專利名稱：濾波器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)一類中用于高頻器件的濾波器件。
作為近來TMDA技術(shù)引入便攜式電話系統(tǒng)的一種結(jié)果，以時隙為單位間隙性收/發(fā)的通信方案已廣泛用來替代同時收/發(fā)技術(shù)。作為改變通信方案的結(jié)果，微波濾波器已經(jīng)從組合的發(fā)射和接收濾波器變?yōu)殚_關(guān)濾波器，其中，發(fā)射濾波器和接收濾波器時時切換，該微波濾波器位于無線電通信器件的第一級并通用于發(fā)射和接收。
總之，當發(fā)射濾波器和接收濾波器通過開關(guān)相互切換時，對開關(guān)電路的隔離，使其可以將從發(fā)射電路泄漏到接收電路的信號電平減低到比單個濾波器所能達到的更低。因此，對收-發(fā)開關(guān)型濾波器衰減特性的要求低于對組合收-發(fā)型濾波器的要求。此舉使之能實現(xiàn)廉價的小型濾波器。
圖31表示一個典型的收-發(fā)開關(guān)型濾波器。圖31中，二極管D1和D2用作開關(guān)器件以相互切換發(fā)射濾波器和接收濾波器。如果施加一個切換控制電流使二極管D1和D2導(dǎo)通呈閉合狀態(tài)，發(fā)射信號經(jīng)發(fā)射濾波器至ANT(天線)端子。然而，由于發(fā)射信號還經(jīng)由二極管D2分流至地，故發(fā)射信號不能到達接收濾波器。另一方面，當按這樣一種方式提供切換控制信號，使二極管D1和D2截止呈開路狀態(tài)時，接收信號通過接收濾波器。圖31中，L3是高頻扼流圈，C2是高頻信號分流電容器。L3和C2的組合可以阻止射頻信號進入產(chǎn)生切換控制信號的控制電路。
為了改善對采用二極管的開關(guān)電路的隔離，很希望將二極管置于并聯(lián)方式。如果以串聯(lián)方式設(shè)置二極管，當二極管呈截止狀態(tài)時，因雜散電容而產(chǎn)生信號泄漏，這將導(dǎo)致接收濾波器與發(fā)射濾波器之間的隔離性能的劣化。
然而，在此種形式的開關(guān)電路(即開關(guān)器件導(dǎo)通呈閉路狀態(tài)使電路短路)中，要求開關(guān)器件的阻抗從天線端子一側(cè)來看應(yīng)高得可視為開路狀態(tài)，由此消除了該閉路的開關(guān)器件對所用濾波器的影響。滿足上述要求的一種現(xiàn)有技術(shù)是將由L1、L2和C1組成的一個LC移相器加到圖31所示的開關(guān)器件。另一種技術(shù)是插入一條λg/4傳輸線，使得從發(fā)射濾波器一側(cè)來看的阻抗變得高得基本上可視為開路。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種收-發(fā)開關(guān)型濾波器件，它可以以廉價、小尺寸的形式構(gòu)成，而不必采用形成移相電路(相對濾波器件而言它并非必要)的諸如電容器和線圈之類的電路元件。
為了實現(xiàn)不用傳統(tǒng)的移相電路而減少器件尺寸和生產(chǎn)成本的要求，本發(fā)明提供按照以下所述任何一個方面的一種濾波器件。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種濾波器件，它包括多個濾波器，每個濾波器具有一條分布參數(shù)諧振線，其至少一端為開路；耦合到每個濾波器所包括的至少一條分布參數(shù)諧振線的耦合線、耦合電極或耦合元件，其中，有一個開關(guān)連接到上述至少一個分布參數(shù)諧振線，以便當該開關(guān)工作時，使上述至少一條分布參數(shù)諧振線的開路端呈短路狀態(tài)。


圖1表述根據(jù)本發(fā)明上述方面的濾波器件之電路結(jié)構(gòu)的一個特例。如圖1所示，該濾波器件包括分布參數(shù)諧振線R11，R12，R13，R21，R22和R23，它們的一端為開路；以及耦合電抗k11，k12，k13，k14，k21，k22，k23和k24，它們位于相鄰的分布參數(shù)諧振線之間，或位于輸入或輸出端口與第一或末級諧振線之間。此特例中，濾波器1在端口1與端口3之間形成，濾波器2在端口3與端口2之間形成。二極管開關(guān)(以下簡稱為開關(guān))D1和D2連接在分布參數(shù)諧振線R13和R21與地之間。盡管還需要向開關(guān)D1和D2提供偏壓的偏置電路，但圖1中未圖示。開關(guān)D1和D2的方向并非局限于圖1所示，但可以根據(jù)向開關(guān)D1和D2提供偏壓的偏置電路的結(jié)構(gòu)，由不同的方式所確定。
圖1中，當開關(guān)D2為斷開狀態(tài)，開關(guān)D1為閉合狀態(tài)時，分布參數(shù)諧振線R13的兩端為短路，故其作為一個λ/2諧振器。在此情況下，其它分布參數(shù)諧振線作為λ/4諧振器，因此其諧振頻率兩倍于信號頻率。結(jié)果，分布參數(shù)諧振線R13在該信號頻帶的頻率處就作為一個很高的阻抗(很低的導(dǎo)納)。另一方面，在此情況下，位于分布參數(shù)諧振線R13與端口3之間的耦合電抗k14作為一個阻抗通過開關(guān)D1直接接地。因此，從端口3處看，濾波器1未短路，但它被視為具有某個電抗的電路。如果設(shè)計濾波器2時考慮到此電抗，則濾波器2可以具有所需的性能而與濾波器1無關(guān)。在將端口3用作輸入端口，將端口2用作輸出端口使濾波器2工作的情況下，當開關(guān)D1為閉合狀態(tài)時，輸入到端口3的信號經(jīng)由濾波器2輸出到端口2，但無信號輸出到端口1。另一方面，在將端口2用作輸入端口和端口3用作輸出端口而濾波器2工作的情況下，當開關(guān)D1為閉合狀態(tài)時，輸入到端口2的信號經(jīng)由濾波器2輸出到端口3，但無信號輸入到濾波器1。
相反，如果開關(guān)D1為斷開狀態(tài)，開關(guān)D2為閉合狀態(tài)，則濾波器1可以使用不受濾波器2的影響。
