專利名稱：介質(zhì)濾波器、天線共享裝置和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微波頻帶中的介質(zhì)濾波器、天線共享裝置和通信裝置。
傳統(tǒng)地，帶通濾波器和帶阻濾波器是已知的，其中將諸如PIN二極管或可變電容二極管之類的電抗元件連接到同軸介質(zhì)諧振器，由此，每一個(gè)濾波器的諧振頻率能夠通過電抗元件的電壓控制而偏移。


圖18是平面圖，示出傳統(tǒng)的頻率可變頻帶濾波器1的配置。圖19是該帶通濾波器的電路圖。濾波器1包含有以二級(jí)耦合的諧振電路，并包含介質(zhì)諧振器2和3，耦合電容器5到7，用于產(chǎn)生衰減極點(diǎn)的極化電容器C1和C2，頻率偏移電容器C3和C4，作為電抗元件的PIN二極管D1和D2，用作扼流線圈的電感器L1和L2，控制電壓施加電阻器R1和R2，電容器C8和C9，以及用于安裝這些部件的電路基片5。另外，輸入端電極P1、輸出端電極P2、電壓控制端電極CONT1和CONT2，以及接地圖案G1和G2在圖中示出。
但是，傳統(tǒng)頻率可變帶通濾波器1中所包含的部件數(shù)量大，從而使最小化困難。具體地說，在電路基片5上由諸如PIN二極管等電路元件占據(jù)的空間基本上等于由介質(zhì)諧振器2和3占據(jù)的空間。
另外，傳統(tǒng)的，當(dāng)希望頻率的偏移程度增加時(shí)，增加頻率偏移電容器C3和C4的靜電電容。但是，當(dāng)對(duì)于圖19所述的頻率可變帶通濾波器1的諧振電路的電容元件，PIN二極管D1和D2接通時(shí)，頻率偏移電容器C3和C4分別是占優(yōu)勢(shì)的。當(dāng)PIN二極管D1和D2斷開時(shí)，每一個(gè)二極管D1和D2的陰極和陽(yáng)極之間的電容占優(yōu)勢(shì)。為此，如果增加頻率偏移電容器C3和C4的電容，則當(dāng)PIN二極管D1和D2接通時(shí)得到的諧振電路的阻抗和在二極管D1和D2斷開時(shí)得到的阻抗之間的差變大。由此，當(dāng)PIN二極管D1和D2接通時(shí)(即濾波器1的通過頻率低時(shí))得到的通帶寬度比二極管D1和D2斷開時(shí)(即濾波器1的通過頻率高時(shí))得到的窄。相應(yīng)地，頻率的偏移程度受限制。設(shè)計(jì)上的彈性低。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種頻率偏移程度彈性大，部件數(shù)量少，并且尺寸小的介質(zhì)濾波器，天線共享裝置和通信裝置。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種介質(zhì)濾波器，具有至少一個(gè)諧振電極的介質(zhì)塊；將所述介質(zhì)濾波器連接到外部電路的輸入和輸出端電極；和設(shè)置在所述介質(zhì)塊的外部表面上的分離電極，所述分離電極不連接到輸入和輸出端和接地電極，而通過一電容器連接到諧振電極。分離電極和輸入和輸出端電極設(shè)置在介質(zhì)塊的外表面，最好是電路基片的表面上。
通過上述配置，設(shè)置在介質(zhì)塊上的諧振電極構(gòu)成諧振器。另一方面，分離電極在分離電極和諧振電極之間產(chǎn)生電容，這在功能上等效于頻率偏移電容器。相應(yīng)地，不必設(shè)置分離的頻率偏移電容器。
較好地，將電壓可控電抗元件和用于控制該電抗元件的電路元件電氣連接到分離電極。由此，電壓控制電抗元件，進(jìn)行切換，從而由分離電極形成的頻率偏移電容器接地，或打開以改變?yōu)V波器的頻率特性。這里，介質(zhì)塊、電抗元件和電路元件可以安裝到電路基片上，從而電抗元件和電路元件通過設(shè)置在電路基片上的電路圖案電氣連接到分離電極?？梢詫⒗鏟IN二極管，場(chǎng)效應(yīng)晶體管或可變電容二極管用作電壓可控電抗元件。
另外，通過由耦合調(diào)整元件電氣連接至少兩個(gè)分離電極，可以獨(dú)立設(shè)置當(dāng)電壓可控電抗元件接通時(shí)得到的濾波器帶寬和元件斷開時(shí)得到的帶寬。作為耦合調(diào)整元件，可以使用例如電容器、電感器之類的電抗元件和可變電容器等。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種介質(zhì)濾波器，它包含一種介質(zhì)濾波器，其特征在于包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，插入所述諧振孔的導(dǎo)體，并且所述導(dǎo)體與所述諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體絕緣；電氣連接到所述導(dǎo)體的可電壓控制的電抗元件；和設(shè)置在所述介質(zhì)塊的除其下表面以外的外表面上，并用于將所述電抗元件安裝到其上的電路基片。由此，諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體和插入諧振孔的導(dǎo)體形成頻率偏移電容器。由此不必設(shè)置傳統(tǒng)的頻率偏移電容器或元件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種介質(zhì)濾波器，包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，電氣連接到所述諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體的導(dǎo)體，電氣連接到導(dǎo)體的可電壓控制的電抗元件，和設(shè)置在所述介質(zhì)塊除下表面以外的外表面上，并用于將所述電抗元件安裝到其上的電路基片。除了電抗元件，將用于控制頻率偏移電容器元件和電抗元件的電路元件等安裝到電路基片上。
