DE60110033T2

DE60110033T2 - Bandpassfilter mit einer kompakten dielektrischen Struktur aus halbwellen Resonatoren und dazwischenliegenden evanescenten Wellenleitern

Info

Publication number: DE60110033T2
Application number: DE60110033T
Authority: DE
Inventors: Arun Chandra Kundu
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: US6714103B2; CN1215728C; DE60110033D1; US20020158718A1; EP1244171A1; EP1244171B1; CN1376003A; JP2002353703A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandpassfilter und insbesondere ein sehr kompaktes und einfach herzustellendes Bandpassfilter.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurden bemerkenswerte Fortschritte bei der Miniaturisierung von Kommunikationsendgeräten erreicht, normalerweise Mobiltelefone, und zwar dank der Miniaturisierung der darin enthaltenen, verschiedenen Komponenten. Eine der wichtigsten Komponenten, die sich in einem Kommunikationsgerät befindet, ist ein Bandpassfilter.
Wie in "A Novel TE_10δ Rectangular Waveguide Resonator and Its Bandpass Filter Applications (Proceedings of the Korea-Japan Microwave Workshop 2000, September 2000), Seite 88, 8" gezeigt, ist ein Bandpassfilter bekannt, bei dem eine Vielzahl von dielektrischen TE-Mode Halbwellen (λ/2) Resonatoren auf einer Schaltkreisplatine mit einem vorbestimmten Abstand vorgesehen sind. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Bandpassfilter wirken die Distanzen zwischen den Resonatoren (Luftspalte) als sogenannte gedämpfte Wellenleiter, um die benachbarten Resonatoren mit einer vorbestimmten Kopplungskonstanten zu koppeln.
Da ein fortwährendes Bedürfnis besteht, die verschiedenen Kommunikationsendgeräte weiter zu miniaturisieren, ist auch eine weitere Miniaturisierung des darin enthaltenen Bandpassfilters erforderlich.
Bei dem vorstehend beschriebenen Bandpassfilter müssen jedoch die Resonatoren auf der Schaltkreisplatine montiert werden, da sie durch die Luftspalte gekoppelt sind. Die Gesamtgröße des Bandpassfilters wird daher recht groß, da er aus einer Vielzahl von unabhängigen Komponenten zusammengesetzt ist.
Außerdem müssen die Luftspalte bei dem oben beschriebenen Bandpassfilter genau eingestellt sein, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Selbst durch kleine Fehler bezüglich der Einstellung der Luftspalte werden die Eigenschaften des Bandpassfilters sehr deutlich verändert. Dies macht es daher sehr schwierig, das oben beschriebene Bandpassfilter herzustellen. Die Kosten des Bandpassfilters sind daher sehr hoch.
Daher ist ein kompaktes und leicht herzustellendes Bandpassfilter gewünscht.
In der EP 0 855 757 ist ein dielektrisches Filter offenbart, das aus Resonatoren gebildet ist, die in Reihe mit dielektrischen Kopplungsfenstern verbunden sind, die zwischen den Resonatoren angeordnet sind. Die dielektrische Konstante des Dielektrikums, durch das die dielektrischen Kopplungsfenster gebildet sind, ist verschieden von der des Dielektrikums, durch das die Resonatoren gebildet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes und leicht herzustellendes Bandpassfilter zur Verfügung zu stellen.
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung können durch ein Bandpassfilter gelöst werden mit: einem ersten TEM-Mode Halbwellen Resonator, der durch einen ersten dielektrischen Block gebildet ist, welcher ein erstes offenes Ende an einer ersten Seitenoberfläche, ein zweites offenes Ende an einer zweiten Seitenoberfläche gegenüberliegend dem ersten offenen Ende, einen Eingangsanschluss, welcher an der zweiten Seitenoberfläche davon ausgebildet ist, und Metallplatten aufweist, welche an einer oberen und einer unteren Oberfläche, welche einander gegenüberstehen, und an einer dritten und einer vierten Seitenoberflächen, welche einander gegenüberstehen, ausgebildet sind; einem zweiten TEM-Mode Halbwellen Resonator, der durch einen zweiten dielektrischen Block, welcher ein erstes offenes Ende an einer ersten Seitenoberfläche, ein zweites offenes Ende an einer zweiten Seitenoberfläche gegenüberliegend dem ersten offenen Ende, einen Ausgangsanschluss, welcher auf der zweiten Seitenoberfläche davon ausgebildet ist, und Metallplatten aufweist, welche an einer oberen und einer unteren Oberfläche, welche einander gegenüberstehen, und an einer dritten und einer vierten Seitenoberfläche, welche zueinander gegenüberliegen, ausgebildet sind; einem gedämpften Wellenleiter, welcher zwischen dem ersten offenen Ende des ersten TEM-Mode Halbwellen Resonators und dem ersten offenen Ende des zweiten TEM-Mode Halbwellen Resonators angeordnet ist; und wobei der erste TEM-Mode Halbwellen Resonator, der zweite TEM-Mode Halbwellen Resonator und der gedämpfte Wellenleiter eine einzelne Einheit sind und aus demselben dielektrischen Material hergestellt sind.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung, da der erste Halbwellen (λ/2) Resonator, der zweite Halbwellen (λ/2) Resonator und der gedämpfte Wellenleiter eine einzelne Einheit sind und aus demselben dielektrischen Material hergestellt sind, müssen sie nicht auf einer Schaltkreisplatine montiert sein, um einen Luftspalt zu bilden. Daher kann die Gesamtgröße des Bandpassfilters reduziert und die Herstellung des Bandpassfilters vereinfacht werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt die Durchlassband-Resonanzfrequenz ungefähr 5,5 GHz.
Vorzugsweise ist der gedämpfte Wellenleiter durch einen dritten dielektrischen Block gebildet, welcher eine erste Seitenoberfläche in Kontakt mit der ersten Seitenoberfläche des ersten Resonators und eine zweite Seitenoberfläche in Kontakt mit der ersten Seitenoberfläche des zweiten Resonators, eine obere und eine untere Oberfläche, welche einander gegenüberstehen, und eine dritte und eine vierte Seitenoberfläche hat, welche einander gegenüberstehen, wobei eine Metallplatte an der unteren Oberfläche ausgebildet ist, und wobei die unteren Oberflächen des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Blocks planparallel sind.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die oberen Oberflächen des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Blocks planparallel.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung fallen die Teile von zumindest einem Paar an Oberflächen unter einem ersten Paar, welches die oberen Oberflächen des ersten und des dritten dielektrischen Blocks enthält, einem zweiten Paar, welches die dritten Oberflächen des ersten und des dritten dielektrischen Blocks enthält, und einem dritten Paar, welches die vierten Oberflächen des ersten und des dritten dielektrischen Blocks enthält, in unterschiedliche Ebenen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 1 zeigt, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 1 aus 1 zeigt.
