專利名稱：介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置。
近年來，以便攜式電話為開端的無線電通信設備，不斷迅速地地向著小型、重量輕和薄型化普及。隨著這種普及，也要求安裝在這種無線電通信設備上的電子元件小型并且高度低，作為用于以一副天線進行發(fā)送和接收的天線共用器使用的介質天線共用器，也要求小型、重量輕而且高度低。
以往，作為在便攜式電話等中用作天線共用器的介質天線共用器，采用在單一的介質塊內單列直線狀地配置多個介質諧振器孔的結構。但是，由在介質塊中形成的介質諧振器構成的發(fā)送側的濾波器和接收側的濾波器中的任何一個，都要借助帶通濾波器特性抑制其對側濾波器的通頻帶，如果介質諧振器的級數(shù)不是很多，則難于在衰減帶得到充分的衰減量。因此，具有單列直線狀地配置諧振器孔的結構的介質天線共用器，整體形狀不得不增大。
因此，雖然考慮用帶阻濾波器構成例如發(fā)送側濾波器，但在使用單一的介質塊的場合，設置用于以具有π/2(rad)的相位差使鄰接的諧振器間耦合的傳輸線用導體，但因該傳輸線成為半面為介質、半面為空氣的微帶線，所以其電氣長度比介質諧振器的諧振器長度要長，諧振器的配置方向的尺寸變得非常。
此外，在例如天線共用器的場合，僅僅發(fā)送濾波器取為帶阻濾波器，則從接收濾波器側看發(fā)送濾波器時，因在接收濾波器的通頻帶、即發(fā)送濾波器的截止頻帶中，阻抗幾乎為0，所以來自天線的接收信號原樣地流向發(fā)送濾波器側。為了避免這種情況發(fā)生，可在發(fā)送濾波器和天線端之間設置具有π/2電氣長度的相位器，使從接收濾波器側看到的發(fā)送濾波器的截止頻帶的阻抗為無窮大。但是，這樣的話，無線電通信設備的元件個數(shù)增多，成本上升。
為了解決上述以往的介質天線共用器的問題，建議有例如

圖10(A)～(C)所示的介質天線共用器，該介質天線共用器對于長方體形狀的介質塊1形成各種孔和電極膜。也就是說，2a、2b、2c、5a、5b和5c是這種介質天線共用器的發(fā)送濾波器側的諧振器孔，4a、4b、4c和4d是接收濾波器側的諧振器孔。3是輸入輸出耦合用諧振器孔。
各諧振器孔2a～5c是圖10(B)中上半部和下半部內徑分別不同的階梯(step)狀。此外，為避免圖面變得復雜，在圖10(B)中沒有畫出諧振器孔5b和5c。這里，12a、12b和12c是形成在諧振器孔2a、2b和2c的內壁面上的內導體，15a是形成在諧振器孔5a的內壁面上的內導體，14a、14b、14c和14d是形成在諧振器孔4a、4b、4c和4d的內壁面上的內導體，13是形成在輸入輸出耦合用諧振器孔3的內壁面上的內導體。
此外，在除去內導體12a、13以外的各個內導體上，在階梯狀的內徑大的一側的端部附近設置用g表示的非導體形成部，并以這部分作為開路端。圖10(A)所示的孔6a、6b和6c分別是接地孔，并在內徑恒定的直孔的內周面上全面地形成內導體。在介質塊1的外表面上形成分別與諧振器孔2a、3的內導體12a、13連接的發(fā)送端Tx、天線端ANT，并形成與諧振器孔4d的內導體14d之間構成靜電電容的接收端Rx，同時除去這些端Tx、Rx、ANT外，幾乎整個表面形成外導體10。
但是，由圖10(A)和(C)可見，在具有前述結構的介質天線共用器中，因在介質塊1內交錯狀地配置構成發(fā)送側濾波器的介質諧振器的諧振器孔2a～2c、3、5a～5c和接地孔6a～6c，所以雖然振器孔2a～2c的配置方向的尺寸w變小，但有在向印刷電路板等的安裝時的高度增高的問題。此外，在以往的介質天線共用器中，諧振器孔2a～2c和接地孔6a～6c的配置復雜，并有介質塊1的成形和加工困難的問題。