較好地，將臺(tái)階或凹面設(shè)置在介質(zhì)塊上，并將分離電極設(shè)置在臺(tái)階上和凹面內(nèi)。由此，由于將電抗元件和電路元件安裝在臺(tái)階上和凹面內(nèi)，故可以減小介質(zhì)濾波器的尺寸。
本發(fā)明的天線共享裝置和通信裝置都包含至少一種具有上述特性的介質(zhì)濾波器。因此，可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)的彈性，并且可以減小尺寸。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的透視圖；圖2是圖1的介質(zhì)濾波器的等效電路圖；圖3是說明當(dāng)PIN二極管接通時(shí)介質(zhì)濾波器的操作的電路圖；圖4是說明當(dāng)PIN二極管斷開時(shí)濾波器操作的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的第二實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖13是如圖12所示，在安裝PIN二極管之前，沿ⅩⅢ-ⅩⅢ切得到的截面圖；圖14是如圖12所示，在安裝PIN二極管之前，沿ⅩⅣ-ⅩⅣ切得到的截面圖；圖15是根據(jù)第十實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的分解透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線共享裝置的電路方框圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通信裝置的電路方框圖；圖18是傳統(tǒng)介質(zhì)濾波器的平面圖；和圖19是圖18的介質(zhì)濾波器的電路圖。
下面，將參照附圖描述本發(fā)明的介質(zhì)濾波器、天線共享裝置和通信裝置的實(shí)施例。在各個(gè)實(shí)施例中，類似的元件和類似的部件由相同的標(biāo)號(hào)表示，并且省略了重復(fù)的描述。
(第一實(shí)施例，圖1到4)頻率可變帶通濾波器11包含基本上為長(zhǎng)方體形狀的單個(gè)介質(zhì)塊12。在介質(zhì)塊12中，形成兩個(gè)諧振孔13和14通過控制塊12上相對(duì)的端面12a和12b。諧振孔13和14如此設(shè)置，從而它們的軸在介質(zhì)塊12中相互平行。諧振孔13和14每一個(gè)都具有圓形的截面。在諧振孔13和14的內(nèi)壁上形成內(nèi)部導(dǎo)體16。諧振孔13和14以及內(nèi)部導(dǎo)體16分別形成諧振電極。諧振孔13和14是相互耦合的電磁場(chǎng)。
在介質(zhì)塊12的上表面上形成臺(tái)階18。分離電極24和25形成在下臺(tái)階上。將諸如PIN二極管D11和D12之類的片部件安裝在其上。相應(yīng)地，雖然將芯片部件安裝在介質(zhì)塊12的上表面12c上，濾波器11的整個(gè)高度可以減小到小值。不需要說明，不必在介質(zhì)塊12的上表面12c上形成臺(tái)階18。
在介質(zhì)塊12的外部表面上，形成外部導(dǎo)體17、輸入端電極21、輸出端電極22、電壓控制端電極23和兩個(gè)分離電極24和25。在介質(zhì)塊12的外部表面上形成外部導(dǎo)體17，但是不包括形成電極21和25的地方，以及在開路的端面中的那個(gè)諧振孔13和14開口的一個(gè)端面12a(下面稱為開路側(cè)端面12a)。
形成一對(duì)輸入和輸出端電極21和22，分別從介質(zhì)塊12的右側(cè)和左側(cè)表面12d和12e伸長(zhǎng)，彎曲，并在底面12f上延伸。電壓控制端子電極23從介質(zhì)塊12的上表面12c上通過側(cè)表面12e延伸到底面12f上。底面12f用作介質(zhì)濾波器11的安裝表面。將介質(zhì)濾波器11安裝在印刷電路板或類似的部件上，同時(shí)，底面12f朝下。在介質(zhì)塊12的上表面12c上形成分離電極24和25，以便不連接到導(dǎo)體17和其它電極21到23。
諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16與開路側(cè)端面12a的外部導(dǎo)體17是電氣開路(分離)的，并電氣短路到另一個(gè)開路端面12b(下面稱為短路側(cè)端面12b)的外部導(dǎo)體17。相應(yīng)地，在介質(zhì)塊12中，諧振孔13和14與內(nèi)部導(dǎo)體16分別形成1/4波長(zhǎng)介質(zhì)諧振器R1和R2。
另外，在介質(zhì)塊12的上表面12c上，安裝PIN二極管D11和D12作為電壓可控電抗元件，用于電壓控制PIN二極管D11和D12的電感器L11和L12，以及耦合調(diào)整電容器C11。通過焊料或?qū)щ娬硠?，將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極24之間。將PIN二極管D12電氣連接在導(dǎo)體外部導(dǎo)體17和分離電極25之間。將電感器11和耦合調(diào)整電容器C11相互平行地連接在分離電極24和25之間。
將電感器L12電氣連接在分離電極25和電壓控制端子電極23之間。
為了有助于各個(gè)元件的焊接工作，可在上表面12c上印刷焊料抗蝕膜。另外，可以用金屬片等覆蓋介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a，以增強(qiáng)介質(zhì)濾波器11的電磁屏蔽特性。
