專利名稱：雙模帶通濾波器、雙工器和無線電通信裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于如微波帶至毫米波帶通信系統(tǒng)中作為帶通濾波器的雙模帶通濾波器、使用雙模帶通濾波器的雙工器和無線電通信裝置。
2.相關(guān)技術(shù)描述現(xiàn)已提出作為使用在高頻領(lǐng)域中的帶通濾波器的各種雙模帶通濾波器。例如，J.A.柯蒂斯和S.J.弗特茲優(yōu)科在1991年的“IEEE MTT-S Digest”雜志上發(fā)表的題為“微型雙模微帶濾波器”中描述了其中一種這類雙模帶通濾波器。
在該出版物描述的雙模帶通濾波器中，輸入線和輸出線與共振器電極相耦合，且排列成相對于圓形共振器結(jié)構(gòu)(resonator pattern)的中心輸入線和輸出線之間的中心角為90度，開口的帶狀短線設(shè)置在輸入線和輸出線構(gòu)成的中心角為135度處，用于耦合二個共振模式。
該出版物還揭示了一種結(jié)構(gòu)，即輸入線和輸出線在正方形共振器結(jié)構(gòu)的相鄰二邊中央部分處耦合，而面對該相鄰二邊組成角的角被截取，使二個共振模式相耦合。
但是，在該出版物中所描述的雙模帶通濾波器中，二個共振模式不充分耦合，從而難以增加傳輸帶通。而且，共振器結(jié)構(gòu)的形狀受到限制，使設(shè)計靈活性降低。
發(fā)明概述為了克服所述問題，本發(fā)明的實施例提供一種具有設(shè)計靈活性高且可容易地獲得所需帶通的雙模帶通濾波器。
在本發(fā)明的一較佳實施例中，雙模帶通濾波器包括介電襯底、設(shè)置在介電襯底中某個高度上的共振器電極和設(shè)置在介電襯底中與共振器電極不同高度處且與共振器電極相面對的接地極。接地電極包括至少一個通孔，利用它控制共振器電極的共振電場，把所述共振器電極中產(chǎn)生的二個共振模式相耦合。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的一特定較佳實施例中，所述通孔可設(shè)置在與共振器電極基本相面對的位置。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的另一特定較佳實施例中，所述接地極可嵌入在所述介電襯底中。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的又一特定較佳實施例中，雙模帶通濾波器還可包括設(shè)置在介電襯底上、位于與上述共振器電極相面對的接地電極側(cè)的第二接地電極，和設(shè)置在介電襯底上、位于與上述接地電極相面對的共振器電極側(cè)的第三接地電極。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的又一特定較佳實施例中，所述第二接地電極可設(shè)置在介電襯底的上表面，而所述第三接地電極可設(shè)置在介電襯底的下表面，因此，第二和第三接地電極可方便地制成且按需定位。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的一特定較佳實施例中，所述接地電極可包括多個通孔。通孔的數(shù)量、位置等可調(diào)節(jié)，以方便地控制雙模帶通濾波器的特性。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的一特定較佳實施例中，各個通孔在平面圖中可呈矩形、圓形、菱形或多邊形。但是，各個通孔的形狀不限于此，每個通孔的形狀可以修改，以方便地修改雙模帶通濾波器的技術(shù)指標(biāo)。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的一特定較佳實施例中，所述雙模帶通濾波器還可包括與共振器電極耦合的輸入/輸出耦合電路。
