专利名称：多模介电谐振装置、介电滤波器、复合介电滤波器及通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以多模形式工作的介电谐振装置、介电滤波器、复合介电滤波器以及包括它们的通信设备。
背景技术：
迄今为止，日本未审专利申请公报No.11-145704披露了一种多模介电谐振装置，它具有设在腔内的介电芯，并使用多种TM模和TE模。
在这种多模介电谐振装置中，当预定模式之间因介电芯的形状而发生耦合时，通过在被耦合电场的集中部分设置凹槽或孔来扰动电场，以便在谐振模式之间交换能量，从而实现耦合。
不过，在公知的多模介电谐振装置中，即使通过只注意被耦合电场的两种模式集中的位置来确定介电芯的形状，以便在TE模与TE模之间进行耦合时，也会存在TM模与TM模之间同时产生耦合的问题。
例如，在x-y-z直角坐标系中，当电场在垂直x-轴的平面内旋转的TE01δ_x模与电场在垂直y-轴的平面内旋转的TE01δ_y模之间进行耦合时，在作为两种模式的耦合模中偶数模和奇数模电通量通过的部分，设置凹槽和孔，使偶数模与奇数模的谐振频率不同。从而，可将上述两个TE模彼此耦合。
然而，上述的凹槽和孔在电场指向x方向的TM01δ-x模与电场指向y方向的TM01δ-y模之间产生扰动，从而使这两个TM模彼此耦合。也就是说，在使用TM模和TE模的多模介电谐振器中，当TE模与TE模之间实现耦合时，TM模与TM模之间也会发生耦合，从而难以单独确定TE模与TE模之间的耦合量。
此外，如果介电芯设有凹槽或者具有包含凸起部分的形状，以便在TE模与TE模之间实现耦合，就会扰乱电通量分布的形状。从而，会使基模频率增大或减小。因此，问题是在通过依次将多个谐振模耦合而构造滤波器时，其滤波器特性的调节难度增大。
因而，本发明的目的在于提供一种多模介电谐振装置，它使电场旋转平面具有垂直关系的两个TE模耦合，而与电场方向分别具有同样垂直关系的两个TE模之间的耦合无关。
另外，本发明的另一目的在于，通过使TE模彼此耦合，同时避免具有上述关系的TM模彼此耦合，通过在TM模与TE模之间进行一次耦合，并在TM模与TE模之间进行另一耦合，提供一种包含TM-模到TE-模到TE-模到TM模的四级谐振器的多模介电谐振装置；本发明的再一目的在于提供一种介电滤波器，复合介电滤波器以及包括上述装置的通信设备。
发明内容
按照本发明，提供一种多模介电谐振装置，它具有设在腔内的介电芯，用以分别产生电场指向第一方向的第一TM01δ模或TM011模；电场指向垂直于第一方向之第二方向的第二TM01δ模或TM011模，电场在垂直于第一方向的平面内旋转的第一TE01δ模，以及电场在垂直于第二方向的平面内旋转的第二TE01δ模，其中在第一和第二TE01δ中，TE耦合模的偶数模和奇数模电通量通过的各介电芯部分的有效介电常数彼此不同，第一和第二TM01δ模或TM011模中TM耦合模的偶数模和奇数模电通量通过的各介电芯部分的有效介电常数实质上相等。
因而，第一与第二TE01δ模的两个耦合模中的偶数模与奇数模之间产生频率差，从而使第一与第二TM01δ模耦合。此外，第一与第二TM01δ模或TM011模的两个耦合模中的偶数模和奇数模之间不产生频率差，从而第一与第二TM01δ模或TM011模彼此不耦合。也就是说，彼此单独地确定第一与第二TE01δ之间的耦合。
另外，按照本发明，在TE耦合模的偶数模与奇数模之间，电通量通过的介电芯部分的突起量或下沉量不同，并且，可以在具有相对较小TE耦合模电通量密度的介电芯部分上设置下沉或突起，用以抑制突起量或下沉量所述差异引起的TM耦合模的偶数模与奇数模之间的频率变化。
采用这种结构，使因在具有TE耦合模高电通量密度位置设置的介电芯的突起量或下沉量的差异所致的，TM耦合模的偶数模与奇数模的频率改变得以被消除，从而可防止第一与第二TM01δ模或TM011模之间发生耦合。
