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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein dielektrisches Filter
zur Verwendung in den Bändern
von Mikrowellen, Millimeterwellen usw. sowie auf einen Sende-/Empfangsduplexer
und eine Kommunikationsvorrichtung, die beide das dielektrische Filter
verwenden.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Als
Reaktion auf eine Nachfrage nach Kommunikationssystemen mit hoher
Kapazität
und hoher Geschwindigkeit war bisher geplant, das für Kommunikationen
verwendete Frequenzband von dem Mikrowellenband auf das Millimeterwellenband
zu erweitern. Insbesondere wurde in Betracht gezogen, das Submillimeterwellenband
bei verschiedenen Systemen, z.B. in einem drahtlosen LAN, bei tragbaren
TV-Telefonen und beim satellitengestützten Rundsenden der nächsten Generation,
zu verwenden. Dementsprechend gab es bisher eine Nachfrage nach
Filtern, die eine verringerte Größe aufweisen,
kostengünstiger
sind und besser an planaren Schaltungen angebracht werden können. Angesichts der
obigen Situation lautete ein Vorschlag der Erfinder der vorliegenden
Anmeldung „Sub-Millimeter-Wave
Band-Pass Filter Using Dielectric Resonator of Planar Circuit Type", C-121, Hauptversammlung
des Institute of Electronics, Information and Communication Engineers,
1996.
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Die
Struktur des vorgeschlagenen dielektrischen Filters ist in einer
auseinandergezogenen perspektivische Ansicht der 8 gezeigt.
In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 3 eine
dielektrische Platte, die Elektroden aufweist, die auf beiden Hauptebenen
derselben gebildet sind, wobei kreisförmige nicht gebildete Elektrodenabschnitte
einer vorbestimmten Größe in einer
gegenüberliegenden
Beziehung in den Elektroden definiert sind. Das Bezugszeichen 1 in
der Zeichnung benennt die auf einer oberen Oberfläche der
dielektrischen Platte 3 gebildete Elektrode, und 4a, 4b bezeichnen
die nicht gebildeten Elektrodenabschnitte. Bezugszeichen 6 bezeichnet
eine Basisplatte, und 7 ist ein Rahmen, wobei diese Bauglieder
jeweils aus einer Keramik mit einem Wert εr = 7,3 hergestellt sind. Auf
einer unteren Oberfläche
der Basisplatte 6 sind Elektroden gebildet, wobei sich
ein Abschnitt einer oberen Oberfläche der Basisplatte 6 aus
dem Rahmen 7 heraus erstreckt, und sind auf peripheren
Abschnitten des Rahmens 7 gebildet, wodurch ein unteres
Gehäuse gebildet
wird. Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Abdeckung, die aus
einer Keramik mit einem Wert von εr
= 7,3 hergestellt ist. Die Abdeckung 8 weist Elektroden
auf, die auf ihrer Oberfläche,
die mit der Elektrode 1 in Kontakt gehalten wird, und auf
ihren peripheren Oberflächen
gebildet sind. Auf der oberen Oberfläche der Basisplatte 6 sind
Mikrostreifenleitungen gebildet, die als Eingangs-/Ausgangsanschlüsse dienen
und von denen eine bei 9 gezeigt ist. Mit den Mikrostreifenleitungen
sind Sonden 19 bzw. 20 verbunden.
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Bei
dem obigen Aufbau fungieren Teile oder Bereiche der dielektrischen
Platte 3, die zwischen den nicht gebildeten Elektrodenabschnitten
auf beiden Hauptebenen positioniert sind, als dielektrische Resonatoren
in dem TE010-Mode. Die nebeneinander liegenden dielektrischen Resonatoren
sind nicht nur miteinander, sondern auch mit den Sonden 19 bzw. 20 elektromagnetisch
gekoppelt.
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Bei
dem herkömmlichen
dielektrischen Filter, das die oben erläuterte Struktur aufweist, ist
eine Wellenleiterbahn in einem Bereich gebildet, in dem die Elektroden
auf beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 gebildet sind.
Dementsprechend ist die Wellenleiterbahn mit den Mikrostreifenleitun gen
gekoppelt, was bewirkt, dass sich ein Signal in der Basisplatte 6 in
einem so genannten Parallelplattenmodus ausbreitet. Dies führte bereits
zu Befürchtungen, dass
sich die Dämpfungscharakteristik
und die Streucharakteristik des Filters verschlechtern könnten.
