具有諧振器和連接路徑的多模式濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及濾波器，并且具體設及包括諧振器主體的多模式濾波器，用于例如使 用在用于電信應用的頻分雙工器中。
【背景技術】
[0002] 在本說明書中對任何現(xiàn)有公開(或從其得到的信息）或?qū)σ阎娜魏钨Y料的引用 不被視為并且不應當被視為承認或容許或任何形式地暗示現(xiàn)有公開(或從其得到的信息） 或已知資料形成本說明書設及的所力圖的領域中的公知常識的部分。
[0003] 所有物理濾波器本質(zhì)上包括多個能量存儲諧振結構，其具有用于使能量在各種諧 振器之間W及在諧振器與輸入/輸出端口之間流動的路徑。諧振器的物理實現(xiàn)及其互連的 方式將隨類型而變化，但是相同的基本概念適用于全體。運樣的濾波器可W按照禪合在一 起的諧振器的網(wǎng)絡來在數(shù)學上被描述，盡管數(shù)學形貌不必匹配真實濾波器的形貌。
[0004] 由電介質(zhì)諧振器形成的常規(guī)單模式濾波器是已知的。電介質(zhì)諧振器具有高Q(低 損耗)特性，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)相比于腔體濾波器具有減小的尺寸的高度選擇性濾波器。運些 單模式濾波器傾向于被構建為分離的物理電介質(zhì)諧振器的級聯(lián)，其具有在它們之間和到端 口的各種禪合。運些諧振器容易標識為不同的物理對象，并且禪合也傾向于是容易標識的。
[0005] 運種類型的單模式濾波器可W包括由"圓盤（puck)"形狀的陶瓷材料形成的分立 諧振器的網(wǎng)絡，其中每一個諧振器具有單個主諧振頻率或模式。通過在諧振器位于其中的 腔體之間提供開口來將運些諧振器禪合在一起。典型地，諧振器和交叉禪合提供傳輸極點 (pole)和"零點"，其可WW特定頻率被調(diào)諧W提供期望的濾波器響應。通常將需要多個諧 振器W實現(xiàn)用于商業(yè)應用的合適濾波特性，運導致相對大尺寸的濾波裝備。
[0006] 由電介質(zhì)諧振器形成的濾波器的一個示例應用是在用于微波電信應用的頻分雙 工器中。傳統(tǒng)上在天線支撐塔的底部處的基站處提供雙工器，盡管對于微波電信系統(tǒng)設計 的當前趨勢是將濾波和信號處理裝備定位在塔的頂部從而最小化線纜敷設長度并且因而 減少信號損失。然而，如W上描述的單模式濾波器的尺寸可W使運些對于天線塔的頂部處 的實現(xiàn)而言是不合期望的。
[0007] 多模式濾波器在單個物理主體中實現(xiàn)若干諧振器，使得可W獲得濾波器尺寸方面 的減小。作為示例，鍛銀的電介質(zhì)主體可WW許多不同的模式諧振。運些模式中的每一個 可W充當濾波器中的諧振器之一。為了提供實際的多模式濾波器，對主體內(nèi)的模式之間的 能量進行禪合是必要的，運與在單模式濾波器中的分立對象之間的禪合形成對比，后者在 實踐中更容易控制。
[0008] 實現(xiàn)運些多模式濾波器的通常方式是將能量從輸入端口選擇性地禪合到第一個 模式。然后通過將特定缺陷引入到主體的形狀中而將存儲在第一模式中的能量禪合到諧振 器內(nèi)的不同模式。W此方式，多模式濾波器可WW與常規(guī)單模式濾波器實現(xiàn)類似的方式被 實現(xiàn)為諧振器的有效級聯(lián)。該技術導致可W被調(diào)諧W提供期望的濾波器響應的傳輸極點。
