CN101714683A - 一种具有陷波图形的介质滤波器和双工器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有陷波图形的介质滤波器和双工器，该介质滤波器和双工器包括延伸导电层和长条形导电层，延伸导电层位于上表面相邻两个贯通孔之间，并与所述后侧面的导电层连接，该延伸导电层与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域；长条形导电层位于所述上表面的相邻两个贯通孔下方的无涂层区域内，该长条形导电层与所述延伸导电层垂直。此长条形导电层与相邻两个贯通孔的无涂层区域形成电场中的等效电容，可以在要求的低频带和高频带形成衰减极点，从而在所要求的低频带和高频带建立衰减特性，从而有利于产品的设计并可减小体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有陷波图形的介质滤波器和双工器，具体涉及一种既可以改善低频带又可改善高频带衰减特性的陷波图形的介质滤波器和双工器。
背景技术
介质滤波器已经用于衰减要求频带的边带。通常，介质滤波器由陶瓷材料制成的介质块以及在该介质块内形成的多个同轴谐振器构成。在介质滤波器中应该要求频带具有最小***损耗以及频带边带具有最小衰减比。传统介质滤波器要实现频带边带很好的衰减需要在介质滤波器两端增加陷波通孔以及相应的附加空间内形成，当使用介质滤波器的***设备空间有限时，就只能损失频带边带的衰减特性，无法两者兼顾。
图1A至图1C示出了传统介质滤波器，其中图1A示出了介质滤波器的外形和结构示意图，图1B示出了介质滤波器的等效电路图，图1C示出了介质滤波器的典型频率传播特性曲线图。
图1A所示的介质滤波器包括介质块，该介质块上具有上表面、与上表面平行的下表面以及与上表面和下表面垂直的四个侧面。在介质块内形成有第一贯通孔308、第二贯通孔309、第三贯通孔310、第四贯通孔311。
介质滤波器的下表面和四个侧面涂敷有导电涂层，第一贯通孔308、第二贯通孔309、第三贯通孔310和第四贯通孔311内涂敷有导电涂层，介质滤波器上表面在围绕四个贯通孔的周边部分涂敷有导电涂层，上表面与四个侧面相连的周边导电层315区域涂有导电涂层，第二贯通孔309与第三贯通孔310之间有一导电涂层将正侧面与背侧面导电涂层连接，此导电涂层形成金属感性耦合区320。在上表面第一贯通孔308和第四贯通孔311对应的前侧面303分别设置导电涂层，从而形成一个信号输入衰减器318和一个信号输出衰减器319。
四个贯通孔周围导电涂层区域与周边导电层315区域之间的无涂层区域312形成加载电容器图形。
图1A所示介质滤波器的等效电路见图1B。图1B中的输入端(IN)和输出端(OUT)分别表示图1A中的信号输入衰减器318和信号输出衰减器319。图1A中的第一贯通孔308与第二贯通孔309之间的无涂层距离等效为图1B中的电容C1。图1A中的第三贯通孔310与第四贯通孔311之间的无涂层距离等效为图1B中的电容C2。第二贯通孔309与第三贯通孔310之间的金属感性耦合区320等效为图1B中的电感L。图1C示出了介质滤波器的反射损耗S22和传输特性或衰减特性S32，在低频率点C处形成衰减P1和在高频率点D处形成衰减P2。
随着通信技术对滤波器边带衰减的提高，要求滤波器在通带边带处有更好的衰减。然而，上述传统介质滤波器无法在边带低频率点C和高频率点D处分别形成比P1，P2更好的衰减。当滤波器在AB通带宽度不变时要求在曲线点E、F频率处达到P1、P2时，甚至衰减更好时，上述介质滤波器更是无法实现。如果要达到上述要求，需要在上述传统介质滤波器上再设置两个陷波通孔，如图2所示滤波器中通孔201、202为两个陷波通孔，这样就需要为陷波通孔提供附加空间，不利于器件及其通信设备的小型化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有陷波图形的介质滤波器，该介质滤波器在通带边带处有更好的衰减，从而有利于产品的设计并可减小体积。
为达到上述目的，本发明采用采用的第一技术方案是：
一种具有陷波图形的介质滤波器，具有一个由陶瓷材料构成的介质块，该介质块具有作为开放面的上表面、设有信号输入衰减器和信号输出衰减器的前侧面、涂敷导电层的后侧面、涂敷导电层的左侧面、涂敷导电层的右侧面和涂敷导电层的下表面；该介质块的上表面与下表面之间设有一排贯通孔，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列，各贯通孔内壁涂敷导电层以此构成一排谐振器；在上表面上围绕各贯通孔的周边分别涂敷有一块局部导电层，每块局部导电层四周均为无涂层区域，这些无涂层区域相互贯通，其创新在于：在所述无涂层区域上设有至少一条延伸导电层，每条延伸导电层均与后侧面的导电层连接，而且一条延伸导电层延伸至一对相邻贯通孔之间的无涂层区域内；在无涂层区域上还设有一长条形导电层，该长条形导电层位于前侧面与局部导电层之间的无涂层区域内，长条形导电层的中心线与所述延伸导电层的中心线垂直。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述上表面的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层，该周边导电层与涂敷于左侧面、右侧面和后侧面上的导电层相连接。