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Aus
diesem Grund wurde das herkömmliche dielektrische
Filter dazu entworfen, die Kopplung zwischen der Wellenleiterbahn
zu unterbrechen, die durch die Elektroden auf beiden Hauptebenen
der Basisplatte 6 und die Mikrostreifenleitungen gebildet wird,
indem Durchgangslöcher 13 gebildet
werden, um eine elektrische Leitfähigkeit zwischen den Elektroden
auf beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 in der Nähe der Mikrostreifenleitung 9 herzustellen,
wie in 8 gezeigt ist. Jedoch ist ein derartiger Entwurf bisher
in manchen Fällen
nicht ausreichend, um spezifische angeforderte Charakteristika zu
erfüllen.
Da es nicht einfach ist, hochpräzise
Löcher
in das keramische Substrat zu bohren, erhöht der obige Entwurf die Herstellungskosten,
wenn als Materialien von Basisplatten, auf denen die Mikrostreifenleitungen
vorgesehen sind, Keramiken verwendet werden. Für die Basisplatte 6,
die eine hohe spezifische Dielektrizitätskonstante aufweist, wird
die Wellenlänge
eines Signals, das sich durch die Wellenleiterbahn in der Basisplatte
ausbreitet, kurz. Dies bedeutet, dass, wenn eine Mehrzahl von Durchgangslöchern in
einem Array gebildet wird, es notwendig ist, den Array-Abstand klein
einzustellen und die Anzahl der Durchgangslöcher zu erhöhen. Wenn die Basisplatte aus
einer Keramik hergestellt ist, ist die Plattendicke außerdem so
dünn, in
der Größenordnung
zwischen 0,2 und 0,5 mm, dass die Basisplatte weniger zweckmäßig zu handhaben
ist.
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In
der
EP 0734088A ist
ein dielektrischer Resonator offenbart, der in der Lage ist, bei
einer vorbestimmten Resonanzfrequenz zu schwingen. Der Resonator
weist ein dielektrisches Substrat, eine erste Elektrode, die auf
einer ersten Oberfläche
des dielektrischen Substrats gebildet ist und eine erste Öffnung aufweist,
eine zweite Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des
dielektrischen Substrats gebildet ist und eine zweite Öffnung aufweist,
eine erste Leiterplatte, die so angeordnet ist, dass sie einen vorbestimmten
Abstand von dem dielektrischen Substrat entfernt ist, und eine zweite
Leiterplatte, die so angeordnet ist, dass sie einen vorbestimmten
Abstand von dem dielektrischen Substrat entfernt ist, auf. Die Region
des dielektrischen Substrats, die zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode definiert ist, ein freier Raum, der zwischen der ersten
Elektrode und der ersten Leiterplatte definiert ist, und ein weiterer
freier Raum, der zwischen der zweiten Elektrode und der zweiten
Leiterplatte definiert ist, sind Grenzregionen zum Dämpfen eines
Hochfrequenzsignals, das dieselbe Frequenz aufweist wie die Resonanzfrequenz. Dieser
dielektrische Resonator kann in einem Millimeterwellenband verwendet
werden, kann sogar dann mit einer ausgesprochen geringen Schwankung
der Resonanzfrequenz schwingen, wenn die Temperatur desselben schwankt,
und kann zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes
dielektrisches Filter zu liefern, das die verschiedenen oben dargelegten
Probleme nicht aufweist, sowie einen Sende-/Empfangsduplexer und
eine Kommunikationsvorrichtung zu liefern, die beide das dielektrische
Filter verwenden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein dielektrisches Filter gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ferner
liefert die vorliegende Erfindung einen Duplexer, der das erfindungsgemäße Filter
aufweist, und eine Kommunikationsvorrichtung, die den Duplexer aufweist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einem dielektrischen
Filter, bei dem Elektroden auf beiden Hauptebenen einer dielektrischen
Platte gebildet sind, während
Paare von nicht gebildeten Elektrodenab schnitten, die im Wesentlichen
dieselbe Gestalt aufweisen, in einer gegenüberliegenden Beziehung in den
Elektroden definiert sind, Bereiche, die zwischen den Paaren von nicht
gebildeten gegenüberliegenden
Elektrodenabschnitten positioniert sind, als Resonanzbereiche dienen,
Kopplungsbauglieder vorgesehen sind, um mit den Resonanzbereichen
gekoppelt zu werden, und ein Hohlraum vorgesehen ist, um einen Raum, der
die Resonanzbereiche und die Kopplungsbauglieder umgibt, zu definieren,
ein Teil des Hohlraums durch eine Basisplatte gebildet, die einer
dielektrischen Platte oder einer isolierenden Platte gebildet ist,
wobei auf beiden Hauptebenen der Basisplatte Elektroden gebildet
sind, und sind eine Mehrzahl von Leiterbahnen zum Herstellen einer
elektrischen Leitfähigkeit
zwischen den auf beiden Hauptebenen der Basisplatte gebildeten Elektroden
in der Basisplatte entlang Abschnitten, die sich in Kontakt mit
den Elektroden auf der zuerst erwähnten dielektrischen Platte befinden,
oder entlang Abschnitten gebildet, die sich in Kontakt mit einem
anderen Leiter befinden, der sich in Kontakt mit den Elektroden
auf der zuerst erwähnten
dielektrischen Platte befindet, wobei das Ziel darin besteht, auf
sichere Weise zu verhindern, dass sich ein Signal durch eine Wellenleiterbahn
ausbreitet, die zwischen den Elektroden auf beiden Hauptebenen der
Basisplatte gebildet ist.
