件底面上形成的第二金屬板；在介電部件的第一側(cè)面、第三側(cè)面、第四側(cè)面以及第二部分的底面中的至少一個上形成的第一激勵電極；在介電部件的第二側(cè)面、第三側(cè)面、第四側(cè)面以及第三部分的底面中的至少一個上形成的第二激勵電極；在介電部件第一部分的幾乎整個第三側(cè)面上形成的第一電感段；以及在介電部件第一部分的幾乎整個第四側(cè)面上形成的第二電感段。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面，由于還通過第一和第二電感段而在諧振器之間建立預(yù)定的耦合系數(shù)，因此，可用其上未形成任何孔或任何不規(guī)則物的介電部件來構(gòu)造帶通濾波器。從而，可獲得高度緊湊的尺寸和極佳的機械強度。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，第一金屬板和第二金屬板被第一和第二電感段短路。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，防止第二金屬板和第一激勵電極連接，并且防止第二金屬板和第二激勵電極連接。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括在介電部件第二部分的第三和第四側(cè)面中至少一個側(cè)面上形成的第一電容段，以及在介電部件第三部分的第三和第四側(cè)面中至少一個側(cè)面上形成的第二電容段。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選方面，由于諧振頻率因第一和第二電容段而降低，因此帶通濾波器的總體尺寸可進一步縮小，并且輻射損耗可降低。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，第一和第二電容段都連接到第二金屬板。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選方面，可增強由電容段產(chǎn)生的效果。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括在介電部件第一側(cè)面上形成的第三電容段，以及在介電部件第二側(cè)面上形成的第四電容段。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選方面，由電容段產(chǎn)生的效果可得到進一步增強。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，第一電容段和第三電容段相互連接，第二電容段和第四電容段相互連接。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器相對于把介電部件分割為兩半的橫截面是對稱的。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器相對于穿過介電部件中心的軸是對稱的。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，介電部件的第二部分與在其上形成的第一和第二金屬板的一部分能用作第一1/4波介質(zhì)諧振器，介電部件的第三部分與在其上形成的第一和第二金屬板的另一部分能用作第二1/4波介質(zhì)諧振器。
本發(fā)明以上的和其它的目的還可通過以下帶通濾波器實現(xiàn)，此帶通濾波器包括介電部件，其中，它具有頂面、底面、互相面對的第一和第二側(cè)面以及互相面對的第三和第四側(cè)面，介電部件包括位于基本與第一側(cè)面平行的介電部件第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件第二橫截面之間的第一部分、位于第一側(cè)面和第一橫截面之間的第二部分、以及位于第二側(cè)面和第二橫截面之間的第三部分；以及在介電部件的所述表面上形成的金屬板，由此，形成第一諧振電路，其中第一側(cè)面用作其敞開端而第一橫截面用作其短端；并且形成第二諧振電路，其中第二側(cè)面用作其敞開端而第二橫截面用作其短端，帶通濾波器進一步包括用于在第一諧振電路和第二諧振電路之間提供π型電感電路的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面，由于還通過在第一和第二諧振器之間設(shè)置π型電感電路而在它們之間建立預(yù)定的耦合系數(shù)，因此，可用其上未形成任何孔或任何不規(guī)則物的介電部件來構(gòu)造帶通濾波器。從而，可獲得高度緊湊的尺寸和極佳的機械強度。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括用于形成與第一諧振電路并聯(lián)的第一輔助電容的裝置；以及用于提供與第二諧振電路并聯(lián)的第二輔助電容的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選方面，由于第一和第二諧振電路的諧振頻率因第一和第二輔助電容而降低，因此帶通濾波器的總體尺寸可更加小型化。
本發(fā)明以上的和其它的目的還可通過以下包括第一和第二1/4波介質(zhì)諧振器的帶通濾波器實現(xiàn)，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形，其中，第一和第二1/4波介質(zhì)諧振器每一個都具有敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第一1/4波介質(zhì)諧振器的短端和第二1/4波介質(zhì)諧振器的短端之間的第一漸消波導(dǎo)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括第三1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第二1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端和第三1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端之間的第二漸消波導(dǎo)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括第四1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第三1/4波介質(zhì)諧振器的短端和第四1/4波介質(zhì)諧振器的短端之間的第三漸消波導(dǎo)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，帶通濾波器進一步包括第四1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第一1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端和第四1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端之間的第三漸消波導(dǎo)。
從以下結(jié)合附圖所進行的描述中，本發(fā)明以上的和其它的目的和特征將變得顯而易見。


圖1示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明優(yōu)選實施例的帶通濾波器的示意性透視圖。
圖2為從相反側(cè)觀察圖1中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖3為示出普通TEM模式半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的示意性透視圖。
圖4為示出普通1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的示意性透視圖。
圖5為解釋1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器所產(chǎn)生的電場和磁場的示意性透視圖。
圖6為圖1和2中帶通濾波器的等效電路圖。
圖7和8示出圖1和2中帶通濾波器的頻率特性曲線圖。
圖9為示意性透視圖，示出從圖1和2所示帶通濾波器取消激勵電極與第一和第二電感段的模型。
圖10為示意性透視圖，示出向圖9所示模型增加第一和第二電感段的模型。
圖11示出第一和第二電感段的寬度、偶模式諧振頻率和奇模式諧振頻率之間的關(guān)系。
圖12示出第一和第二電感段的寬度與耦合常數(shù)之間的關(guān)系。
圖13示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的激勵電極的實例。
圖14為從相反側(cè)觀察圖13中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖15示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器為具有在介電部件第三側(cè)面上形成的激勵電極的實例。
圖16為從相反側(cè)觀察圖15中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖17示出從頂側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器為具有在介電部件底面上形成的激勵電極的實例。
圖18為從底側(cè)觀察圖17中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖19示出圖17和18所示帶通濾波器的頻率特性曲線圖。
圖20示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器為具有在介電部件第三側(cè)面上形成的電感性激勵電極的實例。
圖21為從相反側(cè)觀察圖20中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖22示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器130為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的電感性激勵電極的實例。
圖23為從相反側(cè)觀察圖22中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖24示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器的示意性透視圖。
圖25為從相反側(cè)觀察圖24中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖26為圖24和25中所示帶通濾波器的等效電路圖。
圖27和28示出圖24和25中所示帶通濾波器的頻率特性曲線圖。
圖29為圖5中所示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的等效電路圖。
圖30示出向圖5所示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器增加兩個電容段的模型的示意性透視圖。
圖31為圖30所示模型的等效電路圖。
圖32示出第一和第二電容段的寬度、諧振頻率和空載品質(zhì)因數(shù)之間的關(guān)系。
圖33示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，該帶通濾波器為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的兩個電容段的實例。
圖34為從相反側(cè)觀察圖33中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖35示出圖33和34所示帶通濾波器的頻率特性曲線圖。
圖36示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，該帶通濾波器為具有增加到圖33的帶通濾波器的第三和第四電容段的實例。
圖37為從相反側(cè)觀察圖36中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖38示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，該帶通濾波器為具有在介電部件第四側(cè)面上形成的兩個電容段的實例。