在濾波器設(shè)計時，首先設(shè)計濾波器2，使之考慮到k14的影響使濾波器2具有所需的性能。通過考慮電抗k14對濾波器2進行反復(fù)模擬，同時每次對濾波器2中的各個元件參數(shù)加以稍稍的改變，直至達到所需的性能。由此可以獲得濾波器2的最佳參數(shù)，從而確定了端口3與分布參數(shù)諧振線R21之間的耦合電抗k21的最佳數(shù)值。k21的數(shù)值是固定的，這樣，通過進行反復(fù)模擬，同時每次對濾波器2中的各個元件參數(shù)加以稍稍的改變，就可以確定位于對側(cè)之濾波器1的最佳參數(shù)。
上述例子中，當該開關(guān)接通呈閉合狀態(tài)時，其一端為開路，另一端為短路的入/4諧振器轉(zhuǎn)換為其兩端均為短路的入/2諧振器。此外，濾波器件也可以這樣構(gòu)成，當一個開關(guān)接通呈閉合狀態(tài)時，其兩端均為開路的入/2諧振器可以轉(zhuǎn)換為其一端開路，另一端為短路的入/4諧振器。在此情況下，當開關(guān)接通時，諧振頻率變?yōu)樾盘栴l率的幾倍，這樣，在信號頻帶的頻率處，分布參數(shù)諧振線就作為很高的阻抗而起作用。
上述濾波器件中，當開關(guān)為斷開狀態(tài)時，連接到該開關(guān)的分布參數(shù)諧振線按正常方式工作。此外，當開關(guān)為閉合狀態(tài)時，連接到該開關(guān)的分布參數(shù)諧振線可以按正常方式工作。即，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種濾波器件，它包括多個濾波器，每個濾波器具有其至少一端為短路的分布參數(shù)諧振線；耦合到每個濾波器內(nèi)包括的至少一條分布參數(shù)諧振線的耦合線、耦合電極或耦合元件，其中有一個開關(guān)連接到上述至少一條分布參數(shù)諧振線，從而當該開關(guān)工作時，上述至少一條分布參數(shù)諧振線的短路端為開路。此結(jié)構(gòu)中，在分布參數(shù)諧振線的另一端為短路的情況下，當開關(guān)斷開呈關(guān)斷狀態(tài)時，其兩端呈短路的λ/2諧振器轉(zhuǎn)變?yōu)槠湟欢顺识搪返摩?4諧振器，且該諧振器的頻率變?yōu)樵兄C振器頻率的1/2。另一方面，在分布參數(shù)諧振線的另一端為開路的情況下，當開關(guān)關(guān)斷為斷開狀態(tài)時，其一端為短路的λ/4諧振器變?yōu)槠鋬啥藶殚_路的λ/2諧振器，諧振頻率變?yōu)樵兄C振頻率的2倍。在任一情況下，當開關(guān)關(guān)斷為斷開狀態(tài)時，分布參數(shù)諧振線成為一個很高的阻抗，故連接到該斷開開關(guān)的濾波器基本上可以與其他的濾波器隔離。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的濾波器件也可以利用多個濾波器構(gòu)成，每個濾波器包括其兩端為短路的分布參數(shù)諧振線，此方式中，開關(guān)連接到基本上為分布參數(shù)諧振線的中心部分，這樣，當開關(guān)工作時，基本上為中心的部分可以有選擇地成短路。此結(jié)構(gòu)中，當開關(guān)為斷開狀態(tài)時，分布參數(shù)諧振線作為其兩端為短路的λ/2諧振器。當開關(guān)接通為閉合狀態(tài)時，分布參數(shù)諧振線的中心為短路，結(jié)果，該諧振線的有效長度變?yōu)槠湓奸L度的一半。由此，諧振頻率變?yōu)樵贾C振頻率的兩倍，在信號頻帶的頻率處，該分布參數(shù)諧振線有猶如很高的阻抗的行為。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種濾波器件，它包括多個濾波器，每個濾波器由分布參數(shù)諧振線組成，其中，一開關(guān)連接到位于第一級(從耦合線、耦合電極或耦合元件數(shù)起)的一條分布參數(shù)諧振線，由此當開關(guān)工作時，一預(yù)定的濾波器變?yōu)榭珊雎缘模蛘?，從耦合到每個濾波器的分布參數(shù)諧振線的耦合線或耦合電極來看，它僅僅成為一個電抗。
該濾波器件的結(jié)構(gòu)并非局限于如上所述的整體結(jié)構(gòu)，它也可以按這樣一種方式構(gòu)成，即以各別形式構(gòu)成的多個濾波器通過傳輸線諸如微帶線連接到一個公共端口。在此情況下，可以將一個開關(guān)連接到從該公共端口數(shù)起第一級的分布參數(shù)諧振線。若干耦合線或耦合電極共用輸入/輸出端，它不限于一個。例如，在天線端子ANT1共用于發(fā)射和接收，以及在RX端子共用于輸出一個接收信號(該接收信號通過兩個天線端子ANT1和ANT2的任一個接收并在其通過兩個RX濾波器的任一個以后傳送到RX端子)的情況下，開關(guān)D1和D2可以分別連接到位于從端子ANT1數(shù)起第一級的分布參數(shù)諧振線R13和R21，開關(guān)D3和D4可以分別連接到位于從端子RX數(shù)起第一級的分布參數(shù)諧振線R22和R32。此結(jié)構(gòu)中，當信號發(fā)射時開關(guān)D2接通，由此防止被發(fā)射的信號到達RX或ANT2。當信號接收時開關(guān)D3接通，由此使ANT2所接收的信號經(jīng)由RX濾波器2傳送到端子RX，否則，開關(guān)D4接通，由此使ANT1所接收的信號經(jīng)由RX濾波器1傳送到端子RX。通過合適控制以上的切換操作，可以實現(xiàn)天線分集。
進一步，本發(fā)明的上述技術(shù)還可以應(yīng)用于這樣一種濾波器件，其中，一個端口公用為三或多個濾波器的輸入/輸出端口，如圖4所示。在此情況下，開關(guān)D1、D2和D3分別連接到位于從端口4數(shù)起的第一級的分布參數(shù)諧振線R11、R21和R31。