3 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht, die das Bandpassfilter 1 aus 1 zeigt.
4 ist eine schematische Darstellung, die die Stärke von einem elektrischen Feld zeigt, das durch einen dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonator erzeugt wird.
5(a) ist eine schematische Darstellung, die den Stromfluss in einem dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonator zeigt.
5(b) ist eine schematische Ansicht, die ein paralleles elektrisches Metallplatte-Wellenleiter-Mode-Feld in der Referenzebene aus 5(a) zeigt.
6 ist eine äquivalente Schaltungsdarstellung von dem in 1 bis 3 gezeigten Bandpassfilter 1.
7 ist eine Darstellung, die die Frequenzcharakteristikkurve von dem in 1 bis 3 gezeigten Bandpassfilter 1 zeigt.
8 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dicke h von einem gedämpften Wellenleiter 4 und einer ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd und einer geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even zeigt.
9 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dicke h von einem gedämpften Wellenleiter 4 und einer Koppelungskonstanten k zeigt.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 1' zeigt, bei dem die Dicke h von dem gedämpften Wellenleiter 4 auf kleiner als 0,965 mm eingestellt ist.
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 1' aus 10 zeigt.
12 ist eine Darstellung, die die Frequenzcharakteristikkurve von dem in 10 und 11 gezeigten Bandpassfilter 1' zeigt.
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 20 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
14 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 20 aus 13 zeigt.
15 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 40 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
16 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 40 aus 15 zeigt.
17 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 60 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 60 aus 17 zeigt.
19 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 90 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
20 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 90 aus 19 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist ein Bandpassfilter 1, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, durch einen ersten Resonator 2, einen zweiten Resonator 3 und einen gedämpften Wellenleiter 4 gebildet, der zwischen dem ersten 2 und zweiten Resonator 3 angeordnet ist.
Der erste Resonator 2 und der zweite Resonator 3 sind symmetrisch. Jeder ist aus einem dielektrischen Block gebildet, dessen Länge, Breite und Dicke 1,3 mm, 5,1 mm und 1,0 mm betragen. Diese dielektrischen Blöcke sind aus einem dielektrischen Material hergestellt, dessen dielektrische Konstante εr = 37 beträgt. Der gedämpfte Wellenleiter 4 ist aus einem dielektrischen Block gebildet, dessen Länge, Breite und Dicke 0,2 mm, 5,1 mm und 1,0 mm betragen. Er ist aus dem gleichen dielektrischen Material hergestellt wie die dielektrischen Blöcke, durch die der erste 2 und der zweite Resonator 3 gebildet sind. Somit hat das Bandpassfilter 1 Abmessungen in Länge, Breite und Dicke von 2,8 mm, 5,1 mm und 1,0 mm.
Der erste Resonator 2, der zweite Resonator 3 und der gedämpfte Wellenleiter 4 sind so zusammengesetzt, dass ihre unteren Oberflächen planparallel sind. Es sei angemerkt, dass dies nicht bedeutet, dass sie physikalisch verschiedene Komponenten sind. Das heißt, das Bandpassfilter 1 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist durch eine einzelne dielektrische Einheit von im wesentlichen rechteckiger, prismenförmiger Gestalt gebildet.
In dieser Beschreibung sind die Oberflächen, die den zugehörigen unteren Oberflächen der dielektrischen Blöcke gegenüberliegen, die den ersten Resonator 2, den zweiten Resonator 3 und den gedämpften Wellenleiter 4 bilden, jeweils als eine "obere Oberfläche" definiert. Unter den Oberflächen der dielektrischen Blöcke, durch die der erste und der zweite Resonator 2 und 3 gebildet sind, ist jede Oberfläche, die mit dem gedämpften Wellenleiter 4 Kontakt hat, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 2 und 3 bilden, ist jede Oberfläche, die der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Oberflächen der dielektrischen Blöcke, durch die der erste und der zweite Resonator 2 und 3 gebildet sind, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und als eine "vierte Seitenoberfläche" bezüglich jedes Blocks definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den gedämpften Wellenleiter 4 bildet, ist die Oberfläche, die sich mit der ersten Seitenoberfläche des ersten Resonators 2 in Kontakt befindet, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, durch den der gedämpfte Wellenleiter 4 gebildet ist, ist die Oberfläche, die sich mit der ersten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 3 in Kontakt befindet, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Flächen des dielektrischen Blocks, durch den der gedämpfte Wellenleiter 4 gebildet ist, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und als eine "vierte Seitenoberfläche" definiert. Daher sind "Länge", "Breite", und "Dicke" des ersten Resonators 2, des zweiten Resonators 3 und des gedämpften Wellenleiters 4 als die Distanz zwischen der ersten und zweiten Seitenoberfläche, als die Distanz zwischen der dritten und vierten Seitenoberfläche bzw. als die Distanz zwischen der oberen und unteren Oberfläche definiert. Die dritten Seitenoberflächen des ersten Resonators 2, des zweiten Resonators 3 und des gedämpften Wellenleiters 4 sind planparallel, und die vierten Seitenoberflächen des ersten Resonators 2, des zweiten Resonators 3 und des gedämpften Wellenleiters 4 sind ebenfalls planparallel.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, sind Metallplatten 5, 6 und 7 an den gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des ersten Resonators 2 gebildet, und eine Metallplatte 9 ist an der unteren Oberfläche des ersten Resonators 2 mit Ausnahme eines freien Bereichs 8 gebildet. Diese Metallplatten 5, 6, 7 und 9 sind miteinander kurzgeschlossen. Auf ähnliche Weise sind Metallplatten 10, 11 und 12 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 3 gebildet, und eine Metallplatte 14 ist an der unteren Oberfläche des zweiten Resonators 3 mit Ausnahme eines freien Bereichs 13 gebildet. Diese Metallplatten 10, 11, 12 und 14 sind miteinander kurzgeschlossen. Eine Metallplatte 15 ist an der gesamten unteren Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 4 gebildet. Diese Metallplatten 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14 und 15 sind somit miteinander kurzgeschlossen und geerdet.