圖2示出如上所述構(gòu)成的介質(zhì)濾波器11的等效電路圖。介質(zhì)濾波器11包含以二級(jí)耦合的諧振電路。介質(zhì)諧振器R1通過耦合電容器C13電氣連接到輸入端電極21。通過耦合電容器C14將介質(zhì)諧振器R2電氣連接到輸出端電極22。
由于在輸入端電極21和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容，故形成耦合電容器C13。由于在輸出端電極22和諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容，故形成耦合電容器C14。介質(zhì)諧振器R1和R2是耦合的電磁場(chǎng)(還用圖2中的標(biāo)號(hào)K表示)，這是由以預(yù)定間隔相對(duì)的諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16引起的。另外，在輸入和輸出端電極21和22與外部導(dǎo)體17之間產(chǎn)生靜電電容，由此，形成電容器C12和C15，其一端分別接地。
由于在分離電極24和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容，故形成了頻率偏移電容器Cs1。類似地，由于在分離電極25和諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容，故形成頻率偏移電容器Cs2。即，將頻率偏移電容器Cs1的一端通過電容電氣連接到介質(zhì)諧振器R1的開路端，并將另一端電氣連接到PIN二極管D11的陽(yáng)極。類似地，將頻率偏移電容器Cs2的一端通過電容電氣連接到介質(zhì)諧振器R2的開路端，并將另一端連接到PIN二極管D12的陽(yáng)極。分別將PIN二極管D11和D12的陰極接地。
將用作扼流線圈和耦合調(diào)整電容器C11的電感器L11的平行電路連接在PIN二極管D11的陽(yáng)極的中間連接點(diǎn)與頻率偏移電容器Cs1之間，以及PIN二極管D12的陽(yáng)極的連接點(diǎn)和頻率偏移電容器Cs2之間。
將電壓控制端電極23通過電感器L12電氣連接到PIN二極管12的陽(yáng)極作為扼流線圈，另外通過電感器L11和L12電氣連接到PIN二極管D11的陽(yáng)極。
如上所述，在介質(zhì)濾波器11中，由設(shè)置在介質(zhì)塊12的上表面上的分離電極24和25、諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16等分別形成頻率偏移電容器Cs1和Cs2。另外，通過利用諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16之間的電磁耦合K實(shí)現(xiàn)介質(zhì)諧振器R1和R2之間的耦合。即，能夠省略掉傳統(tǒng)的頻率偏移電容器和諧振器之間的耦合電容器(等效于圖18中的耦合電容器C6)，它們與介質(zhì)諧振器是分開的部件。
另外，諸如PIN二極管D11和D12之類的芯片部件直接安裝到介質(zhì)塊12上。相應(yīng)地，通過對(duì)應(yīng)于芯片部件的直接耦合的安裝，由通信裝置的印刷電路基片等占據(jù)的面積可以減小。另外，可以通過適當(dāng)設(shè)計(jì)諧振電極的形狀，或介質(zhì)塊的形狀，即，通過在諧振孔中形成大尺寸和小尺寸部分以產(chǎn)生臺(tái)階結(jié)構(gòu)而得到具有理想的衰減極點(diǎn)的濾波器11。相應(yīng)地，還不必設(shè)置傳統(tǒng)的極化電容器。由此可以進(jìn)一步減小尺寸。
下面將描述介質(zhì)濾波器11的工作效果。
介質(zhì)濾波器11的通帶頻率由包含頻率偏移電容器Cs1和介質(zhì)諧振器R1的諧振系統(tǒng)以及包含頻率偏移電容器Cs2和介質(zhì)諧振器R2的諧振頻率決定。即，當(dāng)將正電壓作為控制電壓施加到電壓控制端子電極23時(shí)，PIN二極管D11和D12接通。相應(yīng)地，如圖3所示，分別通過PIN二極管D11和D12使頻率偏移電容器Cs1和Cs2接地，從而減小了帶通頻率。同時(shí)由于耦合調(diào)整電容器C11不產(chǎn)生影響，故它接地。通過電磁耦合K使介質(zhì)諧振器R1和R2相互耦合。由此，設(shè)置介質(zhì)濾波器11的通帶寬度。
相反，當(dāng)將負(fù)電壓作為控制電壓施加到電壓控制端子電極23時(shí)，PIN二極管D11和D12斷開。由此，如圖4所示，頻率偏移電容器Cs1和Cs2開路，并且增加了通帶頻率。然后，通過電磁場(chǎng)耦合和電容耦合(由頻率偏移電容器Cs1和Cs2與耦合調(diào)整電容器C11引起的)使介質(zhì)諧振器R1和R2相互耦合。相應(yīng)地，能夠使用數(shù)量減少的部件和小的電流消耗，獨(dú)立地設(shè)置PIN二極管D11和D12斷開時(shí)得到的通帶帶寬和當(dāng)PIN二極管D11和D12接通時(shí)得到的通帶帶寬。
如上所述，介質(zhì)濾波器11具有兩個(gè)不同的通帶頻率特性，另外，可以獨(dú)立設(shè)置各個(gè)通帶頻帶寬度。在第一實(shí)施例中，電容器C11用于調(diào)整介質(zhì)諧振器R1和R2之間的耦合。但是，如果需要，可以使用電感器或電壓可控電抗元件，諸如可變電容器等。
(第二實(shí)施例，圖5)在頻率可變介質(zhì)濾波器31中，如圖5所示，形成外部導(dǎo)體17、輸入端電極21、輸出端電極22和兩個(gè)分離電極34和35。