在這樣一種情況下，即位于相對耦合線或耦合電極的某一位置的濾波器被隔離，從而使其不是像上述例子中那樣起作用時，有一個開關(guān)連接到位于從耦合線或耦合電極數(shù)起為第一級的分布參數(shù)諧振線。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，可以將一個開關(guān)連接到位于從耦合線或耦合電極數(shù)起為第二級的分布參數(shù)諧振線之一的開路端點，由此通過控制該開關(guān)可以切換濾波器的性能。在圖5所示的例子中，當開關(guān)D1為斷開狀態(tài)時，濾波器1作為一個帶通濾波器，它包括由分布參數(shù)諧振線R11、R12和R13實現(xiàn)的三級諧振器。如果開關(guān)D1關(guān)斷，則分布參數(shù)諧振線R11的開路端經(jīng)由電抗k12接地，故分布參數(shù)諧振線R11和耦合電抗k11就作為一級陷波電路(帶阻濾波器)。結(jié)果，該濾波器件作為一個帶通濾波器，它包括在端口1與端口2之間形成的濾波器2以及一級陷波電路。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種濾波器件，其中，由多個濾波器公用形成多個濾波器的至少一個分布參數(shù)諧振線，和一耦合線、耦合電極或耦合元件與公用的分布參數(shù)諧振線耦合。例如，如圖6所示，分布參數(shù)諧振線R3為公用，一個濾波器通過由分布參數(shù)諧振線R11、R12和R13實現(xiàn)的三級諧振器形成，而另一個濾波器通過由分布參數(shù)諧振線R21、R22和R3實現(xiàn)的三級諧振器形成。此情況下，開關(guān)D1和D2分別連接到位于從端口3數(shù)起的第二級的分布參數(shù)諧振線R12和R22。當開關(guān)D1為關(guān)閉狀態(tài)時，電抗k31連接在分布參數(shù)諧振線R3的開路端與地之間。在此情況下，確定各個參數(shù)，使由R21、R22和R3所組成的濾波器具有所需的性能。另一方面，當開關(guān)D2為閉合狀態(tài)時，電抗k23連接在分布參數(shù)諧振線R3的開路端與地之間。此時，確定各個參數(shù)使由R11、R12和R13形成的濾波器具有所需的性能。
現(xiàn)在參見圖7(A)、7(B)、8(A)和8(B)，以下將描述向二極管開關(guān)提供偏壓的電路例子。
在圖7(A)所示偏壓供應(yīng)電路的例子中，一個隔直電容器Cc與二極管開關(guān)D串聯(lián)連接，該二極管開關(guān)D的兩端連接到各個RF扼流圈電路，每個扼流圈電路由電感器L和電容器CB組成。如果一個偏壓加在端子TB與TB之間，則二極管D正向偏置并導(dǎo)通呈閉合狀態(tài)，這樣，端子T1與T2之間的通路就成為高頻信號的通路。在圖7(B)所示的例子中，一個隔直電容器Cc連接到二極管開關(guān)D的一端，后者的另一端接地。此外，由電感器L和電容器CB組成的RF扼流圈電路也連接到二極管D的一端。如果將一個偏壓經(jīng)由端子TB加到二極管D，則相對高頻信號而言，端子T為地(短路)。
在圖8(A)所示的例子中，將一個偏壓有選擇地加到端子TB1和TB2的任一個，由此使開關(guān)D1和D2的任一個接通。在圖8(B)所示的例子中，如果將一個正向偏壓加到公共端TB，則開關(guān)D1接通。反之，如果將一個負向偏壓加到公共端TB，則開關(guān)D2接通。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，利用多個內(nèi)導(dǎo)體，每個內(nèi)導(dǎo)體作為在一或多個電介質(zhì)塊內(nèi)形成的分布參數(shù)諧振線，由此可以實現(xiàn)根據(jù)上述任一方面的濾波器件。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，利用多個電介質(zhì)同軸諧振器，每個電介質(zhì)同軸諧振器作為分布參數(shù)諧振線，由此可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明任一方面的濾波器件。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在電介質(zhì)塊或電介質(zhì)同軸諧振器內(nèi)的通孔內(nèi)表面上形成一個內(nèi)導(dǎo)體，將上述開關(guān)置于該通孔內(nèi)側(cè)或通孔的開口端上，由此以一種整體方式將開關(guān)設(shè)置在濾波器件上。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，將向開關(guān)提供偏壓的元件連同開關(guān)一起設(shè)置在通孔內(nèi)側(cè)或通孔的開口端上。這樣就允許偏壓供電電路也結(jié)合在濾波器件上。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，將電介質(zhì)板上形成的微帶線用作分布參數(shù)諧振線，一個開關(guān)置于該電介質(zhì)板上。由此可以實現(xiàn)將開關(guān)結(jié)合在其上的濾波器件。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，將向開關(guān)提供偏壓的元件設(shè)置在電介質(zhì)板上。由此可以實現(xiàn)將偏壓供電電路也結(jié)合在其上的濾波器件。