Wie in 1 und 3 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 16, deren Höhe und Breite 0,8 mm bzw. 3,1 mm beträgt, an der zweiten Seitenoberfläche des ersten Resonators 2 gebildet, wobei der freie Bereich 8 verhindert, dass die Erregerelektrode 16 mit der Metallplatte 9 in Kontakt steht, die an der unteren Oberfläche gebildet ist. Auf ähnliche Weise ist eine Erregerelektrode 17, deren Höhe und Breite 0,8 mm bzw. 3,1 mm beträgt, am der zweiten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 3 gebildet, wobei der freie Bereich 13 verhindert, dass die Elektrode 17 mit der Metallplatte 14 in Kontakt steht, die an der unteren Oberfläche gebildet ist. Eine der Erregerelektroden 16 und 17 wird als eine Eingangselektrode verwendet, und die andere wird als eine Ausgangselektrode verwendet.
Die Metallplatten 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14 und 15 sowie die Erregerelektroden 16 und 17 sind aus Silber hergestellt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von Silber beschränkt, und stattdessen können andere Arten von Metall verwendet werden.
Keine Elektrode ist auf den übrigen Oberflächen des ersten Resonators 2, des zweiten Resonators 3 und des gedämpften Wellenleiters 4 gebildet, die daher offene Enden bilden.
Jeder von dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3, die die oben beschriebene Struktur haben, wirkt als ein dielektrischer Halbwellen (λ/2) Resonator. Der gedämpfte Wellenleiter 4 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein E-Mode Wellenleiter.
Es werden nun die Eigenschaften der dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonatoren beschrieben, die durch den ersten Resonator 2 und den zweiten Resonator 3 gebildet sind.
4 ist eine schematische Darstellung, die die Stärke von einem elektrischen Feld zeigt, das durch den dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonator erzeugt wird.
Wie in 4 gezeigt, ist bei diesem Typ von dielektrischem Halbwellen (λ/2) Resonator das elektrische Feld an den Seitenoberflächen (die dritte und vierte Seitenoberfläche) minimal, an denen die Metallplatten, die auf der oberen und unteren Oberfläche gebildeten Metallplatten kurzschließen, und das elektrische Feld ist in einer Symmetrie-Ebene maximal, die nicht der Luft ausgesetzt ist. Daher sind bei diesem Typ von dielektrischem Halbwellen (λ/2) Resonator die Strahlungsverluste sehr viel kleiner als die bei einem dielektrischen Viertelwellen (λ/4) Resonator.
Die Gesamtgröße des dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonators ist fast doppelt so groß wie die eines dielektrischen Viertelwellen (λ/4) Resonators mit den gleichen Eigenschaften. Jedoch ist bei diesem Typ von dielektrischem Halbwellen (λ/2) Resonator die Resonanzfrequenz umgekehrt proportional zu der Breite des dielektrischen Blocks. Wenn daher in diesem Fall die gewünschte Resonanzfrequenz relativ hoch ist, wie z.B. 5,25 GHz, dann muss die Gesamtgröße von dem dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonator klein sein.
Wie in 5(a) gezeigt, strömt der Strom bei diesem Typ von dielektrischem Halbwellen (λ/2) Resonator entlang der x-Achse, die die Richtung der Mode-Ausbreitung ist. Die Position der Erregerelektrode befindet sich nicht entlang der Mode-Ausbreitung. Für diesen Typ von Ausbreitung wird das TE-Mode elektrische Feld des parallelen Metall-Wellenleiter-Mode außerdem zusätzlich zu dem erwarteten TEM-Mode erregt.
5(b) ist eine schematische Darstellung, die das TE-Mode elektrische Feld von dem parallelen Metallplatten-Wellenleiter-Mode in der Referenzebene von 5(a) zeigt.
Bei einem Bandpassfilter, der durch zwei dielektrische TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonatoren gebildet ist, sind die TE-Mode elektrischen Felder von dem parallelen Metall-Wellenleiter-Mode bezüglicherer Richtung entgegengesetzt, und eine kapazitive Kopplung findet zwischen diesen statt, welche die direkte Kopplung zwischen den I/O-Anschlüssen ist.
6 ist eine äquivalente Schaltungsdarstellung des in 1 bis 3 gezeigten Bandpassfilters 1.
In dieser Figur sind der erste Resonator 2 und der zweite Resonator 3 durch zwei parallele L-C-Schaltungen 18-1 bzw. 18-2 dargestellt. Der gedämpfte Wellenleiter 4 ist durch eine parallele L-C-Schaltung 19 dargestellt, die eine Induktivität Lm und eine Kapazität Cm enthält. Die parallele L-C-Schaltung 19 bildet eine interne Kopplung zwischen dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3. Die Erregerelektroden 16 und 17 sind durch zwei Kapazitäten Ce dargestellt. Die Kapazität Cd stellt eine direkte Kopplungskapazität zwischen den Erregerelektroden 16 und 17 dar.
7 ist eine Darstellung, die die Frequenzcharakteristikkurve des in 1 bis 3 gezeigten Bandpassfilters 1 zeigt.
In dieser Figur stellt S11 den Reflektionskoeffizienten dar, und S21 stellt den Transmissionskoeffizienten dar. Wie in 7 gezeigt, beträgt die Resonanzfrequenz des Bandpassfilters 1 etwa 5,25 GHz, und seine 3-dB-Bandbreite beträgt etwa 410 MHz. Außerdem treten Dämpfungspole bei etwa 4,8 GHz und 7,2 GHz auf, da die dominante Kopplung zwischen den beiden Resonatoren durch den gedämpften Wellenleiter 4 induktiv ist. Keine Dämpfungspole treten in dem Fall auf, wenn die dominante Kopplung zwischen den beiden Resonatoren durch dem gedämpften Wellenleiter 4 kapazitiv ist. Wie aus 7 ersichtlich, ist die untere Kante von dem Durchlassband der Frequenzcharakteristiken im Vergleich mit der oberen Kante von dem Durchlassband scharf.
8 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 und der ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd und der geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even zeigt.
Wie in 8 gezeigt, obwohl die geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even nur eine geringe Abhängigkeit von der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 hat, nimmt die ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd mit zunehmender Dicke h deutlich ab. In dem Bereich, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 kleiner als 0,965 mm (erster Bereich) ist, ist die ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd größer als die geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even. In dem Bereich, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 höher ist als 0,965 mm (zweiter Bereich), ist die geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even höher als die ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd. In dem Bereich, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 0,965 mm beträgt, sind die ungeradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_odd und die geradzahlig-Mode Resonanzfrequenz f_even etwa gleich groß. Dies impliziert, dass die dominante Kopplung zwischen den beiden Resonatoren durch den gedämpften Wellenleiter 4 in dem ersten Bereich kapazitiv ist und die dominante Kopplung zwischen den beiden Resonatoren durch den gedämpften Wellenleiter 4 in dem zweiten Bereich induktiv ist.
