專利名稱：高頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是復(fù)式濾波器(Duplexweiche)型式的高頻濾波器。
背景技術(shù)：
在無線電技術(shù)設(shè)備中，例如在移動式無線電領(lǐng)域中，通常只利用一個(gè)共用的天線來發(fā)射信號和接收信號。其中發(fā)射信號和接收信號利用不同的頻率范圍。所采用的天線必須適合于在兩頻率范圍內(nèi)發(fā)射和接收。為了分離發(fā)射信號和接收信號，因此適當(dāng)?shù)念l率過濾是必需的，其確保，一方面來自發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號只可達(dá)到天線(而不進(jìn)入接收機(jī)的方向)，而另一方面來自天線的接收信號只轉(zhuǎn)送給接收機(jī)而不受發(fā)射機(jī)的干擾。
為此，總是可以采用適當(dāng)?shù)囊粚Ω哳l濾波器。
利用這樣的高頻濾波器可以變換不同的方案。這樣，例如有可能采用一對高頻濾波器，其通過兩個(gè)規(guī)定的(即分別要求的)頻帶(帶通濾波器)。但也有可能采用一對高頻濾波器，其抑止兩個(gè)規(guī)定的頻帶(即分別不符合要求的)(帶阻濾波器)。此外也可以采用一對高頻濾波器，其由各個(gè)濾波器構(gòu)成，其中一個(gè)濾波器通過一位于發(fā)射頻帶與接收頻帶之間的頻率以下的頻率而抑止位于其以上的頻率(低通濾波器)，而另一濾波器抑止位于發(fā)射頻帶與接收頻帶之間的頻率以下的頻率而通過位于其以上的頻率(高通濾波器)。最后，上述濾波器型式的其他的組合也是可能的。
這樣的濾波器的已知的實(shí)現(xiàn)形式是根據(jù)帶狀導(dǎo)線技術(shù)、微波帶狀導(dǎo)線或所謂懸式基片帶狀導(dǎo)線技術(shù)完成的。由于其不大的空間需要和很低的制造成本而建議這些技術(shù)。
由在先出版物“Microwave Journal”(微波期刊)Vol.45，No.10，2002年10月根據(jù)文章“關(guān)于懸式微波帶狀線的基礎(chǔ)的評論”得知作為已知技術(shù)的懸式基片帶狀導(dǎo)線技術(shù)。按照該在先出版物，在懸式基片帶狀導(dǎo)線技術(shù)中，一單諧振器包括一在電介質(zhì)的基片(板)上的導(dǎo)電的表面。電介質(zhì)板，即基片以對導(dǎo)電的表面一定的平行間距固定，后者構(gòu)成外殼表面。在基片的下面與外殼表面之間的容積一般充滿空氣，但也可以包括其他的電介質(zhì)。此外，在一個(gè)單諧振器中所述導(dǎo)電的表面或設(shè)置在基片的側(cè)面上，該側(cè)面遠(yuǎn)離外殼表面，或在其相反的側(cè)面，其面向外殼表面。其中可以使一諧振器的一端短路，而另一端不短路。在這種情況下諧振器的機(jī)械長度相當(dāng)于四分之一電波長度。如果沒有短路端，其機(jī)械長度相當(dāng)于電波長度的一半。懸式基片諧振器本身的諧振頻率由其長度確定。
同一種型式的高頻濾波器例如得知于在先出版物“MICROSTRIPFILTERS FOR RF/MICROWAVE APPLICATIONS”(無線電/波微應(yīng)用的微波傳輸帶濾波器)，Jia-Sheng Hong和M.J.Lancaster，2001年，特別是得知于其第170頁中的圖6.5。圖中示出帶狀導(dǎo)線技術(shù)中的一種電導(dǎo)線，其中在接近于該導(dǎo)線的不大間距處設(shè)有多個(gè)U形諧振器或直的即帶狀延伸的諧振器。其中直線延伸的諧振器或成U形構(gòu)成的諧振器的各側(cè)邊垂直于帶狀導(dǎo)線形導(dǎo)線延伸。各個(gè)諧振器的側(cè)面間距沿帶狀導(dǎo)線的方向分別為λ/4。
在上述預(yù)知的方案中，一般具有50歐姆的波阻抗的貫通的導(dǎo)線與直線延伸的諧振器電容式耦合而與U形諧振器電感式耦合。耦合的尺寸由導(dǎo)線與諧振器之間的間距、諧振器的寬度和基片材料的特性(基片高度和介電常數(shù))確定。耦合的尺寸可以根據(jù)對稱的結(jié)構(gòu)由一低通原型樣機(jī)計(jì)算求得。
在微波帶狀導(dǎo)線中，由于基片材料有較高的介電常數(shù)，基片中的場濃度高于空氣中的。由于基片材料中的雜質(zhì)和由于基片中高的場濃度，這樣的電路會產(chǎn)生高的介電損失。另外，由于縮小的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在金屬導(dǎo)體的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生提高的場濃度。這由于金屬表面的阻抗導(dǎo)致導(dǎo)體損失。這兩個(gè)因素對于微波傳輸帶電路引起較高的損失。該技術(shù)的另一缺點(diǎn)是耦合關(guān)于侵蝕允差和基片材料的介質(zhì)常數(shù)的散布的敏感性。