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Bei
diesem Merkmal ist der Raum, der die in der dielektrischen Platte
gebildeten Resonanzbereiche und die Resonanzbereiche um die Kopplungsbauglieder,
die mit den erstgenannten Resonanzbereichen gekoppelt sind, umgibt,
beschränkt,
und ist der Raum von der Wellenleiterbahn, die zwischen den Elektroden
auf beiden Hauptebenen der Basisplatte gebildet ist, abgeschnitten,
wodurch verhindert wird, dass sich ein Signal durch die Wellenleiterbahn ausbreitet.
Somit sind die Dämpfungscharakteristik und
die Streucharakteristik des Filters verbessert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt, sind, wenn Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, die Mikrostreifenleitungen
umfassen, auf der Basisplatte vorgesehen sind, eine Mehrzahl von
Leiterbahnen zum Herstellen einer elektrischen Leitfähigkeit
zwischen den auf beiden Hauptebenen der Basisplatte gebildeten Elektroden
auf beiden Seiten jeder der Mikrostreifenleitungen an Positionen
gebildet, die in einem Abstand voneinander entfernt sind, der das
Zwei- bis Dreifache einer Leitungsbreite der Mikrostreifenleitungen beträgt. Bei
diesem Merkmal kann die Kopplung zwischen der Wellenleiterbahn,
die zwischen den Elektroden auf beiden Hauptebenen der Basisplatte
gebildet ist, und den Mikrostreifenleitungen ausreichend niedrig
gehalten werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt weisen die Leiterbahnen einen Array-Abstand auf,
der nicht größer ist
als 1/4 der Wellenlänge
eines Signals, das sich in der Basisplatte bei der Mittenfrequenz
des dielektrischen Filters ausbreitet. Bei diesem Merkmal fungieren
die in dem Basissubstrat gebildeten Leiterbahnen als Leiterwände für das sich
in der Basisplatte ausbreitende Signal, was zu einem verbesserten
Abschirmeffekt führt.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sende-/Empfangsduplexer
vorgesehen, bei dem das dielektrische Filter gemäß einem der Aspekte 1 bis 3
als Sendefilter und/oder als Empfangsfilter verwendet wird, wobei
das Sendefilter zwischen einem Sendesignal-Eingangstor und einem Eingangs-/Ausgangstor
angeordnet ist und das Empfangsfilter zwischen einem Empfangssignal-Ausgangstor
und dem Eingangs-/Ausgangstor angeordnet ist.
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Bei
diesem Merkmal kann ein Sende-/Empfangsduplexer, der eine hervorragende
Verzweigungscharakteristik aufweist, erreicht werden, indem das
dielektrische Filter verwendet wird, das in Bezug auf die Dämpfungscharakteristik
und die Streucharakteristik verbessert ist.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt ist eine Kommunikationsvorrichtung vorgesehen, bei der eine Sendeschaltung
mit dem Sende signal-Eingangstor des Sende-/Empfangsduplexers gemäß dem vierten Aspekt
verbunden ist, eine Empfangsschaltung mit dem Empfangssignal-Ausgangstor
des Sende-/Empfangsduplexers verbunden ist und eine Antenne mit dem
Eingangs-/Ausgangstor
des Sende-/Empfangsduplexers verbunden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dielektrischen
Filters gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2 ist
eine Draufsicht auf eine Basisplatte zur Verwendung bei dem dielektrischen
Filter.
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3 ist
eine Schnittansicht des dielektrischen Filters.
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4 ist
ein Graph, der eine Breitband-Streucharakteristik
des dielektrischen Filters zeigt.
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5 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dielektrischen
Filters gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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6 ist
eine Draufsicht auf eine Basisplatte zur Verwendung bei dem dielektrischen
Filter des zweiten Ausführungsbeispiels.