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一或第四方面的一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第一或第四方面的另一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第一或第四方面的又一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一或第四方面的再一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第五方面的一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第六方面的一例濾波器件的結(jié)構(gòu)圖；圖7是表示向二極管開關(guān)提供偏壓的一例電路的結(jié)構(gòu)圖；圖8(A)和8(B)是表示向二極管開關(guān)提供偏壓的另一例電路的結(jié)構(gòu)圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的濾波器件透視圖；圖10(A)、10(B)和10(C)是圖9所示濾波器件的等效電路圖；圖11(A)和11(B)以等效電路形式表示與耦合線有關(guān)的分布耦合；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的濾波器件的透視圖13是圖12所示濾波器件的等效電路圖；圖14根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的濾波器件的透視圖；圖15根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的濾波器件的透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第五個實施例的濾波器件的截面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第六個實施例的濾波器件的截面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第七個實施例的濾波器件的截面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第八個實施例的濾波器件的透視圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第九個實施例的濾波器件的透視圖；圖22(A)、22(B)和22(C)是根據(jù)本發(fā)明第九個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明第十個實施例的濾波器件的透視圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明第十個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明第十一個實施例的濾波器件的透視圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明第十一個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖27是根據(jù)本發(fā)明第十二個實施例的濾波器件的透視圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明第十二個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖29是根據(jù)本發(fā)明第十三個實施例的濾波器件的透視圖；圖30是根據(jù)本發(fā)明第十三個實施例的濾波器件的等效電路圖；圖31是表示根據(jù)常規(guī)技術(shù)的一例濾波器開關(guān)電路的示意圖。
以下將參照圖9至11描述根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的濾波器件。
圖9是濾波器件的透視圖。如圖9所示，在一個六面形介質(zhì)塊1內(nèi)形成內(nèi)導(dǎo)電通孔2a，2b，2c，2d，2e和2f，以及耦合線通孔3a，3b和3c。內(nèi)導(dǎo)電孔2a，2b，2c，2d，2e和2f的內(nèi)表面分別用內(nèi)導(dǎo)體4a，4b，4c，4d，4e和4f覆蓋，耦合線5a，5b和5c分別在耦合線孔3a，3b和3c內(nèi)形成。從耦合線5a，5b和5c延伸的輸入/輸出端6a，6b和6c在介質(zhì)塊1的外表面上形成。除了形成輸入/輸出端的那些區(qū)域以外，幾乎所有的外表面區(qū)域都用外導(dǎo)體7覆蓋。每個內(nèi)導(dǎo)體4a-4f在靠近其一端的位置上形成一個非導(dǎo)電部分，故每個內(nèi)導(dǎo)電孔的一個開口端作為一個短路端，靠近相反開口端的非導(dǎo)電部分作為相應(yīng)分布參數(shù)諧振線的開路端，這樣，每條分布參數(shù)諧振線就作為一個λ/4諧振器。這些分布參數(shù)諧振線以叉指式設(shè)置。內(nèi)導(dǎo)體4c和4d的開路端分別通過開關(guān)D1和D2連接到外導(dǎo)體7。開關(guān)D1和D2的方向并非局限于圖1所示，但該方向可以以不同的方式確定，它取決于向開關(guān)D1和D2提供偏壓的偏置電路的結(jié)構(gòu)。耦合線5a與內(nèi)導(dǎo)體4a具有分布耦合。同樣，耦合線5c與內(nèi)導(dǎo)體4f具有分布耦合。耦合線5b與內(nèi)導(dǎo)體4c和4d具有分布耦合。此結(jié)構(gòu)中，輸入/輸出端6a與6b之間的部分用作一個帶通濾波器，它包括分別由內(nèi)導(dǎo)體4a，4b和4c實現(xiàn)的三級諧振器。輸入/輸出端6b與6c之間的部分用作一個帶通濾波器，它包括分別由內(nèi)導(dǎo)體4d，4e和4f實現(xiàn)的三級諧振器。
即總體上提供一個雙工器。如果輸入/輸出端6a與6b之間的部分作為發(fā)射濾波器，輸入/輸出端6b與6c之間的部分作為接收濾波器，則該雙工器可以作為一個天線雙工器，其中，輸入/輸出端6b連接到天線，輸入/輸出端6a連接到發(fā)射電路的輸出，輸入/輸出端6c連接到接收電路的輸入。