另外，本发明提供一种包括四级谐振器的多模介电谐振装置，在垂直于第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的电场方向的平面中，向上或向下移动第一和第二TE01δ模或第一和第二TM011模的电场分布中心，通过将第一和第二TE01δ模分别与第一和第二TM01δ模或TM011模耦合，而依次耦合第一TM01δ模或TM011模，第一TE01δ模，第二TE01δ模，第二TM01δ模或TM011模。
按照这种方式，通过在垂直于第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的电场方向的平面中，分别向上或向下移动第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的电场分布中心，使第一和第二TM01δ模或TM011模与第一和第二TE01δ模耦合。这时，第一与第二TM01δ模或TM011模之间不发生耦合，从而，实现作为四级谐振器那样的工作过程，其中第一TM01δ模或TM011模→第一TE01δ模→第二TE01δ模→第二TM01δ模或TM011模依次耦合。
此外，本发明提供一种介电滤波器，它包括作为上述四级谐振器的多模介电振荡装置；以及用于将第一级和最后一级谐振器分别耦合到四级谐振器外部的外部耦合装置。
从而，实现有如包含四级谐振器的具有带通性质的滤波器的工作过程。
另外，本发明提供一种复合介电滤波器，它包括两对有如上面所述的介电滤波器，以及各介电滤波器共享的外部耦合装置。
例如，采用一个滤波器作为发射滤波器，另一滤波器作为接收滤波器，并且共享的外部耦合装置作为天线端口，实行有如发射机/接收机那样的工作过程。
再有，本发明还提供一种在高频电路部分中包含上述介电滤波器或复合介电滤波器的通信设备。
图1是表示第一实施例多模介电谐振装置的四个谐振模式中电通量和磁通量方向的示意图；图2是表示同一介电谐振装置的每个模式的电通量通过方向的示意图；图3是表示在介电芯1与腔2的内表面相接触的状态下，每个模式电通量通过方向的示意图；图4是表示四个谐振模式下电通量密度分布举例的示意图；图5是表示四个谐振模式耦合顺序的示意图；图6是表示腔内介电芯每一层横截面形状的示意图；图7是表示用于TE耦合的突出对TE耦合模式和TM耦合模式影响的示意图；图8是表示设在介电芯1上的突出P的突起量与每个模式的谐振频率和耦合系数之间关系的示意图；图9是表示设在介电芯1上的突出P的突起量与下沉S的下沉量之间关系的示意图；图10是表示介电滤波器结构的示意图；图11是表示第二实施例介电滤波器结构的示意图；图12是表示第三实施例介电滤波器结构的示意图；图13是表示第三实施例的另一介电滤波器结构的示意图；图14是表示第四实施例介电滤波器结构的示意图；图15是表示第四实施例的另一介电滤波器结构的示意图；图16是表示第五实施例介电滤波器结构的示意图；图17是表示第五实施例的另一介电滤波器结构的示意图；图18是表示第六实施例介电滤波器结构的示意图；图19是表示第七实施例介电滤波器结构的示意图；图20是表示第八实施例介电滤波器结构的示意图；图21是表示第九实施例复合介电滤波器结构的示意图；图22是表示第十实施例通信设备的结构方框图。
具体实施例方式
以下将参照图1-10描述本发明第一实施例的多模介电谐振装置。
根据该装置所用的频带选择包括第一实施例在内的每个实施例所示装置设置的介电芯材料。例如，从包含一组钛酸锆-钛酸锡系化合物、稀土钛酸钡系化合物、钛酸钡系化合物、钛酸锌钡系化合物、钛酸镁钡系化合物、铝酸盐稀土钛酸钙系化合物、钛酸镁-钛酸钙系化合物中进行选择。此时，相对介电常数具有从20-130的任意值。在第一实施例和随后示出的其他实施例中，使用相对介电常数为38的钛酸锆。
图1是表示设在腔内的介电芯和所用四个谐振模形状的透视图。图中实线箭头表示电力线，虚线箭头表示磁力线。(A)表示作为第一TM01δ模的TM01δ_x模中的电磁场分布。(B)表示作为第一TE01δ模的TE01δ_y模中的电磁场分布。(C)表示作为第二TE01δ模的TE01δ_x模中的电磁场分布。(D)表示作为第二TM01δ模的TM01δ_y中的电磁场分布。用电力线和磁力线表示所有这些电磁场分布。