在本發(fā)明雙模帶通濾波器的各個較佳實施例中，共振器電極設(shè)置在介電襯底中，通孔成形在所述接地電極中，從而使共振器電極中產(chǎn)生的二個共振模式相耦合，獲得雙模帶通濾波器特性。這導(dǎo)致對輸入/輸出耦合電路與共振器電極的耦合點極少的限制。而且，通孔的數(shù)量、尺寸等可被調(diào)節(jié)，以方便地獲得具有各種帶寬和中心頻率的雙模帶通濾波器。
因此，可大大改善設(shè)計靈活性，并可方便地獲得具有所需帶寬和中心頻率的雙模帶通濾波器。
當(dāng)輸入/輸出耦合電路和共振器電極通過電容器穿過介電襯底相耦合時，設(shè)置在輸入/輸出耦合電路和共振器電極之間介電襯底層的厚度可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因為對輸入/輸出耦合電路的耦合位置極少限制。因此，可方便地獲得具有所需阻抗的雙模帶通濾波器。
在本發(fā)明的各個較佳實施例中，具有通孔的接地電極可設(shè)置在介電襯底的上表面或下表面上。較佳地，接地電極設(shè)置在介電襯底中。當(dāng)接地電極設(shè)置在介電襯底中，可在具有通孔的接地電極的外面穿過介電襯底層設(shè)置第二接地電極。
在第三接地電極設(shè)置在與第二接地電極和具有通孔的接地電極相面對的共振器電極側(cè)的介電襯底上的情況下，可獲得牢固的、能阻斷來自帶通濾波器的輻照或發(fā)射的三片式雙模帶通濾波器。
在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，雙工器包括至少一個根據(jù)本發(fā)明上述較佳實施例的雙模帶通濾波器。
在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，無線電通信裝置包括至少一個根據(jù)本發(fā)明上述較佳實施例的雙模帶通濾波器和雙工器。
因此，包含根據(jù)本發(fā)明各個較佳實施例的雙模帶通濾波器的根據(jù)本發(fā)明的雙工器和無線電通信裝置能改善設(shè)計靈活性，并可方便地獲得所需的頻率特性。
參照所述的附圖，從下面對本發(fā)明的較佳實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特點、要素、特性和優(yōu)點將變得更加清楚。
附圖的簡要說明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的雙模帶通濾波器的平面圖；圖1B是沿圖1A所示A-A線所剖取的雙模帶通濾波器的截面圖；圖1C是雙模帶通濾波器的放大的截面圖，示出設(shè)置共振器電極的部分；圖2A是根據(jù)較佳實施例的雙模帶通濾波器的平面圖，示出上部接地電極的形狀；圖2B是設(shè)置輸入/輸出耦合電路部分的截面平面圖；圖2C是共振器電極的截面平面圖；圖2D是示出下部接地電極的形狀的示意截面平面圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的雙模帶通濾波器的頻率特性圖；圖4示出圖1A至1C中所示的雙模帶通濾波器的改進(jìn)的頻率特性圖，其中，不同尺寸的通孔設(shè)置在接地電極；
圖5是圖1中所示的雙模帶通濾波器的另一改進(jìn)的示意截面平面圖；圖6示出圖5中所示的雙模帶通濾波器的頻率特性圖；圖7是圖1中所示的雙模帶通濾波器的又一改進(jìn)的示意截面平面圖；和圖8是根據(jù)本發(fā)明另一較佳實施例設(shè)置的包括雙工器的無線電通信裝置的示意方框圖。
較佳實施例的詳細(xì)描述結(jié)合附圖參照特定例子，將對根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的雙模帶通濾波器加以描述。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的雙模帶通濾波器1的平面圖，而圖1B是沿圖1A所示A-A線所剖取的雙模帶通濾波器的截面圖。
