專(zhuān)利名稱(chēng)：多模介電諧振裝置、介電濾波器、復(fù)合介電濾波器及通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以多模形式工作的介電諧振裝置、介電濾波器、復(fù)合介電濾波器以及包括它們的通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今為止，日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)No.11-145704披露了一種多模介電諧振裝置，它具有設(shè)在腔內(nèi)的介電芯，并使用多種TM模和TE模。
在這種多模介電諧振裝置中，當(dāng)預(yù)定模式之間因介電芯的形狀而發(fā)生耦合時(shí)，通過(guò)在被耦合電場(chǎng)的集中部分設(shè)置凹槽或孔來(lái)擾動(dòng)電場(chǎng)，以便在諧振模式之間交換能量，從而實(shí)現(xiàn)耦合。
不過(guò)，在公知的多模介電諧振裝置中，即使通過(guò)只注意被耦合電場(chǎng)的兩種模式集中的位置來(lái)確定介電芯的形狀，以便在TE模與TE模之間進(jìn)行耦合時(shí)，也會(huì)存在TM模與TM模之間同時(shí)產(chǎn)生耦合的問(wèn)題。
例如，在x-y-z直角坐標(biāo)系中，當(dāng)電場(chǎng)在垂直x-軸的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的TE01δ_x模與電場(chǎng)在垂直y-軸的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的TE01δ_y模之間進(jìn)行耦合時(shí)，在作為兩種模式的耦合模中偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的部分，設(shè)置凹槽和孔，使偶數(shù)模與奇數(shù)模的諧振頻率不同。從而，可將上述兩個(gè)TE模彼此耦合。
然而，上述的凹槽和孔在電場(chǎng)指向x方向的TM01δ-x模與電場(chǎng)指向y方向的TM01δ-y模之間產(chǎn)生擾動(dòng)，從而使這兩個(gè)TM模彼此耦合。也就是說(shuō)，在使用TM模和TE模的多模介電諧振器中，當(dāng)TE模與TE模之間實(shí)現(xiàn)耦合時(shí)，TM模與TM模之間也會(huì)發(fā)生耦合，從而難以單獨(dú)確定TE模與TE模之間的耦合量。
此外，如果介電芯設(shè)有凹槽或者具有包含凸起部分的形狀，以便在TE模與TE模之間實(shí)現(xiàn)耦合，就會(huì)擾亂電通量分布的形狀。從而，會(huì)使基模頻率增大或減小。因此，問(wèn)題是在通過(guò)依次將多個(gè)諧振模耦合而構(gòu)造濾波器時(shí)，其濾波器特性的調(diào)節(jié)難度增大。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種多模介電諧振裝置，它使電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)平面具有垂直關(guān)系的兩個(gè)TE模耦合，而與電場(chǎng)方向分別具有同樣垂直關(guān)系的兩個(gè)TE模之間的耦合無(wú)關(guān)。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，通過(guò)使TE模彼此耦合，同時(shí)避免具有上述關(guān)系的TM模彼此耦合，通過(guò)在TM模與TE模之間進(jìn)行一次耦合，并在TM模與TE模之間進(jìn)行另一耦合，提供一種包含TM-模到TE-模到TE-模到TM模的四級(jí)諧振器的多模介電諧振裝置；本發(fā)明的再一目的在于提供一種介電濾波器，復(fù)合介電濾波器以及包括上述裝置的通信設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供一種多模介電諧振裝置，它具有設(shè)在腔內(nèi)的介電芯，用以分別產(chǎn)生電場(chǎng)指向第一方向的第一TM01δ?；騎M011模；電場(chǎng)指向垂直于第一方向之第二方向的第二TM01δ?；騎M011模，電場(chǎng)在垂直于第一方向的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第一TE01δ模，以及電場(chǎng)在垂直于第二方向的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第二TE01δ模，其中在第一和第二TE01δ中，TE耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的各介電芯部分的有效介電常數(shù)彼此不同，第一和第二TM01δ?；騎M011模中TM耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的各介電芯部分的有效介電常數(shù)實(shí)質(zhì)上相等。