另外，图2表示四个模式中包括腔在内的电通量密度分布。此处，(A)为从z-轴方向观看时的视图。(B)是从y-轴方向观看时的视图。而且，实线箭头表示电力线。按照这种方式，将介电芯1设置在具有大致立方体形状的腔2内部。
在TM01δ_x模中，电场指向x方向，磁场在平行于y-z平面的平面内旋转。在这种TM01δ_x模中，电场主要集中在1x部分，即介电芯的x-方向部分上。TM01δ_y模与TM01δ_x模具有以z-轴为中心旋转90°的关系。也就是说，电场指向y方向，而磁场在平行于与y方向垂直的x-z平面的平面内旋转。在这种TM01δ_y模中，电场主要集中在1y部分，即介电芯的y-方向部分上。
在TE01δ_y模中，电场在垂直于y方向的平面中旋转。在这种TE01δ_y模中，电场主要集中在1x部分，即介电芯的x-方向部分上。TE01δ_x模与TE01δ_y模具有以z-轴为中心旋转90°的关系。也即电场在垂直于x方向的平面中旋转。在这种TE01δ_x中，电场主要集中在1y部分，即介电芯的y-方向部分上。
介电芯1的“Pm”所示部分为从介电芯1朝向腔2的内表面伸出的突起。TM模的电通量主要通过该介电芯突起Pm的端面与腔2内表面之间产生的电容部分。也就是说，由该介电芯突起Pm的端面与腔2内表面之间产生的电容决定TM模的谐振频率。此外，通过介电芯1内部的TM模的电通量的独立性增大。
有如下面的详细描述，当TE01δ_y模与TE01δ_x模耦合时，TM01δ_x模与TM01δ_y模之间同时发生耦合。
图4表示对于上述四个谐振模式，通过模拟所得电通量密度的例子。按照这种方式，在TM01δ_x模中，电通量从腔的靠近介电芯x-方向部分1x的一个端面的内表面达到腔的靠近另一端面的内表面。
图3为使用另一介电芯1的例子。此处的(A)为从z-轴方向观看时的视图，(B)为从y-轴方向观看时的视图。在图2和4所示的例子中，通过将介电芯1四侧的端面设置成与腔2内表面分隔开，产生TM01δ_x模和TE01δ_y模。然而，有如图3中所示者，如果介电芯1四侧的端面与腔2内表面相接触，则可起TM011x模和TM011y模的作用。
图5表示上述四个谐振模的耦合顺序。在本例中，TM01δx模与TM01δ_y模耦合，TE01δ_y模与TE01δ_x模耦合，进而TE01δ_x模与TM01δ_y模耦合。再有，与之同时，TM01δ_x模与TM01δ_y模之间不发生耦合。
下面，图6中表示出用于耦合TE01δ_y模与TE01δ_x模，同时TM01δ_x模与TM01δ_y模之间不发生耦合的结构。其中的(D)为沿y-轴方向观看时的侧视图，(A)为在A-A部分上观看时的剖面图，(B)为沿B-B部分做出的剖面图，(C)为在C-C部分上观看时的剖面图。介电芯1主要具有三层结构。(A)、(B)和(C)分别是沿上层La、中间层Lb和下层Lc所取的剖面图。如图(A)中所示，在上层La部分中，在介电芯1的x-方向部分1x与y方向部分1y的相交部分中，形成沿x+y方向(假设x方向为0°时，具有45°方向角的方向)和-(x+y)方向(假设x方向为0°时，具有-135°方向角的方向)伸出的介电芯的突起Pe1。另外，如图(C)中所示，在下层Lc部分中，沿相同方向形成突起Pe2。如图(B)中所示，在中间层Lb部分中，分别形成沿y-z方向(假设x方向为0°时，具有135°方向角的方向)和x-y方向(假设x方向为0°时，具有-45°方向角的方向)伸出的突起Pc。
图7(A)和7(B)表示，当使用具有图6中所示结构的介电芯1时，TE01δ_x模与TE01δ_y模的两个耦合模(TE耦合模)的电通量分布。图7(A)和7(B)分别表示偶数模电通量分布和奇数模电通量分布。在这种情况下，介电芯的突起Pe1用以增大偶数模电通量通过部分的有效介电常数。这也适用于图6中示出的下层的突起Pe2所起的作用。结果，偶数模的谐振频率减小，从而与奇数模的谐振频率产生差别，以将TE01δ_x模与TE01δ_y模耦合。