濾波器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)例如在懸式基片技術(shù)中的帶通、即高通或低通或帶阻濾波器相對于傳統(tǒng)的微波帶狀導(dǎo)線技術(shù)顯示出優(yōu)點(diǎn)，即可以將介電的和金屬的損失減至最小。通過基片與外殼表面之間的氣隙減少基片材料對場濃度和有效作用的介電常數(shù)的影響。基片的部分(即與空氣部分相比基片的高度)越低和空氣的部分(即基片相對于外殼表面的間距)越高，電路的介電損失越低。此外這能夠減少制造技術(shù)決定的基片材料的介電常數(shù)的波動對電路的電特性的影響。
補(bǔ)充于上述的同一種形式的現(xiàn)有技術(shù)也已知，一高頻濾波器或一般地一帶阻濾波器在懸式基片技術(shù)中建立成使各諧振器交替地設(shè)置在基片的上面和下面，借此通過基片實(shí)現(xiàn)帶通的，即高通的或低通的各個(gè)諧振器的耦合。
在移動式無線電領(lǐng)域中通常將帶通濾波器用于濾波器。這尤其顯示出這樣的可能性，即由于嵌入超臨界耦合可以使通過特性在某一限度內(nèi)適合于規(guī)定的要求。由于一契貝射夫(Tschebyscheff)帶通的基本對稱的通過特性，其在不對稱的要求中不總能采用盡可能少量的諧振器。由于其本身不必要地增加了諧振器數(shù)目，損失也增加了。同樣不利地影響制造費(fèi)用和調(diào)整費(fèi)用以及這樣的濾波器的構(gòu)造體積。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種改進(jìn)的高頻濾波器(HF濾波器)，例如以一帶阻濾波器的形式，其特別還可以用于復(fù)式濾波器(雙聯(lián)濾波器)。
為此，本發(fā)明提供一種高頻濾波器，
—它設(shè)有一板或一基片；
—在板或基片上設(shè)一貫通的導(dǎo)線；
—在與貫通的導(dǎo)線相對的一面，在板或基片上設(shè)有諧振器；
—各諧振器沿貫通的導(dǎo)線的縱向方向彼此位錯(cuò)設(shè)置；
其特征在于，
—各諧振器通過電介質(zhì)耦合在貫通的導(dǎo)線上；
—至少一個(gè)諧振器的至少一部分按下述方式設(shè)置，即，在垂直于板或基片觀察時(shí)，一諧振器的至少一部分
a)與貫通的導(dǎo)線搭接，或
b)離貫通的導(dǎo)線具有一最小的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線橫向于其縱向方向的寬度；以及
—貫通的導(dǎo)線具有至少一個(gè)導(dǎo)線窄縮部或至少一個(gè)導(dǎo)線加寬部。
優(yōu)選地，平行于板或基片并對其位錯(cuò)地設(shè)有一外殼表面。
進(jìn)一步優(yōu)選地，在板或基片與外殼表面之間設(shè)有電介質(zhì)。
優(yōu)選地，各諧振器通過電介質(zhì)按板或基片的形狀耦合在貫通的導(dǎo)線上。
有利地，至少一個(gè)諧振器的至少一部分按下述方式設(shè)置，即，在垂直于板或基片觀察時(shí)，至少一個(gè)諧振器的至少一部分離開貫通的導(dǎo)線具有一最大的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線的一半寬度。
有利地，在垂直于板或基片觀察時(shí)，全部的諧振器至少以一部分與貫通的導(dǎo)線搭接或以其最近的端部或部段離貫通的導(dǎo)線具有一最大的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線的一半寬度。
有利地，在兩諧振器中間設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)線窄縮部和/或至少一個(gè)導(dǎo)線加寬部。
有利地，貫通的導(dǎo)線至少關(guān)于一諧振器，在貫通的導(dǎo)線與諧振器的至少一部段或一部分搭接或在那里對諧振器具有一最小的間距之區(qū)域內(nèi)，具有一導(dǎo)線窄縮部或一導(dǎo)線加寬部。
有利地，各諧振器設(shè)在板或基片的面向外殼表面的一面上。
有利地，各諧振器電容式地耦合在貫通的導(dǎo)線上。
優(yōu)選地，電容式耦合的諧振器包括至少一個(gè)直線延伸的帶狀導(dǎo)線部分，此帶狀導(dǎo)線部分以其縱向方向橫向于特別是垂直于貫通的導(dǎo)線的延伸方向定位。
優(yōu)選地，電容式耦合的諧振器的寬度相當(dāng)于導(dǎo)線的導(dǎo)線窄縮部或?qū)Ь€加寬部沿其縱向方向的長度或者對其偏離不大于50％，特別是少于30％。