2、上述方案中，所述一排贯通孔数目为四个，即第一贯通孔、第二贯通孔、第三贯通孔和第四贯通孔，所述相邻贯通孔分别为第二贯通孔和第三贯通孔。
3、上述方案中，所述长条形导电层左起于第一贯通孔与第二贯通孔之间所对应的无涂层区域，右止于第三贯通孔与第四贯通孔之间所对应的无涂层区域。
4、上述方案中，还包括两个陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于一排作为谐振器的贯通孔的右侧。
为达到上述目的，本发明采用的第二技术方案是：
一种具有陷波图形的介质双工器，具有一个由陶瓷材料构成的一体式介质块，该介质块具有作为开放面的上表面、设有信号输入衰减器、信号输出衰减器和天线端子的前侧面、涂敷导电层的后侧面、涂敷导电层的左侧面、涂敷导电层的右侧面和涂敷导电层的下表面，该介质块的上表面与下表面之间设有一排贯通孔，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列，各贯通孔内壁涂敷导电层以此构成一排谐振器；在上表面上围绕各贯通孔的周边分别涂敷有一块局部导电层，每块局部导电层四周均为无涂层区域，这些无涂层区域相互贯通，其创新在于：至少两个延伸导电层分别位于上表面至少两对相邻贯通孔之间的无涂层区域内，并与所述后侧面的导电层连接，该延伸导电层与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域，所述至少两个延伸导电层一部分位于所述天线端子右侧的上表面上，其余延伸导电层位于所述天线端子左侧的的上表面上；两个长条形导电层位于前侧面与局部导电层之间的无涂层区域内，一个长条形导电层位于所述天线端子右侧的上表面上，另一个长条形导电层位于所述天线端子左侧的上表面上，长条形导电层的中心线与所述延伸导电层的中心线垂直。
1、上述方案中，所述上表面的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层，该周边导电层与涂敷于左侧面、右侧面和后侧面上的导电层相连接。
2、上述方案中，还包括两个陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于一排作为谐振器的贯通孔的右侧。
本发明工作原理及其优点效果：延伸导电层位于上表面相邻两个贯通孔之间，并与所述后侧面的导电层连接，该延伸导电层与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域；长条形导电层位于所述上表面的相邻两个贯通孔下方的无涂层区域内，该长条形导电层与所述延伸导电层垂直。此长条形导电层与相邻两个贯通孔的无涂层区域形成形成电场中的等效电容，可以在要求的低频带和高频带形成衰减极点，从而在所要求的低频带和高频带建立衰减特性，从而有利于产品的设计并可减小体积。
附图说明
附图1A为现有介质滤波器的立体图；
附图1B为图1A所示的介质滤波器的等效电路图；
附图1C为图1A所示的介质滤波器的典型频率传播特性曲线图；
附图2为现有具有低频带和高频带陷波衰减特性的介质滤波器的立体图；
附图3A为本发明具有陷波图形的介质滤波器的立体图；
附图3B为附图3A所示的介质滤波器的俯视图；
附图3C为附图3A所示的介质滤波器的等效电路图；
附图3D为附图3A所示的介质滤波器的典型频率传播特性曲线图；
附图3E为附图3D与附图1C的传输特性曲线图比较图；
附图3F为改变陷波图形的传输特性曲线图比较图；
附图4为本发明具有陷波图形的介质滤波器的第二实施例立体图；
附图5为本发明具有陷波图形的介质双工器。
以上附图中：201、第一陷波孔，202、第二陷波孔，301、介质块，302、上表面，303、前侧面，304、后侧面，305、左侧面，306、右侧面，307、下表面，308、第一贯通孔，309、第二贯通孔，310、第三贯通孔，311、第四贯通孔，312、无涂层区域，313、延伸导电层，314、长条形导电层，315、周边导电层，316、内导电层，317、局部导电层，318、信号输入衰减器，319、信号输出衰减器，320、金属感性耦合区，321、导电层，401、第一延伸导电层，402、第二延伸导电层，403、第三延伸导电层，404、第五贯通孔，405、第六贯通孔，406、第一衰减器延伸导电层，407、第二衰减器延伸导电层，408、第一长条形导电层，409、第二长条形导电层，501、天线端子。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种具有陷波图形的介质滤波器