圖39為從相反側(cè)觀察圖38中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖40示出從一側(cè)觀察帶通濾波器的示意性透視圖，該帶通濾波器為具有增加到圖38的帶通濾波器的第三和第四電容段的實例。
圖41為從相反側(cè)觀察圖40中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖42示出從一側(cè)觀察一個帶通濾波器的示意性透視圖，帶通濾波器為具有在介電部件第一至第四側(cè)面上形成的6個電容段的實例。
圖43為從相反側(cè)觀察圖42中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖44示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器的示意性透視圖。
圖45為從相反側(cè)觀察圖44中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖46示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明又一優(yōu)選實施例的帶通濾波器的示意性透視圖。
圖47為從相反側(cè)觀察圖46中帶通濾波器的示意性透視圖。
圖48示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明再一優(yōu)選實施例的帶通濾波器的示意性透視圖。
圖49為從相反側(cè)觀察圖48中帶通濾波器的示意性透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
如圖1和2所示，作為本發(fā)明優(yōu)選實施例的帶通濾波器1包括介電部件2和各種在介電部件2表面上形成的金屬板。介電部件2由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱的形狀，其中，矩形棱柱的長、寬和厚為6.7mm、2.0mm和1.0mm。也就是說，介電部件2沒有孔或表面不規(guī)則物。
進而，介電部件2包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分；以及被第一部分分割的第二和第三部分。應(yīng)該注意，這并不意味著介電部件2是物理上不同的組件的第一至第三部分的聯(lián)合體。介電部件2構(gòu)成單個介電單元，即第一至第三部分僅僅是為了方便描述而使用的名字。
介電部件2的第一部分位于矩形棱柱介電部件2的中央，第一部分的長、寬和厚為1.8mm、2.0mm和1.0mm。介電部件2的第二和第三部分相對于第一部分而對稱地布置。每個部分的長、寬和厚測量為2.45mm、2.0mm和1.0mm。第一至第三部分“長”、“寬”、和“厚”的方向定義與介電部件2的“長”、“寬”和“厚”的方向定義相同。
介電部件2具有頂面、底面和四個側(cè)面。在介電部件2的四個側(cè)面中，第二部分的端面定義為“第一側(cè)面”，第三部分的端面定義為“第二側(cè)面”，而剩余的表面定義為“第三側(cè)面”和“第四側(cè)面”。因此，頂面和底面都測量為6.7mm(長)×2.0mm(寬)，第一和第二側(cè)表面都測量為1.0mm(厚)×2.0mm(寬)，并且第三側(cè)面和第四側(cè)面都測量為6.7mm(長)×1.0mm(厚)。
如圖1和2所示，金屬板3在介電部件2的整個頂面上形成。金屬板6在介電部件2的除了間隙部分4和5之外的底面上形成。
如圖1所示，激勵電極7在介電部件2的第一側(cè)面上形成，其中，激勵電極7的高和寬為0.7mm和1.2mm，在這，間隙部分4防止激勵電極7與在底面上形成的金屬板6接觸。相似地，如圖2所示，激勵電極8在介電部件2的第二側(cè)面上形成，其中，激勵電極8的高和寬為0.7mm和1.2mm，在這，間隙部分5防止激勵電極8與在底面上形成的金屬板6接觸。激勵電極7和8中的一個用作輸入電極，而另一個用作輸出電極。
如圖1和2所示，第一電感段9在介電部件2對應(yīng)于第一部分的第三側(cè)面上形成，第一電感段9的高和寬為1.0mm和1.8mm；第二電感段10在介電部件2對應(yīng)于第一部分的第四側(cè)面上形成，第二電感段10的高和寬為1.0mm和1.8mm。第一和第二電感段9和10連接到在介電部件2的頂面和底面上形成的金屬板3和6。金屬板6接地。第一和第二電感段9和10的“寬度”的方向定義與介電部件2的“長度”的方向定義一致。
金屬板3和6、激勵電極7和8、以及第一和第二電感段9和10由銀制成。然而，本發(fā)明不局限于使用銀，可以替代使用其它種類的金屬。優(yōu)選使用絲網(wǎng)印刷方法在介電部件2的表面上形成它們。
在介電部件2的剩余表面上不形成金屬板或電極，這些表面因此形成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件2的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)11；介電部件2的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器12；介電部件2的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器13。漸消波導(dǎo)11為H模式波導(dǎo)，第一和第二諧振器12和13中的每一個都是1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。
現(xiàn)在解釋由第一諧振器12和第二諧振器13構(gòu)成的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的原理。
圖3為示出普通TEM模式半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的示意性透視圖。
如圖3所示，普通半波(λ/2)介質(zhì)諧振器包括介電部件20、在介電部件20頂面上形成的金屬板21、和在介電部件20底面上形成的金屬板22。在介電部件20頂面上形成的金屬板21是電漂浮的，而在介電部件20底面上形成的金屬板22接地。介電部件20的所有四個側(cè)面敞開面向空氣。在圖3中，介電部件20的長和寬用2l和w表示。
對于主要TEM模式沿此半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的z方向上的分布，如果電場在z＝0平面中為最大負值，那么電場在z＝2l平面內(nèi)就應(yīng)該為最大正值，如此圖中箭頭23所示。顯然，在z＝l平面內(nèi)應(yīng)該有最小電場(零)，此平面是諧振器的對稱平面24。
沿著對稱平面24切割此半波(λ/2)介質(zhì)諧振器，可得到兩個1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。在此1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器中，z＝l平面用作理想導(dǎo)電體(PEC)。
圖4為示出通過上述方法獲得的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的示意性透視圖。
如圖4所示，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器包括介電部件30、在介電部件30頂面上形成的金屬板31、在介電部件30底面上形成的金屬板32、和在介電部件30一個側(cè)面上形成的金屬板34。介電部件30的剩余三個側(cè)面敞開面向空氣。在介電部件30底面上形成的金屬板32接地。在介電部件30的一個側(cè)面上形成的金屬板34對應(yīng)于半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的理想導(dǎo)電體(PEC)，以短路金屬板31和金屬板32。在圖4中，箭頭33表示電場，箭頭35表示電流。
理想地，圖4所示的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器和圖3所示的半波(λ/2)介質(zhì)諧振器應(yīng)該具有相同的諧振頻率。如果具有相對較高介電常數(shù)的材料用于介電部件30，那么在諧振器內(nèi)的電磁場吸持就十分強烈。而且，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的電磁場分布變?yōu)榕c半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的基本相同。如圖3和4所示，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的體積是半波(λ/2)介質(zhì)諧振器體積的一半。結(jié)果，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的總能量也是半波(λ/2)介質(zhì)諧振器總能量的一半。然而，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)保持得幾乎與半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的相同，因為1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的能量損失下降到大約為半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的50％。因此，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器能小型化而基本不改變諧振頻率和空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)。
圖5為用于解釋1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器所產(chǎn)生的電場和磁場的示意圖。
如圖5所示，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的磁場36在介電部件30一個側(cè)面上形成的金屬板34上是最強的。通過鏈接金屬板34，磁場36向諧振器等效電路施加輔助串聯(lián)電感的效應(yīng)。因而，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的諧振頻率變得比半波(λ/2)介質(zhì)諧振器的稍微更低。
在此種1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器中，諧振頻率f可用以下公式表示f=c4×lϵeff.........(1)]]>在這，c表示光在自由空間內(nèi)的速度，l表示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的長度，εeff表示有效介電常數(shù)并用下式表示ϵeff=ϵr+12+ϵr-12(1+10hw)-5.......(2)]]>這里，εr表示構(gòu)成1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器介電部件的材料的相對介電常數(shù)，h表示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的厚度，并且w表示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的寬度。
參照公式(1)和(2)顯而易見，諧振頻率主要取決于介電部件的長度，而幾乎與諧振器的厚度和寬度無關(guān)。具體地，諧振頻率隨著介電部件長度的縮短而增加。因此，通過優(yōu)化構(gòu)成1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的介電部件的長度，可獲得具有所需諧振頻率的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。