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7 ist
ein Graph, der eine Breitband-Streucharakteristik
des dielektrischen Filters des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
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8 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines herkömmlichen
dielektrischen Filters.
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9 ist
ein Graph, der eine Breitband-Streucharakteristik
des herkömmlichen
dielektrischen Filters zeigt.
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10 ist
eine Ansicht, die den Aufbau eines Antennenduplexers gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
zeigt.
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11 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Der
Aufbau eines dielektrischen Filters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 nachfolgend
beschrieben.
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des dielektrischen
Filters. Bei 1 bezeichnet das Bezugszeichen 3 eine
dielektrische Platte mit einer Dicke von 1,0 mm und mit εr = 30. Eine
Elektrode 1, die mit 4a, 4b, 4c bezeichnete kreisförmige nicht
gebildete Elektrodenabschnitte umfasst, ist aus der Perspektive
der Draufsicht auf die Zeichnung auf einer oberen Oberfläche der
dielektrischen Platte 3 gebildet. Eine Elektrode, die nicht gebildete
Elektrodenabschnitte in einer gegenüberliegenden Beziehung bezüglich der
nicht gebildeten Elektrodenabschnitte 4a, 4b, 4c umfasst
und dieselbe Form wie dieselben aufweist, ist auf einer unteren Oberfläche der
dielektrischen Platte 3 gebildet. Bei diesem Aufbau fungieren
die einander gegenüberliegenden
nicht gebildeten Elektrodenabschnitte als dielektrische Resonatoren
in dem TE010-Mode. Eine Basisplatte, die 0,3 mm dick ist und aus
einem BT-Harz mit εr
= 3,5 hergestellt ist, ist in der Zeichnung mit 6 bezeichnet.
Die Basisplatte 6 weist eine Elektrode, die im Wesentlichen
auf ihrer gesamten unteren Oberfläche gebildet ist, und eine
Elektrode 11, die auf einem Abschnitt ihrer oberen Oberfläche gebildet
ist, auf. Auf der oberen Oberfläche
der Basisplatte 6 sind Mikrostreifenleitungen 9, 10 gebildet, von
denen Teile als Sonden (Kopplungsbauglieder) dienen. Von oberhalb
der Basisplatte 6, aus der Perspektive der Draufsicht auf
die Zeichnung, ist ein aus Metall hergestellter Rahmen 7 an
die Elektrode 11 auf der oberen Oberfläche der Basisplatte 6 angefügt. Zusätzlich bezeichnet
das Bezugszeichen 8 eine aus Metall hergestellte Abdeckung,
die an ihren peripheren Kanten an die Elektrode 1 auf der
oberen Oberfläche
der dielektrischen Platte 3 entlang peripheren Kanten derselben
angefügt
ist.
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2 ist
eine Draufsicht der in 1 gezeigten Basisplatte. Unter
Bezugnahme auf 2 weisen die Mikrostreifenleitungen 9, 10 jeweils
eine Leitungsbreite von 0,62 mm und eine charakteristische Impedanz
von 50 Ω auf.
Die Elektrode 11 ist auf beiden Seiten eines Basisabschnitts
jeder der Mikrostreifenleitungen 9, 10 positioniert,
die von dem Basisabschnitt in einem Abstand entfernt sind, der das Doppelte
der Leitungsbreite von 0,62 mm beträgt. Ferner sind eine Mehrzahl
von Durchgangslöchern 13 zum
Herstellen einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen der auf der
unteren Oberfläche
der Basisplatte 6 gebildeten Elektrode und der auf der
oberen Oberfläche
derselben gebildeten Elektrode 11 in einem Array eines
vorbestimmten Abstands entlang innerer peripherer Kanten der Elektrode 11 in
der Basisplatte 6 gebohrt, d.h. entlang Abschnitten der
Elektrode 11, die an den in 1 gezeigten
Rahmen 7 angefügt
sind, und auf beiden Seiten des Basisabschnitts jeder der Mikrostreifenleitungen 9, 10.
Die Durchgangslöcher 13 weisen
jeweils einen Durchmesser von 0,3 mm auf und sind mit dem Array-Abstand
von 1 mm angeordnet. Da die Mittenfrequenz des dielektrischen Filters
bei diesem Ausführungsbeispiel
20 GHz beträgt
und die Wellenlänge
eines Signals, das sich durch die Wellenleiterbahn in der Basisplatte
ausbreitet, λg
_ 8 mm beträgt,
ist der Array-Abstand der Durchgangslöcher ein viel geringerer Wert
als λg/4.