[0009] 運樣的方法的示例被描述在美國專利No. 6,853,271中，其目的在于=模式單主 體濾波器。通過使用在形成于諧振器的面上的孔桐中所提供的適當配置的輸入探針將能量 禪合到電介質(zhì)填充的單主體諧振器的第一模式中。該第一模式與諧振器的兩個其它模式之 間的禪合通過在諧振器主體上選擇性地提供切角或槽來完成。
[0010] 該技術慮及濾波器尺寸方面的相當大的減小，因為該類型的=模式濾波器表示由 =個分立單模式諧振器組成的單模式濾波器的等同物。然而，用于將能量禪合到諧振器中 和將能量從諧振器禪合出去W及在諧振器內(nèi)的模式之間禪合能量W提供有效的諧振器級 聯(lián)的方法要求主體是復雜形狀的，運增加制造成本。
[0011] 可W實現(xiàn)運些多模式濾波器的可替換方式是借助于適當設計的禪合軌道從輸入 端口同時向每一個模式禪合能量。再次，W此方式，多模式濾波器可WW與常規(guī)單模式濾 波器實現(xiàn)類似的方式實現(xiàn)為諧振器的有效級聯(lián)。如W上的情況，其中缺陷用于使得多個 模式能夠在單個諧振器中被激勵，該技術導致可W被調(diào)諧W提供期望的濾波器響應的傳 輸極點。運種類型的濾波器在各種美國專利提交中已經(jīng)公開，例如：US13/488, 123,US 13/488,059,US13/487,906 和US13/488,182。
[0012] 兩個或更多=模式濾波器可能仍需要級聯(lián)在一起W提供具有合適濾波特性的濾 波器組件。如在美國專利No. 6, 853, 271和No. 7, 042, 314中描述的，運可W使用單個波 導或位于中屯、的單個孔W用于提供兩個諧振器單主體之間的禪合來實現(xiàn)。利用該方法，禪 合到主體、禪合自主體或禪合在主體之間的模式的精確控制難W實現(xiàn)并且因此，作為結果， 實現(xiàn)給定、具有挑戰(zhàn)性的濾波器規(guī)范是困難的。
[0013] 另一方法包括使用被禪合在兩個電介質(zhì)單主體之間的單模式梳狀線諧振器W形 成混合濾波器組件，如美國專利No. 6, 954, 122中描述的那樣。在運種情況中，物理復雜性 和因此的制造成本甚至進一步增加，超過并且高于單獨的所添加缺陷的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多模式腔體濾波器，包括：并入電介質(zhì)材料的片 段的至少第一電介質(zhì)諧振器主體，所述電介質(zhì)材料的片段具有使得其能夠支持至少第一諧 振模式和至少第二大幅退化的諧振模式的形狀，W及并入電介質(zhì)材料的片段的至少第二電 介質(zhì)諧振器主體，所述電介質(zhì)材料的片段具有使得其能夠支持至少第一諧振模式的形狀； 與至少第一電介質(zhì)諧振器主體和至少第二電介質(zhì)諧振器主體接觸并且對其進行覆蓋的導 電材料層；在覆蓋至少第一電介質(zhì)諧振器主體的導電材料層中的至少第一孔和在覆蓋至少 第二電介質(zhì)諧振器主體的導電材料層中的至少第二孔，被布置成將信號經(jīng)由所述至少第一 孔從所述至少第一電介質(zhì)諧振器主體經(jīng)由所述至少第二孔禪合到所述至少第二電介質(zhì)諧 振器主體的至少一個連接路徑，W用于創(chuàng)建濾波器特性中的至少一個零點或一個零位或影 響其位置的目的。
[0015] 所述至少一個連接路徑可W例如包括至少一個導電路徑。
[0016] 所述至少一個導電路徑可W例如部分或完全地包括微條帶線。
[0017] 所述至少一個導電路徑可W例如部分或完全地包括條帶狀線的片段。
[0018] 所述至少一個導電路徑可W例如部分或完全地包括同軸線。
[0019] 所述至少一個導電路徑可W例如連接到地，或者在沿其長度的一個或多個點處連 接到圍繞至少一個電介質(zhì)諧振器的金屬化物。
