专利名称：介质滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及1/4波长谐振电路的介质滤波器。
图9是表示已有的介质滤波器结构的斜视图，
图10是其横剖面图，图11是其等效电路图，图12是表示其电场分布和磁场分布的说明图，图13是表示其频率特性的说明图。如图9和图10所示，在大致长方体形状的介质块1上形成其前面开口并对着后方的面的二个平行长方体的有底孔，在该有底孔的内面分别形成着内导体2-1、2-2。因而，如图10所示，介质块1的水平剖面被形成E字形状。而且，在介质块1的外周面形成外导体6，进而，在介质块1的前面的全体形成着使内导体2-1、2-2和外导体6短路的短路导体5。在介质块1的两侧面分别设置着为连接内导体2-1、2-2的输入输出电极4-1、4-2，同时形成孔并在该孔的内面形成着连接导体3-1、3-2。还有，作为其它的已有技术例，众所周知的是采用电容连接来代替直接连接内导体2-1、2-2和输入输出电极4-1、4-2。用压力加工或注射模塑成形等方法将微波用的介质材料制成这样的介质块1，用烧接或无电解电镀等方法将导电性膏形成导体或电极。
该介质块1的2个内导体2-1、2-2的一端被外导体6短路，另一端被电容元件终端，由此构成1/4波长型的并联谐振电路，其等效电路如图11所示地能由谐振线路8-1、8-2和终端电容7-1、7-2表示。这里，谐振线路8-1、8-2分别相当于内导体2-1、2-2，而且，终端电容7-1、7-2分别是在内导体2-1、2-2的开放端侧(孔的底面)和外导体6之间形成的电容。
图12(a)表示谐振频率fo处的磁场、电场的分布曲线，图12(b)表示着在如图13所示的衰减极点④的频率ft的磁场、电场的分布曲线。在图12(a)、(b)中，符号7表示终端电容，符号8表示谐振线路，横轴表示电场、磁场的强度，纵轴表示线路8的位置。而且，磁场分布曲线能用以短路端8a作为原点的余弦波曲线表示，电场分布曲线能用以短路端8a作为原点的正弦波曲线表示。
这时，斜线部a、b的各自面积分别表示谐振线路8的磁场强度、电场强度。并且，点C是在还包含用终端电容7缩短的部分的谐振频率fo的相位成90度的位置。即，图12(a)表示着将短路端8a和点C的距离设为λ/4的谐振频率fo的电磁场分布。从图就可明白，在谐振频率fo，斜线部a的面积大于斜线部b的面积。这表示着在谐振线路8内磁场耦合的一方起支配作用。
与此相反，如图12(b)所示，在能描绘斜线部a的面积(磁场强度)和斜线部b的面积(电场强度)相等的磁场分布曲线、电场分布曲线的频率，损失变成无限大(衰减极点)。从图12(b)就可知道，在设短路端8a和与谐振线路8的长度相当的点d的距离为λ/4的频率ft，斜线部a、b的面积相等。并且，该点d位于比在基频fo的90度位置短的位置。即，在通频带的上侧存在衰减极点④的频率ft。
图13表示上述已有技术例的带通滤波器(BPF)特性，横轴是频率(0～6GHz)，纵轴是衰减量ATT(-80～0dB)。图中①、②、③分别表示基频f0二次谐波2fo和三次谐波3fo，而且④是上述的衰减极点，fo＜ft＜2fo＜3fo。但是，在由这样的特性的1/4波长谐振器的介质带通滤波器BPF中存在有在基频fo的3倍、5倍的奇数倍的频率产生假谐振而变成通频带，与2fo、3fo频率相对应的衰减不足够的问题(图13分别为2fo-17dB，3fo-8dB)。因而，实际上例如有必要将阻止2fo、3fo频的低通滤波器(LPF)组合地使用。
并且，随着最近无线通信系统的高频化，本机振荡器的振荡频率和图像(影像)频率比通信频率低的场合较多，为了排除这些情况，迫切希望在比通信频率fo低的频有衰减极点的介质滤波器。但是，在上述已有技术例由于基频fo的下侧没有衰减极点，所以不能实现该希望。因而，为排除本机振荡频率和图像频率就必须有另外的陷波电路。
本发明的目的是鉴于上述已有的问题，提供能实现确实地阻止基频的上侧和下侧的频率而使基频通过的带通特性的介质滤波器。
本发明在介质框的内部，通过相互电磁耦合的谐振线路和使外导体与这些谐振线路的一端短路那样地且相互不电磁耦合地或弱耦合地形成的短路部连接线路来构成1/4波长谐振电路。如这样地构成，通过合适地设定谐振线路的长度即阻抗和短路部连接线路的长度即阻抗，能在通频的下侧和上侧产生衰减极点，并且能产生所希望的衰减量。
在本发明的介质滤波器，在外面形成外导体的介质块的内部有多个相互电磁耦合的1/4波长谐振电路，上述1/4波长谐振电路的各个都有在上述介质块内部所形成的内导体和使上述外导体与该内导体的一端短路那样地且相互不电磁耦合地或弱合地在上述介质块的一端面所形成的短路部连接导体。由于这样的结构，能实现确实地阻止基频的上侧和下侧的频率而使基频通过的带通特性。