Dadurch, dass die Mehrzahl von Durchgangslöchern 13 entlang den
Abschnitten der Elektrode 11, die in Kontakt mit dem Rahmen 7 gehalten
werden, und auf beiden Seiten des Basisabschnitts jeder der Mikrostreifenleitungen
angeordnet ist/wird, wie oben erläutert wurde, wird verhindert, dass
eine Wellenleiterbahn, die in einem Bereich gebildet ist, in dem
die Elektroden in einer gegenüberliegenden
Beziehung auf beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 gebildet
sind, mit den Mikrostreifenleitungen 9, 10 gekoppelt
wird, was bewirkt, dass sich keine Signale durch die Wellenleiterbahn
ausbreiten. Folglich kann eine Verschlechterung der Dämpfungscharakteristik
und der Streucharakteristik des Filters vermieden werden.
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3 ist
eine Längsschnittansicht
des in 1 nach dem Zusammenbau gezeigten dielektrischen
Filters. Wie in 3 gezeigt ist, ist auf der unteren
Oberfläche
der dielektrische Platte 3 eine Elektrode 2 gebildet,
die nicht gebildete Elektrodenabschnitte 5a, 5b, 5c in
einer gegenüberliegenden
Beziehung zu den nicht gebildeten Elektrodenabschnitten 4a, 4b bzw. 4c auf
der oberen Oberfläche
der dielektrischen Platte 3 umfasst. Drei Resonanzbereiche 14a, 14b, 14c sind
in dem dielektrischen Substrat 3 somit durch die Paare
von nicht gebildeten Elektrodenabschnitten 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c,
die einander gegenüberliegen,
gebildet. Im Wesentlichen über der
gesamten unteren Oberfläche
der Basisplatte 6 ist eine Elektrode 12 gebildet.
Da die Elektrode 12 über
die Durchgangslöcher 13 mit
der Elektrode 11 auf der oberen Oberfläche der Basisplatte 6 elektrisch
verbunden ist, fungieren die Elektrode 12, der Rahmen 7 und
die Abdeckung 8 zusammen als Hohlraum, der die Resonanzbereiche 14a, 14b, 14c und die
Mikrostreifenleitungen 9, 10, die als Kopplungsbauglieder
dienen, umgibt. Zwei durch die Resonanzbereiche 14a, 14c gebildete
Resonatoren sind mit den Mikrostreifenleitungen 9, 10,
die jeweils als Kopplungsbauglieder dienen, elektromagnetisch gekoppelt.
Ferner sind zwei Resonatoren, die durch die Resonanzbereiche 14a, 14b gebildet
sind, elektromagnetisch miteinander gekoppelt, und zwei Resonatoren,
die durch die Resonanzbereiche 14b, 14c gebildet
sind, sind elektromagnetisch miteinander gekoppelt. Folglich wird
ein Dreistufen-Bandpassfilter konstruiert, das drei Resonatoren
aufweist.
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4 ist
ein Graph, der eine Breitband-Streucharakteristik
des dielektrischen Filters gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt. Von einer Breitband-Streucharakteristik
des in 9 gezeigten herkömmlichen dielektrischen Filters
aus betrachtet ist das Signal, das sich durch die Wellenleiterbahn,
die zwischen beiden Hauptebenen der Basisplatte in dem Parallelplattenmodus
gebildet ist, ausbreitet, nicht abgeschnitten. Somit breitet sich das
Signal in dem Parallelplattenmodus sogar bei einer niedrigeren Frequenz
aus als bei dem in 9 gezeigten HE110-Mode. Insbesondere
liegt ein Dämpfungswert
im Bereich von 9 bis 11 GHz sogar nur bei etwa 10 dB. Dagegen ist
von der in 4 gezeigten Breitband-Streucharakteristik
aus zu sehen, dass ein Dämpfungswert
im Bereich von 9 bis 11 GHz mehr als 50 dB beträgt und das bei dem dielektrischen
Filter der vorliegenden Erfindung aufgetretene Störsignal
niedriger als bei dem in 8 gezeigten herkömmlichen
dielektrischen Filter gehalten wird. Gesetzt den Fall, dass die
Frequenz eines Ausgangssignals von 10 GHz aus einer Oszillationsschaltung
verdoppelt wird, um z.B. ein Signal von 20 GHz zu erhalten, enthält ein Ausgangssignal
aus einer Frequenzverdopplungsschaltung das Signal von 10 GHz. Indem
das Filter dieses ersten Ausführungsbeispiels
in eine Ausgangsleitung der Frequenzverdopplungsschaltung eingefügt wird,
kann das Signal von 10 GHz ausreichend niedrig gehalten werden. Man