圖10(A)的介質天線共用器存在的問題還有與在介質塊內諧振器孔單列配置的介質天線共用器具有相同高度的介質天線共用器相比較，只能得到大約2/3左右的Q0特性，當高度h減小時，特性變差。
因此，本發(fā)明的目的是提供高度低、特性好而且加工容易的介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置。
為達到前述目的，與本發(fā)明相關的介質濾波器和介質天線共用器，其特征在于，利用大致圍住所述諧振器孔中相互鄰接的至少三個以上的諧振器孔的帶狀的非導體形成部，將介質塊的第1端面上的外導體電氣上分隔成在內側包含前述相互鄰接的諧振器孔的內側部和配置在這種內側部周圍的周邊部，并用微電感發(fā)生手段連接前述內側部和周邊部。這里，微電感發(fā)生手段是例如與外導體一體的導體線條，或者是金屬導線。此外，至少將一個諧振器孔做成階梯孔。
由前述結構構成的介質濾波器和介質天線共用器，在由非導體形成部圍住的至少三個諧振器孔分別構成的介質諧振器中，通過微電感發(fā)生手段使以第1端面?zhèn)葹槎搪范说慕橘|諧振器接地。由此，使前述三個介質諧振器中以第1端面為短路端的介質諧振器相互共線耦合。因此，不必將介質塊內相互耦合的介質諧振器配置成交錯狀。也就是說，在介質塊中至少能將三個以上的諧振器孔配置成單列直線狀。
此外，與本發(fā)明相關的介質濾波器和介質天線共用器，其特征在于，將由非導體形成部圍住的諧振器孔配置在介質塊的第1端面上設置的凹部，同時將前述非導體形成部配置在前述凹部的內壁面上。因利用前述凹部，非導體形成部和諧振器孔的開口從介質塊的第1端面后退，所以能抑制泄漏電磁場對安裝在電路板上的其它電子元件的影響。同樣，也能抑制其它電子元件來的泄漏電磁場對介質濾波器和介質天線共用器的影響。
此外，借助于在由非導體形成部圍住的諧振器孔間具有去耦合用接地孔，利用其屏蔽作用切斷隔著該去耦合接地孔配置在兩側的諧振器孔相互間的電磁耦合。
此外，借助于至少包括具有前述特征的介質濾波器和介質天線共用器之一，與本發(fā)明相關的通信機裝置能靈活適應低高度化。
圖1(A)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)1的結構的后視圖。
圖1(B)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)1的結構的平面圖。
圖1(C)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)1的結構的主視圖。
圖2表示圖1所示的介質天線共用器的電氣等效電路圖。
圖3表示圖1所示的介質天線共用器的發(fā)送側的濾波器特性圖。
圖4表示圖1所示的介質天線共用器的接收側的濾波器特性圖。
圖5表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)2的電氣等效電路圖。
圖6是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)3的結構的部分剖視立體圖。
圖7表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)4的主視圖。
圖8(A)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)5的結構的后視圖。
圖8(B)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)5的結構的平面圖。
圖8(C)是表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)5的結構的主視圖。