另一方面，图7(C)表示TM01δ_x模与TM01δ_y模的两个耦合模(TM耦合模)的电通量分布。图(C)和(D)分别表示偶数模电通量分布和奇数模电通量分布。这里的突起Pe1用于增大奇数模电通量通过部分的有效介电常数。这也适用于设置在下层上的突起Pe2所起的作用。因而，奇数模的谐振频率减小，从而与偶数模的谐振频率产生差别，以将TM01δ_x模与TM01δ_y模耦合。
顺便提及，突起Pc设在图6所示介电芯1的中间部分。这些突起Pc以z-轴为中心，相对于上层突起Pe1和下层突起Pe2的伸出方向，按相差90°的方向伸出。这些突起Pc沿该方向作用，是用以减小TM耦合模的偶数模的谐振频率，这与图7(C)和(D)中所示的情形相反。结果，通过确定突起Pe1、Pe2和Pc的量，就可使TM耦合模的偶数模与奇数模的谐振频率相等。也就是说，可抑制TM01δ_x模与TM01δ_y模耦合。尽管介电芯1的突起Pc对TE耦合模也产生某些影响，不过与对TM耦合模的影响相比产生更小的影响，这是因为与介电芯的中间部分相比，上部和下部中TE耦合模的电通量密度相对较高。因而，突起Pc对于TE01δ_x模与TE01δ_y模之间的耦合量几乎没有影响。
通过用这种操作过程确定介电芯1的突起Pe1、Pe2和Pc的大小，可以和TM01δ_x模和TM01δ_y模之间耦合无关地确定TE01δ_x模与TE01δ_y模之间的耦合量。
此处，图8和9中表示出，当设在介电芯1的x-方向部分与y-方向部分的相交部分上突起的突起量改变时，每个谐振模的谐振频率和耦合系数改变的例子。图8(C)为沿着与图8(A)和8(B)中所示相同的方向，在介电芯1的上层、中间层和下层的所有部分上形成介电芯的突起P，并且改变突起量的例子。其中，KM表示TM01δ_x模与TM01δ_y模之间的耦合系数。KE表示TE01δ_x模与TE01δ_y模之间的耦合系数。TEo表示TE耦合模的奇数模的频率。TEe表示TE耦合模的偶数模的频率。TMo表示TM耦合模的奇数模的频率。TMe表示TM耦合模的偶数模的频率。
如上所述，随着突起P的长度(用边长表示突起量)增大，TE模彼此之间的耦合量增大，同时TM模彼此之间的耦合量增大。
图8(D)表示在突起沿与图8(A)和8(B)中所示相同的方向，在介电芯1的上层和下层上伸出，并且突起P沿着相差90°的方向形成在介电芯1的中间部分上，使KM大致为零时的特性曲线。在图(C)中，当介电芯1的突起P的突起量增大时，Tex、Tey、TMx和TMy中任何一个的谐振频率减小。相反，在图(D)中，TMo与TMe的频率几乎相等。也就是说，TM01δ_x模与TM01δ_y不耦合。
图9表示在关于z-轴(垂直于页面的方向)通过介电芯1的180°方向具有旋转对称性的位置上设置突起P，以及在关于z-轴通过90°方向具有旋转对称性的位置上设置下沉S的例子。图9(C)表示突起P和下沉S沿相同方向设置在介电芯1的上层、中间层和下层的任何一层上时的特性曲线。图(D)表示突起P和下沉S按照彼此相差90°的方向设置在介电芯1的中间层上时的特性曲线，并且确定中间层上突起P的突起量与下沉S的下沉量，使KM基本为零。
通过以这种方式形成突起和下沉，可使KE较大，并且如图(D)所示，当TEo增大时TEe减小。因而，可确定两个模的耦合稀疏，同时保持基模(TE01δ_x模和TE01δ_y模)的频率基本为常数。因此，易于独立于谐振频率仅调节耦合系数。
图10的例子中，使用上述四个谐振模式构造包含四级谐振器的介电滤波器。(A)为去掉腔的顶面情况下的平面图。(B)为去掉腔2的近侧壁面所表示的正视图。图10中的介电芯1利用具有低介电常数的支撑台3经粘接被固定于腔2底面的中央部分。因此，介电芯1大致处于腔2的中心。将同轴连接器5a、5b固定于腔2上，并且，它的中央导体作为输入/输出探针4a、4b伸入腔2的内部。探针4a通过电场与TM01δ_x模耦合，在TM01δ_x模中，电通量主要沿x方向通过介电芯1。探针4b通过电场与TM01δ_y模耦合，在TM01δ_y模中，电通量主要沿y方向通过介电芯1。