有利地，HF濾波器的通過特性/抑止特性通過相應(yīng)的諧振器的長度和/或通過導(dǎo)線窄縮部或?qū)Ь€加寬部的尺寸和/或通過相應(yīng)的諧振器相對于貫通的導(dǎo)線的偏移或通過在貫通的導(dǎo)線與相應(yīng)的諧振器的鄰近端之間的搭接尺寸可進(jìn)行調(diào)節(jié)。
或者，各諧振器電感式耦合在貫通的導(dǎo)線上。
優(yōu)選地，電感式耦合的諧振器由俯視呈U形或接近U形的帶狀導(dǎo)線諧振器構(gòu)成，它們設(shè)置成使其相應(yīng)的中間的連接部分至少近似平行于貫通的導(dǎo)線的鄰近部分，其中所述中間的連接部分將至少接近U形的帶狀導(dǎo)線諧振器的兩側(cè)邊相互連接。
優(yōu)選地，帶狀導(dǎo)線諧振器的各側(cè)邊的寬度小于導(dǎo)線窄縮部或?qū)Ь€加寬部的縱向延伸尺寸。
優(yōu)選地，諧振器的總寬度或耦合長度大于導(dǎo)線窄縮部或?qū)Ь€加寬部的縱向尺寸。
優(yōu)選地，HF濾波器的通過特性/抑止特性通過相應(yīng)的諧振器的長度和/或通過導(dǎo)線窄縮部或?qū)Ь€加寬部的尺寸和/或通過相應(yīng)的諧振器中間相對于貫通的導(dǎo)線的偏移或通過在貫通的導(dǎo)線與相應(yīng)的諧振器的鄰近端之間的搭接尺寸可進(jìn)行調(diào)節(jié)。
有利地，由兩個(gè)高頻濾波器裝置組成一復(fù)式濾波器。
優(yōu)選地，復(fù)式濾波器的一個(gè)支線包括一具有電感式耦合的諧振器的帶阻濾波器而另一個(gè)支線包括一具有電容式耦合的諧振器的帶阻濾波器。
優(yōu)選地，所述復(fù)式濾波器在其用于在一較低頻率時(shí)通過一低頻帶的一個(gè)支線中包括一具有電感式耦合的諧振器的不對稱的帶阻濾波器，而在用于在較高頻率時(shí)通過一高頻帶的另一個(gè)支線中包括一具有電容式耦合的諧振器的帶阻濾波器。
有利地，高頻濾波器的通過特性/抑止特性可調(diào)節(jié)成使f并聯(lián)＜f串聯(lián)。
有利地，濾波器或帶阻濾波器構(gòu)造成不對稱的。
通過本發(fā)明提供一種改進(jìn)的高頻濾波器，特別是一種還特別以復(fù)式濾波器的形式改進(jìn)的帶阻濾波器，其具有改進(jìn)的高頻抑止特性或通過特性，并且其在總體上具有較低的構(gòu)造費(fèi)用和組裝費(fèi)用或構(gòu)造體積。
以懸式基片帶狀導(dǎo)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器或復(fù)式濾波器的本發(fā)明的方案，以便如以上所述一開始就可保持盡可能小的導(dǎo)線與基片的損失。
按照本發(fā)明，現(xiàn)在就有可能將帶阻濾波器建立成可以實(shí)現(xiàn)抑止范圍的不對稱的分布。這意味著在抑止范圍的一邊縮小抑止范圍與通帶范圍之間的頻率間距，同時(shí)在抑止范圍的另一邊加大抑止范圍與通帶范圍之間的頻率間距。
帶阻濾波器例如采用電容式耦合的諧振器的電路在抑止范圍的上面的或較高的邊緣產(chǎn)生從抑止范圍到通帶范圍的過渡的斜度增峭。相反，采用電感式耦合的諧振器的帶阻濾波器的電路在相應(yīng)的抑止范圍的下面的或較低的邊緣導(dǎo)致從抑止范圍到通帶范圍的過渡的斜度增峭。本發(fā)明規(guī)定，電路的元件不僅設(shè)置在基片的上面也設(shè)置在基片的下面。借助于通過基片的耦合可以減小基片材料的介電常數(shù)的影響和侵蝕允差的影響。另外借此有可能達(dá)到兩線路，即諧振器之間的較強(qiáng)的耦合或使一諧振器較強(qiáng)地耦合在一貫通的導(dǎo)線上。
不對稱的帶阻濾波器的優(yōu)點(diǎn)是，不同于傳統(tǒng)的帶通濾波器結(jié)構(gòu)，能以顯著較少量的諧振器實(shí)現(xiàn)一規(guī)定的抑止要求。此外，這樣的濾波器或這樣的復(fù)式濾波器對于直流或低頻率的信號是可通過的。也就是說，對于可能的供電線路或數(shù)據(jù)線路不需要單獨(dú)的裝置用以繞過濾波器。
因此本發(fā)明規(guī)定，帶狀導(dǎo)線諧振器通過電介質(zhì)耦合在一貫通的導(dǎo)線上，并且其中貫通的導(dǎo)線還設(shè)有分級，而且優(yōu)選在諧振器的耦合區(qū)域上或耦合點(diǎn)上?？梢栽诩訉拰?dǎo)線的方面也可在減小導(dǎo)線寬度(導(dǎo)線窄縮)方面并從而在導(dǎo)線橫截面方面構(gòu)成貫通的導(dǎo)線中的分級。
借此最后有可能得到具有不對稱的抑止作用或通帶作用的頻率分布。
而這樣的HF濾波器或這樣的帶阻濾波器通常建立成使貫通的導(dǎo)線在其相反端設(shè)有各一個(gè)接插套筒，其上例如可連接通向發(fā)射機(jī)或通向接收機(jī)的接頭。