因而，第一與第二TE01δ模的兩個(gè)耦合模中的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間產(chǎn)生頻率差，從而使第一與第二TM01δ模耦合。此外，第一與第二TM01δ?；騎M011模的兩個(gè)耦合模中的偶數(shù)模和奇數(shù)模之間不產(chǎn)生頻率差，從而第一與第二TM01δ?；騎M011模彼此不耦合。也就是說(shuō)，彼此單獨(dú)地確定第一與第二TE01δ之間的耦合。
另外，按照本發(fā)明，在TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間，電通量通過(guò)的介電芯部分的突起量或下沉量不同，并且，可以在具有相對(duì)較小TE耦合模電通量密度的介電芯部分上設(shè)置下沉或突起，用以抑制突起量或下沉量所述差異引起的TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間的頻率變化。
采用這種結(jié)構(gòu)，使因在具有TE耦合模高電通量密度位置設(shè)置的介電芯的突起量或下沉量的差異所致的，TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的頻率改變得以被消除，從而可防止第一與第二TM01δ?；騎M011模之間發(fā)生耦合。
另外，本發(fā)明提供一種包括四級(jí)諧振器的多模介電諧振裝置，在垂直于第一和第二TM01δ?；虻谝缓偷诙M011模的電場(chǎng)方向的平面中，向上或向下移動(dòng)第一和第二TE01δ?；虻谝缓偷诙M011模的電場(chǎng)分布中心，通過(guò)將第一和第二TE01δ模分別與第一和第二TM01δ?；騎M011模耦合，而依次耦合第一TM01δ?；騎M011模，第一TE01δ模，第二TE01δ模，第二TM01δ模或TM011模。
按照這種方式，通過(guò)在垂直于第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的電場(chǎng)方向的平面中，分別向上或向下移動(dòng)第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的電場(chǎng)分布中心，使第一和第二TM01δ模或TM011模與第一和第二TE01δ模耦合。這時(shí)，第一與第二TM01δ?；騎M011模之間不發(fā)生耦合，從而，實(shí)現(xiàn)作為四級(jí)諧振器那樣的工作過(guò)程，其中第一TM01δ?；騎M011?！谝籘E01δ?！诙E01δ模→第二TM01δ?；騎M011模依次耦合。
此外，本發(fā)明提供一種介電濾波器，它包括作為上述四級(jí)諧振器的多模介電振蕩裝置；以及用于將第一級(jí)和最后一級(jí)諧振器分別耦合到四級(jí)諧振器外部的外部耦合裝置。
從而，實(shí)現(xiàn)有如包含四級(jí)諧振器的具有帶通性質(zhì)的濾波器的工作過(guò)程。
另外，本發(fā)明提供一種復(fù)合介電濾波器，它包括兩對(duì)有如上面所述的介電濾波器，以及各介電濾波器共享的外部耦合裝置。
例如，采用一個(gè)濾波器作為發(fā)射濾波器，另一濾波器作為接收濾波器，并且共享的外部耦合裝置作為天線端口，實(shí)行有如發(fā)射機(jī)/接收機(jī)那樣的工作過(guò)程。
再有，本發(fā)明還提供一種在高頻電路部分中包含上述介電濾波器或復(fù)合介電濾波器的通信設(shè)備。


圖1是表示第一實(shí)施例多模介電諧振裝置的四個(gè)諧振模式中電通量和磁通量方向的示意圖；圖2是表示同一介電諧振裝置的每個(gè)模式的電通量通過(guò)方向的示意圖；圖3是表示在介電芯1與腔2的內(nèi)表面相接觸的狀態(tài)下，每個(gè)模式電通量通過(guò)方向的示意圖；圖4是表示四個(gè)諧振模式下電通量密度分布舉例的示意圖；圖5是表示四個(gè)諧振模式耦合順序的示意圖；圖6是表示腔內(nèi)介電芯每一層橫截面形狀的示意圖；圖7是表示用于TE耦合的突出對(duì)TE耦合模式和TM耦合模式影響的示意圖；圖8是表示設(shè)在介電芯1上的突出P的突起量與每個(gè)模式的諧振頻率和耦合系數(shù)之間關(guān)系的示意圖；圖9是表示設(shè)在介電芯1上的突出P的突起量與下沉S的下沉量之間關(guān)系的示意圖；圖10是表示介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11是表示第二實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖12是表示第三實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13是表示第三實(shí)施例的另一介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖14是表示第四實