CN1253392A - 介质滤波器、介质天线共用器和通信机装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种介质滤波器、介质天线共用器和通信机装置,从介质块(1)的第1端面(1a)贯穿与其相对的第2端面(1b),设置谐振器孔(2a、2b)和外部耦合孔(3a、3b),其轴相互平行,在第1端面的外部耦合孔(3a、3b)的形成区域上分别形成凹部(8)。在各孔的内表面上形成内导体(5)。除了第1端面的谐振器孔的开口面以外,在介质块外表面的大致整个面上形成外导体(6),在第2端面的外部耦合孔的开口部上形成与外导体分离的输入输出电极(7a、7b)。

Description

介质滤波器、介质天线共用器和通信机装置

本发明涉及在例如微波波段使用的介质滤波器、介质天线共用器和使用它们的通信机装置。

以往，作为这种介质滤波器的例如有图11所示结构的介质滤波器，在以下的图中，涂满点的部分表示能看到介质块基体的部分(非导体形成部)。

这种介质滤波器，从介质块1的第1端面1a贯穿与其相对的第2端面1b，设置谐振器孔2a、2b和外部耦合孔3a、3b，在各自的内表面上形成内导体，在介质块1的外表面上形成外导体6。在第1端面1a的谐振器孔2a、2b的开口部区域上设置外导体6的非形成区域，谐振器孔2a、2b的内导体在第1端面1a上与外导体6分离，而在第2端面1b上与外导体6导通。在第1端面1a的外部耦合孔3a、3b的开口部区域上形成外导体6，外部耦合孔3a、3b的内导体在第1端面1a上与外导体6导通。跨接第2端面1b及其一侧面，形成与外部耦合孔3a、3b的内导体导通、而与外导体6分离的输入输出电极(7a、7b)。在这种结构中，各谐振器孔2a、2b的内导体共线耦合，外部耦合孔3a、3b的内导体分别与相邻的谐振器孔2a、2b的内导体叉指耦合，利用这种电磁场耦合得到外部耦合。

这样，是以介质块的一端面为各谐振器孔的内导体的开放端，而且利用外部耦合孔得到外部耦合，在这种情况下，在一端面上必须要分为外导体的形成区域和非形成区域。这种介质滤波器的制造过程是，首先在形成各谐振器孔和外部耦合孔的介质块的外表面和各孔的内表面的整个面上利用化学镀形成电极材料，然后去除第1端面谐振器孔的开口部区域的外导体和输入输出电极周围的外导体。可利用砂纸等去除外导体来去除这种第1端面的谐振器孔开口部区域。

此外，若以相邻谐振器孔的某一谐振器孔的开放面为第1端面，以另一谐振器孔的开放面为第2端面，相邻谐振器孔进行叉指耦合，在这种情况下，还必须要在两端面上分为外导体的形成区域和非形成区域。

但是，在前述以往的介质滤波器中的问题是，必须部分地去除谐振器孔开口部区域的外导体，形成成为谐振器孔内导体开放端的开放面，所以形成谐振器孔开放面的作业较难，制造成本高。

另外的问题是，很难高精度地形成前述开放面，导致滤波器特性不一致。

还有的问题是，虽然也有利用丝网印刷法形成端面外导体的方法，但这种场合导体糊的印刷、导体烧结等制造工序多，此外，由于位置偏移和导体糊的渗漏等会导致外导体的位置精度变差。

本发明的目的在于能用简单的作业形成尺寸精度高的谐振器孔的开放面，因而提供价廉而且特性好的介质滤波器、介质天线共用器和通信机装置。

为达到前述目的，本发明的介质滤波器和介质天线共用器，是在第1端面和第2端面之间具有连续侧面的介质块内部，设置贯穿两端面间的多个谐振器孔和至少1个外部耦合孔，在各谐振器孔和外部耦合孔的内表面上形成内导体，在介质块的外表面上形成外导体，以这样的结构为基础，在第1端面或者第2端面的外部耦合孔的形成区域和各谐振器孔的短路端区域上设置凹部，去除第1端面或者第2端面的凹部以外部分的外导体，在第1端面或者第2端面上形成各谐振器孔的开放面。也就是说，本发明的介质滤波器和介质天线共用器，在成为各谐振器孔的开口面的端面上形成比其它部分更加突出的各谐振器孔的开放面。