圖9表示與本發(fā)明相關的通信裝置的一實施形態(tài)的方框圖。
圖10(A)是表示以往的介質天線共用器的結構的后視圖。
圖10(B)是表示以往的介質天線共用器的結構的平面圖。
圖10(C)是表示以往的介質天線共用器的結構的主視圖。
下面，參照附圖對實施與本發(fā)明相關介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置的實施形態(tài)進行說明。在各實施形態(tài)中，在相同的元件和相同的部分上附以相同的標號，并省略重復的說明。
實施形態(tài)1(參照圖1-圖4)圖1示出了與本發(fā)明相關的介質天線共用器的一個實施形態(tài)。介質天線共用器20，發(fā)送側由2級帶阻濾波器組成，接收側由2級帶通濾波器和1級陷波電路組成。在長方體形狀的介質塊21上形成發(fā)送濾波器側的諧振器孔22a～22d、接收濾波器側的諧振器孔23a～23d、輸入輸出耦合用諧振器孔24和接地孔25。這些諧振器孔22a～22d、23a～23d、24和接地孔25與圖10中說明了的介質天線共用器不同，是單列直線狀地配置在介質塊21上。
如圖1(B)所示，各個諧振器孔22a～22d、23a～23d、24和接地孔25是在從介質塊21的第1面26貫穿與其相對的第2面27的同時，上半部和下半部內徑分別不同的階梯孔。在諧振器孔22a～22d的內壁面上形成內導體32a～32d，在諧振器孔23a～23d的內壁面上形成內導體33a～33d，在輸入輸出耦合用諧振器孔24的內壁面上形成內導體34。此外，接地孔25是內徑恒定的直孔，并在其內周面的整個面上形成內導體35。
在除去內導體32b,32c和34以外的各個內導體上，在階梯孔的內徑大的一側的端部附近形成用g表示的非導體形成部，并將這部分(換言之，電氣上與外導體36隔開的部分)作為開路端。另一方面，將與開路端相反側的內導體部分(換言之，與外導體36電氣上相連接的部分)作為短路端。在介質塊21的外表面上形成與諧振器孔22b的內導體32b連接的發(fā)送端Tx、與諧振器孔23c的內導體33c連接的接收端Rx，以及與諧振器孔24的內導體34連接的天線端ANT，同時除去這些發(fā)送端Tx、接收端Rx和天線端ANT外，幾乎整個表面形成外導體36。
如圖1(C)所示，在介質塊21的第1端面26上“C”字狀地去除外導體36，設置非導體形成部43，使諧振器孔22c和22d、輸入輸出耦合用諧振器孔24以及接地孔25都圍在內側部41中。殘存在非導體形成部43的中央附近的導體線條44與外導體36成為一體，并作為微電感發(fā)生手段使由非導體形成部43電氣上隔開的內側部41和外側部42相互連。
這樣構成的介質天線共用器20，借助于相互同向地配置分別在諧振器孔23a、23b上形成的內導體33a和33b的開路端和短路端，在內導體33a和33b間進行共線耦合，借助于相互逆向地配置分別在諧振器孔23a和輸入輸出耦合用諧振器孔24上形成的內導體33a和34的開路端和短路端，在內導體33a和34間進行叉指狀耦合，同樣，分別在諧振器孔23b,23c上形成的內導體33b和33c間也進行叉指狀耦合。由此，在天線端ANT和接收端Rx之間構成2級帶通濾波器。此外，分別在諧振器孔23c,23d上形成的內導體33c和33d間進行叉指狀耦合。由此，在接收側上構成1級陷波電路。
另一方面，分別在諧振器孔22c和輸入輸出耦合用諧振器孔24上形成的內導體32c和34間由非導體形成部43進行共線耦合，同樣，分別在諧振器孔22b，22c上形成的內導體32b和32c間進行叉指狀耦合。由此，在發(fā)送端Tx和天線端ANT之間構成寬頻帶的帶阻濾波器。此外，分別在諧振器孔22a,22b上形成的內導體32a和32b間，以及分別在諧振器孔22c,22d上形成的內導體32c和32d間進行叉指狀耦合。由此，在發(fā)送側上構成2級陷波電路。