另一方面，在此種1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器中，空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)取決于介電部件的厚度和寬度。具體地，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)，在介電部件的小于預(yù)定厚度的第一厚度區(qū)域中隨著介電部件的厚度成比例地增加，而在介電部件的大于預(yù)定厚度的第二厚度區(qū)域中隨著介電部件的厚度成比例地減小。進一步地，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)，在介電部件的小于預(yù)定寬度的第一寬度區(qū)域中隨著介電部件的寬度成比例的增加，并且，在介電部件的大于預(yù)定寬度的第二寬度區(qū)域中基本保持不變。因此，具有所需空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器可通過優(yōu)化構(gòu)成1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的介電部件的厚度和寬度而獲得。
此實施例的帶通濾波器1包括其工作原理如前解釋的兩個1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器、和用作置于它們之間的H模式波導(dǎo)的漸消波導(dǎo)11。
圖6為圖1和2所示帶通濾波器1的等效電路圖。
在此圖中，第一諧振器12和第二諧振器13分別用兩個L-C并聯(lián)電路40和41表示。電感G表示每個諧振器的損耗因數(shù)。激勵電極7和8用兩個電容Ce表示。H模式漸消波導(dǎo)11用耦合電感L12(內(nèi)部耦合電感)表示，其中，耦合電感L12連接在串聯(lián)的第一諧振器12和第二諧振器13與一對并聯(lián)電感L11之間，第一和第二諧振器12、13與并聯(lián)電感L11接地。也就是說，漸消波導(dǎo)11形成π型電感電路42。
圖7和8示出帶通濾波器1的頻率特性曲線圖。
在圖7和8中，S11表示反射系數(shù)，S21表示透射系數(shù)。如圖7所示，帶通濾波器1的諧振頻率為約5.25GHz并且其3-dB帶寬為約550MHz。插入損失為約0.6dB。如圖8所示，第一寄生諧振頻率出現(xiàn)在大于12GHz處，這充分遠離主頻。
現(xiàn)在解釋帶通濾波器1的第一和第二電感段9和10的功能。
為了解釋第一和第二電感段9和10的功能，首先解釋從帶通濾波器1取消激勵電極7和8與第一和第二電感段9和10的模型。
圖9為示意性透視圖，示出從圖1和2所示帶通濾波器1取消激勵電極7和8與第一和第二電感段9和10的模型。
此模型包括介電部件2與在介電部件2的整個頂面和底面上形成的金屬板3和6。在介電部件2頂面上形成的金屬板3是電漂浮的，而在介電部件2底面上形成的金屬板6接地。介電部件2的全部第一至第四側(cè)面敞開面向空氣。在這個具有此種配置的模型中，電場在介電部件2的第一側(cè)面具有最大正值，而在介電部件2的第二側(cè)面具有最大負值。進而，電場在對稱平面處具有最小值，對稱平面是介電部件2在長度方向上的中心平面。也就是說，圖9所示模型可視為參考圖3所解釋的半波(λ/2)介質(zhì)諧振器。
圖9所示模型也可視為兩個單獨的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器，即第一諧振器12和第二諧振器13，它們的短端與對稱平面重合。然而，在此模型中，在第一諧振器12和第二諧振器13之間未獲得耦合。因此，此模型不用作濾波器。
圖10為示意性透視圖，示出向圖9所示模型的介電部件2的第三和第四側(cè)面增加第一和第二電感段9和10的模型，其中，第一和第二電感段9和10的中心與對稱平面重合。
如圖10所示，當?shù)谝缓偷诙姼卸?和10增加到介電部件2的第三和第四側(cè)面且它們的中心與對稱平面重合時，由于電場在第一和第二電感段9和10的形成部分附近為最小，因此，在第一諧振器12和第二諧振器13之間發(fā)生電感耦合。
圖11示出第一和第二電感段9和10的寬度d1、偶模式諧振頻率feven和奇模式諧振頻率fodd之間的關(guān)系。
如前所述，第一和第二電感段9和10“寬度”的方向定義與介電部件2“長度”的方向定義一致。進而，第一和第二電感段9和10的高度與介電部件2的厚度相同，為1.0mm。
如圖11所示，偶模式諧振頻率feven和奇模式諧振頻率fodd隨著第一和第二電感段9和10寬度d1的增加而增加，從而，有效諧振頻率f＝((feven+fodd)/2)也增加。從圖11清楚看出，因為偶模式諧振頻率feven增加得比奇模式諧振頻率fodd更迅速，所以它們之間的頻差隨著第一和第二電感段9和10寬度d1的增加而減小。通過這樣，可以理解，第一和第二諧振器12和13的有效波長隨著第一和第二電感段9和10的寬度d1的增加而縮短。結(jié)果，有效諧振頻率f＝((feven+fodd)/2)增加。
第一諧振器12和第二諧振器13之間的耦合常數(shù)k可用下式表示k=|(feven2-fodd2)(feven2+fodd2)|........(3)]]>這里，feven表示偶模式諧振頻率，fodd表示奇模式諧振頻率。因此，在第一和第二電感段9和10的寬度d1與耦合常數(shù)k之間的精確關(guān)系用公式(3)表示。
圖12示出第一和第二電感段9和10的寬度d1與耦合常數(shù)k之間的關(guān)系。
如圖12所示，耦合常數(shù)k隨著第一和第二電感段9和10的寬度d1的增加而降低。從以上描述顯而易見，第一和第二電感段9和10可賦予帶通濾波器1濾波器功能并通過改變第一和第二電感段9和10的寬度d1可獲得所需耦合常數(shù)k。
耦合常數(shù)k還可用下式表示k=Bg1g2×f0........(4)]]>這里B表示帶通濾波器所需的3-dB帶寬，f0表示帶通濾波器所需的主頻，g1和g2是常數(shù)(g1＝g2＝1.414)。使用公式(4)發(fā)現(xiàn)，需要0.074的耦合常數(shù)k以設(shè)計其諧振頻率為約5.25GHz且3-dB帶寬為約550MHz的帶通濾波器。如圖12所示，在第一和第二電感段9和10的寬度d1設(shè)定為1.8mm的情況下，可獲得約0.074的耦合常數(shù)k。
進一步地，通過改變激勵電極的面積，可調(diào)整外部品質(zhì)因數(shù)(Qe)。與此實施例的帶通濾波器1一樣，在第一和第二激勵電極7和8的面積設(shè)定為1.2mm×0.7mm的情況下，可獲得大約13.9的耦合外部品質(zhì)因數(shù)(Qe)。
如上所述，因為根據(jù)此實施例的帶通濾波器1包括沒有孔或表面不規(guī)則物與金屬板3、6的矩形棱柱介電部件2、激勵電極7和8、以及在介電部件2表面上形成的第一和第二電感段9和10，因此，與常規(guī)濾波器相比，帶通濾波器1的機械強度非常高。因而，即使帶通濾波器1的總體尺寸縮小，也可確保足夠的機械強度。
而且，因為根據(jù)此實施例的帶通濾波器1可僅僅通過在介電部件2上形成各個金屬板而制造，即因為不必象常規(guī)濾波器那樣必需形成孔或不規(guī)則物，所以制造成本可大大降低。
在帶通濾波器1中，盡管在第一和第二側(cè)面上分別形成激勵電極，但本發(fā)明不局限于在第一和第二側(cè)面上形成這些激勵電極，它們可替代地在其它部分上形成。
圖13示出從一側(cè)觀察帶通濾波器50的示意性透視圖，帶通濾波器50為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的激勵電極的實例。圖14為從相反側(cè)觀察圖13中帶通濾波器50的示意性透視圖。
如圖13和14所示，帶通濾波器50包括介電部件52和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件52由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且其形狀與構(gòu)成以上實施例中帶通濾波器1的介電部件2相同。進一步地，介電部件52包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，與介電部件2相似。
進而，金屬板53在介電部件52的整個頂面上形成。金屬板56在介電部件52的除了間隙部分54和55之外的底面上形成。如圖13所示，激勵電極57和第一電感段59在介電部件52分別對應(yīng)于第二部分中一部分和整個第一部分的第三側(cè)面上形成。相似地，如圖14所示，激勵電極58和第二電感段60在介電部件52分別對應(yīng)于第三部分中一部分和整個第一部分的第四側(cè)面上形成。
分別借助間隙部分54和55，激勵電極57和58防止與在介電部件52底面上形成的金屬板56接觸。因為激勵電極57和58分別在靠近第一和第二側(cè)面的區(qū)域上形成，這里電場相對較強，所以激勵電極57和58可以電容性地激勵帶通濾波器50，這與上述實施例的帶通濾波器1相似。
第一和第二電感段59和60連接到在介電部件52的頂面和底面上形成的金屬板53和56。通過這樣，金屬板53和金屬板56通過第一和第二電感段59和60連接。金屬板56接地。
在介電部件52的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件52的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)61，介電部件52的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器62，介電部件52的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器63。因為帶通濾波器50使用第一和第二電感段59和60，所以在第一諧振器62和第二諧振器63之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)50用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1相似。
根據(jù)帶通濾波器50，由于不必在介電部件52的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此，與帶通濾波器1相比，制造步驟數(shù)的減少。
圖15示出從一側(cè)觀察帶通濾波器70的示意性透視圖，帶通濾波器70為具有在介電部件第三側(cè)面上形成的激勵電極的實例。圖16為從相反側(cè)觀察圖15中帶通濾波器70的示意性透視圖。
如圖15和16所示，帶通濾波器70包括介電部件72和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件72由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且其形狀與構(gòu)成以上實施例中帶通濾波器1的介電部件2相同。進一步地，介電部件72包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，與介電部件2相似。
進而，金屬板73在介電部件72的整個頂面上形成。金屬板76在介電部件72的除了間隙部分74和75之外的底面上形成。如圖15所示，激勵電極77和78與第一電感段79在介電部件72分別對應(yīng)于第二部分中一部分、第三部分中一部分和整個第一部分的第三側(cè)面上形成。如圖16所示，第二電感段80在介電部件72對應(yīng)于整個第一部分的第四側(cè)面上形成。
分別借助間隙部分74和75，激勵電極77和78防止與在介電部件72的底面上形成的金屬板76接觸。因為激勵電極77和78分別在靠近第一和第二側(cè)面的區(qū)域上形成，這里電場相對較強，所以激勵電極77和78可以電容性地激勵帶通濾波器70，這與上述實施例的帶通濾波器1相似。
第一和第二電感段79和80連接到在介電部件72的頂面和底面上形成的金屬板73和76。金屬板76接地。
在介電部件72的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件72的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)81，介電部件72的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器82，介電部件72的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器83。因為帶通濾波器70使用第一和第二電感段79和80，所以在第一諧振器82和第二諧振器83之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)濾波器70用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1相似。