采用这种结构，则用研磨第1端面或者第2端面的谐振器孔的开口面这样简单的作业，能去除第1端面或者第2端面的谐振器孔的开口面整个面的外导体。也就是说，不去除第1端面或者第2端面的凹部内的外导体，在第1端面或者第2端面的外部耦合孔的形成区域和各谐振器孔的短路面上能很方便地形成尺寸精度高的外导体，并能得到良好的滤波器特性。

此外，在以全部的谐振器孔的开放面作为第1端面这样的结构的情况下，在第1端面的外部耦合孔的形成区域上设置凹部，去除第1端面凹部以外部分的外导体，在第1端面上形成各谐振器孔的开放面。

采用这种结构，则用研磨第1端面的谐振器孔的开口面这样简单的作业，能去除第1端面的谐振器孔的开口面整个面的外导体，能在第1端面上形成尺寸精度高的谐振器孔的开放面。

此外，与本发明相关的的介质滤波器和介质天线共用器，形成贯穿第1端面的外部耦合孔形成区域的凹部和第2端面之间、在内表面上形成内导体的外部耦合调整孔。

这种情况下，也可以不同轴长的位置上形成所述凹部内的外部耦合孔的开口部和外部耦合调整孔的开口部。

在前述结构中，借助于改变外部耦合孔和外部耦合调整孔的孔的形状和配置位置，能调整外部耦合的大小。此外，外部耦合调整孔还具有切断其两边相邻谐振器孔间耦合的功能。借助于改变凹部的形状和深度，或改变外部耦合孔或者外部耦合调整孔的长度(轴长)，能进一步增加外部耦合大小的调整及设定的自由度。

此外，在第2端面上形成与外部耦合孔的内导体连接、而与外导体分离的输入输出电极，借助于对外部耦合孔的内导体和与其相邻的谐振器孔的内导体的耦合进行叉指耦合，能得到更大的外部耦合。此外，如果跨接侧面来形成前述输入输出电极，则能将形成这种输入输出电极的侧面作为安装面。

此外，也可以采用这样的结构，即在多个输入输出单元中至少1个输入输出单元采用外部耦合孔的外部耦合手段即可，而用输入输出电极和谐振器孔的电容耦合得到其它的输入输出单元的外部耦合。此外，也可以形成与第1端面外部耦合孔的内导体连接、而与外导体分离的输入输出电极，对外部耦合孔的内导体和与其相邻的谐振器孔的内导体的耦合进行共线耦合。此外，也可以不形成输入输出电极，而在某一端面上将外部耦合孔的内导体和外导体分离，插入与外部耦合孔的内导体连接的金属制的输入输出端。

此外，与本发明相关的通信机装置，因包括具有前述特性的介质滤波器或者介质天线共用器，所以是价廉而且特性良好的通信机装置。

图1表示与本发明实施形态1相关的介质滤波器的立体图。

图2表示与本发明实施形态1相关的介质滤波器的制造过程的立体图，示出了在介质块整个表面上形成导体的状态。

图3表示与本发明实施形态2相关的介质滤波器的立体图。

图4表示与本发明实施形态3相关的介质滤波器的立体图。

图5表示与本发明实施形态4相关的介质滤波器的立体图。

图6表示与本发明实施形态5相关的介质天线共用器的立体图。

图7表示与本发明实施形态6相关的介质天线共用器的立体图。

图8表示与本发明实施形态7相关的介质滤波器的立体图。

图9表示与本发明实施形态8相关的介质天线共用器的立体图。

图10表示与本发明实施形态9相关的通信机装置的方框图。

图11表示以往的介质滤波器的立体图。

下面，参照附图对实施本发明的最佳实施形态进行说明。

实施形态1

下面，参照图1对与本发明实施形态1相关的介质滤波器的结构进行说明。图1表示介质滤波器的立体图，图中将各谐振器孔的开放面向上、将安装在电路基板的安装面向前。

本实施形态的介质滤波器在由介质陶瓷构成的大致长方体形状的介质块1上形成规定形状的孔和电极。从介质块1的第1端面1a贯穿与其相对的第2端面1b设置谐振器孔2a、2b和外部耦合孔3a、3b，这些孔的轴相互平行，在第1端面的外部耦合孔3a、3b的形成区域上分别形成凹部8。凹部8位于第1端面1a的两侧，形成在3个侧面切掉一块矩形的形状。谐振器孔2a、2b将其直径做成在第1端面1a侧大、在第2端面1b侧小的阶梯孔。外部耦合孔3a、3b是其直径在整个长度上为同一尺寸的直孔。