在一優(yōu)選的實(shí)施形式中，可以將兩個(gè)這樣的HF濾波器，即優(yōu)選兩個(gè)這樣的帶阻濾波器聯(lián)接成一個(gè)復(fù)式濾波器，其中還優(yōu)選貫通的導(dǎo)線總共設(shè)有三個(gè)接插套筒。優(yōu)選兩外面的套筒之一通向一發(fā)射機(jī)而另一個(gè)通向一接收機(jī)，其中第三套筒建立向一共同的通信線路的連接，該通信線路在優(yōu)選的實(shí)施形式中通向一共用的天線。因此這樣的高頻分向?yàn)V波器特別適用于移動式無線電的基站。但復(fù)式濾波器特別同樣還可以優(yōu)選固定布線地設(shè)置于一移動式無線電天線中，因此通常在一安裝在一天線桿上的固定的移動式無線電天線的情況下設(shè)置于天線本身中，即在天線的天線罩內(nèi)或鄰近于天線在一凸緣上或在天線桿或天線塔本身上。
在一特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，一具有電容式耦合的諧振器的帶阻濾波器與一具有電感式耦合的諧振器相聯(lián)接，借此可以在兩頻帶之間實(shí)現(xiàn)具有很窄的過濾區(qū)的頻率分向?yàn)V波器。
最后，在一優(yōu)選的實(shí)施形式中同樣規(guī)定，高頻分向?yàn)V波器在UMTS間距中沒有確定的狀態(tài)，亦即特別是在從1980MHZ到2110MHZ的頻率范圍之間是如此。


以下借助于實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。其中
圖1本發(fā)明的具有電容式耦合的HF諧振器的第一實(shí)施例在抑止范圍的上面的頻帶邊緣處的斜度增峭的側(cè)緣的情況下的示意俯視圖2按照圖1的實(shí)施例沿圖1中線II-II截取的橫剖面；
圖3不同于圖1的實(shí)施例關(guān)于具有電感式耦合的HF濾波器在抑止范圍的下面的頻帶寬度處的斜度增峭的側(cè)緣的情況下的示意俯視圖4圖3的沿線IV-IV截取的橫剖面圖5用于復(fù)式濾波器的實(shí)例，其在復(fù)式濾波器的一個(gè)支線中具有一電感式耦合而在復(fù)式濾波器的第二支線中具有一電容式耦合以便各向抑止的頻帶達(dá)到一斜度增峭的側(cè)緣；
圖6用于具有在貫通的導(dǎo)線上電容式耦合的諧振器的HF濾波器的等效電路圖7用于說明一具有通向較高頻率的斜度增峭的側(cè)緣/匹配極點(diǎn)的電容式設(shè)置的諧振器的諧振特性的曲線圖8用于具有在貫通的導(dǎo)線上電感式耦合的諧振器的HF濾波器的等效電路圖9用于說明一具有通向較低頻率的斜度增峭的側(cè)緣/匹配極點(diǎn)的電感式設(shè)置的諧振器的諧振特性的曲線圖。
具體實(shí)施方式
圖1中示出一具有電容式耦合的諧振器的不對稱的帶阻濾波器的第一實(shí)施例。對此在一電介質(zhì)板1上安裝一在板的上面的貫通的導(dǎo)線3。電介質(zhì)板1以下也稱為基片1。導(dǎo)線3具有相當(dāng)于板1的長度之長度，從而導(dǎo)線3在該實(shí)施例中從板1的左邊1’到板1的右邊1”構(gòu)成，亦即從輸入端3a到輸出端3b。
導(dǎo)線寬度5在不同的線段具有不同于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的寬度。這樣，導(dǎo)線寬度5a小于導(dǎo)線寬度5的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格而導(dǎo)線寬度5b大于導(dǎo)線寬度5的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
此外在電介質(zhì)板1上設(shè)有三個(gè)諧振器，即9a、9b和9c。諧振器9a至9c具有長度L1、L2或L3和所屬的寬度B1、B2或B3。
在基片1的下方并從而在構(gòu)成在基片下面上的諧振器9的下方間隔開設(shè)有一外殼表面11，其在所示的實(shí)施例中相當(dāng)于板1的大小。換言之亦即諧振器9構(gòu)成在基片1面向外殼表面11的一面上。在基片1與外殼表面11之間具有電介質(zhì)。其在所示的實(shí)施例中為空氣。
所述的諧振器9a至9c在所說明的實(shí)施例中在其兩端是開路的，亦即其長度優(yōu)選相當(dāng)于第一諧振頻率的半波長。在這樣的具有與第一諧振頻率相適應(yīng)的長度的諧振器中電場在諧振器的兩端是最大的，反之磁場在兩端變成最小的。
圖1中以虛線標(biāo)明設(shè)置在基片下面的諧振器。由圖1和由按圖2的橫剖面圖中可看出，諧振器9a、9b和9c的一端分別貼鄰在基片的相反面的貫通的導(dǎo)線3。也就是說，諧振器9接近貫通的導(dǎo)線3的端部在俯視圖中垂直于板1與貫通的導(dǎo)線3的線段搭接或以與其不大的間距終止。正好在諧振器9接近導(dǎo)線3的端部終止的那個(gè)區(qū)域內(nèi)貫通的導(dǎo)線3設(shè)有所述的導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b。沿導(dǎo)線3的縱向方向延伸的、其中構(gòu)成導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b的縱向尺寸在所示的實(shí)施例中相當(dāng)于諧振器的寬度B1至B3。此外，該縱向尺寸等于導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b并從而等于全部三個(gè)諧振器的尺寸寬度B1至B3。但該尺寸在個(gè)別情況中也可以是不同的并且可以彼此不同。