beachte, dass HE110, HE210, HE310 und TE110 in dem Graphen Resonanzmodi
darstellen, die bei den Resonatoren auftraten, und dass ein Ansprechpegel
nicht herabgesetzt wird.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist, wie oben erläutert
wurde, ein Raum, der die in der dielektrischen Platte gebildeten
Resonanzbereiche und die Resonanzbereiche um die Kopplungsbauglieder,
die mit den erstgenannten Resonanzbau gliedern gekoppelt sind, umgibt,
eingeschränkt,
und der Raum ist von der Wellenleiterbahn, die zwischen den Elektroden 11 und 12 auf
beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 gebildet ist, abgeschnitten,
wodurch verhindert wird, dass sich ein Signal durch die Wellenleiterbahn
ausbreitet. Folglich sind die Dämpfungscharakteristik
und die Streucharakteristik des Filters verbessert. Dadurch, dass
eine Mehrzahl von Durchgangslöchern
in der Basisplatte 6 entlang der Horizontalschnittform
des Hohlraums gebildet ist, ist die Resonanzfrequenz des sich in
der Basisplatte in dem Parallelplattenmodus ausbreitenden Signals
derart erhöht,
dass die Frequenz eines jeglichen Modus – einer höheren Ordnung – des Parallelplattenmodus ausreichend
von dem Durchlassband des für
das Filter verwendeten Modus getrennt ist. Dadurch, dass eine gedruckte
Platine mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante verwendet wird,
um die effektive Dielektrizitätskonstante
zu verringern, ist es außerdem möglich, die
Resonanzfrequenz in der Basisplatte (Hohlraum) zu erhöhen und
die Resonanzfrequenz des sich in der Basisplatte in dem Parallelplattenmodus
ausbreitenden Signals weiter zu erhöhen. Die Verwendung einer gedruckten
Platine mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante verlängert außerdem die
Wellenlänge
des Signals, das sich durch die Wellenleiterbahn in der Basisplatte
ausbreitet. Dies führt dazu,
dass der Array-Abstand der Durchgangslöcher relativ groß eingestellt
werden kann und dass eine Herstellung der Basisplatte entsprechend
einfacher wird. Überdies
trägt die
Verwendung vielseitiger gedruckter Platinen nicht nur zu einer Kostenverringerung,
sondern auch zu einer Verbesserung der Handhabung der Basisplatte
bei.
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Der
Aufbau eines dielektrischen Filters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
wird nun unter Bezugnahme auf 5 bis 9 beschrieben.
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5 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des dielektrischen
Filters, und 6 ist eine Draufsicht auf eine
Basisplatte zur Verwendung bei dem Filter. Wie ein Vergleich mit 1 und 2,
die das erste Ausführungsbeispiel
darstellen, zeigt, weist eine Basisplatte 6 dieses zweiten Ausführungsbeispiels
eine Elektrode 11 auf, die auf ihrer oberen Oberfläche gebildet
ist, die einwärts
der Abschnitte, auf die ein Rahmen 7 platziert oder angefügt wird,
Bereiche aufweist, mit Ausnahme von Bereichen um die Mikrostreifenleitungen 9, 10 herum. Eine
Mehrzahl von Durchgangslöchern 13 ist
in der Basisplatte 6 gebohrt und in Abschnitten angeordnet, die
Kanten der Elektrode 11 um die Mikrostreifenleitungen 9, 10 herum
definieren. Ferner ist die Basisplatte 6 bei diesem zweiten
Ausführungsbeispiel
aus einer Aluminiumoxidplatte mit εr = 10 gebildet. Die Beabstandung
zwischen jeder der Mikrostreifenleitungen 9, 10 und
der Elektrode 11 ist auf einen Abstand eingestellt, der
das Zwei- bis Dreifache der Leitungsbreite der Mikrostreifenleitungen 9, 10 beträgt, und
die Durchgangslöcher 13,
die jeweils einen Durchmesser von 0,3 mm aufweisen, sind mit dem Array-Abstand
von 1 mm angeordnet. Da die Mittenfrequenz des dielektrischen Filters
bei diesem Ausführungsbeispiel
20 GHz beträgt
und die Wellenlänge λg eines Signals,
das sich durch die Wellenleiterbahn in der Basisplatte ausbreitet,
etwa 4,7 mm beträgt,
ist der Array-Abstand
(1 mm) der Durchgangslöcher 13 ein
viel geringerer Wert als λg/4.