由于與帶通濾波器50相同，帶通濾波器70不要求在介電部件72的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此，與帶通濾波器1相比，制造步驟數(shù)減少。
圖17示出從頂側(cè)觀察帶通濾波器90的示意性透視圖，帶通濾波器90為具有在介電部件底面上形成的激勵電極的實例。圖18為從底側(cè)觀察圖17中帶通濾波器90的示意性透視圖。
如圖17和18所示，帶通濾波器90包括介電部件92和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件92由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱形狀，長、寬和厚為6.7mm、2.0mm和0.5mm。也就是說，介電部件92的厚度是構(gòu)成上述實施例中帶通濾波器1的介電部件2的厚度的一半。介電部件92包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。
長、寬和厚為1.42mm、2.0mm和0.5mm的介電部件92的第一部分位于矩形棱柱介電部件92的中心。介電部件92的第二和第三部分相對于第一部分對稱地布置。第二和第三部分每個的長、寬和厚都測量為2.64mm、2.0mm和0.5mm。
如圖17和18所示，金屬板93在介電部件92的整個頂面上形成，金屬板96與激勵電極97和98在介電部件92的底面上形成。分別借助間隙部分94和95，激勵電極97和98防止與在介電部件92底面上形成的金屬板96接觸。進而，第一電感段99在介電部件92對應(yīng)于整個第一部分的第三側(cè)面上形成，第二電感段100在介電部件92對應(yīng)于整個第一部分的第四側(cè)面上形成。
如圖18所示，每個都測量為0.4mm×2.0mm的激勵電極97和98分別在靠近第一和第二側(cè)面的區(qū)域上形成，這里電場相對較強。間隙部分94和95的寬度為0.2mm。由于激勵電極97和98在電場相對較強的區(qū)域中形成并且借助間隙部分94和95防止與金屬板96接觸，因此，激勵電極97和98可以電容性地激勵帶通濾波器90，這與上述實施例的帶通濾波器1相似。
第一和第二電感段99和100連接到在介電部件92的頂面和底面上形成的金屬板93和96。通過這樣，金屬板93和金屬板96通過第一和第二電感段99和100連接。金屬板96接地。
在介電部件92的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件92的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)101，介電部件92的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器102，介電部件92的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器103。因為帶通濾波器90使用第一和第二電感段99和100，所以在第一諧振器102和第二諧振器103之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)90用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1相似。
圖19示出帶通濾波器90的頻率特性曲線圖。
在圖19中，S11表示反射系數(shù)，S21表示透射系數(shù)。如圖19所示，帶通濾波器90的諧振頻率為約5.25GHz并且其3-dB帶寬為約540MHz。插入損失為約0.8dB。亦即，可獲得基本與帶通濾波器1相同的特性。
根據(jù)帶通濾波器90，由于激勵電極97和98在介電部件92的底面上形成，因此不必在介電部件92的側(cè)面上形成它們，其中，與頂面或底面相比，在側(cè)面上相對較難以形成激勵電極97和98。為此，由于介電部件92可大大變薄，因此帶通濾波器90可優(yōu)選地用于要求小型化的通信終端如移動電話。
進而，由于與帶通濾波器50和70相同，帶通濾波器90不要求在介電部件92的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此與帶通濾波器1相比，制造步驟數(shù)減少。
圖20示出從一側(cè)觀察帶通濾波器110的示意性透視圖，帶通濾波器110為具有在介電部件第三側(cè)面上形成的電感性激勵電極的實例。圖21為從相反側(cè)觀察圖20中帶通濾波器110的示意性透視圖。
如圖20和21所示，帶通濾波器110包括介電部件112和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件112由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且其形狀與構(gòu)成以上實施例中帶通濾波器1的介電部件2相同。進一步地，介電部件112包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，與介電部件2相似。
進而，金屬板113在介電部件112的整個頂面上形成。金屬板116在介電部件112的除了間隙部分114和115之外的底面上形成。如圖20所示，激勵電極117和118與第一電感段119在介電部件112分別對應(yīng)于第二部分中一部分、第三部分中一部分和整個第一部分的第三側(cè)面上形成。如圖21所示，第二電感段120在介電部件112對應(yīng)于整個第一部分的第四側(cè)面上形成。
分別借助間隙部分114和115，激勵電極117和118防止與在介電部件112底面上形成的金屬板116接觸，而激勵電極117和118與在介電部件112頂面上形成的金屬板113接觸。因為激勵電極117和118在靠近第一部分的區(qū)域上形成，這里電場相對較強，所以激勵電極117和118可以電感性地激勵帶通濾波器110，這與上述實施例的帶通濾波器1不同。
第一和第二電感段119和120連接到在介電部件112的頂面和底面上形成的金屬板113和116。金屬板116接地。
在介電部件112的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件112的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)121，介電部件112的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器122，介電部件112的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器123。因為帶通濾波器110使用第一和第二電感段119和120，所以在第一諧振器122和第二諧振器123之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)110用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1相似。
進而，由于與帶通濾波器50、70和90相同，帶通濾波器110不要求在介電部件112的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此，與帶通濾波器1相比，制造步驟數(shù)減少。
圖22示出從一側(cè)觀察帶通濾波器130的示意性透視圖，帶通濾波器130為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的電感性激勵電極的實例。圖23為從相反側(cè)觀察圖22中帶通濾波器130的示意性透視圖。
如圖22和23所示，帶通濾波器130包括介電部件132和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件132由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且其形狀與構(gòu)成以上實施例中帶通濾波器1的介電部件2相同。進一步地，介電部件132包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，與介電部件2相似。
進而，金屬板133在介電部件132的整個頂面上形成。金屬板136在介電部件132的除了間隙部分134和135之外的底面上形成。如圖22所示，激勵電極137和第一電感段139在介電部件132分別對應(yīng)于第二部分中一部分和整個第一部分的第三側(cè)面上形成。如圖23所示，激勵電極138和第二電感段140在介電部件132分別對應(yīng)于第三部分中一部分和整個第一部分的第四側(cè)面上形成。
分別借助間隙部分134和135，激勵電極137和138防止與在介電部件132的底面上形成的金屬板136接觸，而激勵電極137和138與在介電部件132頂面上形成的金屬板133接觸。因為激勵電極137和138在靠近第一部分的區(qū)域上形成，這里電場相對較強，所以激勵電極137和138可以電感性地激勵帶通濾波器130，這與帶通濾波器110相似。
第一和第二電感段139和140連接到在介電部件132的頂面和底面上形成的金屬板133和136。金屬板136接地。
在介電部件132的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件132的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)141，介電部件132的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器142，介電部件132的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器143。因為帶通濾波器130使用第一和第二電感段139和140，所以在第一諧振器142和第二諧振器143之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)130用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1相似。
進而，由于與帶通濾波器50、70、90和110相同，帶通濾波器130不要求在介電部件132的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此，與帶通濾波器1相比，制造步驟的數(shù)量減少。
現(xiàn)在解釋本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例。
圖24示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器150的示意性透視圖。圖25為從相反側(cè)觀察圖24中帶通濾波器150的示意性透視圖。
如圖24和25所示，作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器150包括介電部件152和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件152由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱形狀，長、寬和厚為5.3mm、2.0mm和1.0mm。也就是說，介電部件152沒有孔或表面不規(guī)則物。
進一步地，介電部件152包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。長、寬和厚為1.8mm、2.0mm和1.0mm的介電部件152的第一部分位于矩形棱柱介電部件152的中心。介電部件152的第二和第三部分相對于第一部分對稱地布置。第二和第三部分每個的長、寬和厚都測量為1.75mm、2.0mm和1.0mm。此“長”、“寬”和“厚”的方向定義與上述實施例的帶通濾波器1的相同。
如圖24和25所示，金屬板153在介電部件152的整個頂面上形成。金屬板156在介電部件152的除了間隙部分154和155之外的底面上形成。