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖15是表示第四實(shí)施例的另一介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖16是表示第五實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖17是表示第五實(shí)施例的另一介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖18是表示第六實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖19是表示第七實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖20是表示第八實(shí)施例介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖21是表示第九實(shí)施例復(fù)合介電濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖22是表示第十實(shí)施例通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照?qǐng)D1-10描述本發(fā)明第一實(shí)施例的多模介電諧振裝置。
根據(jù)該裝置所用的頻帶選擇包括第一實(shí)施例在內(nèi)的每個(gè)實(shí)施例所示裝置設(shè)置的介電芯材料。例如，從包含一組鈦酸鋯-鈦酸錫系化合物、稀土鈦酸鋇系化合物、鈦酸鋇系化合物、鈦酸鋅鋇系化合物、鈦酸鎂鋇系化合物、鋁酸鹽稀土鈦酸鈣系化合物、鈦酸鎂-鈦酸鈣系化合物中進(jìn)行選擇。此時(shí)，相對(duì)介電常數(shù)具有從20-130的任意值。在第一實(shí)施例和隨后示出的其他實(shí)施例中，使用相對(duì)介電常數(shù)為38的鈦酸鋯。
圖1是表示設(shè)在腔內(nèi)的介電芯和所用四個(gè)諧振模形狀的透視圖。圖中實(shí)線箭頭表示電力線，虛線箭頭表示磁力線。(A)表示作為第一TM01δ模的TM01δ_x模中的電磁場(chǎng)分布。(B)表示作為第一TE01δ模的TE01δ_y模中的電磁場(chǎng)分布。(C)表示作為第二TE01δ模的TE01δ_x模中的電磁場(chǎng)分布。(D)表示作為第二TM01δ模的TM01δ_y中的電磁場(chǎng)分布。用電力線和磁力線表示所有這些電磁場(chǎng)分布。
另外，圖2表示四個(gè)模式中包括腔在內(nèi)的電通量密度分布。此處，(A)為從z-軸方向觀看時(shí)的視圖。(B)是從y-軸方向觀看時(shí)的視圖。而且，實(shí)線箭頭表示電力線。按照這種方式，將介電芯1設(shè)置在具有大致立方體形狀的腔2內(nèi)部。
在TM01δ_x模中，電場(chǎng)指向x方向，磁場(chǎng)在平行于y-z平面的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在這種TM01δ_x模中，電場(chǎng)主要集中在1x部分，即介電芯的x-方向部分上。TM01δ_y模與TM01δ_x模具有以z-軸為中心旋轉(zhuǎn)90°的關(guān)系。也就是說(shuō)，電場(chǎng)指向y方向，而磁場(chǎng)在平行于與y方向垂直的x-z平面的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在這種TM01δ_y模中，電場(chǎng)主要集中在1y部分，即介電芯的y-方向部分上。
在TE01δ_y模中，電場(chǎng)在垂直于y方向的平面中旋轉(zhuǎn)。在這種TE01δ_y模中，電場(chǎng)主要集中在1x部分，即介電芯的x-方向部分上。TE01δ_x模與TE01δ_y模具有以z-軸為中心旋轉(zhuǎn)90°的關(guān)系。也即電場(chǎng)在垂直于x方向的平面中旋轉(zhuǎn)。在這種TE01δ_x中，電場(chǎng)主要集中在1y部分，即介電芯的y-方向部分上。
介電芯1的“Pm”所示部分為從介電芯1朝向腔2的內(nèi)表面伸出的突起。TM模的電通量主要通過(guò)該介電芯突起Pm的端面與腔2內(nèi)表面之間產(chǎn)生的電容部分。也就是說(shuō)，由該介電芯突起Pm的端面與腔2內(nèi)表面之間產(chǎn)生的電容決定TM模的諧振頻率。此外，通過(guò)介電芯1內(nèi)部的TM模的電通量的獨(dú)立性增大。
有如下面的詳細(xì)描述，當(dāng)TE01δ_y模與TE01δ_x模耦合時(shí)，TM01δ_x模與TM01δ_y模之間同時(shí)發(fā)生耦合。
圖4表示對(duì)于上述四個(gè)諧振模式，通過(guò)模擬所得電通量密度的例子。按照這種方式，在TM01δ_x模中，電通量從腔的靠近介電芯x-方向部分1x的一個(gè)端面的內(nèi)表面達(dá)到腔的靠近另一端面的內(nèi)表面。