将介电芯1的具有TM模高电通量密度的中间层部分Lb的高度从中间高度向上或向下偏移，实现图5所示的TM01δ_x模与TE01δ_y模之间的耦合，以及TE01δ_x模与TM01δ_y模之间的耦合。也就是说，打破垂直方向TM01δ_x模与TM01δ_y模的电场强度的平衡，从而使能量从TM01δ_x模转移到TE01δ_y模，在两种模式之间产生耦合。同样，能量从TE01δ_x模转移到TM01δ_y模，在两种模式之间产生耦合。
按照这种方式，介电谐振装置作为具有带通性质且包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
在这一方面，通过沿向上或向下方向偏移图10中所示探针4a、4b在高度方向(z-轴方向)上的位置，也可以偏移TM01δ_x模与TM01δ_y模的电通量分布中心。从而，也可以在TE01δ_y模与TM01δ_x模之间实现耦合。
接下去，图11示出第二实施例介电滤波器的结构。这里，用于介电芯1的TE耦合的突起Pe1、Pe2为圆角形状。另外，用于抑制TM耦合的突起Pc为圆角形状。在这一方面，没有突出的部分(Pe1、Pe2和Pc以z-轴为中心旋转90°的位置)肯定也是圆角形状，从而使介电芯1难以破裂。对于其他部分而言，该结构与第一实施例所示结构相同。因而，按照与第一实施例同样的方式，这种介电谐振装置作为具有带通性质且包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
图12和13表示第三实施例介电滤波器的结构。图12(A)为腔2中介电芯1的平面图，图12(B)为同一介电芯1的正视图。该介电芯1的结构等同于下述结构，其中将图10所示介电芯1的中间层部分Lb移至最下部，以消除下层部分Lc，从而具有包括上层部分La和下层部分Lb’的双层结构。除此之外，也是将探针4a、4b设置在介电芯1下层部分Lb’的中央部分。通过这种双层结构，利用用于TE耦合的突起Pe的突出，可将TM01δ_x模与TM01δ_y模耦合，并通过用来抑制TM耦合的突起Pc的突出，可以抑制TM01δ_x模与TM01δ_y模之间发生耦合。因而，在这种情况下，这种介电谐振装置也作为具有带通性质且包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
在图12所示的例子中，对于TM01δ模，突起Pm处于介电芯1上。不过，有如图13中所示那样，不设置这种介电芯突起Pm，也能在TM01δ模中实现激励和外部耦合。这时，有如图13中所示者，通过将探针4a、4b的平坦表面部分设置成面对介电芯1，可增大介电芯1内部通过介电芯1的TM01δ模的电通量的独立性。
图14和15表示第四实施例介电滤波器的结构。在这两幅图中，(A)为腔2内部介电芯1的平面图，(B)为它的正视图。在第四实施例的介电滤波器中所用的介电芯1，它的整个外形为立方体形状。在上层部分La和下层部分Lb’上分别形成下沉Se和下沉Sc。形成在介电芯1的上层部分La上的下沉Se，使TE耦合模的偶数模与奇数模的谐振频率不同，从而通过该下沉Se使TE01δ_x模与TE01δ_y模耦合。此外，形成在下层部分Lb上的下沉Sc，用于抑制TE耦合模的偶数模与奇数模的频率差。因而，通过权衡下沉Se与Sc，可抑制TM01δ_x模与TM01δ_y模之间发生耦合。
图15示出的例子是去掉图14中在介电芯1上形成的用于TM01δ模的突起Pm。使用这种介电芯，该介电谐振装置也作为具有带通性质的按照相同方式相继包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
图16和17表示第五实施例介电滤波器的结构。这种介电滤波器中所用的介电芯1相当于将图14所示的介电芯1改变成具有圆柱形形状的结构。也就是说，介电芯1整体上大致呈圆柱形形状，在上层部分La上形成用于TE耦合的下沉Se，在下层部分Lb’上形成用于抑制TM耦合的下沉Sc。此外，图17相当于图16中去掉介电芯突起Pm的结构。使用这种形状，该介电谐振装置也作为具有带通性质且包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