雙模帶通濾波器1較佳地包括基本為矩形平板的介電襯底2。在此較佳實施例中，介電襯底包括具有相對介電常數(shù)εr為6.27、介電損耗角正切tanδ為0.001的鋇-鋁-硅陶瓷板。但是，在此較佳實施例和下面的描述中，介電襯底的介電材料不局限于此，介電襯底2可用諸如氟樹脂的合成樹脂、或由鋇、鋁、硅構(gòu)成的合適的介電陶瓷或其它合適材料構(gòu)成。
在此較佳實施例中，介電襯底2的尺寸較佳地如約4.5mm×約3.2mm×約1.0mm，但不局限于此。
介電襯底2具有若干介電襯底層，在其中設(shè)置了共振器電極3、輸入/輸出電路4和5和接地電極6。圖2B至2D分別是輸入/輸出耦合電路4和5、共振器電極3、和接地電極6的示意截面平面圖。設(shè)置在介電襯底2中的共振器電極3較佳地具有大致圓形的平面形狀。共振器電極3的平面形狀不局限于基本圓形，可以是如矩形、正多邊形、或三角形等任何形狀。
輸入/輸出耦合電路4和5設(shè)置在共振器電極3的上面的層中。每個輸入/輸出耦合電路4和5設(shè)置成穿過該層與共振器電極部分地相面對。也就是說，輸入/輸出耦合電路4和5通過電容器與共振器電極3相耦合。
接地電極6設(shè)置在共振器電極3的下面的層中。接地電極6設(shè)置成穿過該層與共振器電極3相面對。本較佳實施例的特點是接地電極6在與共振器電極3基本對應(yīng)的位置處具有一通孔6a。通孔6a用來耦合在共振器電極3中產(chǎn)生的二個共振模式。
通孔6a可用于控制共振電場，耦合共振器電極3中產(chǎn)生的二個共振模式，從而獲得帶通濾波器特性。
在此較佳實施例中，接地電極6設(shè)置在離介電襯底2的底部約0.45mm高度。共振器電極3設(shè)置在離介電襯底2的后表面的約0.65mm高度，基本是半徑為約1.1mm的圓形。
通孔6a較佳地為基本矩形，尺寸例如為約0.4mm×約1.2mm。通孔6a設(shè)置成其基本矩形的通孔6a的縱向方向基本與介電襯底2的縱向方向平行。
通孔6a的整體不需要與共振器電極3相對置。只要共振電場受控，使二個共振模式耦合，通孔6a一部分可偏離與共振器電極3相對的位置。而且，只要通孔6a幫助控制共振電場，通孔6a和共振器電極3可稍稍偏離成不直接相互對置。
如圖1A至1C和圖2A所示，第二接地電極8和第三接地電極7分別設(shè)置在介電襯底2的后表面2b和上表面2a上。也就是說，第二接地電極8設(shè)置在與共振器電極3相對的接地電極6側(cè)，第三接地電極7設(shè)置在與接地電極6相對的共振器電極3側(cè)。因此，共振器電極3、輸入/輸出耦合電路4和5和接地電極6安裝在接地電極7和8之間。
第三接地電極8和第二接地電極7具有相似的平面形狀。
輸入電極9和輸出電極10分別設(shè)置在介電襯底2的端面2c和2d，可沿其端面的厚度延伸。輸入電極9和輸出電極10分別與端面2c和2d上的輸入/輸出耦合電路4和5連接。
連接電極11和12分別設(shè)置在介電襯底2的側(cè)面2e和2f上。連接電極11和12把接地電極6和第二和第三接地電極7和8電氣地相連接。
接地電極6可通過設(shè)置在介電襯底2中的通孔電極或類似物與第二和第三接地電極7和8電氣地相連接。例如，接地電極6可通過通孔電極與第三接地電極電氣地相連接。
共振器電極3、輸入/輸出耦合電路4和5、接地電極6、第二和第三接地電極7和8和輸入和輸出電極9和10中每一個，在本實施例中較佳地由銅構(gòu)成，但也可由其它導(dǎo)電材料構(gòu)成。
在雙模帶通濾波器1中，在輸入/輸出耦合電路4和5中一電路和接地電位之間施加輸入電壓，并從輸入/輸出耦合電路4和5中另一電路和接地電位之間取出輸出。在這種情況下，在共振器電極3中產(chǎn)生多個共振模式。沒有通孔6a，共振器的電場封閉在接地電極中。但是，根據(jù)此較佳實施例，共振器的電場由通孔6a釋放，以加強雙模共振器的二個共振中一個的電場。于是，共振器電極3中產(chǎn)生的二個共振模式相耦合。因此，能獲得帶通濾波器特性。