圖3為使用另一介電芯1的例子。此處的(A)為從z-軸方向觀看時(shí)的視圖，(B)為從y-軸方向觀看時(shí)的視圖。在圖2和4所示的例子中，通過(guò)將介電芯1四側(cè)的端面設(shè)置成與腔2內(nèi)表面分隔開(kāi)，產(chǎn)生TM01δ_x模和TE01δ_y模。然而，有如圖3中所示者，如果介電芯1四側(cè)的端面與腔2內(nèi)表面相接觸，則可起TM011x模和TM011y模的作用。
圖5表示上述四個(gè)諧振模的耦合順序。在本例中，TM01δx模與TM01δ_y模耦合，TE01δ_y模與TE01δ_x模耦合，進(jìn)而TE01δ_x模與TM01δ_y模耦合。再有，與之同時(shí)，TM01δ_x模與TM01δ_y模之間不發(fā)生耦合。
下面，圖6中表示出用于耦合TE01δ_y模與TE01δ_x模，同時(shí)TM01δ_x模與TM01δ_y模之間不發(fā)生耦合的結(jié)構(gòu)。其中的(D)為沿y-軸方向觀看時(shí)的側(cè)視圖，(A)為在A-A部分上觀看時(shí)的剖面圖，(B)為沿B-B部分做出的剖面圖，(C)為在C-C部分上觀看時(shí)的剖面圖。介電芯1主要具有三層結(jié)構(gòu)。(A)、(B)和(C)分別是沿上層La、中間層Lb和下層Lc所取的剖面圖。如圖(A)中所示，在上層La部分中，在介電芯1的x-方向部分1x與y方向部分1y的相交部分中，形成沿x+y方向(假設(shè)x方向?yàn)?°時(shí)，具有45°方向角的方向)和-(x+y)方向(假設(shè)x方向?yàn)?°時(shí)，具有-135°方向角的方向)伸出的介電芯的突起Pe1。另外，如圖(C)中所示，在下層Lc部分中，沿相同方向形成突起Pe2。如圖(B)中所示，在中間層Lb部分中，分別形成沿y-z方向(假設(shè)x方向?yàn)?°時(shí)，具有135°方向角的方向)和x-y方向(假設(shè)x方向?yàn)?°時(shí)，具有-45°方向角的方向)伸出的突起Pc。
圖7(A)和7(B)表示，當(dāng)使用具有圖6中所示結(jié)構(gòu)的介電芯1時(shí)，TE01δ_x模與TE01δ_y模的兩個(gè)耦合模(TE耦合模)的電通量分布。圖7(A)和7(B)分別表示偶數(shù)模電通量分布和奇數(shù)模電通量分布。在這種情況下，介電芯的突起Pe1用以增大偶數(shù)模電通量通過(guò)部分的有效介電常數(shù)。這也適用于圖6中示出的下層的突起Pe2所起的作用。結(jié)果，偶數(shù)模的諧振頻率減小，從而與奇數(shù)模的諧振頻率產(chǎn)生差別，以將TE01δ_x模與TE01δ_y模耦合。
另一方面，圖7(C)表示TM01δ_x模與TM01δ_y模的兩個(gè)耦合模(TM耦合模)的電通量分布。圖(C)和(D)分別表示偶數(shù)模電通量分布和奇數(shù)模電通量分布。這里的突起Pe1用于增大奇數(shù)模電通量通過(guò)部分的有效介電常數(shù)。這也適用于設(shè)置在下層上的突起Pe2所起的作用。因而，奇數(shù)模的諧振頻率減小，從而與偶數(shù)模的諧振頻率產(chǎn)生差別，以將TM01δ_x模與TM01δ_y模耦合。
順便提及，突起Pc設(shè)在圖6所示介電芯1的中間部分。這些突起Pc以z-軸為中心，相對(duì)于上層突起Pe1和下層突起Pe2的伸出方向，按相差90°的方向伸出。這些突起Pc沿該方向作用，是用以減小TM耦合模的偶數(shù)模的諧振頻率，這與圖7(C)和(D)中所示的情形相反。結(jié)果，通過(guò)確定突起Pe1、Pe2和Pc的量，就可使TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的諧振頻率相等。也就是說(shuō)，可抑制TM01δ_x模與TM01δ_y模耦合。盡管介電芯1的突起Pc對(duì)TE耦合模也產(chǎn)生某些影響，不過(guò)與對(duì)TM耦合模的影響相比產(chǎn)生更小的影響，這是因?yàn)榕c介電芯的中間部分相比，上部和下部中TE耦合模的電通量密度相對(duì)較高。因而，突起Pc對(duì)于TE01δ_x模與TE01δ_y模之間的耦合量幾乎沒(méi)有影響。
通過(guò)用這種操作過(guò)程確定介電芯1的突起Pe1、Pe2和Pc的大小，可以和TM01δ_x模和TM01δ_y模之間耦合無(wú)關(guān)地確定TE01δ_x模與TE01δ_y模之間的耦合量。
此處，圖8和9中表示出，當(dāng)設(shè)在介電芯1的x-方向部分與y-方向部分的相交部分上突起的突起量改變時(shí)，每個(gè)諧振模的諧振頻率和耦合系數(shù)改變的例子。圖8(C)為沿著與圖8(A)和8(B)中所示相同的方向，在介電芯1的上層、中間層和下層的所有部分上形成介電芯的突起P，并且改變突起量的例子。其中，KM表示TM01δ_x模與TM01δ_y模之間的耦合系數(shù)。KE表示TE01δ_x模與TE01δ_y模之間的耦合系數(shù)。TEo表示TE耦合模的奇數(shù)模的頻率。TEe表示TE耦合模的偶數(shù)模的頻率。TMo表示TM耦合模的奇數(shù)模的頻率。TMe表示TM耦合模的偶數(shù)模的頻率。