图18表示第六实施例的介电滤波器的结构。在平面图中，介电芯1为十字形，在上层部分La上形成用于TE耦合的下沉Se，在下层部分Lb’上形成用于抑制TM耦合的下沉Sc。下沉Se使TE耦合模的偶数模与奇数模的谐振频率不同，从而通过该下沉Se将TM01δ_x模与TM01δ_y模耦合。另外，形成在下层部分Lb上的下沉Sc，用于抑制TE耦合模的偶数模与奇数模的频率不同。因而，可通过权衡下沉Se与Sc，抑制TM01δ_x模与TM01δ_y模之间发生耦合。
利用这种介电芯，该介电谐振装置也作为具有带通性质且包含按照相同方式依次设置的四级谐振器的介电滤波器而工作。
图19表示第七实施例介电滤波器的结构。在本例中，在上层部分和下层部分中分别形成用于TE耦合的孔He和用于抑制TM耦合的孔Hc。通过这种方式，可使TE耦合模的偶数模和奇数模电通量通过的各部分的有效介电常数不同。另外，可使TM耦合模的偶数模和奇数模电通量通过的各部分的有效介电常数大致相等。从而，可将TE01δ_x模与TE01δ_y模耦合，而没有耦合TM01δ_x模与TM01δ_y模。
图20表示第八实施例介电滤波器的结构。这里所用的介电芯1与图12所示的介电芯1相同。不过，在腔2内，将介电芯1设置成以z-轴为中心旋转45°的状态。另外，与上面一致，将探针4a设在介电芯的x-方向部分1x端部附近，而将探针4b设在介电芯的y-方向部分1y端部附近。应予说明的是，尽管1x和1y所表示的介电芯部分并非分别处于x-方向和y-方向，但为了与图12中所示的附图标记相应，使用相同的附图标记。这里，电通量主要通过介电芯11x部分的TM模式可称作TM01δ_(x+y)模，电通量主要通过介电芯11y部分的TM模式可称作TM01δ_(x-y)模。另外，电场在1x部分中旋转的TE模式可称作TE01δ_(x+y)模，电场在1y部分中旋转的TE模可称作TE01δ_(x-y)模。
可以利用TE耦合所用突起Pe的突出，使TE01δ_(x+y)模与TE01δ_(x-y)模耦合，通过用于TM耦合抑制作用的突起Pc的突出，可抑制TM01δ_(x+y)模与TM01δ_(x-y)模之间发生耦合。因而，在此情形中该介电谐振装置也作为具有带通性质且包含四级谐振器的介电滤波器而工作。
继而，图21中示出复合介电滤波器的结构，作为第九实施例。这里的Rtx和Rrx所表示的部分分别包括图20中所示的介电滤波器。探针4tx、4rx通过电场与谐振器Rtx、Rrx当中之一的TM01δ模耦合。此外，探针4ant与谐振器Rtx、Rrx当中另一个的TM01δ模耦合。这里的探针4ant执行相位调节，从而使发射信号不会潜传到接收滤波器中，接收信号不会潜传到发射滤波器中。这里，复合介电滤波器整体上起到发射机/接收机的作用，使用同轴连接器5tx作为发射信号输入部分，5rx作为接收信号输出部分，5ant作为天线连接部分，Rtx作为发射滤波器，Rrx作为接收滤波器，以确定每个谐振模式的频率。
下面，图22中用方框图示出第十实施例通信设备的结构。
这里，用图21中示出的发射机/接收机作为双工器。发射电路和接收电路分别与发射信号输入端口和接收信号输出端口连接。天线与天线端口连接。按照这种方式，构成包含本发明多模介电谐振装置的通信设备。
根据本发明，在作为第一与第二TE01δ模的两个耦合模式的偶数模与奇数模之间产生频率差，从而将第一与第二TM01δ模耦合。此外，在作为第一与第二TM01δ模或TM011模的两个耦合模的偶数模与奇数模之间没有产生频率差，从而第一与第二TM01δ模或TM011模没有彼此耦合。也就是说，可彼此独立地确定第一与第二TE01δ模之间的耦合。
另外，根据本发明，在TE耦合模的偶数模与奇数模之间，电通量通过的介电芯部分的突起量或下沉量不同，并且在具有相对较小TE耦合模电通量密度的介电芯部分上设置下沉或突起，用于消除突起量与下沉量之间的这种差别所致TM耦合模的偶数模与奇数模的频率的变化。从而，消除了由于在具有高TE耦合模电通量密度的部分上设置的介电芯的突起量或下沉量的差别所产生的、TM耦合模的偶数模与奇数模的频率变化，从而可防止第一与第二TM01δ模或TM011模之间发生耦合。