Die andere Struktur ist dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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7 ist
ein Graph, der eine Breitband-Streucharakteristik
des dielektrischen Filters gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt. Wie oben angegeben wurde, breitet sich bei der Breitband-Streucharakteristik
des in 9 gezeigten herkömmlichen dielektrischen Filters
das Störsignal
in dem Parallelplattenmodus sogar bei einer niedrigeren Frequenz
aus als bei dem in 9 gezeigten HE110-Mode. Insbesondere
beträgt
ein Dämpfungswert
im Bereich von 9 bis 11 GHz lediglich etwa 10 dB. Dagegen ist aus
der in 7 gezeigten Breitband-Streucharakteristik ersichtlich,
dass ein Dämpfungswert
im Bereich von 9 bis 11 GHz mehr als 50 dB beträgt und dass das Störsignal,
das bei dem dielektrischen Filter dieses Ausführungsbeispiels auftritt, niedriger
gehalten wird als bei dem in 8 gezeigten
herkömmlichen
dielektrischen Filter.
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Dadurch,
dass, wie oben erläutert
wurde, bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
die Elektrode 11 um die als Kopplungsbauglieder dienenden
Mikrostreifenleitungen gebildet ist, wobei ein vorbestimmter Abstand
zwischen denselben belassen wird, und dadurch, dass die Durchgangslöcher um
die Mikrostreifenleitungen in einem Array gebohrt werden, kann das
Störsignal
in dem Parallelplattenmodus sogar dann effektiv niedrig gehalten
werden, wenn die spezifische Dielektrizitätskonstante der Basisplatte 6 relativ
hoch ist.
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10 zeigt
den Aufbau eines Sende-/Empfangsduplexers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 10 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Rahmen auf
eine Basisplatte 6 montiert ist und eine dielektrische
Platte 3 auf den Rahmen montiert ist (bevor eine Abdeckung
montiert wird). In Abschnitten der Basisplatte 6, an die
der Rahmen angefügt
ist, sind Durchgangslöcher
in einem Array gebohrt, um eine elektrische Leitfähigkeit zwischen
Elektroden herzustellen, die auf beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 gebildet
sind. Eine Elektrode, die fünf
mit 41a, 41b, 41c, 42a, 42b bezeichnete
kreisförmige
nicht gebildete Elektrodenabschnitte umfasst, ist auf einer oberen
Oberfläche
der dielektrischen Platte 3 gebildet, wohingegen eine Elektrode,
die nicht gebildete Elektrodenabschnitte in einer gegenüberliegenden
Beziehung zu den obigen fünf
nicht gebildeten Elektrodenabschnitten umfasst, auf einer unteren
Oberfläche
der dielektrischen Platte 3 gebildet ist. Bei diesem Aufbau
sind fünf
dielektrische Resonatoren in dem TE010-Mode gebildet. Von diesen
fünf dielektrischen
Resonatoren werden drei dielektrische Resonatoren, die in Bereichen
gebildet sind, die den nicht gebildeten Elektrodenabschnitten 41a, 41b, 41c entsprechen,
als Empfangsfilter verwendet, das Resonatoren in drei Stufen aufweist.
Zwei dielektrische Resonatoren, die in Bereichen gebildet sind, die
den nicht gebildeten Elektrodenabschnitten 42a, 42b entsprechen,
werden als Sendefilter verwendet, das aus Resonatoren in zwei Stufen
besteht.
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Bei
dem in 10 gezeigten Zustand ist eine ähnliche
Abdeckung wie die in 1 gezeigte oben an die Anordnung
der 10 angefügt.
Bei einer sich daraus ergebenden Struktur stellen die Elektrode
auf der unteren Oberfläche
der Basisplatte 6, die Durchgangslöcher und die Abdeckung zusammen
eine elektromagnetische Abschirmung um die dielektrischen Resonatoren
dar.
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Auf
der Basisplatte 6 sind vier Mikrostreifenleitungen 9r, 10r, 10t, 9t gebildet,
die als Sonden dienen. Endabschnitte der Mikrostreifenleitungen 9r, 9t werden
als Empfangssignal-Ausgangstor bzw. als Sendesignal-Eingangstor
verwendet. Ferner sind Endabschnitte der Mikrostreifenleitungen 10r, 10t durch eine
Mikrostreifenleitung zum Zweck einer Leitungsverzweigung miteinander
verbunden und werden als Eingangs-/Ausgangstor nach außen geführt. Die elektrischen
Längen
der zwei Mikrostreifenleitungen 10r, 10t von den äquivalenten
Kurzschlussebenen zu dem verzweigten Punkt werden so ermittelt,
dass eine hohe Impedanz vorzuliegen scheint, wenn das Empfangsfilter
bei der Wellenlänge
der Sendefrequenz betrachtet wird bzw. wenn das Sendefilter bei der
Wellenlänge
der Empfangsfrequenz betrachtet wird.