圖10(A)、10(B)和10(C)表示圖9所示濾波器件的一個等效電路。圖10(A)所示為其中兩個開關(guān)D1和D2呈斷開狀態(tài)的等效電路。這些圖中，Ra，Rb，Rc，Rd，Re和Rf對應(yīng)于圖1所示用作諧振器的內(nèi)導(dǎo)體4a，4b，4c，4e和4f。如果開關(guān)D1接通，諧振器Ra，Rb和Rc與電路隔離，這樣，電路變成等效于圖10(B)所示的電路。即，圖9中，如果開關(guān)D1接通，內(nèi)導(dǎo)體4c幾乎作為一個接地導(dǎo)體(屏蔽導(dǎo)體)，它連接在介質(zhì)塊1外表面上形成的外導(dǎo)體的上、下部分之間。在此情況下，內(nèi)導(dǎo)體4c與耦合線5b之間基本上無耦合。相反，如果開關(guān)D2接通，諧振器Rd、Re和Rf與圖10(C)所示的電路隔離。
圖11(A)以等效電路的形式表示圖9所示耦合線5c與內(nèi)導(dǎo)體4c和4d之間的分布耦合。如果開關(guān)D1接通，該分布耦合將由圖11(B)所示的等效電路表示。然而，圖11(B)所示虛線所包圍的部分只是一種等效表示，實際電路中不存在這樣一種元件。實際上，圖9所示的內(nèi)導(dǎo)體4c作為一個接地導(dǎo)體，用圖11(B)虛線包圍的部分等效表示從耦合線5b向接地導(dǎo)體看進去的特性阻抗。
圖12和13表示根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的一個濾波器件的結(jié)構(gòu)。該濾波器件中，內(nèi)導(dǎo)體通孔2a，2b，2c，2d，2e和2f在介質(zhì)塊1內(nèi)形成，其內(nèi)表面分別覆蓋內(nèi)導(dǎo)體4a，4b，4c，4d，4e和4f。輸入/輸出端6a，6b和6c在介質(zhì)塊1的外表面上形成。除了形成輸入/輸出端的那些區(qū)域以外，幾乎所有的外表面區(qū)域都用外導(dǎo)體7覆蓋。每個內(nèi)導(dǎo)體4a-4f內(nèi)在靠近其一端的位置上形成一非導(dǎo)電部分，這樣，每個內(nèi)導(dǎo)體孔的一個開口端作為相應(yīng)的分布參數(shù)諧振線的一個短路端，靠近另一開口端的非導(dǎo)電部分作為其一個開路端，故每條分布參數(shù)諧振線作為一個λ/4諧振器。這些分布參數(shù)諧振線以梳狀式設(shè)置，其中，每個內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)的非導(dǎo)電部分置于同一側(cè)。此結(jié)構(gòu)中，輸入/輸出端6a和6c分別在靠近其開路端的位置上與內(nèi)導(dǎo)體4a和4f容性耦合，輸入/輸出端6b在靠近其開路端的位置上與內(nèi)導(dǎo)體4c和4d容性耦合。內(nèi)導(dǎo)體4c和4d的開路端分別通過開關(guān)D1和D2連接到外導(dǎo)體7。
圖13表示圖12所示濾波器件的一個等效電路。圖13中，Ra至Rf對應(yīng)于內(nèi)導(dǎo)體4a至4f作為圖12所示的諧振器。相鄰諧振器相互以梳狀方式耦合，輸入/輸出端與鄰近它們的諧振器容性耦合。當開關(guān)D1處于閉合狀態(tài)時，輸入/輸出端6b與6c之間的部分作為一個帶通濾波器，它由三級諧振器組成。反之，當開關(guān)D2為閉合狀態(tài)時，輸入/輸出端6a與6b之間的部分作為一個帶通濾波器，它由三級諧振器組成。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的濾波器件的一個透視圖。該實施例中，內(nèi)導(dǎo)體孔2a至2f在介質(zhì)塊1內(nèi)形成，這些內(nèi)導(dǎo)體孔的內(nèi)表面上覆蓋內(nèi)導(dǎo)體。如圖14所示，在介質(zhì)塊1的外表面上形成從相應(yīng)內(nèi)導(dǎo)體延伸的開路端電極8a至8f。此外，介質(zhì)塊1的外表面上形成耦合電極9a，9b和9c，并如圖所示形成從相應(yīng)的耦合電極延伸的輸入/輸出端6a，6b和6c。介質(zhì)塊1的側(cè)壁和底表面覆蓋一外導(dǎo)體7。開路端電極8c和8d分別通過開關(guān)D1和D2連接到外導(dǎo)體。該實施例中，由各個內(nèi)導(dǎo)體實現(xiàn)的諧振器經(jīng)由相鄰開路端電極之間的電容與另一個耦合。同樣，輸入/輸出端經(jīng)由相應(yīng)的開路端電極與耦合電極之間的電容，與鄰近該輸入/輸出端的諧振器耦合。如果開關(guān)D1接通，內(nèi)導(dǎo)體孔2c僅僅作為耦合電極9b和輸入/輸出端6b的一個接地電極，輸入/輸出端6b與6c之間的三級諧振器作為一個帶通濾波器。反之，當開關(guān)D2接通時，內(nèi)導(dǎo)體孔2d僅僅作為耦合電極9b和輸入/輸出端6b的接地電極，輸入/輸出端6a和6b之間的三級諧振器作為一個帶通濾波器。
圖14所示的例子中，盡管在介質(zhì)塊上形成耦合電容器，也可以將諸如片狀電容器直接安裝到介質(zhì)塊。
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例濾波器件的截面圖。與其中將每條分布參數(shù)諧振線作為一個λ/4諧振器的第一至第三個實施例相比，第四個實施例中的每條分布參數(shù)諧振線作為一個λ/2諧振器，其兩端為開路。如圖15所示，該實施例中，內(nèi)導(dǎo)體孔和耦合線孔在介質(zhì)塊1內(nèi)形成，內(nèi)導(dǎo)體孔的內(nèi)表面覆蓋內(nèi)導(dǎo)體4a至4f，而耦合線5a，5b和5c在耦合線孔內(nèi)形成。非導(dǎo)電部分在每個內(nèi)導(dǎo)體4a至4f靠近其兩端的位置上形成，故開路端在非導(dǎo)電部分形成。每條耦合線5a，5b和5c的一端附近具有類似的非導(dǎo)電部分。每條內(nèi)導(dǎo)體4c和4d的一端經(jīng)由開關(guān)D1或D2連接到外導(dǎo)體7。