Die Kopplungskonstante k kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Die Beziehung zwischen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 und der Kopplungskonstanten k kann unter Bezugnahme auf Gleichung (1) erhalten werden.
9 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 und der Kopplungskonstanten k zeigt, die aus Gleichung (1) erhalten wird.
Die Kopplungskonstante k kann als eine Kombination der kapazitiven Kopplungskonstanten k_c und der induktiven Kopplungskonstanten k_i betrachtet werden.
Wie in 9 gezeigt, nimmt die Kopplungskonstante k_total mit zunehmender Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 exponentiell zu und wird bei einer Dicke h von 0,965 mm zu Null. Das bedeutet, dass die kapazitive Kopplungskonstante k_c und die induktive Kopplungskonstante k_i einander gleich sind, wenn die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 gleich 0,965 mm ist. In dem Bereich, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 kleiner als 0,965 mm ist (erster Bereich), wird die kapazitive Kopplungskonstante k_c größer als die induktive Kopplungskonstante k_i. In dem Bereich, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 größer als 0,965 mm (zweiter Bereich) ist, wird die kapazitive Kopplungskonstante k_c kleiner als die induktive Kopplungskonstante k_i.
Wie aus 9 offensichtlich, wird in dem Fall, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf 1,0 mm eingestellt wird, wie bei dem Bandpassfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, die dominante Kopplung des ersten Resonators 2 und des zweiten Resonators 3 induktiv, und k beträgt etwa 0,055. In diesem Fall wird der externe Qualitätsfaktor etwa 17,6.
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus dem ersten Resonator 2, dem zweiten Resonator 3 und dem gedämpften Wellenleiter 4 als eine einzelne Einheit gebildet ist, muss der Luftspalt nicht durch Montage der Komponenten auf einer Schaltkreisplatine gebildet werden. Daher kann die Gesamtgröße des Bandpassfilters 1 reduziert und die Herstellung des Bandpassfilters 1 vereinfacht werden.
Außerdem sind bei dem Bandpassfilter 1 in Folge der Tatsache, dass dielektrische Halbwellen (λ/2) Resonatoren für den ersten Resonator 2 und den zweiten Resonator 3 verwendet werden, die Strahlungsverluste, die an den offenen Enden auftreten, relativ klein im Vergleich mit dem Fall der Verwendung von dielektrischen Viertelwellen (λ/4) Resonatoren. Die Gesamtgröße von einem dielektrischen Halbwellen (λ/2) Resonator ist annähernd doppelt so groß wie die eines dielektrischen Viertelwellen (λ/4) Resonators. Jedoch sind die Strahlungsverluste bei dem dielektrischen TEM-Mode Resonator proportional zu dem Quadrat der Resonanzfrequenz, wohingegen die Größe des Resonators umgekehrt proportional zu der Resonanzfrequenz ist. Daher ist in dem Fall, in dem die gewünschte Resonanzfrequenz relativ hoch ist, wie beispielsweise über 5 GHz, das Bandpassfilter 1 dieses Ausführungsbeispiel besonders wirksam.
Bei dem Bandpassfilter 1 wird die dominante Kopplung zwischen dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3 durch Einstellen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf 1,0 mm (> 0,965 mm) induktiv. Jedoch kann eine kapazitive dominante Kopplung zwischen dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3 durch Einstellen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf kleiner als 0,965 mm erhalten werden. Als nächstes wird ein anderes Bandpassfilter beschrieben, dessen dominante Kopplung zwischen dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3 induktiv ist, und zwar durch Einstellen der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf kleiner als 0,965 mm.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 1' zeigt, bei dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf kleiner als 0,965 mm eingestellt ist. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 1' aus 10 zeigt.
Wie in 10 und 11 gezeigt, hat das Bandpassfilter 1' die gleiche Struktur und die gleiche Abmessung wie das Bandpassfilter 1, mit der Ausnahme, dass die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf 0,93 mm eingestellt ist. Daher kann eine dielektrische Einheit mit einer solchen Form durch Ausbilden eines Schlitzes an einer einzelnen dielektrischen Einheit an einem Bereich hergestellt werden, der der oberen Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 4 entspricht. Wie aus 9 offensichtlich, werden in dem Fall, in dem die Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 auf 0,93 mm eingestellt wird, wie bei dem Bandpassfilter 1', die dominante Kopplung des ersten Resonators 2 und des zweiten Resonators 3 kapazitiv, und k beträgt etwa –0,055.
12 ist eine Darstellung, die die Frequenzcharakteristikkurve des in 10 und 11 gezeigten Bandpassfilters 1' zeigt.
In dieser Figur stellt S11 den Reflektionskoeffizienten dar, und S21 stellt den Transmissionskoeffizienten dar. Wie in 12 gezeigt, beträgt die Resonanzfrequenz des Bandpassfilters 1' etwa 5,5 GHz, und seine 3-dB-Bandbreite beträgt etwa 410 MHz. Im Gegensatz zu dem Bandpassfilter 1 erscheinen keine Schwächungspole. Dies ist der Fall, da die dominante Kopplung zwischen den beiden Resonatoren durch den gedämpften Wellenleiter 4 kapazitiv ist. Wie aus 12 offensichtlich, ist die obere Kante von dem Durchlassband der Frequenzcharakteristiken scharf im Vergleich mit der unteren Kante von dem Durchlassband.
Wie oben beschrieben kann bei dem Bandpassfilter dieses Ausführungsbeispiels die gewünschte Kopplungskonstante k durch Steuerung der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 so erhalten werden, dass die gewünschte Frequenzcharakteristik erhalten werden kann.
Es muss angemerkt werden, dass die Kopplungskonstante k zwischen dem ersten Resonator 2 und dem zweiten Resonator 3 nicht nur basierend auf der Dicke h des gedämpften Wellenleiters 4 gesteuert werden kann, sondern auch durch die Breite des gedämpften Wellenleiters 4. Es wird nun ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem die Kopplungskonstante k basierend auf der Breite des gedämpften Wellenleiters gesteuert wird.
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 20 zeigt, das ein anders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 20 aus 13 zeigt.