如圖24所示，高和寬為0.85mm和1.2mm的激勵電極157在介電部件152的第一側(cè)面上形成，在這，間隙部分154防止激勵電極157與在底面上形成的金屬板156接觸。相似地，如圖25所示，高和寬為0.85mm和1.2mm的激勵電極158在介電部件152的第二側(cè)面上形成，在這，間隙部分155防止激勵電極158與在底面上形成的金屬板156接觸。激勵電極157和158中的一個用作輸入電極，而另一個用作輸出電極。
如圖24和25所示，高和寬為1.0mm和1.8mm的第一電感段159在介電部件152對應(yīng)于第一部分的第三側(cè)面上形成，高和寬為1.0mm和1.8mm的第二電感段160在介電部件152對應(yīng)于第一部分的第四側(cè)面上形成。第一和第二電感段159和160連接到在介電部件152的頂面和底面上形成的金屬板153和156。金屬板156接地。
進而，第一電容段161在介電部件152對應(yīng)于第二部分的第三側(cè)面上形成，第二電容段162在介電部件152對應(yīng)于第二部分的第四側(cè)面上形成，第三電容段163在介電部件152對應(yīng)于第三部分的第三側(cè)面上形成，并且，第四電容段164在介電部件152對應(yīng)于第三部分的第四側(cè)面上形成。第一至第四電容段161-164在高度和寬度上測量為0.8mm和0.8mm。第一至第四電容段161-164與在底面上形成的金屬板156接觸。
第一和第二電感段159、160與第一至第四電容段161-164的“寬度”的方向定義與介電部件152的“長度”的方向定義一致。
在介電部件152的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件152的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)165，介電部件152的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器166，介電部件152的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器167。漸消波導(dǎo)165為H模式波導(dǎo)，第一和第二諧振器166和167中的每一個都為1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。
圖26為圖24和25中所示帶通濾波器150的等效電路圖。
在此圖中，第一諧振器166和第二諧振器167分別用兩個L-C并聯(lián)電路170和171表示。電感G表示每個諧振器的損耗因數(shù)。兩個電容Cp分別由第一和第二電容段161和162與第三和第四電容段163和164形成。激勵電極157和158用兩個電容Ce表示。H模式漸消波導(dǎo)165用耦合電感L12(內(nèi)部耦合電感)表示，其中，耦合電感L12連接在串聯(lián)的第一諧振器166和第二諧振器167與一對并聯(lián)電感L11之間，第一和第二諧振器166、167與并聯(lián)電感L11接地。也就是說，漸消波導(dǎo)165形成π型電感電路172。
圖27和28示出帶通濾波器150的頻率特性曲線圖。
在圖27和28中，S11表示反射系數(shù)，S21表示透射系數(shù)。如圖27所示，帶通濾波器150的諧振頻率為約5.25GHz并且其3-dB帶寬為約510MHz。插入損失為約0.7dB。如圖28所示，第一寄生諧振頻率出現(xiàn)在大于13GHz處，這充分遠離主頻。
以下解釋帶通濾波器150的第一至第四電容段161和164的功能。
圖29為圖5中所示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的等效電路圖。
如圖5所示，1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器可用L-C并聯(lián)電路表示，它的諧振頻率f1可用下式表示。電感G代表諧振器的損耗因數(shù)。f1=12πLC........(5)]]>圖30示出向圖5所示1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器增加兩個電容段的模型的示意性透視圖。圖30所示模型包括介電部件173、分別在介電部件173的頂面和底面上形成的金屬板174和175、在介電部件173的一個側(cè)面上形成的金屬板176、以及第一和第二電容段177和178。介電部件173的長、寬和厚測量為3.0mm、2.0mm和1.0mm。在介電部件173的四個側(cè)面中，其上形成有金屬板176的側(cè)面是電場最小且磁場最大的短端(第一側(cè)面)。與所述短端相反的側(cè)面是敞開端(第二側(cè)面)，在這，電場最大而磁場最小。在圖30中，磁場強度用虛線36的粗細表示。
第一電容段177在所述側(cè)面中與電場正交的一個側(cè)面(第三側(cè)面)上形成，高和寬為0.8mm和d2。相似地，第二電容段178在所述側(cè)面中與電場正交的另一個側(cè)面(第四側(cè)面)上形成，高和寬為0.8mm和d2。d2＝0mm處的直線與在敞開端一側(cè)的第三和第四側(cè)面的端部重合。換而言之，第一和第二電容段177和178位于第三和第四側(cè)面的區(qū)域中，在這電場相對較強。第一和第二電容段177和178與在介電部件173底面上形成的金屬板175接觸。
圖31為圖30所示模型的等效電路圖。
如圖31所示，圖30所示模型可用具有并聯(lián)電容Cp的L-C并聯(lián)電路表示，并且諧振頻率f2可用下式表示，其中并聯(lián)電容Cp由第一和第二電容段177和178產(chǎn)生。f2=12πL(C+Cp).........(6)]]>從公式(5)和(6)的比較可清楚看出，圖30所示模型的諧振頻率f2通過由第一和第二電容段177和178產(chǎn)生的并聯(lián)電容Cp而降低。這意味著，具有所需諧振頻率的1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器的長度，可通過增加第一和第二電容段177和178而縮短。
圖30所示模型的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)可用下式表示。Q0=2πf(C+Cp)G........(7)]]>圖32示出第一和第二電容段177和178的寬度d2、諧振頻率和空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)之間的關(guān)系。
從圖32顯而易見，當寬度d2在0至約1.6mm范圍的區(qū)域中時，諧振頻率隨著第一和第二電容段177和178的寬度d2的增加而顯著減??；當寬度d2位于超過約1.6mm的區(qū)域中時，諧振頻率隨著寬度d2的增加而稍微增加。進一步地，從圖32很清楚，當寬度d2在0至約1.6mm范圍內(nèi)的區(qū)域中時，空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)不大幅變化；而當寬度d2位于超過約1.6mm的區(qū)域中時，空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)明顯減小。
尤其是當?shù)谝缓偷诙娙荻?77和178的寬度d2在約0.4mm-約1.6mm范圍內(nèi)的區(qū)域中時，可獲得低諧振頻率和良好的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)。因此，為了通過增加第一和第二電容段177和178而充分地降低諧振頻率并同時保持良好的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)，優(yōu)選設(shè)定第一和第二電容段177和178的寬度d2在約0.4mm-約1.6mm范圍內(nèi)。然而，在本發(fā)明中，第一和第二電容段177和178的寬度d2并不局限于以上范圍，寬度d2可基于所需諧振頻率、帶通濾波器的所需長度、以及所需的空載品質(zhì)因數(shù)(Q0)而確定。
從前面描述顯而易見，與原始諧振頻率相比，由于本實施例中帶通濾波器150的諧振頻率通過增加第一至第四電容段161-164而降低，因此，即使帶通濾波器150的長度相對于帶通濾波器1的縮短約21％，也可獲得與帶通濾波器1基本相同的特性。
因而，由于設(shè)置第一至第四電容段161-164，本實施例中帶通濾波器150除了具有與上述實施例中帶通濾波器1相同的效果以外，還表現(xiàn)出總體尺寸縮小的效果。
在帶通濾波器150中，盡管在第一和第二側(cè)面上分別形成電容性激勵電極157和158，但根據(jù)結(jié)合圖20-23所解釋的，也可替代使用電感性激勵電極。
進一步地，盡管帶通濾波器150使用四個電容段161-164以縮小整體尺寸，但電容段的數(shù)量并不局限于四個。
圖33示出從一側(cè)觀察帶通濾波器180的示意性透視圖，帶通濾波器180為具有在介電部件第三和第四側(cè)面上形成的兩個電容段的實例。圖34為從相反側(cè)觀察圖33中帶通濾波器180的示意性透視圖。
如圖33和34所示，帶通濾波器180包括介電部件182和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件182由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有長、寬和厚為6.1mm、2.0mm和1.0mm的矩形棱柱形狀。進一步地，介電部件182包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。
長、寬和厚為2.2mm、2.0mm和1.0mm的介電部件182的第一部分位于矩形棱柱介電部件182的中心。介電部件182的第二和第三部分相對于第一部分對稱地布置。第二和第三部分每個的長、寬和厚都測量為1.95mm、2.0mm和1.0mm。
如圖33和34所示，金屬板183在介電部件182的整個頂面上形成。金屬板186在介電部件182的除了間隙部分184和185之外的底面上形成。如圖33所示，第一電感段189、第一電容段191和激勵電極188在介電部件182分別對應(yīng)于整個第一部分、第二部分中一部分和第三部分中一部分的第三側(cè)面上形成。相似地，如圖34所示，第二電感段190、激勵電極187、第二電容段192在介電部件182分別對應(yīng)于整個第一部分、第二部分中一部分和第三部分中一部分的第四側(cè)面上形成。
高和寬為0.9mm和1.0mm的激勵電極188在介電部件182的第三側(cè)面上靠近第二側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。相似地，高和寬為0.9mm和1.0mm的激勵電極187在介電部件182的第四側(cè)面上靠近第一側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。因而，與根據(jù)上述實施例中帶通濾波器150所解釋的相似，激勵電極187和188可電容性地激勵帶通濾波器180。
第一和第二電感段189和190連接到在介電部件182的頂面和底面上形成的金屬板183和186。通過這樣，金屬板183和金屬板186被第一和第二電感段189和190短路。這些金屬板183和186接地。
進而，高和寬為0.85mm和1.0mm的第一電容段191在介電部件182的第三側(cè)面上靠近第一側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。相似地，高和寬為0.85mm和1.0mm的第二電容段192在介電部件182的第四側(cè)面上靠近第二側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。第一和第二電容段191和192與在底面上形成的金屬板186接觸。
在介電部件182的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件182的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)193，介電部件182的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器194，介電部件182的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器195。因為帶通濾波器180使用第一和第二電感段189和190，所以在第一諧振器194和第二諧振器195之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而諧振器結(jié)構(gòu)180用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1和150相似。