[0020] 所述至少一個連接路徑可W例如包括通過間隙分離的兩個導電路徑，其中傳導經(jīng) 由與間隙相關聯(lián)的電容跨間隙發(fā)生。
[0021] 所述至少一個連接路徑可W例如包括波導的區(qū)段或腔體或W類似于波導的方式 起作用的其它結構。
[0022] 所述至少一個禪合孔可W例如形成為在導電材料層中沒有導電材料的區(qū)域。
[0023] 多模式腔體濾波器可W例如此外包括第=諧振器，其可操作地禪合到多模式諧振 器并且可操作成包含將例如禪合到多模式諧振器中的電場和磁場。第=諧振器和第二諧振 器可W由與多模式諧振器相同的材料制成或者它們可W由不同的材料制成。
[0024] 可替換地，多模式腔體濾波器可W例如此外包括第S諧振器，其可操作地禪合到 多模式諧振器并且可操作成包含將例如從多模式諧振器禪合出去的電場和磁場。第=諧振 器和第二諧振器可W由與多模式諧振器相同的材料制成或者它們可W由不同的材料制成。 [00巧]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多模式腔體濾波器，包括：并入電介質(zhì)材料的 第一片段的至少第一電介質(zhì)諧振器主體，并入電介質(zhì)材料的第二片段的至少第二電介質(zhì)諧 振器主體，電介質(zhì)材料的第二片段具有使得其能夠支持至少第一諧振模式和至少第二大幅 退化的諧振模式的形狀，W及并入電介質(zhì)材料的第=片段的至少第=電介質(zhì)諧振器主體； 與至少第一電介質(zhì)諧振器主體、至少第二電介質(zhì)諧振器主體和至少第=電介質(zhì)諧振器主體 接觸并且對其進行覆蓋的導電材料層；在覆蓋至少第一電介質(zhì)諧振器主體的導電材料層中 的至少第一孔和在覆蓋至少第=電介質(zhì)諧振器主體的導電材料層中的至少第二孔，被布置 成將信號經(jīng)由所述至少第一孔從所述至少第一電介質(zhì)諧振器主體經(jīng)由所述至少第二孔禪 合到所述至少第=電介質(zhì)諧振器主體的至少一個導電路徑，W用于創(chuàng)建濾波器特性中的至 少一個零點或一個零位或者影響其位置的目的。
[00%] 形成多模式諧振器的主體的電介質(zhì)材料的片段可W例如包括用于裝配到輸入諧 振器上的平面表面的基本上平面的表面。形成多模式諧振器的主體的電介質(zhì)材料的片段還 可W例如包括用于裝配到輸出諧振器上的平面表面的第二基本上平面的表面。
[0027] 禪合孔可W例如被提供在所述基本上平面的表面上或者與所述基本上平面的表 面相鄰。
[0028] 第二諧振器可W進而被提供有使得信號能夠被饋送到第二諧振器中的探針或其 它激勵構件。第=諧振器也可W被提供有使得信號能夠從第=諧振器被提取的探針或其它 激勵構件。
【附圖說明】
[0029] 為了本發(fā)明的更好理解，并且W更加清楚地示出其可W如何付諸實施，現(xiàn)在將通 過示例的方式對W下附圖作出參考，其中： 圖Ia是多模式濾波器的示例的示意性透視圖； 圖化是圖Ia的多模式濾波器的示意性正面視圖； 圖2是示出用于緊接在多模式濾波器的正面外部的電場和磁場的一種代表性形式的 示例的圖Ia的示例多模式濾波器的示意性透視圖； 圖3是多模式濾波器的第二示例的示意性透視圖； 圖4是多模式濾波器的第=示例的示意性透視圖； 圖5 (a)至（d)示出示例多模式諧振器外部和其內(nèi)的各種場和模式； 圖6是并入了輸入和輸出禪合諧振器的圖1的示例多模式濾波器的示意性透視圖； 圖7是多模式濾波器的第四示例的示意性透視圖； 圖8是多模式濾波器的第五示例的示意性透視圖； 圖9是多模式濾波器的第六示例的示意性透視圖； 