通過在諧振器的端部的電場(在貫通的導(dǎo)線3的區(qū)域內(nèi))實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的諧振器的電容式耦合。對此相應(yīng)的等效電路圖示于圖6中。
所述具有電容式耦合的諧振器的系統(tǒng)包括三個(gè)電抗。在該系統(tǒng)中，在可選擇的頻率的情況下激發(fā)一個(gè)串聯(lián)諧振和一個(gè)并聯(lián)諧振。
通過按照圖1和2在一貫通的導(dǎo)線3上的C串聯(lián)與并聯(lián)的電抗L和C并 聯(lián)的串聯(lián)電路使該導(dǎo)線3在串聯(lián)諧振時(shí)短路而在并聯(lián)諧振時(shí)作為貫通的導(dǎo)線運(yùn)行。在串聯(lián)諧振時(shí)C串聯(lián)和L對于電路的總阻抗是決定性的。也就是說，總電路的阻抗類似于一串聯(lián)振蕩回路的阻抗。亦即電路的阻抗值是低的。在并聯(lián)諧振時(shí)C并聯(lián)和L對于電路的總阻抗是決定性的。也就是說，總電路的阻抗類似于一并聯(lián)振蕩回路的阻抗。亦即電路的阻抗值是高的。對于導(dǎo)線這在串聯(lián)諧振時(shí)相當(dāng)于一抑止極點(diǎn)而在并聯(lián)諧振時(shí)相當(dāng)于一匹配極點(diǎn)。
為了可以盡可能彼此獨(dú)立地調(diào)準(zhǔn)抑止頻率和通過頻率?？紤]三個(gè)可能的自由度，其在三個(gè)可變的或三個(gè)獨(dú)立的量的方面是可調(diào)節(jié)的。
在電容式耦合的不對稱的帶阻濾波器的情況中，一可變的自由度涉及相應(yīng)的諧振器的長度L1、L2或L3。第二變量涉及諧振器與貫通的導(dǎo)線之間的偏移(即沿橫向于電導(dǎo)線的縱向的方向的偏移)。第三變量由導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b的尺寸構(gòu)成。通過這些數(shù)值的適當(dāng)調(diào)節(jié)可以以要求的程度調(diào)節(jié)要求的通過特性/抑止特性。此時(shí)優(yōu)選適用。
f串聯(lián)＜f并聯(lián)
借此有可能有針對性地修改具有電容式耦合的諧振器的帶阻濾波器，使對于給定數(shù)目的諧振器減小抑止頻帶與處于較高頻率中的通過頻帶之間的過渡區(qū)。反之，可以以很少量的諧振器滿足關(guān)于抑止作用預(yù)定的要求。
以下針對按照圖3和4的實(shí)施例，其示出一具有電感式耦合的諧振器的不對稱的帶阻濾波器。
其中，相同的技術(shù)裝置/結(jié)構(gòu)具有相同的標(biāo)記。
不同于按照圖1和2的實(shí)施例，在按照圖3和4的實(shí)施例中在電介質(zhì)板上設(shè)置三個(gè)成U形彎曲的諧振器19，即諧振器19a、19b和19c，其構(gòu)成發(fā)針式的。各諧振器分別具有長度L1、L2或L3。成U形構(gòu)成的諧振器的各個(gè)側(cè)邊的寬度為B1、B2或B3。U形諧振器的總寬度。即其各從其相互平行延伸的側(cè)邊的外邊緣的延伸尺寸(并從而在兩平行延伸的側(cè)邊之間的連接段的長度)得出其耦合長度K1、K2或K3。其中各諧振器19，如按照圖1和2的實(shí)施例中那樣，同樣構(gòu)成在貫通的導(dǎo)線3的相反面上并從而構(gòu)成在基片1的面向外殼表面11的側(cè)面。各諧振器同樣又是開路的，即其長度優(yōu)選相當(dāng)于第一諧振頻率的半波長。在這樣的具有相當(dāng)于如諧振頻率的半波長之長度的諧振器中，電場在兩端是最大的，而磁場變成最小的。其中在諧振器各端之間的中部電場是最小的而磁場是最大的。
在按照圖3和4的實(shí)施例中，也將成U形彎曲的諧振器19的中間區(qū)域或連接區(qū)域19’設(shè)置成使該中間區(qū)域在俯視圖中至少微小地在基片1上與貫通的導(dǎo)線3搭接或與其貼鄰。同樣在該說明的實(shí)施例中貫通的導(dǎo)線3在中間部分19’的區(qū)域內(nèi)又設(shè)有一導(dǎo)線窄縮部5a或一導(dǎo)線加寬部5b，其中導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b沿貫通的導(dǎo)線3的縱向方向的長度可以例如是相應(yīng)的諧振器19的平行的各側(cè)邊19b的從內(nèi)邊到內(nèi)邊的內(nèi)間距但不一定這樣。