在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上形成分離電極34和35，以便不電氣連接到外部導(dǎo)體17和輸入和輸出端電極21和22。分離電極35從開路側(cè)端面12a延伸到底面12f上。各個(gè)分離電極34和35的一部分延伸到諧振孔13和14。作為諧振電極的諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16與延伸到諧振孔13和14中的分離電極34和35相對(duì)，以便分別在開路側(cè)端面12a的附近夾住導(dǎo)體不形成部分32。
另外，將PIN二極管D11和D12與耦合調(diào)整電容器C11安裝在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上。將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極34之間。將PIN二極管D12電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極35之間。將耦合調(diào)整電容器C11電氣連接在分離電極34和35之間。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器31中，由分離電極34和相對(duì)的諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs1，以便夾住導(dǎo)體不形成部分32，并在分離電極34和內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生電容耦合。類似地，由分離電極35和相對(duì)的諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs2，以便夾住導(dǎo)體不形成部分32，并在分離電極35和內(nèi)部導(dǎo)體16之間形成靜電電容耦合。結(jié)果，可以減小介質(zhì)濾波器31的尺寸。當(dāng)與上述第一實(shí)施例的濾波器11相比時(shí)，可以更加減小介質(zhì)濾波器31的高度。
(第三實(shí)施例)如圖6所示，在頻率可變介質(zhì)濾波器41中，在介質(zhì)塊12的外部表面上形成外部電極17、輸入端電極21、輸出端電極22、電壓控制端電極23和兩個(gè)分離電極44和45。
在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上形成分離電極44和45，以便不電氣連接到外部導(dǎo)體17和其它電極21到23。分離電極44從開路側(cè)端面12a延伸到側(cè)表面12e。分離電極45從開路側(cè)端面12a延伸到側(cè)面12d。各個(gè)分離電極44和45的一部分延伸到諧振孔13和14內(nèi)。用作諧振電極的諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16通過導(dǎo)體不形成部分32在開路側(cè)端面12a附近分別與延伸到諧振孔13和14中的分離電極44和45相對(duì)。
另外，分別將PIN二極管D11和D12安裝到介質(zhì)塊12的兩個(gè)側(cè)表面12e和12d。將電感器L11和L12安裝到開路側(cè)端面12a上。將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體和分離電極44之間。將PIN二極管D12電氣連接在導(dǎo)體17和分離電極45之間。將電感器L11電氣連接在分離電極44和45之間。電感器L12電氣連接在分離電極45和電壓控制端電極23之間。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器41中，由通過導(dǎo)體不形成部分32相對(duì)的分離電極44和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs1，并產(chǎn)生在分離電極44和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16之間耦合的靜電電容。類似地，由通過導(dǎo)體不形成部分32相對(duì)的分離電極45和諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs2，產(chǎn)生在分離電極45和內(nèi)部導(dǎo)體16之間耦合的靜電電容。結(jié)果，可以減小介質(zhì)濾波器41的尺寸。
(第四實(shí)施例，圖7)如圖7所示，在頻率可變介質(zhì)濾波器51中，將介質(zhì)塊12安裝在其上安裝有PIN二極管D11和D12以及電感器L11和L12的電路基片60上。
在電路基片60的上表面上形成輸入電極圖案61、刪除電極圖案62，和電壓控制電極圖案63，中繼電極圖案65，以及寬面積的接地圖案64。將PIN二極管D11電氣連接在接地圖案64和中繼電極圖案65之間。將PIN二極管D12電氣連接在接地圖案64和中繼電極圖案66之間。電感器L11電氣連接在引出電極圖案65和66之間。電感器L12電氣連接在引出電極圖案66和電壓控制電極圖案63之間。
同時(shí)，在介質(zhì)塊12的外部表面上形成外部導(dǎo)體17、輸入端電極21、輸出端電極22和兩個(gè)分離電極54和55。分別在介質(zhì)塊12的底面12f上形成分離電極54和55，從而不電氣連接到外部導(dǎo)體17和輸入和輸出端電極21和22。