圖10 (a)至（e)是用于多模式濾波器的示例禪合孔布置的示意圖； 圖11 (a)是并入了多模式濾波器的雙工通信系統(tǒng)的示例的示意圖； 圖11 (b)是圖11 (a)的多模式濾波器的頻率響應的示例的示意圖； 圖12是使用多個諧振器主體來提供用于發(fā)射和接收信道的濾波的多模式濾波器的示 例的示意性透視圖； 圖13 (a)是并入了輸入和輸出禪合探針的示例多模式濾波器的示意性透視圖； 圖13 (b)是示出并入了輸入和輸出禪合探針的圖13 (a)的示例多模式濾波器的側(cè)視 圖的示意圖； 圖14 (a)是利用基于探針的激勵的諧振器的示例的示意性透視圖； 圖14 (b)是示出諧振器內(nèi)的各種場和模式的多模式濾波器的示例的示意性透視圖； 圖14(C)是示出諧振器內(nèi)的示例場取向的示例多模式諧振器的示意性透視圖； 圖15是根據(jù)本發(fā)明的并入輸入-輸出禪合軌道的示例多模式濾波器的示意性透視 圖； 圖16 (a)至（d)示出與圖15有關的各種濾波器頻率響應特性； 圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的并入輸入-輸出禪合軌道的類似于圖15的那個的示例多模 式濾波器的側(cè)視圖的示意圖； 圖18是根據(jù)本發(fā)明的并入可替換的輸入-輸出禪合軌道的示例多模式濾波器的示意 性透視圖； 圖19 (a)至（C)示出與圖18有關的各種濾波器頻率響應特性； 圖20是多模式、多諧振器濾波器的另外的示例的示意性透視圖。
【具體實施方式】
[0030] 現(xiàn)在將參照圖Ia和化描述多模式濾波器的示例。
[0031] 本發(fā)明的基礎在于使用特定類型的禪合孔將信號禪合到多模式諧振器中和從多 模式諧振器禪合出去，而在該諧振器內(nèi)同時激勵兩個或更多模式(或從其禪合能量)。
[0032] 在該示例中，濾波器100包括封裝在金屬化層(為了清楚起見而未示出）中的諧振 器主體110。至少兩個孔形成在金屬化層中：輸入禪合孔120和輸出禪合孔130。運些孔通 過金屬化物的缺失而構成，其中諧振器主體的其余部分基本上封裝在其金屬化層中?？?20 和130可W通過例如化學或機械地蝕刻圍繞諧振器主體110的金屬化物W移除金屬化物并 且從而形成一個或多個孔來形成。一個或多個孔還可W通過其它手段形成，諸如產(chǎn)生W孔 的形狀的掩模，將所述掩模暫時地附著到諧振器主體表面上的所要求的位置，跨諧振器主 體的基本上全部表面區(qū)域而噴射或W其它方式沉積導電層("金屬化層"）并且然后從諧振 器主體移除掩模W在金屬化物中留下孔。
[0033] 隨后將用于限定多模式諧振器110內(nèi)的各種模式的名稱和取向的軸的取向由軸 線圖140限定。
[0034] 圖化示出包含輸入孔120的諧振器主體110的面的視圖。輸入孔120被示出為通 過圖1(a)中所示的諧振器主體110的端面巧日所示)的表面上的金屬化物（metallisation) 150的缺失形成。
[0035] 在該示例中，輸入孔120被示出為由金屬化物150中的兩個正交槽121和122組 成。運兩個正交槽121和122被示出為在諧振器主體的正面的左上角相遇，W形成單個連 續(xù)孔120。W上描述的實施例僅僅是與本發(fā)明一致的大量可能實施例中的一個。W下將提 供另外的示例，其中使用多個分離槽孔并且其中所述槽孔不相遇或者在沿其長度的不同位 置處相遇，例如在半路上，從而形成交叉。
[0036] 提供兩個禪合孔：一個用于將RF能量禪合到諧振器中并且一個用于從諧振器往 回將RF能量禪合出，例如在每一種情況中去往或來自另外的諧振器。另外的諧振器可W