這種效果將參照圖3加以描述。圖3是示出此較佳實施例的雙模帶通濾波器1的頻率特性的圖。在圖3中，點-鏈線和實線分別表示雙模帶通濾波器1的反射特性和傳輸特性。從圖3明顯看到，根據(jù)此較佳實施例，該雙模帶通濾波器在28GHz頻帶中具有高頻特性。這是因為共振器電極3的共振電場的分布因通孔6a而局部地得到加強，來耦合二個共振模式。
如上所述，在本較佳實施例的雙模帶通濾波器1中，通孔6a設(shè)置在接地電極6中，從而獲得雙模帶通濾波器。對輸入/輸出耦合電路4和5的耦合位置以及共振器電極3的形狀沒有特別限制，從而可極大地改善雙模帶通濾波器1的設(shè)計靈活性。而且，通孔6a的尺寸和位置能被調(diào)節(jié)，可容易地獲得具有不同帶寬和頻率特性的雙模帶通濾波器。這種效果將參照圖4加以描述。
圖4是示出具有在平面看設(shè)置介電襯底2的中心處的通孔6a的雙模帶通濾波器的頻率特性的圖，該通孔的近似尺寸分別為0.4mm×0.4mm、0.4mm×0.6mm和0.4mm×0.8mm。
在圖4中，線A1至A3和線B1至B3分別表示該雙模帶通濾波器的反射特性和傳輸特性。
具有0.4mm×0.4mm通孔6a的雙模帶通濾波器的特性用實線A3和B3表示，具有0.4mm×0.6mm通孔6a的雙模帶通濾波器的特性用虛線A2和B2表示，具有0.4mm×0.8mm通孔6a的雙模帶通濾波器的特性用點-鏈線A1和B1表示。
從圖4明顯地看到那樣，通孔6a越大，帶寬就越寬。
圖5是上述較佳實施例的雙模帶通濾波器的改進(jìn)的示意截面平面圖。圖5所示的雙模帶通濾波器具有接地電極6A。此改進(jìn)的雙模帶通濾波器具有與雙模帶通濾波器1的結(jié)構(gòu)相類似的結(jié)構(gòu)，除多個通孔6b設(shè)置在接地電極6A中基本上與共振器電極3相對的位置處這點外。每個通孔6b較佳地具有尺寸為約0.4mm×約0.6mm的基本矩形形狀，且通孔6b相對于介電襯底2的中心對稱地排列。通孔6b的中心至中心的距離較佳地為如大約1.1mm。
此改進(jìn)型雙模帶通濾波器的頻率特性示于圖6，該濾波器具有不同于雙模帶通濾波器1的接地電極6的接地電極6A。在圖6中，點-鏈線和實線分別表示本改進(jìn)型雙模帶通濾波器的反射特性和傳輸特性。
從圖6明顯地看到那樣，具有多個通孔6b的雙模帶通濾波器能夠獲得如同雙模帶通濾波器1的帶通濾波器的頻率特性。
因此，在本發(fā)明的較佳實施例中，接地電極可具有一個通孔或一個以上的通孔。
圖7是作為雙模帶通濾波器1的通孔6a的改進(jìn)型的通孔6c的示意截面平面圖；如圖7所示，通孔6c可以為橢圓形，并設(shè)置在接地電極6的與共振器電極3基本上相對的位置處。在本發(fā)明中，通孔的形狀不局限于基本上矩形，通孔可以是任何形狀，如橢圓形、圓形或菱形。
雖然在圖1A至1C中所示的雙模帶通濾波器1包括第二和第三接地電極8和7，但是，接地電極8和7不是必需的。然而，較佳地是具有通孔6a的接地電極6穿過介電襯底層與在其下面的接地電極8相對而置，以確保二個共振模式之間的耦合。
接地電極7和8不一定分別設(shè)置在介電襯底的上表面2a和后表面2b上，可嵌入在介電襯底2中。
將參照圖8，對利用根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實施例的雙模帶通濾波器的雙工器和根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實施例的無線電通信裝置加以描述。
圖8是示出包含使用上述雙模帶通濾波器的雙工器DPX的無線電通信裝置300的主要部分的方框圖。
本較佳實施例的雙工器DPX包括第一和第二帶通濾波器BPF1和BPF2，每個帶通濾波器由根據(jù)本發(fā)明的上述較佳實施例的雙模帶通濾波器來限定。第一和第二帶通濾波器BPF1和BPF2的第一端分別與雙工器DPX的第一和第二孔P1和P2相連。第一和第二帶通濾波器BPF1和BPF2的第二端與雙工器DPX的第三孔P3共同相連。
第一孔P1于發(fā)射器TX相連接，第二孔P2與接收器RX相連接。雙工器DPX的第三孔P3與天線ANT相連接。