如上所述，隨著突起P的長(zhǎng)度(用邊長(zhǎng)表示突起量)增大，TE模彼此之間的耦合量增大，同時(shí)TM模彼此之間的耦合量增大。
圖8(D)表示在突起沿與圖8(A)和8(B)中所示相同的方向，在介電芯1的上層和下層上伸出，并且突起P沿著相差90°的方向形成在介電芯1的中間部分上，使KM大致為零時(shí)的特性曲線。在圖(C)中，當(dāng)介電芯1的突起P的突起量增大時(shí)，Tex、Tey、TMx和TMy中任何一個(gè)的諧振頻率減小。相反，在圖(D)中，TMo與TMe的頻率幾乎相等。也就是說(shuō)，TM01δ_x模與TM01δ_y不耦合。
圖9表示在關(guān)于z-軸(垂直于頁(yè)面的方向)通過(guò)介電芯1的180°方向具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的位置上設(shè)置突起P，以及在關(guān)于z-軸通過(guò)90°方向具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的位置上設(shè)置下沉S的例子。圖9(C)表示突起P和下沉S沿相同方向設(shè)置在介電芯1的上層、中間層和下層的任何一層上時(shí)的特性曲線。圖(D)表示突起P和下沉S按照彼此相差90°的方向設(shè)置在介電芯1的中間層上時(shí)的特性曲線，并且確定中間層上突起P的突起量與下沉S的下沉量，使KM基本為零。
通過(guò)以這種方式形成突起和下沉，可使KE較大，并且如圖(D)所示，當(dāng)TEo增大時(shí)TEe減小。因而，可確定兩個(gè)模的耦合稀疏，同時(shí)保持基模(TE01δ_x模和TE01δ_y模)的頻率基本為常數(shù)。因此，易于獨(dú)立于諧振頻率僅調(diào)節(jié)耦合系數(shù)。
圖10的例子中，使用上述四個(gè)諧振模式構(gòu)造包含四級(jí)諧振器的介電濾波器。(A)為去掉腔的頂面情況下的平面圖。(B)為去掉腔2的近側(cè)壁面所表示的正視圖。圖10中的介電芯1利用具有低介電常數(shù)的支撐臺(tái)3經(jīng)粘接被固定于腔2底面的中央部分。因此，介電芯1大致處于腔2的中心。將同軸連接器5a、5b固定于腔2上，并且，它的中央導(dǎo)體作為輸入/輸出探針4a、4b伸入腔2的內(nèi)部。探針4a通過(guò)電場(chǎng)與TM01δ_x模耦合，在TM01δ_x模中，電通量主要沿x方向通過(guò)介電芯1。探針4b通過(guò)電場(chǎng)與TM01δ_y模耦合，在TM01δ_y模中，電通量主要沿y方向通過(guò)介電芯1。
將介電芯1的具有TM模高電通量密度的中間層部分Lb的高度從中間高度向上或向下偏移，實(shí)現(xiàn)圖5所示的TM01δ_x模與TE01δ_y模之間的耦合，以及TE01δ_x模與TM01δ_y模之間的耦合。也就是說(shuō)，打破垂直方向TM01δ_x模與TM01δ_y模的電場(chǎng)強(qiáng)度的平衡，從而使能量從TM01δ_x模轉(zhuǎn)移到TE01δ_y模，在兩種模式之間產(chǎn)生耦合。同樣，能量從TE01δ_x模轉(zhuǎn)移到TM01δ_y模，在兩種模式之間產(chǎn)生耦合。
按照這種方式，介電諧振裝置作為具有帶通性質(zhì)且包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
在這一方面，通過(guò)沿向上或向下方向偏移圖10中所示探針4a、4b在高度方向(z-軸方向)上的位置，也可以偏移TM01δ_x模與TM01δ_y模的電通量分布中心。從而，也可以在TE01δ_y模與TM01δ_x模之間實(shí)現(xiàn)耦合。
接下去，圖11示出第二實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。這里，用于介電芯1的TE耦合的突起Pe1、Pe2為圓角形狀。另外，用于抑制TM耦合的突起Pc為圓角形狀。在這一方面，沒(méi)有突出的部分(Pe1、Pe2和Pc以z-軸為中心旋轉(zhuǎn)90°的位置)肯定也是圓角形狀，從而使介電芯1難以破裂。對(duì)于其他部分而言，該結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所示結(jié)構(gòu)相同。因而，按照與第一實(shí)施例同樣的方式，這種介電諧振裝置作為具有帶通性質(zhì)且包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
圖12和13表示第三實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。圖12(A)為腔2中介電芯1的平面圖，圖12(B)為同一介電芯1的正視圖。該介電芯1的結(jié)構(gòu)等同于下述結(jié)構(gòu)，其中將圖10所示介電芯1的中間層部分Lb移至最下部，以消除下層部分Lc，從而具有包括上層部分La和下層部分Lb’的雙層結(jié)構(gòu)。除此之外，也是將探針4a、4b設(shè)置在介電芯1下層部分Lb’的中央部分。通過(guò)這種雙層結(jié)構(gòu)，利用用于TE耦合的突起Pe的突出，可將TM01δ_x模與TM01δ_y模耦合，并通過(guò)用來(lái)抑制TM耦合的突起Pc的突出，可以抑制TM01δ_x模與TM01δ_y模之間發(fā)生耦合。因而，在這種情況下，這種介電諧振裝置也作為具有帶通性質(zhì)且包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