這里，通過在諧振器的中部的磁場實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的諧振器19的電感式耦合。其中相應(yīng)的等效電路圖示于圖8中。
該所述具有電感式耦合的諧振器的系統(tǒng)也包括三個(gè)電抗。在該系統(tǒng)中在可選擇的頻率的情況下激發(fā)一個(gè)串聯(lián)諧振和一個(gè)并聯(lián)諧振。
通過按照圖3和4在一貫通的導(dǎo)線3上的L串聯(lián)與并聯(lián)的電抗L并聯(lián)和C的串聯(lián)電路使該導(dǎo)線在串聯(lián)諧振時(shí)短路而在并聯(lián)諧振時(shí)作為貫通的導(dǎo)線運(yùn)行。在并聯(lián)諧振時(shí)C和L并聯(lián)對于電路的總阻抗是決定性的。也就是說，總電路的阻抗類似于一并聯(lián)振蕩回路的阻抗。亦即電路的阻抗值是高的。在串聯(lián)諧振時(shí)C和L串聯(lián)對于電路的總阻抗是決定性的。也就是說，總電路的阻抗類似于一串聯(lián)振蕩回路。亦即電路的阻抗是低的。對于導(dǎo)線這在串聯(lián)諧振時(shí)相當(dāng)于一抑止極點(diǎn)而在并聯(lián)諧振時(shí)相當(dāng)于一匹配極點(diǎn)。
為了可以盡可能彼此獨(dú)立地調(diào)準(zhǔn)抑止頻率和通過頻率，這里也又給出三個(gè)自由度或變量，其關(guān)于其數(shù)值是可彼此無關(guān)地調(diào)節(jié)的。
在電感式耦合的不對稱的帶阻濾波器的情況中，一個(gè)變量由一相應(yīng)的諧振器19的長度L1、L2或L3給出。第二變量涉及諧振器與貫通的導(dǎo)線之間的偏移。這里同樣再次將偏移理解為一相對尺寸，以該相對尺寸將U形諧振器沿橫向于貫通的導(dǎo)線3的橫向方向?qū)ζ湎鄬ζ?。連接相應(yīng)的諧振器19的兩側(cè)邊的中間區(qū)域19’平行于貫通的導(dǎo)線3設(shè)置，其中一相應(yīng)的諧振器19的各個(gè)側(cè)邊19’橫向于貫通的導(dǎo)線3的縱向方向定位。第三變量涉及導(dǎo)線窄縮部5a或?qū)Ь€加寬部5b的尺寸。在該實(shí)施例中也可以通過該三個(gè)數(shù)值的適當(dāng)調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)要求的通過特性或抑止特性。這里優(yōu)選
f并聯(lián)＜f串聯(lián)
借此有可能有針對性地修改具有電感式耦合的諧振器的帶阻濾波器，使對于給定數(shù)目的諧振器減小抑止頻率與處于較低頻率中的通過頻帶之間的過渡區(qū)。反之，在預(yù)定的抑止作用時(shí)可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的具有很少量的諧振器的電路。
圖7中示出按照等效電路圖6的一電容式耦合的諧振器的諧振特性，由此通向較高頻率的斜率增峭的側(cè)緣(匹配極點(diǎn))是顯而易見的。其中在圖解中同時(shí)標(biāo)明通常衰減DD、抑止范圍SB以及通帶范圍DB和失配衰減RD。
圖9中示出一電感式耦合的諧振器的諧振特性，而且按照圖8中的等效電路圖。其中在這里通向較低頻率的斜度增峭的側(cè)緣(匹配極點(diǎn))是可見的。其中也標(biāo)明失配衰減RD、通帶范圍DB以及抑止范圍SB和通帶衰減DD。
以下根據(jù)圖5進(jìn)行說明，如同借助于帶阻濾波器或HF濾波器，也可以建立一復(fù)式濾波器。
圖5示出此時(shí)兩帶阻濾波器的可能的聯(lián)接。其中一按照圖1和2的帶阻濾波器與一按照圖3和4的帶阻濾波器聯(lián)接成一按照圖5和6的復(fù)式濾波器，而且是這樣的，即貫通的導(dǎo)線從第一輸入端3a和對置的第二輸入端3a’向一共同的位于中部并橫向離去的輸出導(dǎo)線3b連通。在所示按照圖5和6的實(shí)施例中，在涉及的復(fù)式濾波器的每一支線中，不同于上述各實(shí)施例，只設(shè)有各兩個(gè)諧振器。
按照圖5的聯(lián)接可以(如圖中所示)通過轉(zhuǎn)換線路，不過也可以通過共同的諧振器以及通過電場或磁場或其他的適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式來實(shí)現(xiàn)。
如果為低頻帶(即通帶范圍是在較低的頻率時(shí))的分濾波器選擇一具有電感式耦合的不對稱的帶阻濾波器和為較高頻帶(即通帶范圍是在較高的頻率時(shí))的分濾波器選擇一具有電容式耦合的不對稱的帶阻濾波器，則對于給定數(shù)目的諧振器可以使高頻帶與低頻帶之間的過渡區(qū)減至最小。同樣在高頻帶與低頻帶之間給定的選通要求時(shí)與帶通濾波器相比可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的具有少得多的諧振器的電路。