并且，在本发明的介质滤波器有一方的端面开口且向着另一方的端面形成多个平行有底的介质块、在上述有底孔的内面形成的多个内导体、在除了上述介质块的上述一方端面之外的其它外面形成的外导体、在上述介质块的上述一方的端面使上述外导体连接上述各内导体那样地且不电磁耦合或弱耦合地形成的多个短路部连接导体。由于这样的结构，能实现确实地阻止基频的上侧或下侧的频率而使基频通过的带通特性。
并且，使多个短路部连接导体在上述介质块的上述一方的端面从上述内导体的短路端相互向反方向延长那样地形成，或在多个短路部连接导体之间形成电磁屏蔽构件，这是有效果的。
图1是表示涉及本发明第1实施例的介质滤波器的斜视图。
图2是表示图1的介质滤波器的横剖面图。
图3是图1的介质滤波器的等效电路图。
图4是表示图1的介质滤波器的电场分布和磁场分布的一例的说明图。
图5是表示图1的介质滤波器的频率特性一例的说明图。
图6是表示本发明第2实施例所涉及的介质滤波器的斜视图。
图7是表示本发明第3实施例所涉及的介质滤波器的斜视图。
图8是表示本发明第4实施例所涉及的介质滤波器的斜视图。
图9是表示已有技术的介质滤波器结构的斜视图。
图10是表示图9的介质滤波器的横剖面图。
图11是图9的介质滤波器的等效电路图。
图12是表示图9的介质滤波器的电场分布和磁场分布的说明图。
图13是表示图9的介质滤波器的频率特性的说明图。
如图1和图2所示，在本实施例所涉及的介质块1的前面1-a形成短路部连接导体11-1、11-2(微波传输线)，这一点与在介质块1的前面全体形成短路内导体2-1、2-2和外导体6而用的短路导体5的已有技术例不同。如详细地说明，沿前后方向形成在大致长方体的介质块1的前面1-a开口并对着后方的面的二个平行长方体有底孔，在该二个平行的长方体的有底孔内面分别形成着内导体10-1、10-2。因而，如图2所示，介质块1的水平剖面形成大致E的字形。
在介质块1的外面中除了前面1-a以外的上、下、左、右、后的各面形成外导体6，因而，在内导体10-1、10-2中相当于底的区域(开放端)和相对向的后面的外面的外导体6之间形成静电电容。进而，在介质块1的两侧面分别设置着为连接内导体10-1、10-2的输入输出电极4-1、4-2，同时形成孔，并在该孔的内面形成着连接导体3-1、3-2。
而且，短路部连接导体11-1、11-2被相互不电磁耦合或弱耦合那样地形成着，在介质块1的前面1-a使短路部连接导体11-1从内导体10-1的开口沿左侧延伸那样地形成着，并且使短路部连接导体11-2从内导体10-2的开口沿右侧延伸那样地形成着。该短路部连接导体11-1、11-2的制造方法是在前面1-a形成凹部并在前面1-a的整个面形成导体，可用磨削加工形成，并且也可以制成图形等形成前面1-a来代替形成凹部。还有，如图1所示的剖面线表示着没有形成导体的部分。
如图3所示，该介质滤波器的等效电路是有短路部连接线路15-1、15-2和谐振线路13-1、13-2和终端电容12-1、12-2的1/4波长谐振电路，短路部连接线路15-1、15-2和谐振线路13-1、13-2分别相当于图2所示的短路部连接导体11-1、11-2和内导体10-1、10-2。而且，短路部连接线路15-1、15-2的各线路阻抗Z1被设定得比谐振线路13-1、13-2的各线路阻抗Z2大(Z1＞＞Z2)，使谐振线路13-1、13-2进行电磁耦合作为BPF而动作。
参照图4和图5说明该动作，图4所示的纵轴、横轴和上述的图12相同，图4(a)表示谐振频率fo的分布曲线，图4(b)表示在第1衰减极点⑤(参照图5)的频率ft1的分布曲线，图4(c)表示在第2衰减极点④的频率ft2的分布曲线。并且，图中的符号12表示终端电容，符号13表示谐振线路，符号15表示短路部连接线路。
本实施例所涉及的介质滤波器的构造也和已有技术例同样地是1/4波长谐振电路，所以，磁场分布曲线能用以短路端15a为原点的余弦波曲线表示，电场分布曲线能用以短路端15a为原点的正弦波曲线表示。图中的C’点是还包含线路13和15和用终端电容12缩短部分的谐振频率fo的相位变为90度的位置。即，如表示将短路端15a和点C’的距离作为λ/4的基频fo的电磁场分布，则就变成如图4(a)所示那样。但是，在上述结构的场合有线路13和15，但由于耦合着的仅是谐振线路13(图示的耦合部13a，非耦合部15b)，所以在谐振线路13内的磁场和电场强度变为各曲线的谐振线路13内的强度。还有，图中斜线部a的面积表示磁场的强度，斜线部b的面积表示电场强度，图4(a)作为一例表示磁场耦合＜电场耦合的场合。