通過使用焊料、導(dǎo)電粘劑等將介質(zhì)塊12安裝到電路基片60上。由此，將介質(zhì)塊12的輸入端電極21電氣連接到電路基底60的輸入電極圖案61。類似地輸出端電極22電氣連接到輸出電極圖案62。分別將分離電極54和55電氣連接到中繼電極圖案65和66。將外部導(dǎo)體17電氣連接到接地圖案64。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器51中，形成頻率偏移電容器Cs1，這歸因于在分離電極54和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容。類似的，形成頻率偏移電容器Cs2，這歸因于在分離電極55和諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容。相應(yīng)地，介質(zhì)濾波器51具有和例如圖2的電路相同的等效電路，只是不包括耦合調(diào)整電容器C11。結(jié)果，可以得到小尺寸的介質(zhì)濾波器51。
(第五實(shí)施例，圖8)如圖8所示，頻率可變介質(zhì)濾波器71包含其上安裝有PIN二極管D11和D12以及電感器L11和L12，并結(jié)合到介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a的電路基片80。
在電路基片80的前側(cè)，形成中繼電極圖案81和82、接地圖案85、電壓控制端子電極電極圖案86。中繼電極圖案81和82通過設(shè)置在電路基片80中的通孔83連接到形成在電路基片80的后側(cè)上的中繼電極圖案81a和82a。將PIN二極管D11電氣連接在接地圖案85和中繼電極圖案82之間。將PIN二極管D12電氣連接在接地圖案85和中繼電極圖案81之間。將電感器L11電氣連接在中繼電極圖案81和82之間。將電感器L12電氣連接在中繼電極圖案81和電壓控制電極圖案86之間。
同時(shí)，在介質(zhì)塊12的外部表面上形成外部導(dǎo)體17、輸入端電極21、輸出端電極22、兩個(gè)分離電極74和75。在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上形成分離電極74和75，以便不電氣連接到外部導(dǎo)體17，和輸入和輸出端電極21和22。諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體通過導(dǎo)體不形成部分32與在諧振孔13和14中延伸的分離電極74和75相對(duì)，以便在開路側(cè)端面12a附近夾住導(dǎo)體不形成部分32。
當(dāng)將電路基片80結(jié)合到介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a時(shí)，分別將電路基片80的中繼電極圖案81a和82a電氣連接到介質(zhì)塊12的分離電極74和75。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器71中，由互相相對(duì)以便夾住導(dǎo)體形成部分32，并產(chǎn)生靜電電容耦合的分離電極75和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs1。類似地，由與諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16相對(duì)以便夾住導(dǎo)體不形成部分32，并產(chǎn)生靜電電容耦合的分離電極74形成頻率偏移電容器Cs2。
相應(yīng)地，介質(zhì)濾波器71的等效電路基本上和如圖2中所示的相同，但不包括耦合調(diào)整電容器C11。結(jié)果，介質(zhì)濾波器71的尺寸能夠減小。濾波器71的高度與第四實(shí)施例的濾波器51相比能夠進(jìn)一步減小。
(第六實(shí)施例，圖9)在第一到第五實(shí)施例所描述的介質(zhì)濾波器中，由分別形成在介質(zhì)塊的表面上的分離電極形成頻率偏移電容器。但是，在一些情況下，使用這種分離電極，無(wú)法滿意地產(chǎn)生靜電電容。相應(yīng)地，在第六實(shí)施例中，描述了一種介質(zhì)濾波器，它包含具有大的靜電電容的頻率偏移耦合電容器。
如圖9所示，頻率可變介質(zhì)濾波器91包含介質(zhì)塊12、其上安裝有PIN二極管D11和D12等的電路基片80，具有理想介電常數(shù)的絕緣部件92和93，以及與分離電極具有相同功能的金屬銷94和95。筒形絕緣部件92和93(它們具有在壓力下插入其中心軸部分的金屬銷94和95)分別插入諧振孔14和13。電路基片80設(shè)置得與介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a相對(duì)，并且金屬銷94和95的頭部插入通過電路基片80的通孔83，并焊接。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器91中，通過在金屬銷95和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生頻率偏移電容器Cs1。通過在金屬銷94和諧振孔14的內(nèi)部導(dǎo)體16之間產(chǎn)生靜電電容，形成頻率偏移電容器Cs2。由此，頻率偏移電容器Cs1和Cs2具有所謂的同軸電容器的結(jié)構(gòu)，并且因而分別具有大的靜電電容。介質(zhì)電容器91的等效電路基本上和如圖2所示的電路相同，但是不包括耦合調(diào)整電容器C11。
在介質(zhì)電容器91中，輸入和輸出端電極21和22可以設(shè)置在電路基片80上，而不是在介質(zhì)塊12的前表面上。另外，通過如圖5所示，將導(dǎo)體不形成部分32設(shè)置在諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16內(nèi)，并用外部導(dǎo)體17覆蓋介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a，增強(qiáng)電磁屏蔽。