圖16表示圖15所示濾波器件的等效電路。圖16中，Ra至Rf對應(yīng)于由圖15所示的內(nèi)導(dǎo)體4a至4f所實現(xiàn)的諧振器。當開關(guān)D1為閉合狀態(tài)時，諧振器Rc作為一個λ/4諧振器，其一端為開路，另一端為短路，諧振頻率為其他諧振器之諧振頻率的1/2。因此，從耦合線5b看去，諧振器Rc在信號頻帶頻率處呈現(xiàn)非常高的阻抗。結(jié)果，諧振器Ra至Rc不作為一個濾波器工作。反之，當開關(guān)D2為閉合狀態(tài)時，從耦合線5b看去，諧振器Rd在信號頻帶的頻率處作為一個非常高的阻抗或非常低的導(dǎo)納。結(jié)果，諧振器Rd至Rf不作為一個濾波器工作。
在以下的第五、第六和第七個實施例中，將參照圖17至19描述安裝二極管開關(guān)的技術(shù)。在圖17所示的例子中，將一個直流阻塞電容器Cc安裝到內(nèi)導(dǎo)體4靠近其開路端的位置，這樣，直流阻塞電容器Cc的一端連接到內(nèi)導(dǎo)體4，二極管開關(guān)D跨接在內(nèi)導(dǎo)體4內(nèi)非導(dǎo)電部分的兩端，由此使二極管開關(guān)D位于內(nèi)導(dǎo)體孔2的開口端與直流阻塞電容器的另一端之間。一個偏壓經(jīng)由RF扼流圈電路加到由二極管開關(guān)D和直流阻塞電容器Cc相互連接而成的節(jié)點，該扼流圈電路由置于該節(jié)點與外導(dǎo)體7(地)之間的L和CB組成。
在圖18所示的例子中，內(nèi)導(dǎo)體4的開路端在內(nèi)導(dǎo)電孔2的一個開口端上形成。一個直流阻塞電容器Cc和二極管開關(guān)D串接在內(nèi)導(dǎo)體4的開路端與外導(dǎo)體7之間。此外，如圖17所示的例子中，一個偏壓經(jīng)由RF扼流圈電路加到二極管開關(guān)D的兩端。
在圖19的例子中，在內(nèi)導(dǎo)體孔2一個開口端上形成內(nèi)導(dǎo)體4的開路端。一個直流阻塞電容器Cc置于內(nèi)導(dǎo)體孔2的一個開口端，這樣，直流阻塞電容器Cc的一端連接到內(nèi)導(dǎo)體4，二極管開關(guān)D置于外導(dǎo)體7與直流阻塞電容器Cc的另一端之間。
圖20是表示根據(jù)本發(fā)明第八個實施例的濾波器件的透視圖。如圖20所示，該濾波器件包括兩個單塊介質(zhì)濾波器11和12，每個介質(zhì)濾波器的介質(zhì)塊內(nèi)形成兩個內(nèi)導(dǎo)體孔，其中，每個介質(zhì)濾波器為表面安裝在介質(zhì)板13上。微帶線14、15和16在介質(zhì)板(微帶線基板)13的外表面上形成，接地導(dǎo)體17在介質(zhì)板13的背面上形成。微帶線15連接到各個介質(zhì)濾波器11和12的輸入/輸出端，由此，輸入/輸出端通過微帶線1 5連接到天線端子。微帶線14和16連接到各個介質(zhì)濾波器11和12的另一輸入/輸出端，這樣，它們分別連接到RX和TX端。內(nèi)導(dǎo)體孔內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體的開路端形成各個介質(zhì)濾波器11和12的天線側(cè)諧振器，它們分別通過開關(guān)D1和D2連接到接地導(dǎo)體17。圖20中，為了簡化未圖示某些元件諸如DC阻塞電容器。
圖21、22(A)、22(B)和22(C)表示采用介質(zhì)同軸諧振器的第九個實施例的濾波器件。圖21中，參照號21至26表示介質(zhì)同軸諧振器。引線端27至32插入各個介質(zhì)同軸諧振器21至26的內(nèi)導(dǎo)體孔。參照號33表示耦合基板。耦合電極34至39以及輸入/輸出電極40、41和42在耦合基板33的上表面上形成，其背面覆蓋接地電極43。介質(zhì)同軸諧振器的引線端27至32通過焊接或類似方法連接到相應(yīng)的耦合電極34至39。引線端29和30分別經(jīng)由開關(guān)D1和D2連接到相應(yīng)的介質(zhì)同軸諧振器的外導(dǎo)體。
圖22(A)、22(B)和22(C)表示圖21所示濾波器件的一個等效電路。這些圖中，k11至k14和k21至k24是圖21所示耦合基板上呈現(xiàn)的耦合電抗(電容器)。相鄰諧振器通過這些耦合電抗相互容性耦合。如果開關(guān)D1接通，電容器k14與其連接到天線端子一端相反的一端接地，如圖22(B)等效電路所示，這樣，天線端子與RX端子之間的部分作為一個接收濾波器。
相反，如果開關(guān)D2接通，電容器k21與其連接到天線端子一端相反的一端接地，如圖22(C)等效電路所示，這樣，天線端子與TX端子之間的部分作為一個發(fā)射濾波器。與圖9所示在單個介質(zhì)塊內(nèi)形成接收濾波器和發(fā)射濾波器的濾波器件不同，電抗k14和k21是由實際的外部器件實現(xiàn)的。
在圖21所示的例子中，電容器形成于耦合基板33上。作為選擇，可以將用作耦合元件的片狀電容器安裝在耦合基板上或直接安裝在介質(zhì)同軸諧振器上，故諧振通過這些片狀電容器耦合。
圖23和24表示采用介質(zhì)板的第十個實施例的濾波器件。如圖23的透視圖所示，諧振電極52a至52f和輸入/輸出電極53a、53b和53c在介質(zhì)板51的上表面上形成。接地電極54以這樣一種方式形成，它從介質(zhì)板51的上表面經(jīng)由側(cè)面延伸到下表面，如圖23所示。此結(jié)構(gòu)中，梳狀線微帶線形成兩個帶通濾波器，它們共用輸入/輸出電極53b。通孔電極55a和55b電連接到介質(zhì)板51的下表面上形成的接地電極，偏置電極56a和56b在介質(zhì)板51的上表面上形成。此外，輔助電極在介質(zhì)板51的上表面位于諧振電極52c和52d與通孔電極55a和55b之間的位置形成，諧振電極52c和52d分別通過直流阻塞電容器CC1和CC2連接到相應(yīng)的輔助電極。再者，輔助電極分別通過RF扼流圈(片狀線圈)L1和L2連接到偏置電極56a和56b。