附图3A所示，一种具有陷波图形的介质滤波器，具有一个由陶瓷材料构成的一体式介质块301，该介质块301具有作为开放面的上表面302、设有信号输入衰减器318和信号输出衰减器319的前侧面、涂敷导电层的后侧面304、涂敷导电层的左侧面305、涂敷导电层的右侧面306和涂敷导电层的下表面307，该涂敷导电层形成用作屏蔽电极或接地电极的外部导体。
该介质块301的上表面302与下表面307之间设有一排作为谐振器的贯通孔308、309、310、311，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列；在每个贯通孔的内表面上设有金属镀层形成内导体层316，在上表面上围绕各贯通孔设有局部导体层317，将导电材料涂敷到通孔的周边内壁。各贯通孔四周为无涂层区域312。
设有信号输入衰减器318和信号输出衰减器319的前侧面303，在前侧面303上形成与上表面302相邻的无涂层区域312，该无涂层区域312连接到上表面302的无涂层区域，将信号输入衰减器318位于与第一贯通孔308对应的前侧面303上无涂层区域312内，信号输入衰减器318通过前侧面303的无涂层区域312和上表面302的无涂层区域312将信号输入衰减器318连接到作为谐振器第一贯通孔308，同理，信号输出衰减器319设置到与第四贯通孔311对应的前侧面303上无涂层区域312内，通过前侧面303的无涂层区域312和上表面的无涂层区域312将信信号输出衰减器319连接到作为谐振器第四贯通孔311。
所述上表面302的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层315，该周边导电层315与涂敷于左侧面305、右侧面306和后侧面304上的导电层相连接。
所述一排贯通孔数目为四个，所述相邻两个贯通孔分别为第二贯通孔309和第三贯通孔310。
一个延伸导电层313位于上表面302相邻两个贯通孔之间，并与所述后侧面304的导电层连接，形成金属感性层，该延伸导电层313与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域312；一个长条形导电层314位于所述上表面302的相邻两个贯通孔下方的无涂层区域312内，该长条形导电层314与所述延伸导电层313垂直。
所述长条形导电层314左起于第一贯通孔308与第二贯通孔309之间的无涂层区域312，右止于第三通孔310与第四通孔311之间的无涂层区域312。
介质滤波器还可包括两个位于所述上表面并与所述贯通孔在一直线上的陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧的右侧。
图3C示出了图3A所示的介质滤波器的等效电路图。IN端和OUT端分别表示信号输入衰减器318和信号输出衰减器319。由信号输入衰减器318与第一贯通孔308之间的距离等效为电容器Cin，而信号输出衰减器319与第四贯通孔311之间的距离等效为电容器Cout。各贯通孔308、309、310、311的长度通孔直径以及围绕各通孔的局部导电层317等效为既具感性又具有容性的谐振器DR1、DR2、DR3、DR4，分别与图3c上各节点N1、N2、N3、N4相连。
第一贯通孔308的局部导电层与第二贯通孔309的局部导电层之间的无涂层区域312形成电场的等效电容C1，第三贯通孔310的局部导电层317与第四贯通孔311的局部导电层之间的无涂层区域312形成电场的等效电容C2。第二贯通孔309的局部导电层与第三贯通孔310的局部导电层之间的无涂层区域312和之间的局部导电层317形成电场的等效电感L。
长条形导电层314形成陷波图形，长条形导电层314与第二贯通孔309的局部导电层317、第三贯通孔310的局部导电层317之间的无涂层区域312距离形成电场的等效陷波电容CN并连接在节点N1与N2之间。
参考图3D根据长条形导电层314形成陷波图形与第二贯通孔周边的局部导电层318、第三贯通孔310周边的局部导电层317之间形成的电场的等效电容CN，分别在低频边带和高频边带形成衰减极点C、D，根据存在的衰减极点，在低频边带位置C形成衰减值为NP1，在高频边带位置D形成衰减值为NP2。
如附图3E，从图上的曲线比较可明显看出根据本实用新型原理构建的介质滤波器的传输特性曲线在低频边带C和高频边带D形成的衰减明显好于传统介质滤波器。
如附图3B和3E如上所述，可以通过改变陷波图形与第二贯通孔309周边的局部导电层317、第三贯通孔310周边的局部导电层317的距离D1或改变陷波图形314的长度D2来实现衰减极点的移动。
附图3F所示，显示了长条形导电层314形成陷波图形的长度D2与长条形导电层314形成陷波图形的长度D2变短时特性曲线比较。陷波极点分别由C1、D1转移到C2、D2。
本实施例测试设备为安捷伦公司的网络分析仪，型号为AGILENT-15071B。