在圖12所示的例子中，對(duì)于TM01δ模，突起Pm處于介電芯1上。不過(guò)，有如圖13中所示那樣，不設(shè)置這種介電芯突起Pm，也能在TM01δ模中實(shí)現(xiàn)激勵(lì)和外部耦合。這時(shí)，有如圖13中所示者，通過(guò)將探針4a、4b的平坦表面部分設(shè)置成面對(duì)介電芯1，可增大介電芯1內(nèi)部通過(guò)介電芯1的TM01δ模的電通量的獨(dú)立性。
圖14和15表示第四實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。在這兩幅圖中，(A)為腔2內(nèi)部介電芯1的平面圖，(B)為它的正視圖。在第四實(shí)施例的介電濾波器中所用的介電芯1，它的整個(gè)外形為立方體形狀。在上層部分La和下層部分Lb’上分別形成下沉Se和下沉Sc。形成在介電芯1的上層部分La上的下沉Se，使TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的諧振頻率不同，從而通過(guò)該下沉Se使TE01δ_x模與TE01δ_y模耦合。此外，形成在下層部分Lb上的下沉Sc，用于抑制TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的頻率差。因而，通過(guò)權(quán)衡下沉Se與Sc，可抑制TM01δ_x模與TM01δ_y模之間發(fā)生耦合。
圖15示出的例子是去掉圖14中在介電芯1上形成的用于TM01δ模的突起Pm。使用這種介電芯，該介電諧振裝置也作為具有帶通性質(zhì)的按照相同方式相繼包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
圖16和17表示第五實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。這種介電濾波器中所用的介電芯1相當(dāng)于將圖14所示的介電芯1改變成具有圓柱形形狀的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，介電芯1整體上大致呈圓柱形形狀，在上層部分La上形成用于TE耦合的下沉Se，在下層部分Lb’上形成用于抑制TM耦合的下沉Sc。此外，圖17相當(dāng)于圖16中去掉介電芯突起Pm的結(jié)構(gòu)。使用這種形狀，該介電諧振裝置也作為具有帶通性質(zhì)且包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
圖18表示第六實(shí)施例的介電濾波器的結(jié)構(gòu)。在平面圖中，介電芯1為十字形，在上層部分La上形成用于TE耦合的下沉Se，在下層部分Lb’上形成用于抑制TM耦合的下沉Sc。下沉Se使TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的諧振頻率不同，從而通過(guò)該下沉Se將TM01δ_x模與TM01δ_y模耦合。另外，形成在下層部分Lb上的下沉Sc，用于抑制TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的頻率不同。因而，可通過(guò)權(quán)衡下沉Se與Sc，抑制TM01δ_x模與TM01δ_y模之間發(fā)生耦合。
利用這種介電芯，該介電諧振裝置也作為具有帶通性質(zhì)且包含按照相同方式依次設(shè)置的四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
圖19表示第七實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。在本例中，在上層部分和下層部分中分別形成用于TE耦合的孔He和用于抑制TM耦合的孔Hc。通過(guò)這種方式，可使TE耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的各部分的有效介電常數(shù)不同。另外，可使TM耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的各部分的有效介電常數(shù)大致相等。從而，可將TE01δ_x模與TE01δ_y模耦合，而沒(méi)有耦合TM01δ_x模與TM01δ_y模。