進而，根據(jù)帶通濾波器180，第一和第二諧振器194和195的諧振頻率因第一和第二電容段191和192而降低。
圖35示出帶通濾波器180的頻率特性曲線圖。
在圖35中，S11表示反射系數(shù)，S21表示透射系數(shù)。如圖35所示，帶通濾波器180的諧振頻率為約5.25GHz并且其3-dB帶寬為約420MHz。插入損失為約0.9dB。進一步地，衰減頂點出現(xiàn)在大約6.25GHz處，以致于與頻率特性的通帶的更低邊緣相比，使通帶的更高邊緣尖銳。
如上所述，根據(jù)帶通濾波器180，即使其長度相對于帶通濾波器1縮短約9％，借助第一和第二電容段191和192的作用，也可獲得與帶通濾波器1基本相同的特性。
進而，根據(jù)帶通濾波器180，由于不必在介電部件182的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此與帶通濾波器150相比，制造步驟數(shù)可減少。
在帶通濾波器180中，如結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極以取代電容性激勵電極187和188。為了加強電容段的作用，可在介電部件182的第一和第二側(cè)面上形成進一步的電容段。
圖36示出從一側(cè)觀察帶通濾波器180′的示意性透視圖，帶通濾波器180′為具有增加到帶通濾波器180的第三和第四電容段的實例。圖37為從相反側(cè)觀察圖36中帶通濾波器180′的示意性透視圖。
如圖36和37所示，帶通濾波器180′與帶通濾波器180的不同之處在于，它在介電部件182的第一側(cè)面上形成第三電容段196并在介電部件182的第二側(cè)面上形成第四電容段197。第三電容段196與在底面上形成的金屬板186及第一電容段191接觸，從而第一和第三電容段191和196構(gòu)成L形電容段。相似地，第四電容段197與在底面上形成的金屬板186及第二電容段192接觸，從而第二和第四電容段192和197也構(gòu)成L形電容段。
如先前所解釋的，在介電部件182的第一和第二側(cè)面上電場最強。因此，通過在第一和第二側(cè)面上增加第三和第四電容段196和197可獲得更強的電容段效果。
而且在帶通濾波器180′中，如以前結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極來替代電容性激勵電極187和188。
圖38示出從一側(cè)觀察帶通濾波器200的示意性透視圖，帶通濾波器200為具有在介電部件第四側(cè)面上形成的兩個電容段的實例。圖39為從相反側(cè)觀察圖38中帶通濾波器200的示意性透視圖。
如圖38和39所示，帶通濾波器200包括介電部件202和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件202由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且其形狀與構(gòu)成帶通濾波器180的介電部件182相同。進一步地，介電部件202包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。
進而，金屬板203在介電部件202的整個頂面上形成。金屬板206在介電部件202的除了間隙部分204和205之外的底面上形成。如圖38所示，第一電感段209與激勵電極207和208在介電部件202分別對應(yīng)于整個第一部分、第二部分中一部分和第三部分中一部分的第三側(cè)面上形成。分別借助間隙部分204和205，激勵電極207和208防止與在介電部件202底面上形成的金屬板206接觸。進而，如圖39所示，第二電感段210與第一和第二電容段211和212在介電部件202分別對應(yīng)于整個第一部分、第二部分中一部分和第三部分中一部分的第四側(cè)面上形成。
由于激勵電極207和208在介電部件202的第三側(cè)面上分別靠近第一和第二側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。激勵電極207和208可電容性地激勵帶通濾波器200，與根據(jù)上述實施例中帶通濾波器150所解釋的相似。
第一和第二電感段209和210連接到在介電部件202的頂面和底面上形成的金屬板203和206。通過這樣，金屬板203和金屬板206被第一和第二電感段209和210短路。這些金屬板203和206接地。
進而，第一和第二電容段211和212在介電部件202的第四側(cè)面上分別靠近第一和第二側(cè)面的區(qū)域中形成，這里電場相對較強。第一和第二電容段211和212與在底面上形成的金屬板206接觸。
在介電部件202的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件202的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)213，介電部件202的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器214，介電部件202的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器215。因為帶通濾波器200使用第一和第二電感段209和210，所以在第一諧振器214和第二諧振器215之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而帶通濾波器200用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1和150相似。
進而，在帶通濾波器200中，第一和第二諧振器214和215的諧振頻率因第一和第二電容段211和212而降低。即使帶通濾波器200的長度相對于帶通濾波器1的縮短，也可獲得與帶通濾波器1基本相同的特性。
進一步地，根據(jù)帶通濾波器200，由于不必在介電部件202的第一和第二側(cè)面上形成任何金屬板或電極，因此與帶通濾波器150相比，制造步驟數(shù)可減少。
在帶通濾波器200中，如結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極取代電容性激勵電極207和208。為了加強電容段的作用，可在介電部件202的第一和第二側(cè)面上形成其它的電容段。
圖40示出從一側(cè)觀察帶通濾波器200′的示意性透視圖，帶通濾波器200′為具有增加到帶通濾波器200的第三和第四電容段的實例。圖41為從相反側(cè)觀察圖40中帶通濾波器200′的示意性透視圖。
如圖40和41所示，帶通濾波器200′與帶通濾波器200的不同之處在于，增加在介電部件202第一側(cè)面上形成的第三電容段216和在介電部件202第二側(cè)面上形成的第四電容段217。第三電容段216與在底面上形成的金屬板206及第一電容段211接觸，從而第一和第三電容段211和216構(gòu)成L形電容段。相似地，第四電容段217與在底面上形成的金屬板206及第二電容段212接觸，從而第二和第四電容段212和217也構(gòu)成L形電容段。根據(jù)帶通濾波器200′，由于增加第三和第四電容段216和217，因此可獲得更強的電容段效果。
而且在帶通濾波器200′中，如以前結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極來替代電容性激勵電極207和208。
圖42示出從一側(cè)觀察帶通濾波器300的示意性透視圖，帶通濾波器300為具有在介電部件第一至第四側(cè)面上形成的6個電容段的實例。圖43為從相反側(cè)觀察圖42中帶通濾波器300的示意性透視圖。
如圖42和43所示，帶通濾波器300包括介電部件302和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件302由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且包括位于第一橫截面和與第一橫截面平行的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。
進而，金屬板303在介電部件302的整個頂面上形成。金屬板306在介電部件302的除了間隙部分304和305之外的底面上形成。如圖42所示，第一電感段309與激勵電極307和308在介電部件302分別對應(yīng)于整個第一部分、第二部分中一部分和第三部分中一部分的第三側(cè)面上形成。分別借助間隙部分304和305，激勵電極307和308防止與在介電部件302底面上形成的金屬板306接觸，然而，激勵電極307和308與在介電部件302頂面上形成的金屬板303接觸。由于激勵電極307和308在介電部件302的第三側(cè)面上靠近第一部分的區(qū)域中形成，這里磁場相對較強，因此，激勵電極307和308可電感性地激勵帶通濾波器300。
進而，第一電容段311在介電部件302對應(yīng)于第二部分的第三側(cè)面上形成，第二電容段312在介電部件302的第一側(cè)面上形成，第三電容段313在介電部件302對應(yīng)于第二部分的第四側(cè)面上形成，第四電容段314在介電部件302對應(yīng)于第三部分的第三側(cè)面上形成，第五電容段315在介電部件302的第二側(cè)面上形成，并且，第六電容段316在介電部件302對應(yīng)于第三部分的第四側(cè)面上形成。
第一和第二電感段309和310連接到在介電部件302的頂面和底面上形成的金屬板303和306。通過這樣，金屬板303和金屬板306被第一和第二電感段309和310短路。這些金屬板303和306接地。進而，第一至第三電容段311-313在介電部件302的電場在一個方向相對較強的區(qū)域上形成；第四至第六電容段314-316在介電部件302的電場在另一個方向相對較強的區(qū)域上形成。第一至第六電容段311-316與在底面上形成的金屬板306接觸。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件302的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)317，介電部件302的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器318，介電部件302的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器319。因為帶通濾波器300使用第一和第二電感段309和310，所以在第一諧振器318和第二諧振器319之間發(fā)生預(yù)定的耦合，從而帶通濾波器300用作具有所需特性的帶通濾波器，與帶通濾波器1和150相似。
進而，在帶通濾波器300中，第一和第二諧振器318和319的諧振頻率因第一至第六電容段311-316而降低。具體地，在帶通濾波器300中，由于使用許多電容段，因此可獲得更強的電容段效果。因此，即使帶通濾波器300的長度相對于帶通濾波器1的縮短，也可獲得與帶通濾波器1基本相同的特性。
現(xiàn)在解釋本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例。
圖44示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器220的示意性透視圖。圖45為從相反側(cè)觀察圖44中帶通濾波器220的示意性透視圖。
如圖44和45所示，帶通濾波器220包括介電部件221和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件221由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱形狀。也就是說，介電部件221沒有孔或表面不規(guī)則物。