在各孔2a、2b、3a、3b的内表面上形成内导体5。在除去第1端面1a的谐振器孔2a、2b开口面的介质块外表面的大致整个面上形成外导体6，在第2端面1b的外部耦合孔3a、3b的开口部上形成与外导体6分离的输入输出电极7a、7b。跨接第2端面1b和侧面形成输入输出电极7a、7b，这种介质滤波器以形成输入输出电极7a、7b的侧面为安装面，安装在安装基板上。

谐振器孔2a、2b的各内导体5在第1端面1a上与外导体6分离，并在第2端面1b上与外导体6连接，第1端面1a的谐振器孔2a、2b的开口面为谐振器孔2a、2b的开放面，第2端面1b为谐振器孔的短路面。也就是说，在第1端面1a中形成的谐振器孔2a、2b的开放面位于同一平面，而且位于比其它部分突出的位置。

外部耦合孔3a、3b的各内导体5在第1端面1a(凹部8内)上与外导体6连接，而在第2端面1b上与输入输出电极7a、7b连接并与外导体6分离。也就是说，外部耦合孔3a、3b在第1端面1a上短路。

这种介质滤波器由各谐振器孔2a、2b的内导体相应的2个谐振器构成，这种相邻的2个谐振器共线耦合，外部耦合孔3a、3b的各内导体5与相邻的谐振器孔2a、2b的内导体5进行电磁场叉指耦合，利用这种耦合得到外部耦合。

下面，对本实施形态的介质滤波器的制造方法进行说明。

利用压力成型形成大致长方体形状的介质块，介质块具有谐振器孔和外部耦合孔，并且在各孔开口一面(第1端面)的外部耦合孔开口部区域上设置凹部，然后对其进行烧结，得到介质块1。接着，利用化学镀在介质块的整个表面上形成Cu、Ag等的电极材料，如图2所示，形成在各孔2a、2b、3a、3b的内表面上形成内导体5、以及在外表面的整个面上形成外导体6的介质块1。接着，利用旋转研磨机和砂纸等对第1端面1a进行平面研磨，去除凹部8以外的第1端面1a的外导体6。接着，利用超声波加工机等去除输入输出电极7a、7b周围的外导体6，形成与外导体6分离的输入输出电极7a、7b，得到图1所示的介质块。此外，凹部8也可以在介质块成型、烧结后通过切削形成。

凹部8的深度只要是在平面研磨第1端面1a时凹部8内的外导体6残留的深度即可，此外，凹部8的形状也不限于前述实施形态。此外，2个凹部8的形状也不必相同。

此外，在本实施形态中是对谐振器孔为阶梯孔、外部耦合孔为直孔的情况进行了说明，但也可以将谐振器孔做成直孔，或者将外部耦合孔做成阶梯孔，也可以分别混合形成阶梯孔和直孔。此外，在本实施形态中，是对2级结构的介质滤波器进行了说明，但也可以是由在介质块上形成3个以上的谐振器孔的3级以上的谐振器组成的介质滤波器。这种情况下，在与输入输出级的谐振器孔相邻的位置上形成外部耦合孔。

这样，在本实施形态的介质滤波器中，因在第1端面1a的外部耦合孔3a、3b的开口部区域上设置凹部8，所以用平面研磨第1端面1a的简单的作业，能保留成为外部耦合孔3a、3b开口部的凹部8的外导体6，而且能去除谐振器孔2a、2b的开口面整个面的外导体。也就是说，能廉价地形成谐振器孔2a、2b的开放面，而且，提高第1端面1a的外导体6的形成区域和非形成区域的尺寸精度，并能大幅度地降低因外导体6形成的误差而导致滤波特性的不一致。