(第七實(shí)施例，圖10)在第七實(shí)施例中，如果無(wú)法通過形成在介質(zhì)塊的表面上的分離電極得到足夠的靜電電容，則頻率偏移電容器Cs1和Cs2由芯片形電容器形成。如圖10所示，頻率可變介質(zhì)濾波器101包含介質(zhì)塊12、具有PIN二極管D11和D12，并安裝到其上的電路基片80，以及連接部件102和103。通過沖壓具有彈性特性的金屬薄片，以及彎曲加工形成連接部件102和103。通過將連接部件102和103的腳104(它具有彈性)分別插入諧振孔14和13，將連接部件102和103電氣連接到內(nèi)部導(dǎo)體16。由此，將部件102和103固定到介質(zhì)塊12。
將電路基片80設(shè)置得與介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a相對(duì)。連接部件102和103的頭部焊接到形成在電路基片80的后側(cè)上的中繼電極圖案81a和82a。在電路基片80的前側(cè)上設(shè)置中繼電極圖案81、82、88a和88b、電壓控制電極86、和電壓控制電極86、以及接地圖案89a和89b。除了PIN二極管D11和D12以及電感器L11和L12以外，將片形電容器Cs1和Cs2作為頻率偏移電容器安裝到電路基片80。
(第八實(shí)施例，圖11)第八實(shí)施例基本上和第一實(shí)施例相同，但是設(shè)置了凹面112，來(lái)替代第一實(shí)施例的介質(zhì)濾波器11的臺(tái)階18。如圖11所示，在頻率可變介質(zhì)濾波器111中，凹面112形成在介質(zhì)塊12的上表面上。
兩個(gè)分離電極24和25和外部導(dǎo)體17的一部分以及電壓控制端子電極23形成在介質(zhì)12的上表面12c上的凹面112內(nèi)，以便不電氣連接到外部導(dǎo)體17和其它電極21到23。在凹面112中，安裝PIN二極管D11和D12，以及電感器L11和L12。將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極24之間。將PIN二極管D12電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極25之間。電感器L11電氣連接在分離電極24和25之間，與它們平行。將電感器L12電氣連接在分離電極25和電壓控制端子電極23之間。
在具有上述配置介質(zhì)濾波器111內(nèi)，由形成在介質(zhì)塊12的上表面12a上的分離電極24和25與諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16形成頻率偏移電容器Cs1和Cs2。另外，將PIN二極管D11和D12以及電感器L11和L12安裝在介質(zhì)塊12的上表面12c的凹面112內(nèi)。相應(yīng)地，可以減小介質(zhì)濾波器111的尺寸。
(第九實(shí)施例，圖12到14)圖12是分解透視圖，示出本發(fā)明的介質(zhì)濾波器。圖13是在安裝如圖12所示的PIN二極管之前沿ⅩⅢ-ⅩⅢ得到的截面圖。圖14是在如圖12所示安裝PIN二極管之前沿線ⅩⅣ-ⅩⅣ得到的截面圖。
如圖12所示，頻率可變帶通介質(zhì)濾波器12基本上和第一實(shí)施例的介質(zhì)濾波器11相同，但是分別將PIN二極管D11和D12安裝在諧振孔13和14中。具體地說，在基本上長(zhǎng)方體的單個(gè)介質(zhì)塊12的外部表面上形成外部導(dǎo)體17、輸入端電極21、輸出端電極22和分離電極24以及25。在介質(zhì)塊12的上表面12c上形成臺(tái)階。電感器L11和L12安裝在下臺(tái)階上。另外，在諧振孔13和14中形成PIN二極管D11和D12。為了安裝PIN二極管D11和D12，將在諧振孔13和14的開路側(cè)端面12a處的孔徑設(shè)置得大于其在短路側(cè)端面處的孔徑。
在介質(zhì)塊12的上表面12c的臺(tái)階18的下臺(tái)階上形成分離電極24和25，從而不電氣連接到外部導(dǎo)體17和電壓控制端電極23。如圖13所示，分離電極24和25從上表面12c通過開路側(cè)端面12a和諧振孔13和14內(nèi)壁上表面，延伸到諧振孔13和14的大致中心位置。分離電極24和25分別在諧振孔13和14的中心內(nèi)，在諧振孔13和14的內(nèi)壁表面的整個(gè)周圍上延伸。諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16與諧振孔13和14中延伸的分離電極24和25相對(duì)。另外，如圖14所示，外部導(dǎo)體17在開路側(cè)端面12a附近延伸到諧振孔13和14的內(nèi)壁底面上。
將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體17和諧振孔13中的分離電極24之間。將PIN二極管D12電氣連接在諧振孔14中的外部導(dǎo)體17和諧振孔14中的分離電極25之間。將電感器L11電氣連接在分離電極24和25之間。將電感器L12電氣連接在分離電極25和電壓控制端電極23之間。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器121中，頻率偏移電容器Cs1由相對(duì)而將導(dǎo)體不形成部分32夾住的分離電極24和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16形成。類似地，頻率偏移電容器Cs2由相對(duì)而將導(dǎo)體不形成部分32夾住的分離電極25和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體16形成。另外，將電感器L11和L12安裝到臺(tái)階18的下臺(tái)階上，另外，將PIN二極管D11和D12分別安裝在諧振孔13和14中。因此，可以減小介質(zhì)濾波器121的尺寸。