圖20表示第八實(shí)施例介電濾波器的結(jié)構(gòu)。這里所用的介電芯1與圖12所示的介電芯1相同。不過(guò)，在腔2內(nèi)，將介電芯1設(shè)置成以z-軸為中心旋轉(zhuǎn)45°的狀態(tài)。另外，與上面一致，將探針4a設(shè)在介電芯的x-方向部分1x端部附近，而將探針4b設(shè)在介電芯的y-方向部分1y端部附近。應(yīng)予說(shuō)明的是，盡管1x和1y所表示的介電芯部分并非分別處于x-方向和y-方向，但為了與圖12中所示的附圖標(biāo)記相應(yīng)，使用相同的附圖標(biāo)記。這里，電通量主要通過(guò)介電芯11x部分的TM模式可稱(chēng)作TM01δ_(x+y)模，電通量主要通過(guò)介電芯11y部分的TM模式可稱(chēng)作TM01δ_(x-y)模。另外，電場(chǎng)在1x部分中旋轉(zhuǎn)的TE模式可稱(chēng)作TE01δ_(x+y)模，電場(chǎng)在1y部分中旋轉(zhuǎn)的TE?？煞Q(chēng)作TE01δ_(x-y)模。
可以利用TE耦合所用突起Pe的突出，使TE01δ_(x+y)模與TE01δ_(x-y)模耦合，通過(guò)用于TM耦合抑制作用的突起Pc的突出，可抑制TM01δ_(x+y)模與TM01δ_(x-y)模之間發(fā)生耦合。因而，在此情形中該介電諧振裝置也作為具有帶通性質(zhì)且包含四級(jí)諧振器的介電濾波器而工作。
繼而，圖21中示出復(fù)合介電濾波器的結(jié)構(gòu)，作為第九實(shí)施例。這里的Rtx和Rrx所表示的部分分別包括圖20中所示的介電濾波器。探針4tx、4rx通過(guò)電場(chǎng)與諧振器Rtx、Rrx當(dāng)中之一的TM01δ模耦合。此外，探針4ant與諧振器Rtx、Rrx當(dāng)中另一個(gè)的TM01δ模耦合。這里的探針4ant執(zhí)行相位調(diào)節(jié)，從而使發(fā)射信號(hào)不會(huì)潛傳到接收濾波器中，接收信號(hào)不會(huì)潛傳到發(fā)射濾波器中。這里，復(fù)合介電濾波器整體上起到發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的作用，使用同軸連接器5tx作為發(fā)射信號(hào)輸入部分，5rx作為接收信號(hào)輸出部分，5ant作為天線連接部分，Rtx作為發(fā)射濾波器，Rrx作為接收濾波器，以確定每個(gè)諧振模式的頻率。
下面，圖22中用方框圖示出第十實(shí)施例通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
這里，用圖21中示出的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)作為雙工器。發(fā)射電路和接收電路分別與發(fā)射信號(hào)輸入端口和接收信號(hào)輸出端口連接。天線與天線端口連接。按照這種方式，構(gòu)成包含本發(fā)明多模介電諧振裝置的通信設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，在作為第一與第二TE01δ模的兩個(gè)耦合模式的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間產(chǎn)生頻率差，從而將第一與第二TM01δ模耦合。此外，在作為第一與第二TM01δ?；騎M011模的兩個(gè)耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間沒(méi)有產(chǎn)生頻率差，從而第一與第二TM01δ?；騎M011模沒(méi)有彼此耦合。也就是說(shuō)，可彼此獨(dú)立地確定第一與第二TE01δ模之間的耦合。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間，電通量通過(guò)的介電芯部分的突起量或下沉量不同，并且在具有相對(duì)較小TE耦合模電通量密度的介電芯部分上設(shè)置下沉或突起，用于消除突起量與下沉量之間的這種差別所致TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的頻率的變化。從而，消除了由于在具有高TE耦合模電通量密度的部分上設(shè)置的介電芯的突起量或下沉量的差別所產(chǎn)生的、TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模的頻率變化，從而可防止第一與第二TM01δ?；騎M011模之間發(fā)生耦合。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在垂直于第一和第二TM01δ?；蛘叩谝缓偷诙M011模的電場(chǎng)方向的平面中，向上或向下偏移第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的電場(chǎng)分布的中心，使第一和第二TM01δ?；騎M011模與第一和第二TE01δ模分別耦合。此時(shí)，在第一與第二TM01δ?；騎M011模之間不發(fā)生耦合，從而作為四級(jí)諧振器那樣進(jìn)行工作，其中第一TM01δ模或TM011模，第二TE01δ模，第二TE01δ模和第二TM01δ模或TM011模依次耦合。