圖24表示上述濾波器件的一個等效電路。圖24中，Ra至Rf對應(yīng)于諧振電極52a至52f作為圖23所示的諧振器。如果一個正向偏壓加到偏置電極56a，由此接通開關(guān)D1，則諧振電極52c變成其兩端為短路的諧振電極。結(jié)果，輸入/輸出電極53b與53a之間的部分未能作為一個帶通濾波器工作，這樣，可以有選擇地采用輸入/輸出電極53b與53c之間的部分作為一個帶通濾波器。反之，如果正向偏壓加到偏置電極56b由此接通開關(guān)D2，則諧振電極52d變成其兩端為短路的諧振電極。結(jié)果，輸入/輸出電極53b與53c之間的部分未能作為一個帶通濾波器工作，由此，可以有選擇地采用輸入/輸出電極53a與53b之間的部分作為一個帶通濾波器。在圖24所示的結(jié)構(gòu)中，也可以將用于RF扼流圈電路內(nèi)的電容器安裝在介質(zhì)板51上。
圖25是表示根據(jù)本發(fā)明的第十一個實施例的濾波器件的透視圖。諧振電極52a至52d，輸入/輸出電極53a至53c，通孔電極55a和55b，以及偏置電極56a和56b在介質(zhì)板51的上表面上形成。介質(zhì)板51的下表面覆蓋一接地電極55。每個諧振電極52b和52c的一端通過二極管開關(guān)D1或D2連接到通孔電極52a或52b。每個諧振電極52b或52c的另一端通過RF扼流圈(片狀線圈〕L1或L2連接到偏置電極56a或56b。
圖26表示圖25所示濾波器件的一個等效電路。圖26中，Ra至Rd對應(yīng)于諧振電極52a至52d作為圖25所示的諧振器。這些諧振器的每一個作為一個λ/2諧振器，其中這些諧振器如此設(shè)置，使之在相鄰諧振器之間有一個λ/4的相移，由此實現(xiàn)相鄰諧振器之間的耦合。如果正向偏壓加到偏置電極56a，由此接通開關(guān)D1，諧振器Rb總體上成為一個λ/4諧振器。結(jié)果，從輸入/輸出電極53b看去，諧振器Rb的阻抗在信號頻帶的頻率處變得非常高，這樣，只有輸入/輸出電極53b至53c之間的部分作為帶通濾波器工作。反之，如果正向偏壓加到偏置電極56b，由此接通開關(guān)D2，則諧振器Rc總體上變?yōu)橐粋€λ/4諧振器。結(jié)果，從輸入/輸出電極53b看去，諧振器Rc的阻抗在信號頻帶的頻率處變得非常高，這樣，只有輸入/輸出電極53b至53a之間的部分作為一個帶通濾波器工作。
圖27和28是根據(jù)本發(fā)明第十二個實施例的濾波器件的一個透視圖和一個等效電路圖。諧振電極52a至52f，輸入/輸出電極53a至53c，通孔電極55a和55b以及偏置電極56a和56b在介質(zhì)板51的上表面上形成。介質(zhì)板51的下表面覆蓋接地電極54。介質(zhì)板51在每個諧振電極兩端的位置上形成通孔，故該兩端為短路。該濾波器件的等效電路如圖28所示。每個諧振器Ra，Rb，Re和Rf作為一個λ/2諧振器，其兩端為短路。當兩個開關(guān)D1和D2為斷開狀態(tài)時，諧振器Rc和Rd作為一個λ/4諧振器，而當兩個開關(guān)為閉合狀態(tài)時，它們作為一個λ/2諧振器。因此，如果一個正向偏壓加到偏置電極56a，諧振器Ra至Rc的每一個表現(xiàn)為一個λ/2諧振器，輸入/輸出端53a和53b之間的部分作為一個帶通濾波器工作，它由三級諧振器組成。反之，如果正向偏壓加到偏置電極56b，諧振器Rd至Rf的每一個表現(xiàn)為一個λ/2諧振器，輸入/輸出端53b和53c之間的部分作為一個帶通濾波器工作，它由三級諧振器組成。
圖29和30是根據(jù)本發(fā)明第十三個實施例的濾波器件的透視圖和等效電路圖。如圖29所示，諧振電極52a至52d、輸入/輸出電極53a至53c、通孔電極55以及偏置電極56a和56b在介質(zhì)板51的上表面上形成。介質(zhì)板51的下表面覆蓋接地電極54。介質(zhì)板51在每個諧振電極兩端上的位置上形成通孔，由此使兩端為短路。該濾波器件的等效電路示于圖30。每個諧振器Ra至Rd作為一個λ/2諧振器，其兩端為短路。當開關(guān)D1和D2接通呈閉合狀態(tài)時，等效為開路終端的諧振電極52b和52c的中心位置為短路，諧振器的等效長度變?yōu)橐话?。因此，當正向偏壓加到偏置電極56a時，輸入/輸出電極53a和53b之間的部分不作為一個濾波器工作，但輸入/輸出電極53b與53c之間的部分作為一個帶通濾波器工作，它由兩級諧振器組成。反之，如果正向偏壓加到偏置電極56b，輸入/輸出電極53c與53d之間的部分不作為一個濾波器工作，但輸入/輸出電極53a與53b之間的部分作為一個帶通濾波器工作，它由兩級諧振器組成。
上述實施例中，描述了作為雙工器工作的濾波器件。以相同方式通過在至少4個輸入/輸出部分的每一部分之間提供一個濾波器，該濾波器件也可以作為一個多工器工作，如圖3和4所示。
根據(jù)本發(fā)明的濾波器件具有如下所述的優(yōu)點。
在根據(jù)本發(fā)明第一至第四方面的濾波器件中，僅在傳統(tǒng)技術(shù)中形成相移電路所需的、對于濾波器件不是必要的諸如線圈、電容器和傳輸線之類的元件不再必需。這使其可以用廉價小尺寸實現(xiàn)一種濾波器件。
在根據(jù)本發(fā)明第五方面的濾波器件中，通過控制開關(guān)的裝置可以切換濾波器的性能。這使其可以實現(xiàn)一種濾波器件，它能夠利用少量的部件或元件按各種方式工作。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，按這樣一種方式構(gòu)成濾波器件，即分布參數(shù)諧振線由多個濾波器共用，該多個濾波器的任一個可以有選擇地采用。