本較佳實施例的雙工器包括第一和第二帶通濾波器BPF1和BPF2，每個帶通濾波器由根據(jù)本發(fā)明的上述較佳實施例的雙模帶通濾波器來限定，從而容易地使用高靈活性設(shè)計來獲得所需的帶寬。無線電通信裝置300包括雙工器DPX，從而使提高通信質(zhì)量變得容易。
本發(fā)明不局限于上述各個較佳實施例，可在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改進(jìn)。通過合適地結(jié)合每個不同實施例中揭示的技術(shù)特征所獲得的實施例包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙模帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器包括介電襯底；設(shè)置在所述介電襯底的某個高度處的共振器電極；設(shè)置在所述介電襯底中與所述共振器電極的不同高度處、且與所述共振器電極相對的接地電極；其中，所述接地電極包括至少一個通孔，利用它使所述共振器電極的共振電場受控制，把所述共振器電極中產(chǎn)生的二個共振模式相耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，通孔設(shè)置在基本上與所述共振器電極相對的位置處。
3.如權(quán)利要求1所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，所述接地電極嵌入在所述介電襯底中。
4.如權(quán)利要求3所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器還包括設(shè)置在所述介電襯底上的與所述共振器電極相對的接地電極側(cè)處的第二接地電極；設(shè)置在所述介電襯底上的與所述接地電極相對的共振器電極側(cè)處的第三接地電極。
5.如權(quán)利要求4所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，第二接地電極設(shè)置在所述介電襯底的上表面上，第三接地電極設(shè)置在所述介電襯底的后表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，所述接地電極包括多個通孔。
7.如權(quán)利要求1所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，每個通孔從平面看具有基本矩形、基本圓形、基本菱形和基本多邊形中的一種形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的雙模帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器還包括與所述共振器電極相耦合的輸入/輸出耦合電路。
9.一種雙工器，其特征在于，所述雙工器包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1的雙模帶通濾波器。
10.一種無線電通信裝置，其特征在于，所述裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1的雙模帶通濾波器。
11.一種無線電通信裝置，其特征在于，所述裝置包括根據(jù)權(quán)利要求9的雙工器。
全文摘要
一種雙模帶通濾波器包括介電襯底；設(shè)置在所述介電襯底的某個高度處的共振器電極；設(shè)置在所述介電襯底中與所述共振器電極的不同高度處、且與所述共振器電極相對的接地電極。所述接地電極包括通孔，利用它使所述共振器電極的共振電場受控制，把所述共振器電極中產(chǎn)生的二個共振模式相耦合。
文檔編號H01P1/203GK1538553SQ20041003244
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者溝口直樹, 岡村尚武, 武 申請人:株式會社村田制作所