權(quán)利要求1.高頻濾波器，
—它設(shè)有一板或一基片(1)；
—在板或基片(1)上設(shè)一貫通的導(dǎo)線(3)；
—在與貫通的導(dǎo)線(3)相對的一面，在板或基片(1)上設(shè)有諧振器(9、19)；
—各諧振器(9、19)沿貫通的導(dǎo)線(3)的縱向方向彼此位錯(cuò)設(shè)置；
其特征在于，
—各諧振器(9、19)通過電介質(zhì)耦合在貫通的導(dǎo)線(3)上；
—至少一個(gè)諧振器(9、19)的至少一部分按下述方式設(shè)置，即，在垂直于板或基片(1)觀察時(shí)，一諧振器(9、19)的至少一部分
a)與貫通的導(dǎo)線(3)搭接，或
b)離貫通的導(dǎo)線(3)具有一最小的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線橫向于其縱向方向的寬度；以及
—貫通的導(dǎo)線(3)具有至少一個(gè)導(dǎo)線窄縮部(5a)或至少一個(gè)導(dǎo)線加寬部(5b)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高頻濾波器，其特征在于，平行于板或基片(1)并對其位錯(cuò)地設(shè)有一外殼表面(11)。
3.按照權(quán)利要求2所述的高頻濾波器，其特征在于，在板或基片(1)與外殼表面(11)之間設(shè)有電介質(zhì)。
4.按照權(quán)利要求1所述的高頻濾波器，其特征在于，各諧振器(9、19)通過電介質(zhì)按板或基片(1)的形狀耦合在貫通的導(dǎo)線(3)上。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，至少一個(gè)諧振器(9、19)的至少一部分按下述方式設(shè)置，即，在垂直于板或基片(1)觀察時(shí)，至少一個(gè)諧振器(9、19)的至少一部分離開貫通的導(dǎo)線(3)具有一最大的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線(3a)的一半寬度。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，在垂直于板或基片(1)觀察時(shí)，全部的諧振器(9、19)至少以一部分與貫通的導(dǎo)線(3)搭接或以其最近的端部或部段離貫通的導(dǎo)線(3)具有一最大的間距，該間距小于或等于貫通的導(dǎo)線(3)的一半寬度。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，在兩諧振器(9、19)中間設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)線窄縮部(5a)和/或至少一個(gè)導(dǎo)線加寬部(5b)。
8.按照權(quán)利要求1至6之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，貫通的導(dǎo)線(3)至少關(guān)于一諧振器(9、19)，在貫通的導(dǎo)線(3)與諧振器(9、19)的至少一部段或一部分搭接或在那里對諧振器(9、19)具有一最小的間距之區(qū)域內(nèi)，具有一導(dǎo)線窄縮部(5a)或一導(dǎo)線加寬部(5b)。
9.按照權(quán)利要求2至8之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，各諧振器(9、19)設(shè)在板或基片(1)的面向外殼表面(11)的一面上。
10.按照權(quán)利要求1至9之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，各諧振器(9)電容式地耦合在貫通的導(dǎo)線(3)上。
11.按照權(quán)利要求10所述的高頻濾波器，其特征在于，電容式耦合的諧振器包括至少一個(gè)直線延伸的帶狀導(dǎo)線部分，此帶狀導(dǎo)線部分以其縱向方向橫向于貫通的導(dǎo)線(3)的延伸方向定位。
12.按照權(quán)利要求11所述的高頻濾波器，其特征在于，所述帶狀導(dǎo)線部分以其縱向方向垂直于貫通的導(dǎo)線的延伸方向定位。
13.按照權(quán)利要求10或11所述的高頻濾波器，其特征在于，電容式耦合的諧振器(9)的寬度(B1、B2、B3)相當(dāng)于導(dǎo)線(3)的導(dǎo)線窄縮部(5a)或?qū)Ь€加寬部(5b)沿其縱向方向的長度或者對其偏離不大于50％。