实施例二：一种具有陷波图形的介质滤波器
附图4所示，一种具有陷波图形的介质滤波器，具有一个由陶瓷材料构成的一体式介质块301，该介质块具有作为开放面的上表面302、设有信号输入衰减器318和信号输出衰减器319的前侧面、涂敷导电层的后侧面304、涂敷导电层的左侧面305、涂敷导电层的右侧面306和涂敷导电层的下表面307，该涂敷导电层形成用作屏蔽电极或接地电极的外部导体。
该介质块的上表面302与下表面307之间设有一排作为谐振器的贯通孔，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列；在每个贯通孔的内表面上设有金属镀层形成内导体层316，在上表面上围绕各贯通孔设有局部导体层317，将导电材料涂敷到通孔的周边内壁。各贯通孔四周为无涂层区域312。
设有信号输入衰减器318和信号输出衰减器319的前侧面，在前侧面303上形成与上表面302相邻的无涂层区域312，该无涂层区域312连接到上表面302的无涂层区域，将信号输入衰减器318位于与第一贯通孔308对应的前侧面303上无涂层区域312内，信号输入衰减器318通过前侧面303的无涂层区域312和上表面302的无涂层区域312将信号输入衰减器318连接到第一贯通孔谐振器308，同理，信号输出衰减器319设置到与第四贯通孔311对应的前侧面303上无涂层区域312b内，通过前侧面303的无涂层区域312和上表面的无涂层区域312将信信号输出衰减器319连接到第四通孔谐振器311。上表面302上设有与信号输入衰减器318连接的第一衰减器延伸导电层406，同时表面302上设有与信号输出衰减器319连接的第二衰减器延伸导电层407。
所述上表面302的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层315，该周边导电层315与涂敷于左侧面305、右侧面306和后侧面304上的导电层相连接。
所述一排贯通孔数目为六个，有三对相邻两个贯通孔分别为第五贯通孔404和第一贯通孔308，为第二贯通孔309和第三贯通孔310，为第四贯通孔311和第六贯通孔405。
该介质滤波器包括三个延伸导电层，第一延伸导电层401位于上表面302第五贯通孔404和第一贯通孔308之间的无涂层区域，并与所述后侧面304的导电层连接，形成金属感性层，该延伸导电层401与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域312；同理，第二延伸导电层402位于上表面302第二贯通孔309和第三贯通孔310之间的无涂层区域；第三延伸导电层403位于上表面302第四贯通孔311和第六贯通孔405之间的无涂层区域。第二长条形导电层408位于所述上表面302的贯通孔下方的无涂层区域312内，该第二长条形导电层408与所述三个延伸导电层401、402、403垂直。
介质滤波器还可包括两个位于所述上表面302并与所述贯通孔在一直线上的陷波孔即第一陷波孔201、第一陷波孔202，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧的右侧。
实施例三：一种具有陷波图形的介质双工器
如附图5所示，一种具有陷波图形的介质双工器，具有一个由陶瓷材料构成的一体式介质块，该介质块具有作为开放面的上表面302、设有信号输入衰减器318、信号输出衰减器319和天线端子501的前侧面、涂敷导电层的后侧面304、涂敷导电层的左侧面305、涂敷导电层的右侧面306和涂敷导电层的下表面307。
所述上表面302的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层，该周边导电层与涂敷于左侧面、右侧面和后侧面304上的导电层相连接。
该介质块的上表面302与下表面307之间设有一排作为谐振器的贯通孔，所述一排贯通孔数目为七个，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列；各贯通孔四周为无涂层区域312，三个延伸导电层分别位于上表面三对相邻贯通孔之间的无涂层区域，并与所述后侧面304的导电层连接，该延伸导电层与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域，所述三个延伸导电层一个位于所述天线端子501的左侧，其余两个延伸导电层位于所述天线端子501的右侧；两个长条形导电层位于所述上表面302的一排贯通孔与所述前侧面303之间的无涂层区域内，一个长条形导电层409位于所述天线端子501的右侧，另一个长条形导电层408位于所述天线端子501的左侧，两个长条形导电层均与所述延伸导电层垂直。
还包括上表面302上设有与信号输入衰减器318连接的第一衰减器延伸导电层406，同时表面302上设有与信号输出衰减器319连接的第二衰减器延伸导电层407。