此外，根据本发明，通过在垂直于第一和第二TM01δ模或者第一和第二TM011模的电场方向的平面中，向上或向下偏移第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的电场分布的中心，使第一和第二TM01δ模或TM011模与第一和第二TE01δ模分别耦合。此时，在第一与第二TM01δ模或TM011模之间不发生耦合，从而作为四级谐振器那样进行工作，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，根据本发明，利用包括用作上述四级谐振器的多模介电谐振装置，以及用于将第一级和最后一级谐振器分别耦合到四级谐振器外部的外部耦合装置，可使用介电滤波器作为小尺寸带通滤波器。
此外，根据本发明，利用变化两对上述介电滤波器以及每个介电滤波器共享的外部耦合装置，例如可使用该介电滤波器作为小尺寸发射机/接收机，使用一个滤波器作为发射滤波器，使用另一滤波器作为接收滤波器，并且使用共享的外部耦合装置作为天线端口。
此外，根据本发明，可用在高频电路部分中变化上述介电滤波器或者复合介电滤波器，可以构造具有预定高频性质的小尺寸通信设备。
权利要求
1.一种在腔内设有介电芯的多模介电谐振装置，用于分别产生电场指向第一方向的第一TM01δ模或TM011模，电场指向与第一方向垂直之第二方向的第二TM01δ模或TM011模，电场在垂直于第一方向的平面内旋转的第一TE01δ模，以及电场在垂直于第二方向的平面内旋转的第二TE01δ模；其中，在第一和第二TE01δ中，TE耦合模的偶数模和奇数模电通量所通过的各介电芯部分的有效介电常数彼此不同，并且在第一和第二TM01δ模或TM011模中，TM耦合模的偶数模和奇数模电通量所通过的各介电芯部分的有效介电常数实质相等。
2.根据权利要求1所述的多模介电谐振装置，其中，在TE耦合模的偶数模与奇数模之间，电通量通过的介电芯部分的突起量或下沉量不同，并且在具有相对较小TE耦合模电通量密度的介电芯部分设置下沉或突起，用于因消除突起量或下沉量的所述不同引起的TM耦合模的偶数模与奇数模之间的频率变化。
3.一种包括四级谐振器的多模介电谐振装置，通过在垂直于第一和第二TM01δ模或第一和第二TM011模的电场方向的平面内，向上或向下偏移第一和第二TE01δ模或第一和第二TM011模的电场分布的中心，通过分别将第一和第二TE01δ模耦合以及与第一和第二TM01δ模或TM011模耦合，使第一TM01δ模或TM011模，第一TE01δ模，第二TE01δ模，第二TM01δ模或TM011模依次耦合。
4.一种介电滤波器，它包括权利要求3的多模介电谐振装置，以及用于将第一级和最后一级谐振器分别耦合到构成多模介电谐振装置的四级谐振器外部的外部耦合装置。
5.一种复合介电滤波器，包括两对权利要求3的介电滤波器，其中，各介电滤波器的外部耦合装置是共享的。
6.一种通信设备，在高频电路部分中包括权利要求4的介电滤波器或权利要求5的复合介电滤波器。
全文摘要
电场旋转平面具有垂直关系的两个TE模耦合，与电场方向具有相同垂直关系的两个TM模之间的耦合无关。在产生TMO1δ_x模、TMO1δ_y模、TEO1δ_x模和TEO1δ_y模四个模的多模介电谐振装置中，将突起(Pe1)、(Pe2)设在介电芯(1)的上层(La)和下层上，使TE耦合模的偶数模和奇数模电通量通过的各部分的有效介电常数不同。在介电芯(1)的中间层Lb上形成突起(Pc)，使TM耦合模的偶数模和奇数模电通量通过部分的有效介电常数实质相等。从而，TEO1δ_x模与TEO1δ_y模耦合，同时抑制TMO1δ_x模与TMO1δ_y发生耦合。
文档编号H01P7/10GK1717837SQ200480001578
公开日2006年1月4日 申请日期2004年1月20日 优先权日2003年1月24日
发明者和田贵也, 服部准 申请人:株式会社村田制作所