介電部件221包括位于A-A橫截面(第一橫截面)和與第一橫截面平行的B-B橫截面(第二橫截面)之間的第一部分、位于C-C橫截面(第三橫截面)和與第三橫截面平行的D-D橫截面(第四橫截面)之間的第二部分、位于第一側(cè)面和A-A橫截面(第一橫截面)之間的第三部分、位于B-B橫截面(第二橫截面)和C-C橫截面(第三橫截面)之間的第四部分、以及位于第二側(cè)面和D-D橫截面(第四橫截面)之間的第五部分。后面將詳細解釋，但第一和第二部分分別構(gòu)成第一和第二漸消波導(dǎo)的一部分，而第三至第五部分分別構(gòu)成第一至第三諧振器的一部分。
介電部件221的頂面、底面、和第一至第四側(cè)面的定義與介電部件2的相同。
如圖44和45所示，金屬板222在介電部件221對應(yīng)于第三部分的頂面上形成，金屬板223在介電部件221對應(yīng)于第二、第四和第五部分的頂面上形成。金屬板226在介電部件221的除了間隙部分224和225之外的底面上形成。進而，金屬板227在介電部件221的整個第一側(cè)面上形成。金屬板227與金屬板222和226接觸，以使它們短路。
進一步地，激勵電極228在介電部件221對應(yīng)于第三部分的第三側(cè)面上形成，在這，間隙部分224避免激勵電極228與在底面上形成的金屬板226接觸。激勵電極229在介電部件221的第二側(cè)面上形成，在這，間隙部分225避免激勵電極229與在底面上形成的金屬板226接觸。激勵電極228和229中的一個用作輸入電極，而另一個用作輸出電極。
進而，第一電感段230在介電部件221對應(yīng)于整個第二部分的第三側(cè)面上形成，第二電感段231在介電部件221對應(yīng)于整個第二部分的第四側(cè)面上形成。第一和第二電感段230和231與在頂面上形成的金屬板223和在底面上形成的金屬板226接觸，以使它們短路。這些金屬板222、223和226接地。
在介電部件221的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件221的第一部分和在其上形成的金屬板用作第一漸消波導(dǎo)232，介電部件221的第二部分和在其上形成的金屬板用作第二漸消波導(dǎo)233，介電部件221的第三部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器234，介電部件221的第四部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器235，并且，介電部件221的第五部分和在其上形成的金屬板用作第三諧振器236。第一漸消波導(dǎo)232為E模式波導(dǎo)，第二漸消波導(dǎo)233為H模式波導(dǎo)，第一至第三諧振器234-236中的每一個都是1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。亦即，帶通濾波器220是使用三個諧振器的三階帶通濾波器類型。
與上述帶通濾波器相比，在帶通濾波器220中，通過把在第一諧振器234和第二諧振器235之間的耦合常數(shù)k1與在第二諧振器235和第三諧振器236之間的耦合常數(shù)k2設(shè)定為基本相同的值，可獲得具有尖銳邊緣的頻率特性。
如上所述，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器220包括沒有孔或表面不規(guī)則物的矩形棱柱介電部件221與在其表面上形成的金屬板和電極，因此，即使帶通濾波器220的總體尺寸縮小，也可保證足夠的機械強度。而且，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器220僅僅通過在介電部件221上形成各個金屬板而制造，因此制造成本大大降低。
在帶通濾波器220中，如結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極來取代電容性激勵電極228和229。進而，如結(jié)合圖24-43所解釋的，為了更加縮小總體尺寸，可把電容段增加到帶通濾波器220上。
圖46示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器240的示意性透視圖。圖47為從相反側(cè)觀察圖46中帶通濾波器240的示意性透視圖。
如圖46和47所示，帶通濾波器240包括介電部件241和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件241由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱形狀。也就是說，介電部件241沒有孔或表面不規(guī)則物。
介電部件241包括位于E-E橫截面(第一橫截面)和與第一橫截面平行的F-F橫截面(第二橫截面)之間的第一部分、位于G-G橫截面(第三橫截面)和與第三橫截面平行的H-H橫截面(第四橫截面)之間的第二部分、位于I-I橫截面(第五橫截面)和與第五橫截面平行的J-J橫截面(第六橫截面)之間的第三部分、位于第一側(cè)面和E-E橫截面(第一橫截面)之間的第四部分、位于F-F橫截面(第二橫截面)和G-G橫截面(第三橫截面)之間的第五部分、位于H-H橫截面(第四橫截面)和I-I橫截面(第五橫截面)之間的第六部分、以及位于第二側(cè)面和J-J橫截面(第六橫截面)之間的第七部分。后面將詳細解釋，但第一至第三部分分別構(gòu)成第一至第三漸消波導(dǎo)的一部分，而第四至第七部分分別構(gòu)成第一至第四諧振器的一部分。
介電部件241的頂面、底面、和第一至第四側(cè)面的定義與介電部件2的相同。
如圖46和47所示，金屬板242在介電部件241對應(yīng)于第一、第四和第五部分的頂面上形成，金屬板243在介電部件241對應(yīng)于第三、第六和第七部分的頂面上形成。金屬板246在介電部件241的除了間隙部分244和245之外的底面上形成。
進而，激勵電極247在介電部件241的第一側(cè)面上形成，在這，間隙部分244避免激勵電極247與在底面上形成的金屬板246接觸。激勵電極248在介電部件241的第二側(cè)面上形成，在這，間隙部分245避免激勵電極248與在底面上形成的金屬板246接觸。激勵電極247和248中的一個用作輸入電極，而另一個用作輸出電極。
第一電感段249在介電部件241對應(yīng)于整個第一部分的第三側(cè)面上形成，第二電感段250在介電部件241對應(yīng)于整個第一部分的第四側(cè)面上形成。第一和第二電感段249和250與在頂面上形成的金屬板242和在底面上形成的金屬板246接觸，以使它們短路。進而，第三電感段251在介電部件241對應(yīng)于整個第三部分的第三側(cè)面上形成，第四電感段252在介電部件241對應(yīng)于整個第三部分的第四側(cè)面上形成。第三和第四電感段251和252與在頂面上形成的金屬板243和在底面上形成的金屬板246接觸，以使它們短路。這些金屬板242、243和246接地。
在介電部件241的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件241的第一部分和在其上形成的金屬板用作第一漸消波導(dǎo)253，介電部件241的第二部分和在其上形成的金屬板用作第二漸消波導(dǎo)254，介電部件241的第三部分和在其上形成的金屬板用作第三漸消波導(dǎo)255，介電部件241的第四部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器256，介電部件241的第五部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器257，介電部件241的第六部分和在其上形成的金屬板用作第三諧振器258，并且，介電部件241的第七部分和在其上形成的金屬板用作第四諧振器259。第一和第三漸消波導(dǎo)253和255中的每一個都為H模式波導(dǎo)，第二漸消波導(dǎo)254為E模式波導(dǎo)，第一至第四諧振器256-259中的每一個都是1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。亦即，帶通濾波器240是使用四個諧振器的四級帶通濾波器類型。
與上述帶通濾波器相比，在帶通濾波器240中，通過把在第一諧振器256和第二諧振器257之間的耦合常數(shù)k1、在第二諧振器257和第三諧振器258之間的耦合常數(shù)k2、與在第三諧振器258和第四諧振器259之間的耦合常數(shù)k3設(shè)定為基本相同的值，可獲得更尖邊緣的頻率特性。
如上所述，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器240包括沒有孔或表面不規(guī)則物的矩形棱柱介電部件241與在其表面上形成的金屬板和電極，因此，即使帶通濾波器240的總體尺寸縮小，也可確保足夠的機械強度。而且，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器240僅僅通過在介電部件241上形成各個金屬板而制造，因此制造成本大大降低。
在帶通濾波器240中，如結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極來取代電容性激勵電極247和248。進而，如結(jié)合圖24-43所解釋的，為了更加縮小總體尺寸，可把電容段增加到帶通濾波器240上。
圖48示出從一側(cè)觀察作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的帶通濾波器260的示意性透視圖。圖49為從相反側(cè)觀察圖48中帶通濾波器260的示意性透視圖。
如圖48和49所示，帶通濾波器260包括介電部件261和在其表面上形成的各個金屬板。介電部件261由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成，并且具有矩形棱柱形狀。也就是說，介電部件261沒有孔或表面不規(guī)則物。
介電部件261包括位于K-K橫截面(第一橫截面)和與第一橫截面平行的L-L橫截面(第二橫截面)之間的第一部分、位于M-M橫截面(第三橫截面)和與第三橫截面平行的N-N橫截面(第四橫截面)之間的第二部分、位于O-O橫截面(第五橫截面)和與第五橫截面平行的P-P橫截面(第六橫截面)之間的第三部分、位于第一側(cè)面和K-K橫截面(第一橫截面)之間的第四部分、位于L-L橫截面(第二橫截面)和M-M橫截面(第三橫截面)之間的第五部分、位于N-N橫截面(第四橫截面)和O-O橫截面(第五橫截面)之間的第六部分、以及位于第二側(cè)面和P-P橫截面(第六橫截面)之間的第七部分。后面將詳細解釋，但第一至第三部分分別構(gòu)成第一至第三漸消波導(dǎo)的一部分，而第四至第七部分分別構(gòu)成第一至第四諧振器的一部分。
介電部件261的頂面、底面、和第一至第四側(cè)面的定義與介電部件2的相同。
如圖48和49所示，金屬板262在介電部件261對應(yīng)于第四部分的頂面上形成，金屬板263在介電部件261對應(yīng)于第二、第五和第六部分的頂面上形成，金屬板264在介電部件261對應(yīng)于第七部分的頂面上形成。金屬板267在介電部件261的除了間隙部分265和266之外的底面上形成。進而，金屬板268在介電部件261的整個第一側(cè)面上形，并且金屬板269在介電部件261的整個第二側(cè)面上形成。金屬板268與金屬板262和267接觸，以使它們短路；金屬板269與金屬板264和267接觸，以使它們短路。
激勵電極270在介電部件261對應(yīng)于第四部分的第三側(cè)面上形成，在這，間隙部分265防止激勵電極270與在底面上形成的金屬板267接觸。進一步地，激勵電極271在介電部件261對應(yīng)于第七部分的第三側(cè)面上形成，在這，間隙部分266防止激勵電極271與在底面上形成的金屬板267接觸。激勵電極270和271中的一個用作輸入電極，而另一個用作輸出電極。
第一電感段272在介電部件261對應(yīng)于整個第二部分的第三側(cè)面上形成，第二電感段273在介電部件261對應(yīng)于整個第二部分的第四側(cè)面上形成。第一和第二電感段272和273與在頂面上形成的金屬板263和在底面上形成的金屬板267接觸，以使它們短路。這些金屬板262、263、264和267接地。