圖2表示介質天線共用器20的電氣等效電路圖。在介質塊21內設置發(fā)送濾波器側的諧振器孔22a～22d分別構成的介質諧振器R1～R4，輸入輸出耦合用諧振器孔24構成的介質諧振器R5，接收濾波器側的諧振器孔23a～23d分別構成的介質諧振器R6～R9。并且，在介質諧振器R1和R3間配置與發(fā)送端Tx連接的介質諧振器R2，在介質諧振器R4和R6間配置與天線端ANT連接的介質諧振器R5，并在介質諧振器R7和R9間配置與接收端Rx連接的介質諧振器R8。利用接地孔25的內導體35，使介質諧振器R4和與天線端ANT連接的介質諧振器R5電氣上屏蔽相互。
發(fā)送側用介質諧振器R2,R3,R5構成寬頻帶的帶阻濾波器，并在其上組合用介質諧振器R1和R4構成的陷波電路，構成2級帶阻濾波器。通過由位于圖1(C)所示的導非形成部43的中央附近的導體線條44形成的微電感L1(參照圖2)，使介質諧振器R3和R5接地。也就是說，介質諧振器R3和R5以第1端面26側作為短路端。由此，使介質諧振器R3和R5共線耦合。借助于變化導體線條44的形狀和尺寸，能變化微電感的值，并能容易地調整介質諧振器R3和R5的電磁耦合。
這樣，介質天線共用器20與用圖10說明了的以往的介質天線共用器不同，不必在介質諧振器21中交錯狀地配置諧振器孔22a～22d、23a～23d和24。由此，介質天線共用器20與以往的比較，能大幅度地降低安裝高度h，并且介質塊21的加工也變得容易。
此外，在安裝高度h相等的條件下，介質天線共用器20與圖10所示的介質天線共用器相比，特性改善。圖3示出了介質天線共用器20的發(fā)送側濾波器的傳輸特性S21和反射特性S11的測定值，圖4示出了接收側濾波器的傳輸特性S21和反射特性S11的測定值。
實施形態(tài)2(參照圖5)圖5示出了與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)2的電氣等效電路。介質天線共用器30通過微電感L2使連接介質諧振器R4和發(fā)送端Tx的介質諧振器R2接地。也就是說，同樣在前述實施形態(tài)1的介質天線共用器20的第1端面26上“C”字狀地去除外導體36，設置非導體形成部43，使各個諧振器孔22b、2c、22d以及設置在諧振器孔22b和22c間的接地孔25圍在內側部41中。利用位于非導體形成部43的中央附近的導體線條44，形成微電感L2。連接介質諧振器R3和發(fā)送端Tx的介質諧振器R2，利用在R3與R2間形成的接地孔25中形成的內導體35電氣上相互屏蔽。
與前述實施形態(tài)1相同，因介質天線共用器30通過微電感L2，使介質諧振器R2和R4接地并且共線耦合，所以與以往的相比能大幅度地降低安裝高度，并且特性也能得到改善。
實施形態(tài)3(參照圖6)圖6表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)3。介質天線共用器40在實施形態(tài)1的介質天線共用器20中，介質塊21的第1端面26上，將諧振器孔22c、22d、24和接地孔25的各個開口往內側形成在凹部51，并在凹部51的內周壁上去除外導體36，設置非導體形成部43。
采用這種結構，則在前述實施形態(tài)1的介質天線共用器20達到的效果的基礎上，因諧振器孔22c、22d、24和接地孔25的開口，從介質塊21的第1端面26后退，所以在介質諧振器40內發(fā)生的高頻波不易向外部泄漏。此外，也能減小介質天線共用器40因外部高頻波而受到的影響。