此外，借助于改变凹部8的形状和深度及改变外部耦合孔3a、3b的长度(轴长)，也能调整及设定外部耦合的大小。

实施形态2

图3示出了与本发明实施形态2相关的介质滤波器的结构。在实施形态1的例中，对仅在第1端面的凹部上形成外部耦合孔的情况进行了说明，但在本实施形态中，除了外部耦合孔3a、3b，还分别形成贯穿凹部8和第2端面1b、并在内表面上形成内导体5的外部耦合调整孔4a、4b。外部耦合调整孔4a、4b的内导体5在两端面1a、1b与外导体6连接(导通)。其它的结构与实施形态1相同，故省略其说明。外部耦合调整孔4a、4b，是为了调整外部耦合(减弱外部耦合)而设置，通过改变外部耦合调整孔4a、4b的形成位置和形状，能得到多种外部耦合。

在这种结构中，也仅仅平面研磨第1端面1a，能保留凹部8的外导体6，能高精度并且很方便地形成谐振器孔2a、2b的开放面。此外，借助于改变凹部8的形状和深度也能进行外部耦合的调整及设定。

实施形态3

图4示出了与本发明实施形态3相关的介质滤波器的结构。在本实施形态中，凹部8形成在一个侧面深、在另一个侧面浅的阶梯状，在凹部深的部分形成外部耦合孔3a、3b，在凹部浅的部分形成外部耦合调整孔4a、4b。也就是说，形成的外部耦合孔3a、3b和外部耦合调整孔4a、4b的开口部位于轴长方向不同的位置。这样，借助于使外部耦合孔和外部耦合调整孔的轴长不同，能在前述实施形态2说明的效果上进一步提高外部耦合的调整及设定的自由度，得到更加多种的外部耦合。

实施形态4

图5示出了与本发明实施形态4相关的介质滤波器的结构。在本实施形态中，凹部8形成在谐振器孔2a、2b侧深、在侧面一侧浅的阶梯状，在凹部深的部分形成外部耦合孔3a、3b，在凹部浅的部分形成外部耦合调整孔4a、4b。这种结构也能得到与实施形态3相同的效果。

实施形态5

图6示出了与本发明实施形态5相关的介质天线共用器的结构。本实施形态的介质天线共用器包括大致长方体形状的介质块1，由对应于谐振器孔2b、2c的2级谐振器形成的带通滤波器和对应于谐振器孔2a的陷波谐振器构成发送侧，由对应于谐振器孔2d～2f的3级谐振器形成的带通滤波器和对应于谐振器孔2g的陷波谐振器构成接收侧。在介质块1的第1端面1a上分别在谐振器孔2a、2b间、谐振器孔2c、2d间和谐振器孔2f、2g间形成凹部8，并在各凹部8的区域中形成外部耦合孔3a、3b、3c和外部耦合调整孔4a、4b、4c。在本实施形态中，凹部8设置成贯通相对侧面的凹槽状。

在各孔2a～2g、3a、3b、3c、4a、4b、4c的内表面上形成内导体5。除了第1端面1a的各谐振器孔2a～2g的开口面以外，在介质块1的外表面的大致整个面上形成外导体6。跨接第2端面1b和侧面分别形成与外部耦合孔3a、3b、3c的内导体5连接并与外导体6分离的输入输出电极7a、7b、7c。

输入输出电极7a用作为发送侧滤波器的发送端，输入输出电极7c用作为接收侧滤波器的接收端，输入输出电极7b用作为发送和接收滤波器的输入输出共用的天线端。外部耦合孔3a叉指耦合相邻的谐振器孔2a、2b，外部耦合孔3b叉指耦合相邻的谐振器孔2c、2d，外部耦合孔3c叉指耦合相邻的谐振器孔2f、2g，利用这种耦合得到外部耦合。本实施形态的外部耦合调整孔3a～3c除了具有调整外部耦合的功能外，还具有切断其两边相邻谐振器孔间的耦合的功能。