在介電部件261的剩余表面上未形成金屬板或電極，因此剩余表面構(gòu)成敞開端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，介電部件261的第一部分和在其上形成的金屬板用作第一漸消波導(dǎo)274，介電部件261的第二部分和在其上形成的金屬板用作第二漸消波導(dǎo)275，介電部件261的第三部分和在其上形成的金屬板用作第三漸消波導(dǎo)276，介電部件261的第四部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器277，介電部件261的第五部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器278，介電部件261的第六部分和在其上形成的金屬板用作第三諧振器279，并且，介電部件261的第七部分和在其上形成的金屬板用作第四諧振器280。第一和第三漸消波導(dǎo)274和276中的每一個都為E模式波導(dǎo)，第二漸消波導(dǎo)275為H模式波導(dǎo)，第一至第四諧振器277-280中的每一個都是1/4波(λ/4)介質(zhì)諧振器。亦即，帶通濾波器260是使用四個諧振器的四級帶通濾波器類型。
與上述帶通濾波器相比，在帶通濾波器260中，通過把在第一諧振器277和第二諧振器278之間的耦合常數(shù)k1、在第二諧振器278和第三諧振器279之間的耦合常數(shù)k2、與在第三諧振器279和第四諧振器280之間的耦合常數(shù)k3設(shè)定為基本相同的值，可獲得更尖邊緣的頻率特性。
如上所述，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器260包括沒有孔或表面不規(guī)則物的矩形棱柱介電部件261與在其表面上形成的金屬板和電極，因此，即使帶通濾波器260的總體尺寸縮小，也可確保足夠的機械強度。而且，由于根據(jù)本實施例的帶通濾波器260僅僅通過在介電部件261上形成各個金屬板而制造，因此制造成本大大降低。
在帶通濾波器260中，如結(jié)合圖20-23所解釋的，可使用電感性激勵電極來取代電容性激勵電極270和271。進而，如結(jié)合圖24-43所解釋的，為了更加縮小總體尺寸，可把電容段增加到帶通濾波器260上。
因而，已經(jīng)結(jié)合具體實施例示出和描述本發(fā)明。然而，應(yīng)該指出，本發(fā)明并不僅僅局限于所述布置的細節(jié)，只要不偏離后附權(quán)利要求的范圍，可作各種改變和變更。
例如，在上述實施例中，用于諧振器和漸消波導(dǎo)的介電部件的所述部分由介電常數(shù)εr例如為37的介電材料制成。然而，根據(jù)應(yīng)用目的，可以使用具有不同介電常數(shù)的材料。
進而，在上述實施例中規(guī)定的諧振器和漸消波導(dǎo)的尺寸只是實例。根據(jù)應(yīng)用目的，可以使用具有不同尺寸的諧振器和漸消波導(dǎo)。
再者，在帶通濾波器150、180、180′、200和200′中，電容段形成得與在介電部件底面上形成的金屬板接觸。然而，本發(fā)明并不局限于電容段與在介電部件底面上形成的金屬板接觸，電容段也可形成得與金屬板分開。應(yīng)該提出，為有效地獲得所述效果，優(yōu)選電容段與在介電部件底面上形成的金屬板連接。
如上所述，由于根據(jù)本發(fā)明的帶通濾波器包括沒有孔或表面不規(guī)則物的矩形棱柱介電部件以及在其表面上形成的金屬板、激勵電極和電感段，因此，與常規(guī)濾波器相比，本發(fā)明帶通濾波器的機械強度極高。因而，即使帶通濾波器的總體尺寸縮小，也可確保足夠的機械強度。而且，由于根據(jù)本發(fā)明的帶通濾波器僅僅通過在介電部件上形成各個金屬板等而制造，并且，不必象常規(guī)濾波器那樣需要形成孔或不規(guī)則物，因此制造成本大大降低。
進一步地，當在根據(jù)本發(fā)明的帶通濾波器中設(shè)置電容段時，帶通濾波器的總體尺寸可進一步縮小，并且可降低輻射損耗。
因此，本發(fā)明提供一種可優(yōu)選用于諸如移動電話等的通信終端、無線LAN(局域網(wǎng))以及ITS(智能傳輸系統(tǒng))等中的帶通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種包括基本為矩形棱柱形狀的介電部件和在介電部件表面上形成的金屬板的帶通濾波器，其中，介電部件包括位于介電部件的第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件的第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分，由此使介電部件的第一部分和在其上形成的金屬板用作漸消波導(dǎo)，介電部件的第二部分和在其上形成的金屬板用作第一諧振器，并且介電部件的第三部分和在其上形成的金屬板用作第二諧振器，所述金屬板包括至少一個在介電部件第一部分的表面上形成的電感段。
2.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，電感段在介電部件第一部分的兩個相對表面上形成。
3.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，金屬板包括在介電部件的與其上形成電感段的表面基本正交的幾乎所有表面上形成的部分。
4.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，金屬板進一步包括在介電部件第二和第三部分的表面上形成的電容段。
5.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器相對于把介電部件分割為兩半的橫截面是對稱的。
6.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器相對于穿過介電部件中心的軸是對稱的。
7.一種帶通濾波器，其中包括介電部件，其中，它具有頂面、底面、互相面對的第一和第二側(cè)面以及互相面對的第三和第四側(cè)面，介電部件包括位于基本與第一側(cè)面平行的介電部件的第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件第二橫截面之間的第一部分、位于第一側(cè)面和第一橫截面之間的第二部分、以及位于第二側(cè)面和第二橫截面之間的第三部分；在介電部件頂面上形成的第一金屬板；在介電部件底面上形成的第二金屬板；在介電部件的第一側(cè)面、第三側(cè)面、第四側(cè)面以及第二部分的底面中的至少一個上形成的第一激勵電極；在介電部件的第二側(cè)面、第三側(cè)面、第四側(cè)面以及第三部分的底面中的至少一個上形成的第二激勵電極；在介電部件第一部分的幾乎整個第三側(cè)面上形成的第一電感段；以及在介電部件第一部分的幾乎整個第四側(cè)面上形成的第二電感段。
8.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形。
9.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，第一金屬板和第二金屬板被第一和第二電感段短路。
10.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，防止第二金屬板和第一激勵電極連接，并且防止第二金屬板和第二激勵電極連接。
11.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中進一步包括在介電部件的第二部分的第三和第四側(cè)面中至少一個側(cè)面上形成的第一電容段，以及在介電部件第三部分的第三和第四側(cè)面中至少一個側(cè)面上形成的第二電容段。
12.如權(quán)利要求11所述的帶通濾波器，其中，第一和第二電容段都連接到第二金屬板。
13.如權(quán)利要求11所述的帶通濾波器，其中進一步包括在介電部件第一側(cè)面上形成的第三電容段，以及在介電部件第二側(cè)面上形成的第四電容段。
14.如權(quán)利要求13所述的帶通濾波器，其中，第一電容段和第三電容段相互連接，第二電容段和第四電容段相互連接。
15.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器相對于把介電部件分割為兩半的橫截面是對稱的。
16.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器相對于穿過介電部件中心的軸是對稱的。
17.如權(quán)利要求7所述的帶通濾波器，其中，介電部件的第二部分與在其上形成的第一和第二金屬板的一部分能用作第一1/4波介質(zhì)諧振器，介電部件的第三部分與在其上形成的第一和第二金屬板的另一部分能用作第二1/4波介質(zhì)諧振器。
18.一種帶通濾波器，其中包括介電部件，其中，它具有頂面、底面、互相面對的第一和第二側(cè)面以及互相面對的第三和第四側(cè)面，介電部件包括位于基本與第一側(cè)面平行的介電部件的第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件的第二橫截面之間的第一部分、位于第一側(cè)面和第一橫截面之間的第二部分、以及位于第二側(cè)面和第二橫截面之間的第三部分；以及在介電部件的所述表面上形成的金屬板，由此，形成第一諧振電路，其中第一側(cè)面用作其敞開端而第一橫截面用作其短端；并且形成第二諧振電路，其中第二側(cè)面用作其敞開端而第二橫截面用作其短端，帶通濾波器進一步包括用于在第一諧振電路和第二諧振電路之間提供π型電感電路的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的帶通濾波器，其中，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形。
20.如權(quán)利要求18所述的帶通濾波器，其中進一步包括用于形成與第一諧振電路并聯(lián)的第一輔助電容的裝置；以及用于提供與第二諧振電路并聯(lián)的第二輔助電容的裝置。
21.一種包括第一和第二1/4波介質(zhì)諧振器的帶通濾波器，帶通濾波器在總體形狀上基本為矩形棱柱形，其中，第一和第二1/4波介質(zhì)諧振器每一個都具有敞開端和與敞開端相對的短端；以及設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；設(shè)置在第一1/4波介質(zhì)諧振器的短端和第二1/4波介質(zhì)諧振器的短端之間的第一漸消波導(dǎo)。
22.如權(quán)利要求21所述的帶通濾波器，其中進一步包括第三1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第二1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端和第三1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端之間的第二漸消波導(dǎo)。
23.如權(quán)利要求22所述的帶通濾波器，其中進一步包括第四1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第三1/4波介質(zhì)諧振器的短端和第四1/4波介質(zhì)諧振器的短端之間的第三漸消波導(dǎo)。
24.如權(quán)利要求22所述的帶通濾波器，其中進一步包括第四1/4波介質(zhì)諧振器，此諧振器包括敞開端和與敞開端相對的短端；設(shè)置在頂面和底面上的金屬板；以及設(shè)置在第一1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端和第四1/4波介質(zhì)諧振器的敞開端之間的第三漸消波導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有極佳機械強度的高度緊湊的帶通濾波器。根據(jù)本發(fā)明的帶通濾波器使用基本為矩形棱柱形狀的介電部件和在介電部件表面上形成的金屬板，其中，介電部件包括位于介電部件第一橫截面和基本與第一橫截面平行的介電部件第二橫截面之間的第一部分、以及被第一部分分割的第二和第三部分。介電部件的第一部分和在其上形成的金屬板能用作漸消波導(dǎo)。介電部件的第二部分和在其上形成的金屬板能用作第一諧振器。介電部件的第三部分和在其上形成的金屬板能用作第二諧振器。所述金屬板包括在介電部件第一部分的表面上形成的電感段。
文檔編號H01P1/205GK1402378SQ02127480
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者薰樹亞欄 申請人:Tdk株式會社