(第十實(shí)施例，圖15)如圖15所示，第十實(shí)施例和第二實(shí)施例相同，但是在介質(zhì)濾波器31的介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上形成凹面132。
分離電極34和35，與外部導(dǎo)體17的一部分，形成在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a的凹面132中，以便不電氣連接到外部導(dǎo)體17和輸入和輸出端電極21和22。分離電極35從開路側(cè)端面12a延伸到下表面12f。分離電極34和35的一部分延伸到諧振孔13和14內(nèi)。諧振孔13和14的內(nèi)部導(dǎo)體16與延伸到諧振孔13內(nèi)的分離電極34和35相對(duì)，以便分別在開路側(cè)端面12a附近夾住導(dǎo)體不形成部分32。
另外，將PIN二極管D11和D12，以及耦合調(diào)整電容器C11安裝在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a上的凹面132內(nèi)。將PIN二極管D11電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極34之間。將PIN二極管D12電氣連接在外部導(dǎo)體17和分離電極35之間。將耦合調(diào)整電容器C11電氣連接在分離電極34和35之間。
在具有上述配置的介質(zhì)濾波器131中，由相對(duì)而夾住導(dǎo)體不形成部分32的分離電極34和諧振孔13的內(nèi)部導(dǎo)體形成頻率偏移電容器Cs1。另外，將PIN二極管D11和D12以及耦合調(diào)整電容器C11安裝在介質(zhì)塊12的開路側(cè)端面12a的凹面132內(nèi)。因此，能夠減小介質(zhì)濾波器131的尺寸。
(第十一實(shí)施例，圖16)第十一實(shí)施例描述了本發(fā)明的天線共享裝置的實(shí)施例。如圖16所示，在天線共享裝置141內(nèi)，將發(fā)送濾波器142電氣連接在發(fā)送終端Tx和天線終端ANT之間。將接收濾波器143電氣連接在接收終端Rx和天線終端ANT之間。這里，可以將第一到第十實(shí)施例的濾波器11,31,41,51,71,91,101,111,121和131用作發(fā)送濾波器142和接收濾波器143。通過安裝濾波器11等，可以實(shí)現(xiàn)一種天線共享裝置141，其設(shè)計(jì)彈性大，并且尺寸可以減小。
(第十二實(shí)施例，圖17)第十二實(shí)施例通過便攜式電話說明了本發(fā)明的通信裝置的實(shí)施例。
圖17是便攜式電話150的RF部分的電路方框圖。圖17中，示出天線元件152、雙工器153、發(fā)送側(cè)隔離器161、發(fā)送側(cè)放大器162、發(fā)送側(cè)級(jí)間帶通濾波器163、接收側(cè)放大器165、接收側(cè)級(jí)間帶通濾波器166、接收側(cè)混頻器167、電壓控制振動(dòng)裝置(VCO)168，和本地帶通濾波器169。
這里，可以將例如上述第十一實(shí)施例的天線共享裝置141用作雙工器153。另外，可以將第一到第十實(shí)施例的介質(zhì)濾波器s11,31,41,51,71,91,101,111,121和131用作發(fā)送側(cè)和接收側(cè)級(jí)間帶通濾波器163和166，以及本地帶通濾波器169。通過安裝天線共享裝置141，介質(zhì)濾波器11等，可以增加RF部分的設(shè)計(jì)彈性，并可以實(shí)現(xiàn)尺寸減小的便攜式電話。
(其它實(shí)施例)本發(fā)明的介質(zhì)濾波器、天線共享裝置和通信裝置不限于上述實(shí)施例，并且可以在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的條件下有各種修改。作為電壓可控電抗元件，可以使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管、變?nèi)荻O管等。
另外，介質(zhì)塊可以具有至少一個(gè)諧振孔。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在分離電極和諧振電極之間產(chǎn)生預(yù)定電容，并用作等效于頻率偏移電容器的電容元件。相應(yīng)地，可以省略傳統(tǒng)的頻率偏移電容器元件。通過將電壓可控電抗元件和用于控制打印機(jī)的電路元件電氣連接到分離電極，可以電壓控制電抗元件的切換，由此使由分離電極形成的頻率偏移耦合電容器接地或開路，以使濾波器的頻率特性偏移。
另外，通過由耦合調(diào)整元件電氣連接至少兩個(gè)分離電極，通過使用更少數(shù)量的部件，以及更少的電流消耗，可以獨(dú)立設(shè)置當(dāng)電壓可控電抗元件接通時(shí)得到的諧振器之間的耦合程度，以及電壓可控電抗元件斷開時(shí)得到的耦合程度。結(jié)果，可以得到一種天線裝置和通信裝置，它們的設(shè)計(jì)彈性大，并且尺寸可以減小。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)濾波器包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，插入諧振孔，并且與諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體絕緣的導(dǎo)體，電氣連接到導(dǎo)體的可電壓控制的電抗元件，和用于將電抗元件安裝到其上的電路基片，該電路基片設(shè)置在介質(zhì)塊的外部表面上，不包括其下表面。