實施形態(tài)4(參照圖7)圖7表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)4的主視圖。環(huán)狀地形成圖1的介質天線共用器20的非導體形成部43，用金屬導線44a連接其內側部41和外側部42，并將金屬導線44a作為微電感，從而做成介質天線共用器50。采用這種結構，則借助于使金屬導線44a的長度和形狀變化，能容易地調整微電感的電感值。
實施形態(tài)5(參照圖8)圖8(A)～(C)表示與本發(fā)明相關的介質天線共用器的實施形態(tài)5。圖8(A)～(C)所示的介質天線共用器60在實施形態(tài)1的介質天線共用器20中，使各內導體延伸到階梯孔的內徑大的一側的介質塊21的端面26、27，并將這部分(換言之，電氣上與外導體36隔離的部分)作為開路端，來代替代導體形成部g。也就是說，實施形態(tài)1的介質天線共用器20的諧振器在諧振器孔內具有開路端，但實施形態(tài)5的介質天線共用器60的諧振器在介質塊21的端面26,27上具有開路端此外，如圖8(C)所示，雖然非導體形成部43和諧振器孔22d的開路端的非導體形成部連接，但兩者也可以分離。
實施形態(tài)6(參照圖9)實施形態(tài)6表示與本發(fā)明相關的通信機裝置的一實施形態(tài)，以便攜式電話為例進行說明。
圖9是便攜式電話120的RF部分的電路方框圖。在圖9中，122是天線元，123是天線共用濾波器(天線共用器)，131是發(fā)送側隔離器，132是發(fā)送側放大器，133是發(fā)送側級間帶通濾波器，134是發(fā)送側混頻器，135是接收側放大器，136是接收側級間帶通濾波器，137是接收側混頻器，138是電壓控制振蕩裝置(VCO),139是本振帶通濾波器。這里，能使用例如實施形態(tài)1～實施形態(tài)5的介質天線共用器20,30,40,50作為天線共用濾波器(天線共用器)123。借助于安裝這些介質天線共用器20,30,40,50，能使RF部分低高度化，并能實現(xiàn)厚度薄的便攜式電話。
其它的實施形態(tài)此外，與本發(fā)明相關的介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置不限于前述的實施形態(tài)，只要在其宗旨范圍內能作種種的變更。具體而言，在前述實施形態(tài)中，雖然對介質天線共用器和通信機裝置進行了說明，但當然也能適用于帶阻濾波器等的介質濾波器。
由前述說明可見，采用本發(fā)明，則因在由非導體形成部圍住的至少三個諧振器孔分別構成的介質諧振器中，通過微電感發(fā)生手段使以第1端面?zhèn)葹槎搪范说慕橘|諧振器接地并且共線耦合，所以不必將介質塊內相互耦合的介質諧振器配置成交錯狀，與以往的相比能大幅度地降低安裝高度，并且特性也能得到改善。其結果，在介質塊中至少能將三個以上的諧振器孔配置成單列直線狀。此外，因在介質塊中形成的諧振器孔的配置簡單，所以介質塊的加工也變得容易。
此外，如果將由非導體形成部圍住的至少三個諧振器孔配置在介質塊的短路面上所形成的凹部內，并在所述凹部的內壁面上形成非導體形成部，則介質諧振器的短路面從介質塊的第1端面后退，強化凹部內的介質諧振器的開口部分的屏蔽，不僅介質諧振器內發(fā)生的高頻波不易向外部泄漏，而且也能減小介質諧振器因外部高頻波而受到的影響。此外，借助于安裝與本發(fā)明相關的介質濾波器和介質天線共用器，能使通信機裝置低高度化。
權利要求
1．一種介質濾波器，具有從介質塊的第1端面貫穿相對于所述第1端面的第2端面的至少三個以上的諧振器孔，在所述諧振器孔的內壁面上形成內導體，同時在所述介質塊的外表面上形成外導體，從而所述介質塊內構成多個介質諧振器，其特征在于，利用大致圍住所述諧振器孔中相互鄰接的至少三個以上的諧振器孔的帶狀的非導體形成部，將所述介質塊的第1端面上的外導體電氣上分隔成在內側包含所述相互鄰接的諧振器孔的內側部和配置在這種內側部周圍的周邊部，并用微電感發(fā)生手段連接所述內側部和周邊部。