Wie in 13 und 14 gezeigt, ist das Bandpassfilter 20, das ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, durch einen ersten Resonator 21, einen zweiten Resonator 22 und einem gedämpften Wellenleiter 23 gebildet, der zwischen dem ersten und dem zweiten Resonator 21 und 22 angeordnet ist. Die oberen Oberflächen, die unteren Oberflächen, die ersten Seitenoberflächen, die zweiten Seitenoberflächen, die dritten Seitenoberflächen und die vierten Seitenoberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 21 und 22 sowie den gedämpften Wellenleiter 23 bilden, sind so definiert, wie die entsprechenden Flächen des Bandpassfilters 1, der vorstehend beschrieben wurde.
Bei dem Bandpassfilter 20 dieses Ausführungsbeispiels ist die Breite des gedämpften Wellenleiters 23 schmaler eingestellt als die Breiten des ersten Resonators 21 und des zweiten Resonators 22, wohingegen die Dicke des gedämpften Wellenleiters 23 gleich der Dicke des ersten Resonators 21 und des zweiten Resonators 22 eingestellt ist. Die oberen Oberflächen, die unteren Oberflächen und die vierten Seitenoberflächen des ersten Resonators 21, des zweiten Resonators 22 und des gedämpften Wellenleiters 23 sind somit planparallel. Eine dielektrische Einheit mit einer solchen Form kann durch Ausbilden eines Schlitzes an einer einzelnen dielektrischen Einheit in einem Bereich hergestellt werden, der der dritten Seitenoberfläche des gedämpften Wellenleiters 23 entspricht.
Wie in 13 und 14 gezeigt, sind die Metallplatten 24, 25 und 26 an der gesamten oberen Fläche, der gesamten dritten Seitenfläche und der gesamten vierten Seitenfläche des ersten Resonators 21 ausgebildet, und eine Metallplatte 28 ist an der unteren Oberfläche des ersten Resonators 21 mit Ausnahme eines freien Bereichs 27 ausgebildet. Diese Metallplatten 24, 25, 26 und 28 sind miteinander kurzgeschlossen. Auf ähnliche Weise sind Metallplatten 29, 30 und 31 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 22 ausgebildet, und eine Metallplatte 33 ist an der unteren Oberfläche des zweiten Resonators 22 mit Ausnahme eines freien Bereichs 32 ausgebildet. Diese Metallplatten 29, 30, 31 und 33 sind miteinander kurzgeschlossen. Eine Metallplatte 34 ist an der gesamten unteren Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 23 ausgebildet. Diese Metallplatten 24, 25, 26, 28, 29, 30, 31, 33 und 34 sind somit miteinander kurzgeschlossen und geerdet.
Wie in 13 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 35 an der zweiten Seitenoberfläche des ersten Resonators 21 ausgebildet, wobei der freie Bereich 27 verhindert, dass die Erregerelektrode 35 mit der auf der unteren Oberfläche gebildeten Metallplatte 28 Kontakt hat. Auf ähnliche Weise, wie in 14 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 36 an der zweiten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 22 ausgebildet, wobei der freie Bereich 32 verhindert, dass die Erregerelektrode 36 mit der auf der unteren Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 33 Kontakt hat. Eine der Erregerelektroden 35 und 36 wird als eine Eingangselektrode verwendet, und die andere wird als eine Ausgangselektrode verwendet.
Jeder von dem ersten Resonator 21 und dem zweiten Resonator 22 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein dielektrischer Halbwellen (λ/2) Resonator. Der gedämpfte Wellenleiter 23 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein E-Mode Wellenleiter.
Bei dem Bandpassfilter 20 kann die Kopplungskonstante k_total basierend auf der Breite des gedämpften Wellenleiters 23 gesteuert werden.
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus dem ersten Resonator 21, dem zweiten Resonator 22 und dem gedämpften Wellenleiter 23 als eine einzelne Einheit gebildet ist, kann dessen Gesamtgröße vermindert werden, und die Herstellung des Bandpassfilters wird vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
15 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 40 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 40 aus 15 zeigt.
Wie in 15 und 16 gezeigt, ist das Bandpassfilter 40, dass ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, aus einem ersten Resonator 41, einem zweiten Resonator 42 und einem gedämpften Wellenleiter 43 gebildet, der zwischen dem ersten und dem zweiten Resonator 41 und 42 angeordnet ist. Die oberen Oberflächen, die unteren Oberflächen, die ersten Seitenoberflächen, die zweiten Seitenoberflächen, die dritten Seitenoberflächen und die vierten Seitenoberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 41 und 42 sowie den gedämpften Wellenleiter 43 bilden, sind genauso wie die entsprechenden Oberflächen der vorstehend erläuterten Bandpassfilter 1 und 20 definiert.
In dem Bandpassfilter 40 dieses Ausführungsbeispiels ist die Breite des gedämpften Wellenleiters 43 schmaler eingestellt als die Breiten von dem ersten Resonator 41 und dem zweiten Resonator 42, wohingegen die Dicke von dem gedämpften Wellenleiter 43 gleich der Dicke von dem ersten Resonator 41 und dem zweiten Resonator 42 eingestellt ist. Die oberen Oberflächen und unteren Oberflächen des ersten Resonator 41, des zweiten Resonators 42 und des gedämpften Wellenleiters 43 sind somit planparallel. Eine dielektrische Einheit mit einer solchen Form kann durch Ausbilden von Schlitzen in einer einzelnen dielektrischen Einheit in Bereichen hergestellt werden, die der dritten und vierten Seitenoberfläche des gedämpften Wellenleiters 43 entsprechen.
Wie in 15 und 16 gezeigt, sind Metallplatten 44, 45 und 46 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des ersten Resonators 41 ausgebildet, und eine Metallplatte 48 ist mit Ausnahme eines freien Bereichs 47 an der unteren Oberfläche des ersten Resonators 41 ausgebildet. Diese Metallplatten 44, 45, 46 und 48 sind miteinander kurzgeschlossen. Auf ähnliche Weise sind Metallplatten 49, 50 und 51 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 42 ausgebildet, und eine Metallplatte 53 ist an der unteren Oberfläche des zweiten Resonators 42 ausgebildet, und zwar mit Ausnahme eines freien Bereichs 52. Diese Metallplatten 49, 50, 51 und 53 sind miteinander kurzgeschlossen. Eine Metallplatte (nicht gezeigt) ist an der gesamten unteren Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 43 ausgebildet. Diese Metallplatten 44, 45, 46, 48, 49, 50, 51 und 53 sowie die Metallplatte, die an der unteren Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 43 ausgebildet ist, sind somit miteinander kurzgeschlossen und geerdet.