两个位于所述上表面并与所述贯通孔在一直线上的陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于所述一排作为谐振器的贯通孔的左侧的右侧。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有陷波图形的介质滤波器，具有一个由陶瓷材料构成的介质块(301)，该介质块(301)具有作为开放面的上表面(302)、设有信号输入衰减器(318)和信号输出衰减器(319)的前侧面(303)、涂敷导电层的后侧面(304)、涂敷导电层的左侧面(305)、涂敷导电层的右侧面(306)和涂敷导电层的下表面(307)；该介质块(301)的上表面(302)与下表面(307)之间设有一排贯通孔，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列，各贯通孔内壁涂敷导电层以此构成一排谐振器；在上表面(302)上围绕各贯通孔的周边分别涂敷有一块局部导电层(317)，每块局部导电层(317)四周均为无涂层区域(312)，这些无涂层区域(312)相互贯通，其特征在于：在所述无涂层区域(312)上设有至少一条延伸导电层(313)，每条延伸导电层(313)均与后侧面(304)的导电层连接，而且一条延伸导电层(313)延伸至一对相邻贯通孔之间的无涂层区域(312)内；在无涂层区域(312)上还设有一长条形导电层(314)，该长条形导电层(314)位于前侧面(303)与局部导电层(317)之间的无涂层区域(312)内，长条形导电层(314)的中心线与所述延伸导电层(313)的中心线垂直。
2.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于：所述上表面(302)的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层(315)，该周边导电层(315)与涂敷于左侧面、右侧面和后侧面上的导电层相连接。
3.根据权利要求1所述的介质滤波器，其特征在于：所述一排贯通孔数目为四个，即第一贯通孔(308)、第二贯通孔(309)、第三贯通孔(310)和第四贯通孔(311)，所述相邻贯通孔分别为第二贯通孔(309)和第三贯通孔(310)。
4.根据权利要求3所述的介质滤波器，其特征在于：所述长条形导电层(314)左起于第一贯通孔(308)与第二贯通孔(309)之间所对应的无涂层区域(312)，右止于第三贯通孔(310)与第四贯通孔(311)之间所对应的无涂层区域(312)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的介质滤波器，其特征在于：还包括两个陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于一排作为谐振器的贯通孔的右侧。
6.一种具有陷波图形的介质双工器，具有一个由陶瓷材料构成的一体式介质块(301)，该介质块(301)具有作为开放面的上表面(302)、设有信号输入衰减器(318)、信号输出衰减器(319)和天线端子(501)的前侧面、涂敷导电层的后侧面(304)、涂敷导电层的左侧面(305)、涂敷导电层的右侧面(306)和涂敷导电层的下表面(307)，该介质块(301)的上表面(302)与下表面(307)之间设有一排贯通孔，所述贯通孔的轴线彼此平行、并列，各贯通孔内壁涂敷导电层以此构成一排谐振器；在上表面(302)上围绕各贯通孔的周边分别涂敷有一块局部导电层(317)，每块局部导电层(317)四周均为无涂层区域(312)，这些无涂层区域(312)相互贯通，其特征在于：至少两个延伸导电层分别位于上表面至少两对相邻贯通孔之间的无涂层区域内，并与所述后侧面(304)的导电层连接，该延伸导电层与所述相邻两个贯通孔之间为无涂层区域，所述至少两个延伸导电层一部分位于所述天线端子右侧的上表面上，其余延伸导电层位于所述天线端子左侧的的上表面上；两个长条形导电层(314)位于前侧面(303)与局部导电层(317)之间的无涂层区域(312)内，一个长条形导电层位于所述天线端子(501)右侧的上表面上，另一个长条形导电层位于所述天线端子(501)左侧的上表面上，长条形导电层(314)的中心线与所述延伸导电层(313)的中心线垂直。
7.根据权利要求1所述的介质双工器，其特征在于：所述上表面(302)的左侧、右侧和后侧边缘处设有周边导电层(315)，该周边导电层与涂敷于左侧面(305)、右侧面(306)和后侧面(304)上的导电层相连接。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的介质双工器，其特征在于：还包括两个陷波孔，该陷波孔结构与所述贯通孔相同，一个位于一排作为谐振器的贯通孔的左侧，另一个位于一排作为谐振器的贯通孔的右侧。
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