在根據(jù)本發(fā)明第七方面的濾波器件中，以這樣一種方式在介質(zhì)塊內(nèi)形成多個濾波器，該多個濾波器的任一個可以有選擇地采用。
在根據(jù)本發(fā)明第八方面的濾波器件中，以這樣一種方式用多個介質(zhì)同軸諧振器實現(xiàn)多個濾波器，即多個濾波器的任一個可以有選擇地采用。
在根據(jù)本發(fā)明第九或第十方面的濾波器件中，以一種整體方式在濾波器件上設(shè)置如二極管開關(guān)之類的開關(guān)元件。這使其容易用小的尺寸實現(xiàn)一種濾波器件。
根據(jù)本發(fā)明第十一或第十二方面，將開關(guān)元件諸如二極管開關(guān)以整體形式設(shè)置在包括微帶線的濾波器件上。這使其可以實現(xiàn)總尺寸減小的濾波器件。
權(quán)利要求
1.一種濾波器件，包括多個濾波器，每個濾波器具有其至少一端為開路的分布參數(shù)諧振線；以及耦合到包括在每個濾波器內(nèi)的至少一條所述分布參數(shù)諧振線的耦合線、耦合電極或耦合元件，其特征在于，有一個開關(guān)連接到所述至少一條分布參數(shù)諧振線，從而當所述開關(guān)工作時，所述至少一條分布參數(shù)諧振線的開路端為短路。
2.一種濾波器件，包括多個濾波器，每個濾波器具有其至少一端為短路的分布參數(shù)諧振線；以及耦合到包括在每個濾波器內(nèi)的至少一條所述分布參數(shù)諧振線的耦合線、耦合電極或耦合元件，其特征在于，有一個開關(guān)連接到所述至少一條分布參數(shù)諧振線，從而當所述開關(guān)工作時，所述至少一條分布參數(shù)諧振線的短路端為開路。
3.一種濾波器件，包括多個濾波器，每個濾波器具有其兩端為短路的分布參數(shù)諧振線；以及耦合到包括在每個濾波器內(nèi)的至少一條所述分布參數(shù)諧振線的耦合線、耦合電極或耦合元件，其特征在于，有一個開關(guān)連接到所述至少一條分布參數(shù)諧振線的大致為中心的部分，從而當所述開關(guān)工作時，所述大致為中心的部分有選擇地呈短路。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的濾波器件，其特征在于所述開關(guān)連接到從所述耦合線、耦合電極或耦合元件數(shù)起位于第一級的所述分布參數(shù)諧振線之一。
5.如權(quán)利要求1至3任一所述的濾波器件，其特征在于所述開關(guān)連接到從所述耦合線、耦合電極或耦合元件數(shù)起位于第二級的所述分布參數(shù)諧振線之一的開路端。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的濾波器件，其特征在于所述分布參數(shù)諧振線的至少一條由所述多個濾波器共用，所述至少一條分布參數(shù)諧振線與所述耦合線、耦合電極或耦合元件耦合。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的濾波器件，其特征在于將介質(zhì)塊內(nèi)形成的多個內(nèi)導(dǎo)體用作所述分布參數(shù)諧振線。
8.如權(quán)利要求1至6任一所述的濾波器件，其特征在于將多個介質(zhì)同軸諧振器用作所述的分布參數(shù)諧振線，每個介質(zhì)同軸諧振器包括在每個介質(zhì)塊內(nèi)形成的內(nèi)導(dǎo)體，以及在所述每個介質(zhì)塊外表面上形成的外導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求7或8所述的濾波器件，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體在所述介質(zhì)塊或所述介質(zhì)同軸諧振器內(nèi)產(chǎn)生的每個通孔的內(nèi)表面上形成，所述開關(guān)設(shè)置在所述通孔內(nèi)或所述通孔的開口端上。
10.如權(quán)利要求9所述的濾波器件，其特征在于用以向所述開關(guān)提供偏壓的元件連同所述開關(guān)設(shè)置在所述通孔內(nèi)或所述通孔的開口端上。
11.如權(quán)利要求1至6任一所述的濾波器件，其特征在于將形成于介質(zhì)板上的微帶線用作所述分布參數(shù)諧振線，所述開關(guān)置于所述介質(zhì)板上。
12.如權(quán)利要求11所述的濾波器件，其特征在于向所述開關(guān)提供偏壓的元件設(shè)置在所述介質(zhì)板上。
13.一種采用權(quán)利要求1至12任一濾波器件的雙工器，其特征在于，所述雙工器與共用的輸入/輸出部分和兩個輸入/輸出部分有關(guān)，所述濾波器件設(shè)置在所述共用的輸入/輸出部分和所述兩個輸入/輸出部分之間。
14.一種采用權(quán)利要求1至12任一濾波器件的多工器，其特征在于所述多工器與至少四個輸入/輸出部分有關(guān)，所述濾波器件設(shè)置在所述輸入/輸出部分的每一部分之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種收－發(fā)切換型濾波器件,它可以用廉價小尺寸的形式構(gòu)成,無需采用諸如電容器、線圈和傳輸線之類的電路元件形成對濾波器件為不必要的一個相移電路。介質(zhì)塊內(nèi)形成用作分布參數(shù)諧振線的內(nèi)導(dǎo)體。提供與特定的內(nèi)導(dǎo)體耦合的耦合線。這些特定的內(nèi)導(dǎo)體的開路端通過相應(yīng)的二極管開關(guān)連接到外導(dǎo)體,當任一二極管開關(guān)有選擇地接通時,相互切換發(fā)射濾波器和接收濾波器。
文檔編號H01P1/213GK1195230SQ9712632
公開日1998年10月7日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者角田紀久夫, 多田齊 申請人:株式會社村田制作所