Wie in 15 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 55 an der zweiten Seitenoberfläche des ersten Resonators 41 ausgebildet, wobei der freie Bereich 47 verhindert, dass die Erregerelektrode 55 mit der an der unteren Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 48 Kontakt hat. Auf ähnliche Weise, wie in 16 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 56 an der zweiten seitlichen Oberfläche des zweiten Resonators 42 ausgebildet, wobei der freie Bereich 52 verhindert, dass die Erregerelektrode 56 mit der an der unteren Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 53 Kontakt hat. Eine der Erregerelektroden 55 und 56 wird als eine Eingangselektrode verwendet, und die andere wird als eine Ausgangselektrode verwendet.
Jeder von dem ersten Resonator 41 und dem zweiten Resonator 42 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein dielektrischer Halbwellen (λ/2) Resonator. Der gedämpften Wellenleiter 43 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein E-Mode Wellenleiter.
Bei dem Bandpassfilter 40, wie auch bei dem Bandpassfilter 20 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, kann die Kopplungskonstante k_total basierend auf der Breite des gedämpften Wellenleiters 43 gesteuert werden.
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter 40 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch den ersten Resonator 41, den zweiten Resonator 42 und den gedämpften Wellenleiter 43 als eine einzelne Einheit gebildet ist, kann dessen Gesamtgröße minimiert und die Herstellung des Bandpassfilters vereinfacht werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
17 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 60 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. 18 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 60 aus 17 zeigt.
Wie in 17 und 18 gezeigt, ist das Bandpassfilter 60, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, durch einen ersten Resonator 61, einen zweiten Resonator 62, einen dritten Resonator 63, einen ersten gedämpften Wellenleiter 64, der zwischen dem ersten und dem zweiten Resonator 61 und 62 angeordnet ist, und einen zweiten gedämpften Wellenleiter 65 gebildet, der zwischen dem zweiten und dem dritten Resonator 62 und 63 angeordnet ist. Das heißt, das Bandpassfilter 60 dieses Ausführungsbeispiels ist eine Art dreistufiges Bandpassfilter.
Der erste Resonator 61, der zweite Resonator 62, der dritte Resonator 63, der erste gedämpfte Wellenleiter 64 und der zweite gedämpfte Wellenleiter 65 sind so kombiniert, dass ihre untere Oberflächen planparallel sind. Es ist wichtig anzumerken, dass dies nicht bedeutet, dass sie physikalisch verschiedene Komponenten sind, aber sie bilden eine einzelne dielektrische Einheit mit Schlitzen in ihrer oberen Oberfläche in Bereichen, die als der erste gedämpfte Wellenleiter 64 und als der zweite gedämpfte Wellenleiter 65 wirken. Das heißt, das Bandpassfilter 60 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls als eine einzelne dielektrische Einheit gebildet.
In dieser Beschreibung sind die Oberflächen, die den zugehörigen unteren Oberflächen der dielektrischen Blöcke gegenüberliegen, die den ersten Resonator 61, den zweiten Resonator 62, den dritten Resonator 63, den ersten gedämpften Wellenleiter 64 und den zweiten gedämpften Wellenleiter 65 bilden, jeweils als eine "obere Oberfläche" definiert. Unter den Oberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 61 und 62 bilden, ist jede Oberfläche, die mit dem ersten gedämpften Wellenleiter 64 Kontakt hat, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 61 und 62 bilden, ist jede Oberfläche, die der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Oberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 61 und 62 bilden, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und als eine "vierte Seitenoberfläche" bezüglich jedes Blocks definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den dritten Resonator 63 bildet, ist die Oberfläche, die in Kontakt mit dem zweiten gedämpften Wellenleiter 65 steht, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den dritten Resonator 63 bildet, ist die Oberfläche, die der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Flächen des dielektrischen Blocks, der den dritten Resonator 63 bildet, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und als eine "vierte Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den ersten gedämpften Wellenleiter 64 bildet, ist die Oberfläche, die mit der ersten Seitenoberfläche des ersten Resonators 61 Kontakt hat, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den ersten gedämpften Wellenleiter 64 bildet, ist die Oberfläche, die mit der ersten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 62 Kontakt hat, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den ersten gedämpften Wellenleiter 64 bildet, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und eine "vierte Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den zweiten gedämpften Wellenleiter 65 bildet, ist die Oberfläche, die mit der ersten Seitenoberfläche des dritten Resonators 63 Kontakt hat, als eine "erste Seitenoberfläche" definiert. Unter den Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den zweiten gedämpften Wellenleiter 65 bildet, ist die Oberfläche, die mit der zweiten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 62 Kontakt hat, als eine "zweite Seitenoberfläche" definiert. Die übrigen Oberflächen des dielektrischen Blocks, der den zweiten gedämpften Wellenleiter 65 bildet, sind als eine "dritte Seitenoberfläche" und eine "vierte Seitenoberfläche" definiert.
Die dritten Seitenoberflächen des ersten Resonators 61, des zweiten Resonators 62, des dritten Resonators 63, des ersten gedämpften Wellenleiters 64 und des zweiten gedämpften Wellenleiters 65 sind planparallel, und die vierten Seitenoberflächen davon sind ebenfalls planparallel.
Wie in 17 und 18 gezeigt, sind Metallplatten 66, 67 und 68 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des ersten Resonators 61 gebildet, und eine Metallplatte 70 ist an der unteren Oberfläche des ersten Resonators 61 gebildet, und zwar mit Ausnahme eines freien Bereichs 69. Diese Metallplatten 66, 67, 68 und 70 sind miteinander kurzgeschlossen. Metallplatten 71, 72, 73 und 74 sind an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche, der gesamten vierten Seitenoberfläche und der gesamten unteren Oberfläche des zweiten Resonators 62 gebildet. Diese Metallplatten 71, 72, 73 und 74 sind miteinander kurzgeschlossen. Metallplatten 75, 76 und 77 sind an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des dritten Resonators 63 gebildet, und eine Metallplatte 79 ist an der unteren Oberfläche des dritten Resonators 63 gebildet, mit Ausnahme eines freien Bereichs 78. Diese Metallplatten 75, 76, 77 und 79 sind miteinander kurzgeschlossen. Außerdem sind Metallplatten 80 und 81 an den gesamten unteren Oberflächen des ersten beziehungsweise des zweiten gedämpften Wellenleiters 64 und 65 gebildet. Diese Metallplatten 66, 67, 68, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 79, 80 und 81 sind daher miteinander kurzgeschlossen und geerdet.