这里，和上述已有技术例相同地，在斜线部a的面积(磁场强度)和斜线部b的面积(电场强度)变成相等的频率产生衰减极点。图4(b)表示在两者变成相等的频率在点C’的附近产生相位变成90度的点e。在该例中点e位于比C’长的位置，衰减极点⑤的频率ft1位于通频带fo的下侧。该衰减极点的频率ft1主要由非耦合部15b的位置，即短路部连接线路15-1、15-2的长度(Z1的大小)决定，如短路部连接线路15-1、15-2变短，则和已有技术例相同，使衰减极点⑤的频率ft1向通频带fo的上侧移动。
图4(c)表示斜线部a的面积和斜线部b的面积相等的频率也在2fo的附近，该相位变为90度的位置在点f。该点f由于位于点C’的1/2附近，所以衰减极点④的频率ft2在2fo附近产生，该频率ft2主要由耦合部13a的位置，即谐振线路13-1、13-2的长度(Z2的大小)决定。因而，上述构造将短路部连接线路15-1和15-2不耦合作为条件。
然后，参照图6说明第2实施例。在该实施例中，为了使短路连接线路15-1和15-2变短，所以短路部连接导体17-1、17-2的长度比第1实施例的短路部连接导体11-1、11-2短，因而，将前面1-6的左右两端切槽而形成外导体6-1、6-2。
在图7所示的第3实施例中，为了使短路部连接线路15-1和15-2的耦合度变小，短路部连接导体19-1从内导体18-1的开口沿下方向形成，短路部连接导体19-2从内导体18-2的开口沿上方向形成。
在图8所示的第4实施例中，短路部连接导体21-1、21-2共同分别从内导体20-1、20-2的开口沿下方向平行地形成，但为了使短路连接导体21-1和21-2的耦合度变小，在短路部连接导体21-1和21-2之间(前面部分6-3)迂回地形成外导体6，并且，在该前面部分6-3和短路部连接导体21-1、21-2之间不形成外导体6(图示1-d，1-e)。
根据这样的构造，通过任意组合短路部连接线路15-1、15-2等的长度(即Z1的大小)和谐振线路13-1、13-2等的长度(即Z2的大小)，不改变通频fo而能改变衰减极点⑤、④的频率ft1、ft2。因而，例如，如图5所示，能如ft1＜fo＜2fo＜ft2＜3fo那样地构成衰减极点④的频率f2位于2fo和3fo之间的BPF，在图5所示的例中，在2fo能实现-30dB的衰减量，在3fo能实现-28dB的衰减量。并且，在fo的下侧由于能产生衰减极点⑤，所以在比本机振荡频率和图像频率fo低的场合也能断开本机振荡频率和图像频率。
如以上说明那样根据本发明，通过适当地设定谐振线路的长度即阻抗和短路部连接线路的长度即阻抗，就能在通频的下侧和上侧的两侧产生衰减极点，并且能产生所希望的衰减量，所以能实现确实阻止基频的上侧和下侧的频率而使基频通过的带通特性。
权利要求
1.一种介质滤波器，其特征在于，在外面形成外导体的介质块的内部有相互电磁耦合的多个1/4波长谐振电路，上述各个1/4波长谐振电路有在上述介质块的内部所形成的内导体、和使该内导体的一端与上述外导体短路那样地且相互间电磁不耦合地或弱耦合地在上述电介质部件的一端面所形成的短路部连接导体。
2.如权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于，在上述多个短路部连接导体之间形成电磁屏蔽构件。
3.一种介质滤波器，其特征在于，具有一边的端面开口并对着另一边端面形成的多个平行有底孔的介质块、在上述有底孔的内面形成的多个内导体、在除了上述介质块的上述一边端面外的其它的外面所形成的外导体、和在上述介质块的上述一边的端面使上述外导体和上述各内导体连接那样地且相互不电磁耦合或弱耦合地形成的多个短路连接导体。
4.如权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，上述多个短路连接导体是在上述介质块的上述一边的端面从上述内导体的短路端相互沿反方向延长而形成的。
5.如权利要求4所述的介质滤波器，其特征在于，在上述多个短路部连接导体之间形成着电磁屏蔽构件。
6.如权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于，在上述多个短路部连接导体之间形成着电磁屏蔽构件。
全文摘要
在介质块1的前面1-a上沿前后方向形成2个平行长方体的有底孔，在该有底孔的内面分别形成着内导体10-1、10-2。介质块1的外面中除前面1-a以外的各面上形成外导体6，在前面1-a上相互不耦合那样地从内导体10-1、10-2的一端沿外侧的水平方向延长地形成短路部连接导体11-1、11-2。通过任意组合短路部连接导体11-1、11-2的长度(即Z
文档编号H01P7/10GK1167346SQ9710427
公开日1997年12月10日 申请日期1997年5月15日 优先权日1996年5月15日
发明者荒木正继 申请人:阿尔卑斯电气株式会社