另外，根據(jù)本發(fā)明，利用包括用作上述四級(jí)諧振器的多模介電諧振裝置，以及用于將第一級(jí)和最后一級(jí)諧振器分別耦合到四級(jí)諧振器外部的外部耦合裝置，可使用介電濾波器作為小尺寸帶通濾波器。
此外，根據(jù)本發(fā)明，利用變化兩對(duì)上述介電濾波器以及每個(gè)介電濾波器共享的外部耦合裝置，例如可使用該介電濾波器作為小尺寸發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，使用一個(gè)濾波器作為發(fā)射濾波器，使用另一濾波器作為接收濾波器，并且使用共享的外部耦合裝置作為天線端口。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可用在高頻電路部分中變化上述介電濾波器或者復(fù)合介電濾波器，可以構(gòu)造具有預(yù)定高頻性質(zhì)的小尺寸通信設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種在腔內(nèi)設(shè)有介電芯的多模介電諧振裝置，用于分別產(chǎn)生電場(chǎng)指向第一方向的第一TM01δ?；騎M011模，電場(chǎng)指向與第一方向垂直之第二方向的第二TM01δ模或TM011模，電場(chǎng)在垂直于第一方向的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第一TE01δ模，以及電場(chǎng)在垂直于第二方向的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第二TE01δ模；其中，在第一和第二TE01δ中，TE耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量所通過(guò)的各介電芯部分的有效介電常數(shù)彼此不同，并且在第一和第二TM01δ?；騎M011模中，TM耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量所通過(guò)的各介電芯部分的有效介電常數(shù)實(shí)質(zhì)相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模介電諧振裝置，其中，在TE耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間，電通量通過(guò)的介電芯部分的突起量或下沉量不同，并且在具有相對(duì)較小TE耦合模電通量密度的介電芯部分設(shè)置下沉或突起，用于因消除突起量或下沉量的所述不同引起的TM耦合模的偶數(shù)模與奇數(shù)模之間的頻率變化。
3.一種包括四級(jí)諧振器的多模介電諧振裝置，通過(guò)在垂直于第一和第二TM01δ?；虻谝缓偷诙M011模的電場(chǎng)方向的平面內(nèi)，向上或向下偏移第一和第二TE01δ?；虻谝缓偷诙M011模的電場(chǎng)分布的中心，通過(guò)分別將第一和第二TE01δ模耦合以及與第一和第二TM01δ?；騎M011模耦合，使第一TM01δ?；騎M011模，第一TE01δ模，第二TE01δ模，第二TM01δ?；騎M011模依次耦合。
4.一種介電濾波器，它包括權(quán)利要求3的多模介電諧振裝置，以及用于將第一級(jí)和最后一級(jí)諧振器分別耦合到構(gòu)成多模介電諧振裝置的四級(jí)諧振器外部的外部耦合裝置。
5.一種復(fù)合介電濾波器，包括兩對(duì)權(quán)利要求3的介電濾波器，其中，各介電濾波器的外部耦合裝置是共享的。
6.一種通信設(shè)備，在高頻電路部分中包括權(quán)利要求4的介電濾波器或權(quán)利要求5的復(fù)合介電濾波器。
全文摘要
電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)平面具有垂直關(guān)系的兩個(gè)TE模耦合，與電場(chǎng)方向具有相同垂直關(guān)系的兩個(gè)TM模之間的耦合無(wú)關(guān)。在產(chǎn)生TMO1δ_x模、TMO1δ_y模、TEO1δ_x模和TEO1δ_y模四個(gè)模的多模介電諧振裝置中，將突起(Pe1)、(Pe2)設(shè)在介電芯(1)的上層(La)和下層上，使TE耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)的各部分的有效介電常數(shù)不同。在介電芯(1)的中間層Lb上形成突起(Pc)，使TM耦合模的偶數(shù)模和奇數(shù)模電通量通過(guò)部分的有效介電常數(shù)實(shí)質(zhì)相等。從而，TEO1δ_x模與TEO1δ_y模耦合，同時(shí)抑制TMO1δ_x模與TMO1δ_y發(fā)生耦合。
文檔編號(hào)H01P7/10GK1717837SQ200480001578
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者和田貴也, 服部準(zhǔn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所