Wie in 17 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 82 an der zweiten Seitenoberfläche von dem ersten Resonator 61 gebildet, wobei der freie Bereich 69 verhindert, dass die Erregerelektrode 82 mit der an der unteren Oberfläche gebildeten Metallplatte 70 Kontakt hat. Auf ähnliche Weise, wie in 18 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 83 an der zweiten Seitenoberfläche von dem dritten Resonator 63 gebildet, wobei der freie Bereich 78 verhindert, dass die Erregerelektrode 83 mit der an der unteren Oberfläche gebildeten Metallplatte 79 Kontakt hat. Eine der Erregerelektroden 82 und 83 wird als eine Eingangselektrode verwendet, und die andere wird als eine Ausgangselektrode verwendet.
Jeder von dem ersten bis dritten Resonator 61 bis 63 mit der oben beschriebenen Struktur wirkt als ein dielektrischer Halbwellen (λ/2) Resonator. Jeder von dem ersten und zweiten gedämpften Wellenleiter 64 und 65 mit der oben beschriebenen Struktur wirkt als ein E-Mode Wellenleiter.
Bei dem Bandpassfilter 60 können Frequenzcharakteristiken mit scharfen Kanten im Vergleich mit denen der vorstehend beschriebenen Bandpassfilter 1, 20 und 40 durch Einstellen der Kopplungskonstanten k1_total zwischen dem ersten Resonator 61 und dem zweiten Resonator 62 sowie der Kopplungskonstanten k2_total zwischen dem zweiten Resonator 62 und dem dritten Resonator 63 auf im wesentlichen den gleichen Wert erhalten werden. Die Kopplungskonstante k1_total zwischen dem ersten Resonator 61 und dem zweiten Resonator 62 kann basierend auf der Dicke des ersten gedämpften Wellenleiters 64 gesteuert werden. Die Kopplungskonstante k2_total zwischen dem zweiten Resonator 62 und dem dritten Resonator 63 kann basierend auf der Dicke des zweiten gedämpften Wellenleiters 65 gesteuert werden. In einem dreistufigen Bandpassfilter gilt,
|k1_total| = |k2_total|
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter 60 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch den ersten Resonator 61, den zweiten Resonator 62, den dritten Resonator 63, den ersten gedämpften Wellenleiter 64 und den zweiten gedämpften Wellenleiter 65 als eine einzelne Einheit gebildet ist, kann dessen Gesamtgröße reduziert und die Herstellung des Bandpassfilters vereinfacht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
19 ist eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite, die ein Bandpassfilter 90 zeigt, das ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. 20 ist eine schematische perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, die das Bandpassfilter 90 aus 19 zeigt.
Wie in 19 und 20 gezeigt, ist das Bandpassfilter 90, dass ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, durch einen ersten Resonator 91, einen zweiten Resonator 92 und einen gedämpften Wellenleiter 93 gebildet, der zwischen dem ersten und dem zweiten Resonator 91 und 92 angeordnet ist. Die oberen Oberflächen, die unteren Oberflächen, die ersten Seitenoberflächen, die zweiten Seitenoberflächen, die dritten Seitenoberflächen und die vierten Seitenoberflächen der dielektrischen Blöcke, die den ersten und den zweiten Resonator 91 und 92 sowie den gedämpften Wellenleiter 93 bilden, sind genauso wie entsprechenden Flächen der vorstehend beschriebenen Bandpassfilter 1, 20 und 40 definiert.
Bei dem Bandpassfilter 90 dieses Ausführungsbeispiel ist, ähnliche wie beim vorstehend beschriebenen Bandpassfilter 1, die Dicke des gedämpften Wellenleiters 93 kleiner eingestellt als die des ersten Resonators 91 und des zweiten Resonators 92, wohingegen die Breite des gedämpften Wellenleiters 93 gleich der von dem ersten Resonator 91 und dem zweiten Resonator 92 ist. Die unteren Oberflächen, die dritten Seitenoberflächen und die vierten Seitenoberflächen des ersten Resonators 91, des zweiten Resonators 92 und des gedämpften Wellenleiters 93 sind somit planparallel. Eine dielektrische Einheit mit einer solchen Form kann durch Ausbilden eines Schlitzes in einer einzelnen dielektrischen Einheit in einem Bereich hergestellt werden, der der oberen Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 93 entspricht.
Wie in 19 und 20 gezeigt, sind Metallplatten 94, 95 und 96 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des ersten Resonators 91 gebildet, und eine Metallplatte 98 ist an der unteren Oberfläche des ersten Resonators 91 gebildet, mit Ausnahme eines freien Bereichs 97. Diese Metallplatten 94, 95, 96 und 98 sind miteinander kurzgeschlossen. Auf ähnliche Weise sind Metallplatten 99, 100 und 101 an der gesamten oberen Oberfläche, der gesamten dritten Seitenoberfläche und der gesamten vierten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 92 gebildet, und eine Metallplatte 103 ist an der unteren Oberfläche des zweiten Resonators 92 gebildet, mit Ausnahme eines freien Bereichs 102. Diese Metallplatten 99, 100, 101 und 103 sind miteinander kurzgeschlossen. Eine Metallplatte 104 ist an der gesamten unteren Oberfläche des gedämpften Wellenleiters 93 ausgebildet. Diese Metallplatten 94, 95, 96, 98, 99, 100, 101, 103 und 104 sind miteinander kurzgeschlossen und geerdet.
Wie in 19 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 105 an der zweiten Seitenoberfläche des ersten Resonators 91 ausgebildet. Die Erregerelektrode 105 hat Kontakt mit der auf der oberen Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 94, wobei der freie Bereich 97 verhindert, dass die Erregerelektrode 105 mit der an der unteren Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 98 einen Kontakt hat. Auf ähnliche Weise, wie in 20 gezeigt, ist eine Erregerelektrode 106 an der zweiten Seitenoberfläche des zweiten Resonators 92 ausgebildet. Die Erregerelektrode 106 hat Kontakt mit der auf der oberen Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 99, wobei der freie Bereich 102 verhindert, dass die Erregerelektrode 105 mit der auf der unteren Oberfläche ausgebildeten Metallplatte 103 Kontakt hat. Eine der Erregerelektroden 105 und 106 wird als eine Eingangselektrode verwendet, und die andere wird als eine Ausgangselektrode verwendet. Die Erregerelektroden 105 und 106 sind induktive Erregerelektroden, wohingegen die Erregerelektroden, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet wurden, kapazitive Erregerelektroden sind.
Jeder von dem ersten Resonator 91 und dem zweiten Resonator 92 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wirkt als ein dielektrischer Halbwellen (λ/2) Resonator. Der gedämpfte Wellenleiter 93 mit der oben beschriebenen Struktur wirkt als ein E-Mode Wellenleiter.