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Auch
wenn eine Anzahl von Resonatoren auf einer einzigen Basisplatte
angeordnet ist, wie bei diesem Ausführungsbeispiel, ist, wie oben
erläutert
wurde, ein Raum, der die in der dielektrischen Platte 3 gebildeten
Resonanzbereiche und die Resonanzbereiche um die Kopplungsbauglieder,
die mit den erstgenannten Resonanzbereichen gekoppelt sind, umgibt,
eingeschränkt,
und ist der Raum von der Wellenleiterbahn, die zwischen den Elektroden
auf beiden Hauptebenen der Basisplatte 6 gebildet ist,
abgeschnitten, wodurch verhindert wird, dass sich ein Signal durch
die Wellenleiterbahn ausbreitet. Folglich wird ein Sende-/Empfangsduplexer
erhal ten, der in Bezug auf die Dämpfungscharakteristik
und die Streucharakteristik sowohl des Sendefilters als auch des
Empfangsfilters verbessert ist und der eine hervorragende Verzweigungscharakteristik
aufweist.
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11 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung
zeigt, die den oben erwähnten
Sende-/Empfangsduplexer als Antennenduplexer verwendet. Bei 11 bezeichnet 46a das
oben erwähnte
Empfangsfilter, und 46b bezeichnet das oben erwähnte Sendefilter,
wobei diese Filter gemeinsam den Antennenduplexer bilden. Wie in 11 gezeigt
ist, ist eine Empfangsschaltung 47 mit einem Empfangssignal-Ausgangstor 46c des
Antennenduplexers 46 verbunden, und eine Sendeschaltung 48 ist
mit einem Sendesignal-Eingangstor 46d desselben verbunden.
Eine Antenne 49 ist mit einem Antennentor 46e des
Antennenduplexers 46 verbunden, wodurch eine Kommunikationsvorrichtung 50 als
Ganzes gebildet wird. Diese Kommunikationsvorrichtung entspricht
beispielsweise einem Hochfrequenz-Schaltungsabschnitt eines tragbaren Telefons
oder dergleichen.
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Dadurch,
dass der Antennenduplexer eingesetzt wird, bei dem das dielektrische
Filter der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wie oben erläutert wurde,
kann eine eine geringe Größe aufweisende
Kommunikationsvorrichtung gebaut werden, die den Antennenduplexer
mit einer hervorragenden Verzweigungscharakteristik verwendet. Es
ist zu beachten, dass das Empfangsfilter 46a und das Sendefilter 46b des
Antennenduplexers 46 durch getrennte einzelne dielektrische
Filter gebildet sein können,
die beispielsweise der Darstellung in 1 entsprechen können.
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Kurz
gesagt ist gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Raum, der die in der dielektrischen
Platte gebildeten Resonanzbereiche und die Resonanzbereiche um die
Kopplungsbauglieder, die mit den erstgenannten Resonanzbereichen
gekoppelt sind, umgibt, eingeschränkt, und der Raum ist von der
Wellenleiterbahn, die zwischen Elektroden auf beiden Hauptebenen
der Basisplatte gebildet ist, abgeschnitten, wodurch verhindert
wird, dass sich ein Signal durch die Wellenleiterbahn ausbreitet.
Somit sind die Dämpfungscharakteristik
und die Streucharakteristik des Filters verbessert.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Kopplung zwischen der
Wellenleiterbahn, die zwischen den Elektroden auf beiden Hauptebenen
der Basisplatte gebildet ist, und den Mikrostreifenleitungen ausreichend
niedrig gehalten werden.
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Gemäß dem dritten
Aspekt der vorliegenden Erfindung fungieren in dem Basissubstrat
gebildete Leiterbahnen als Leiterwände für das sich in der Basisplatte
ausbreitende Signal, was zu einem verbesserten Abschirmeffekt führt.
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Gemäß dem vierten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sende-/Empfangsduplexer
erhalten, der in Bezug auf die Dämpfungscharakteristik und
die Streucharakteristik sowohl des Sendefilters als auch des Empfangsfilters
verbessert ist und eine hervorragende Verzweigungscharakteristik
aufweist.
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Schließlich wird
gemäß dem fünften Aspekt der
vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsvorrichtung mit einem
Hochfrequenz-Schaltungsabschnitt erhalten, der eine hervorragende
Dämpfungscharakteristik
und Streucharakteristik aufweist.