相應(yīng)地，由于諧振孔中的內(nèi)部導(dǎo)體和插入諧振孔中的導(dǎo)體形成頻率偏移電容器，故不需要提供傳統(tǒng)頻率偏移電容器。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)濾波器包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，電氣連接到諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體的導(dǎo)體，電氣連接到導(dǎo)體并可電壓控制的電抗元件，和將電抗元件安裝到其上的電路基片，該電路基片設(shè)置在介質(zhì)塊的外部表面上，不包括其下表面。由此，在電路基片上，可以安裝用于控制頻率偏移電容器元件和電抗元件的電路元件。由此，可以減小濾波器尺寸。
較好地，在介質(zhì)塊中設(shè)置臺(tái)階或凹面，并在臺(tái)階上或凹面內(nèi)設(shè)置分離電極。由于可以將電抗元件和電路元件安裝在臺(tái)階上或凹面內(nèi)，故可以減小介質(zhì)濾波器的尺寸。
權(quán)利要求
1．一種介質(zhì)濾波器，包含具有至少一個(gè)諧振電極的介質(zhì)塊；將所述介質(zhì)濾波器連接到外部電路的輸入和輸出端電極；和設(shè)置在所述介質(zhì)塊的外部表面上的分離電極，所述分離電極不連接到輸入和輸出端和接地電極，而通過一電容器連接到諧振電極。
2．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于，將電壓可控電抗元件和用于控制電抗元件的電路元件電氣連接到分離電極。
3．如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于將臺(tái)階或凹洞設(shè)置在介質(zhì)塊上，并將分離電極設(shè)置在臺(tái)階上或凹洞中。
4．如權(quán)利要求2所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于將介質(zhì)塊、電抗元件和電路元件安裝到電路基片上，并且所述電抗元件和所述電路元件通過設(shè)置在所述電路基片上的電路圖案，電氣連接到分離電極。
5．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于設(shè)置分離電極和輸入和輸出端電極，以便延伸到介質(zhì)塊的至少兩個(gè)外部表面上。
6．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于至少將分離電極和輸入和輸出端電極設(shè)置在介質(zhì)塊的下表面上。
7．如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于分離電極的數(shù)量至少是兩個(gè)，并且至少兩個(gè)分離電極通過耦合調(diào)整元件電氣連接。
8．一種介質(zhì)濾波器，其特征在于包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，插入所述諧振孔的導(dǎo)體，并且所述導(dǎo)體與所述諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體絕緣；電氣連接到所述導(dǎo)體的可電壓控制的電抗元件；和設(shè)置在所述介質(zhì)塊的除其下表面以外的外表面上，并用于將所述電抗元件安裝到其上的電路基片。
9．一種介質(zhì)濾波器，其特征在于包含具有至少一個(gè)諧振孔的介質(zhì)塊，電氣連接到所述諧振孔的內(nèi)部導(dǎo)體的導(dǎo)體，電氣連接到導(dǎo)體的可電壓控制的電抗元件，和設(shè)置在所述介質(zhì)塊除下表面以外的外表面上，并用于將所述電抗元件安裝到其上的電路基片。
10．如權(quán)利要求2、8和9任一條所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于電壓可控電抗元件是PIN二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和可變電容二極管中的一種。
11．一種天線共享裝置，其特征在于包含權(quán)利要求1到10任一條所述的介質(zhì)濾波器。
12．一種通信裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求1到10任一條所述的介質(zhì)濾波器，或如權(quán)利要求11所述的通信裝置。
全文摘要
將外部導(dǎo)體、輸入端電極、輸出端電極、電壓可控端子電極和兩個(gè)分離電極設(shè)置在介質(zhì)外部表面上。另外,在介質(zhì)塊的上表面上安裝作為電壓可控電抗元件的PIN二極管、用于電壓控制PIN二極管的電感器,以及耦合調(diào)整電容器。通過分別在分離電極和諧振孔內(nèi)部導(dǎo)體之間產(chǎn)生靜電電容,形成頻率偏移電容器。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1306317SQ01103319
公開日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2001年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月18日
發(fā)明者后川祐之, 宮本博文, 末政肇, 角田紀(jì)久夫, 山田康雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所