Bei dem Bandpassfilter 90, ähnlich wie beim Bandpassfilter 1, kann die Kopplungskonstante k_total basierend auf der Dicke des gedämpften Wellenleiters 93 gesteuert werden.
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter 90 gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus dem ersten Resonator 91, dem zweiten Resonator 92 und dem gedämpften Wellenleiter 93 als eine einzelne Einheit gebildet ist, kann dessen Gesamtgröße reduziert werden, und die Herstellung des Bandpassfilters wird vereinfacht.
Die vorliegende Erfindung wurde somit unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die Details der beschriebenen Anordnungen beschränkt ist, sondern dass Veränderungen und Modifikationen erfolgen können, ohne vom Schutzbereich der abhängigen Patentansprüche abzuweichen.
Beispielsweise sind in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die dielektrischen Blöcke für die Resonatoren und die gedämpften Wellenleiter aus einem dielektrischen Material hergestellt, dessen Dielektrizitätskonstante εr gleich 37 ist. Jedoch kann ein Material mit einer anderen Dielektrizitätskonstanten entsprechend dem Anwendungszweck verwendet werden.
Außerdem sind die Abmessungen der Resonatoren und des gedämpften Wellenleiters, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen spezifiziert sind, lediglich Beispiele. Resonatoren und ein gedämpfter Wellenleiter mit anderen Abmessungen können entsprechend dem Verwendungszweck angewendet werden.
Außerdem wird bei den Bandpassfiltern 1, 60 und 90 die Kopplungskonstante basierend auf der Dicke des gedämpfte Wellenleiters gesteuert, und bei den Bandpassfiltern 20 und 40 wird die Kopplungskonstante basierend auf der Breite des gedämpften Wellenleiters gesteuert. Jedoch kann die Kopplungskonstante basierend sowohl auf der Dicke als auch auf der Breite des gedämpften Wellenleiters gesteuert werden.
Außerdem ist das Bandpassfilter 60 konfiguriert, um drei Stufen unter Verwendung von drei Resonatoren zu haben, aber ein Bandpassfilter kann auch konfiguriert sein, um vier oder mehr Stufen unter Verwendung von vier oder mehr Resonatoren zu haben.
Da, wie vorstehend beschrieben, das Bandpassfilter gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Resonatoren und durch die zwischen den Resonatoren angeordneten Wellenleiter als eine einzelne Einheit gebildet ist, muss ein Luftspalt nicht durch Montieren der Komponenten auf einer Schaltkreisplatine gebildet werden. Daher kann die Gesamtgröße des Bandpassfilters minimiert werden, und die Herstellung des Bandpassfilters wird vereinfacht. Außerdem sind bei dem Bandpassfilter gemäß der vorliegenden Erfindung, da die dielektrische Halbwellen (λ/2) Resonatoren verwendet werden, die Strahlungsverluste sehr gering, die an den offenen Enden auftreten.
Daher wird durch die vorliegende Erfindung ein Bandpassfilter zur Verfügung gestellt, das vorzugsweise in Kommunikationsendgeräten verwendet werden kann, wie z.B. Mobiltelefone und ähnliches, LANs (Local Area Networks), IST (Intelligent Transport Systems) und verschiedene Kommunikationssysteme, in denen Filtern erforderlich ist.

Claims

Bandpassfilter mit: einem ersten TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonator (2), welcher enthält: einen ersten dielektrischen Block, welcher ein erstes offenes Ende an einer ersten Seitenoberfläche, ein zweites offenes Ende an einer zweiten Seitenoberfläche gegenüberliegend dem ersten offenen Ende, einen Eingangsanschluss (16), welcher auf der zweiten Seitenoberfläche davon ausgebildet ist, und Metallplatten, welche auf einer oberen (5) und unteren (9) Oberfläche, welche zueinander gegenüberstehen, und auf einer dritten (6) und vierten (7) Seitenoberfläche, welche zueinander gegenüberstehen, ausgebildet sind; einem zweiten TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonator (3), welcher einen zweiten dielektrischen Block, welcher ein erstes offenes Ende an einer ersten Seitenoberfläche, ein zweites offenes Ende an einer zweiten Seitenoberfläche gegenüberliegend dem ersten offenen Ende, einen Ausgangsanschluss (17), welcher auf der zweiten Seitenoberfläche davon ausgebildet ist, und Metallplatten, welche auf einer oberen (10) und unteren (14) Oberfläche, welche zueinander gegenüberstehen, und auf einer dritten (11) und vierten (12) Seitenoberfläche, welche zueinander gegenüberliegen, ausgebildet sind, enthält; einem gedämpften Wellenleiter (4), welcher zwischen dem ersten offenen Ende des ersten TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonators (2) und dem ersten offenen Ende des zweiten TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonators (3) eingeschoben ist; und wobei der erste TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonator (2), der zweite TEM-Mode Halbwellen (λ/2) Resonator (3) und der gedämpfte Wellenleiter (4) eine einzelne Einheit sind und aus demselben dielektrischen Material gemacht sind.
Bandpassfilter nach Anspruch 1, bei welchem die Durchlassband-Resonanzfrequenz ungefähr 5,5 GHz beträgt.
Bandpassfilter nach Anspruch 2, bei welchem der gedämpfte Wellenleiter einen dritten dielektrischen Block, welcher eine erste Seitenoberfläche in Kontakt mit der ersten Seitenoberfläche des ersten Resonators (2) und eine zweite Seitenoberfläche in Kontakt mit der ersten Seitenoberfläche des zweiten Resonators (3) hat, eine obere und untere Oberfläche, welche zueinander gegenüberstehen, und eine dritte und vierte Oberfläche, welche zueinander gegenüberstehen, enthält, wobei eine Metallplatte auf der unteren Oberfläche (15) ausgebildet ist, und wobei die unteren Oberflächen (9, 14, 15) des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Blocks planparallel sind.
Bandpassfilter nach Anspruch 3, bei welchem die oberen Oberflächen (5, 10) des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Blocks planparallel sind.
Bandpassfilter nach Anspruch 3, bei welchem Teile von mindestens einem Paar an Oberflächen unter einem ersten Paar, welches die oberen Oberflächen des ersten und dritten dielektrischen Blocks enthält, einem zweiten Paar, welches die dritten Oberflächen des ersten und dritten dielektrischen Blocks enthält, und einem dritten Paar, welches die vierten Oberflächen des ersten und dritten dielektrischen Blocks enthält, in unterschiedliche Ebenen fallen.