2．如權利要求1所述的介質濾波器，其特征在于，將由所述非導體形成部圍住的諧振器孔配置在所述介質塊的第1端面上設置的凹部，同時將所述非導體形成部配置在所述凹部的內壁面上。
3．如權利要求1或2所述的介質濾波器，其特征在于，所述微電感發(fā)生手段是與外導體一體的導體線條。
4．如權利要求1或2所述的介質濾波器，其特征在于，所述微電感發(fā)生手段是金屬導線。
5．如權利要求1至4任一項所述的介質濾波器，其特征在于，在由所述非導體形成部圍住的諧振器孔間具有去耦用接地孔。
6．如權利要求1至5任一項所述的介質濾波器，其特征在于，將從介質塊的第1端面貫穿相對于所述第1端面的第2端面的至少三個以上的諧振器孔配置成單列直線狀。
7．如權利要求1至6任一項所述的介質濾波器，其特征在于，至少一個諧振器孔是接地孔。
8．一種介質天線共用器，具有從介質塊的第1端面貫穿相對于所述第1端面的第2端面，并構成發(fā)送側濾波器的諧振器孔和構成接收側濾波器的諧振器孔，在所述諧振器孔的內壁面上形成內導體，同時在所述介質塊的外表面上形成外導體，從而所述介質塊內構成發(fā)送側的介質諧振器和接收側的介質諧振器，其特征在于，利用大致圍住所述諧振器孔中相互鄰接的至少三個以上的諧振器孔的帶狀利用大致圍住所述諧振器孔中相互鄰接的至少三個以上的諧振器孔的帶狀的非導體形成部，將所述介質塊的第1端面上的外導體電氣上分隔成在內側包含所述相互鄰接的諧振器孔的內側部和配置在這種內側部周圍的周邊部，并用微電感發(fā)生手段連接所述內側部和周邊部。
9．如權利要求8所述的介質天線共用器，其特征在于，將由所述非導體形成部圍住的諧振器孔配置在所述介質塊的第1端面上設置的凹部，同時將所述非導體形成部配置在所述凹部的內壁面上。
10．如權利要求8或9所述的介質天線共用器，其特征在于，所述微電感發(fā)生手段是與外導體一體的導體線條。
11．如權利要求8或9所述的介質天線共用器，其特征在于，所述微電感發(fā)生手段是金屬導線。
12．如權利要求8至11任一項所述的介質天線共用器，其特征在于，在由所述非導體形成部圍住的諧振器孔間具有去耦合用接地孔。
13．如權利要求8至12任一項所述的介質天線共用器，其特征在于，將構成發(fā)送側濾波器和接收側濾波器的諧振器孔配置成單列直線狀。
14．如權利要求8至13任一項所述的介質天線共用器，其特征在于，至少一個諧振器孔是接地孔。
15．一種通信機裝置，其特征在于，包括如權利要求1至7任一項所述的介質濾波器或者如權利要求8至14任一項所述的介質天線共用器中的至少任何一個。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種介質濾波器、介質天線共用器和通信機裝置。在介質塊(21)上形成單列發(fā)送濾波器側的諧振器孔(22a-22d)、接收濾波器側的諧振器孔(23a-23d),以及輸入輸出耦合用諧振器孔(24)和接地孔(25)。在介質塊(21)的第1端面(26)上“C”字狀地去除外導體(36),形成非導體形成部(43),使諧振器孔(22C)、(22d)、(24)和(25)圍在內側部(41)中。殘存在非導體形成部(43)的中央附近的導體線條(44)電氣上連接由(43)分隔的內側部(41)和外側部(42),并起微電感的作用。
文檔編號H01P1/20GK1237005SQ9910706
公開日1999年12月1日 申請日期1999年5月21日 優(yōu)先權日1998年5月21日
發(fā)明者多田斉, 加藤英幸 申請人:株式會社村田制作所