在这种结构中，在第1端面1a上也形成凹部8，能达到在实施形态1和实施形态2中说明的相同的效果。

此外，在第1～第4实施形态的介质滤波器中，也可以如本实施形态那样采用夹住外部耦合孔设置陷波谐振器的结构。

实施形态6

图7示出了与本发明实施形态6相关的介质天线共用器的结构。本实施形态的介质天线共用器包括大致长方体形状的介质块1，由对应于谐振器孔2a、2b、2c的3级谐振器形成的带通滤波器构成发送侧，由对应于谐振器孔2d～2f的3级谐振器形成的带通滤波器构成接收侧。在介质块1的第1端面1a的谐振器孔2c、2d间形成凹部8，并在凹部8的区域中形成外部耦合孔3b和外部耦合调整孔4b。在各孔2a～2f、3b、4b的内表面上形成内导体5。除了第1端面1a的各谐振器孔2a～2f的开口面以外，在介质块1的外表面的大致整个面上形成外导体6。

跨接第2端面1b和侧面形成成为天线端的输入输出电极7b，在第1端面1a侧附近跨接相邻的侧面形成成为发送端的输入输出电极7a和成为接收端的输入输出电极7c。输入输出电极7a、7c分别与谐振器孔2a、2f电容耦合，并通过这些电容得到外部耦合。将外部耦合孔3b与相邻的谐振器孔2c、2d叉指耦合，并利用这种耦合得到外部耦合。这样，在多个输入输出单元中，也可以在15输入输出单元采用利用外部耦合孔的外部耦合手段，这种情况下，只要在第1端面上形成1个凹部即可。

在这种结构中，也是在第1端面1a上形成凹部8，也能得到与实施形态1和实施形态2中说明的相同的效果。

此外，在实施形态5、实施形态6中，也可以如实施形态3、实施形态4所示的那样，形成具有阶梯状的凹部。此外，也不必一定要形成外部耦合调整孔。

此外，在前述各实施形态中，为了得到更大的外部耦合，是将外部耦合孔和输入输出级的谐振器孔的耦合进行叉指耦合，但也可以在第1端面的凹部上形成输入输出电极，通过共线耦合得到外部耦合。

在前述各实施形态中，是以各谐振器孔的开放面全部作为第1端面、分别相邻的谐振器间共线耦合的情况作了说明，下面，参照图8、图9对以相邻的谐振器间的耦合作为叉指耦合的介质滤波器或者介质天线共用器的结构进行说明。

实施形态7

图8示出了与本发明实施形态7相关的介质滤波器的结构。本实施形态的介质滤波器，在第1端面1a的外部耦合孔3a、3b的形成区域和谐振器孔2b的短路端区域上，或者在第2端面1b的外部耦合孔3a、3b的形成区域和谐振器孔2a的短路端区域上形成凹部8。第1端面1a的谐振器孔2a的开口面和第2端面1b的谐振器孔2b的开口面为外导体的非形成部，这些面成为谐振器孔2a、2b的开放面。也就是说，在第1端面1a中形成的谐振器孔2a的开放面，以及在第2端面中形成的谐振器孔2b的开放面，处于比其它部分更加突出的位置。各谐振器孔2a、2b叉指耦合。

实施形态8

图9示出了与本发明实施形态8相关的介质天线共用器的结构。本实施形态的介质天线共用器是以构成接收侧滤波器的1个谐振器孔2e的开放面作为第2端面1b。在第1端面1a的外部耦合孔3a～3c、外部耦合调整孔4a～4c的形成区域和谐振器孔2e的短路端区域上，另外在除了第2端面1b的谐振器孔2e的开放端区域部分上形成凹部8。第1端面1a的谐振器孔2a～2d、2f、2g的开口面和第2端面1b的谐振器孔2e的开口面成为外导体的非形成部，这些面成为各谐振器孔的开放面。也就是说，在第1端面1a中形成的谐振器孔2a～2d、2f、2g的开放面，以及在第2端面中形成的谐振器孔2e的开放面，处于比其它部分更加突出的位置。其它的结构与图6所示的结构大致相同。发送侧滤波器的谐振器孔2b、2c共线耦合，接收侧滤波器的谐振器孔2d、2e、2f叉指耦合。