14.按照權(quán)利要求13所述的高頻濾波器，其特征在于，所述偏離少于30％。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，HF濾波器(9)的通過特性/抑止特性通過相應(yīng)的諧振器(9a、9b、9c)的長度(L1、L2、L3)和/或通過導(dǎo)線窄縮部(5a)或?qū)Ь€加寬部(5b)的尺寸和/或通過相應(yīng)的諧振器(9a、9b、9c)相對于貫通的導(dǎo)線(3)的偏移或通過在貫通的導(dǎo)線(3)與相應(yīng)的諧振器(9，9a、9b、9c)的鄰近端之間的搭接尺寸可進(jìn)行調(diào)節(jié)。
16.按照權(quán)利要求1至9之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，各諧振器(9)電感式耦合在貫通的導(dǎo)線(3)上。
17.按照權(quán)利要求1至9之一項(xiàng)或16所述的高頻濾波器，其特征在于，電感式耦合的諧振器由俯視呈U形或接近U形的帶狀導(dǎo)線諧振器構(gòu)成，它們設(shè)置成使其相應(yīng)的中間的連接部分(19′)至少近似平行于貫通的導(dǎo)線(3)的鄰近部分，其中所述中間的連接部分(19′)將至少接近U形的帶狀導(dǎo)線諧振器的兩側(cè)邊(19″)相互連接。
18.按照權(quán)利要求1至9、16或17之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，帶狀導(dǎo)線諧振器的各側(cè)邊的寬度(B1、B2、B3)小于導(dǎo)線窄縮部(5a)或?qū)Ь€加寬部(5b)的縱向延伸尺寸。
19.按照權(quán)利要求1至9或16至18之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，諧振器(19)的總寬度或耦合長度(K1、K2、K3)大于導(dǎo)線窄縮部(5a)或?qū)Ь€加寬部(5b)的縱向尺寸。
20.按照權(quán)利要求1至9或16至19之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，HF濾波器(19)的通過特性/抑止特性通過相應(yīng)的諧振器(9a、9b、9c)的長度(L1、L2、L3)和/或通過導(dǎo)線窄縮部(5a)或?qū)Ь€加寬部(5b)的尺寸和/或通過相應(yīng)的諧振器(9，9a、9b、9c)中間相對于貫通的導(dǎo)線(3)的偏移或通過在貫通的導(dǎo)線(3)與相應(yīng)的諧振器(9，9a、9b、9c)的鄰近端之間的搭接尺寸可進(jìn)行調(diào)節(jié)。
21.按照權(quán)利要求1至20之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，由兩個(gè)高頻濾波器裝置(9、19)組成一復(fù)式濾波器。
22.按照權(quán)利要求21所述的高頻濾波器，其特征在于，復(fù)式濾波器的一個(gè)支線包括一具有電感式耦合的諧振器(9)的帶阻濾波器而另一個(gè)支線包括一具有電容式耦合的諧振器(19)的帶阻濾波器。
23.按照權(quán)利要求21或22之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，所述復(fù)式濾波器在其用于在一較低頻率時(shí)通過一低頻帶的一個(gè)支線中包括一具有電感式耦合的諧振器(9)的不對稱的帶阻濾波器，而在用于在較高頻率時(shí)通過一高頻帶的另一個(gè)支線中包括一具有電容式耦合的諧振器(19)的帶阻濾波器。
24.按照權(quán)利要求1至23之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，高頻濾波器的通過特性/抑止特性可調(diào)節(jié)成使f并聯(lián)＜f串聯(lián)。
25.按照權(quán)利要求1至24之一項(xiàng)所述的高頻濾波器，其特征在于，濾波器或帶阻濾波器構(gòu)造成不對稱的。
專利摘要一種改進(jìn)的高頻濾波器，其特征在于具有下列特點(diǎn)各諧振器(9、19)通過電介質(zhì)，尤其是按板或基片(1)的形狀耦合在貫通的導(dǎo)線(3)上；諧振器(9、19)的至少一部分設(shè)置成使得在垂直于板或基片(1)觀察時(shí)諧振器(9、19)的至少一部分與貫通的導(dǎo)線(3)搭接；以及貫通的導(dǎo)線(3)至少在一諧振器(9、19)中在貫通的導(dǎo)線(3)與諧振器(9、19)的至少一部段或一部分搭接的區(qū)域或部段內(nèi)具有一導(dǎo)線窄縮部(5a)和一導(dǎo)線加寬部(5b)。
文檔編號H01P1/203GK2711914SQ20042000496
公開日2005年7月20日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者弗朗茲·羅特莫澤, 威廉·韋岑伯格 申請人:凱瑟雷恩工廠兩合公司