如前述实施形态7或者实施形态8所示，在相邻谐振器孔的开放面成为相互相对的端面的结构中，也能借助于研磨第1端面、第2端面，容易并且高精度地形成各谐振器孔的开放面。

此外，在前述各实施形态中，各孔的剖面形状不限于圆形，也可以是四边形和其它的多边形形状，形成的各孔也可以是这些形状的组合。

此外，各孔也可以是整个轴长的直径大致相同的直孔，也可以是直径有大有小的阶梯孔，在阶梯孔的情况下，阶梯位置可分别设置在所需要的位置。

实施形态9

图10示出了与本发明实施形态9相关的通信机装置的结构。在图10中，122是天线，123是介质天线共用器，124是发送滤波器，125是接收滤波器，126是发送电路，127是接收电路。将介质天线共用器123的天线端ANT与天线122连接，将发送端Tx与发送电路126连接，将接收端RX与接收电路127连接，构成通信机装置。

这里，可使用实施形态1～实施形态4、实施形态7的介质滤波器作为发送滤波器124或者接收滤波器125，此外，可使用实施形态5、实施形态6、实施形态8的介质天线共用器作为介质天线共用器123。借助于使用与本发明相关的介质滤波器或者介质天线共用器，能实现价廉并且特性良好的通信机装置。

如前所述，与本发明相关的介质滤波器或者介质天线共用器，在介质块的第1端面或者第2端面的外部耦合孔或者外部耦合调整孔的形成区域以及各谐振器孔的短路端区域上设置凹部，通过研磨第1端面或者第2端面的谐振器孔的开口面这样简单的作业，能保留凹部内的外导体，去除第1端面或者第2端面的谐振器孔的开口面整个面的外导体，能在第1端面或者第2端面上很方便地形成尺寸精度高的谐振器孔的开放面。因此，能大幅度地减少第1端面或者第2端面中谐振器孔开放面的形成作业工时，降低制造成本，同时能得到良好的特性。

再借助于改变凹部的形状和深度，能进一步增加外部耦合大小的调整及设定的自由度，并能很方便地得到所要的特性。

此外，与外部耦合孔的内导体连接，形成输入输出电极，能容易做成表面安装型。借助于叉指耦合来进行外部耦合孔和输入输出级的谐振器孔的耦合，能得到更大的外部耦合，并能增大外部耦合的调整及设定的范围。此外，借助于安装与本发明相关的介质滤波器或者介质天线共用器，能得到价廉并且特性良好的通信机装置。

Claims (7)

1.一种介质滤波器，是在第1端面和第2端面之间具有连续侧面的介质块内部，设置贯穿两端面间的多个谐振器孔和至少1个外部耦合孔，在各谐振器孔和外部耦合孔的内表面上形成内导体，在介质块的外表面上形成外导体，其特征在于，

在第1端面或者第2端面的外部耦合孔的形成区域和各谐振器孔的短路端区域上设置凹部，去除第1端面或者第2端面的凹部以外部分的外导体，在第1端面或者第2端面上形成各谐振器孔的开放面。

2.一种介质滤波器，是在第1端面和第2端面之间具有连续侧面的介质块内部，设置贯穿两端面间的多个谐振器孔和至少1个外部耦合孔，在各谐振器孔和外部耦合孔的内表面上形成内导体，在介质块的外表面上形成外导体，其特征在于，

在第1端面的外部耦合孔的形成区域上设置凹部，去除第1端面的凹部以外部分的外导体，在第1端面上形成各谐振器孔的开放面。

3.如权利要求1或2所述的介质滤波器，其特征在于，

形成贯穿第1端面的外部耦合孔形成区域的凹部和第2端面之间、在内表面上形成内导体的外部耦合调整孔。

4.如权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，

在各孔的不同轴长的位置上形成所述凹部内的外部耦合孔的开口部和外部耦合调整孔的开口部。

5.如权利要求1至4任一项所述的介质滤波器，其特征在于，

跨接第2端面或者第2端面与侧面，形成与外部耦合孔的内导体导通并与外导体分离的输入输出电极。

6.一种介质天线共用器，其特征在于，

在介质块上形成至少2个以上的滤波器单元，至少1个滤波器单元是如权利要求1至5任一项所述的介质滤波器。

7.一种通信机装置，其特征在于，包括

如权利要求1至5任一项所述的介质滤波器，或者如权利要求6所述的介质天线共用器。

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