專利名稱：諧振器及高頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用在移動(dòng)通訊系統(tǒng)的高頻電路裝置中的用來構(gòu)成高頻濾波器等的諧振器。
到目前為止，在高頻通訊系統(tǒng)中以高頻濾波器為首的把諧振器作為基礎(chǔ)構(gòu)成的高頻電路用元件是不可缺少的重要組成部分。并且作為構(gòu)成低損耗的高頻濾波器的諧振器廣泛使用把電介質(zhì)體固定在屏蔽導(dǎo)體中的電介質(zhì)諧振器。
圖19的(a)、(b)是以往在低損耗電介質(zhì)濾波器中廣泛使用的以TE01 δ作為基本模式的電介質(zhì)諧振器的立體圖及剖視圖。這個(gè)電介質(zhì)諧振器503具有圓柱狀的電介質(zhì)體501和保留一定間隙地包圍在電介質(zhì)體501周圍的圓柱狀的筐體502。電介質(zhì)體501通過臺(tái)座與筐體502的底壁連接，在筐體502的頂棚部與電介質(zhì)體511的上面保留一定的間隙，在筐體502的側(cè)壁(圓筒面部)與電介質(zhì)體511的圓筒面部保留一定的間隙。
另外，圖19(a)、(b)所示的諧振器的筐體502、512實(shí)際上是如圖20所示的那樣由筐體主體和蓋構(gòu)成，在圖19的(a)、(b)中，簡(jiǎn)化了筐體502的構(gòu)造。
這個(gè)使用TE模式的諧振器(以下稱為“TE式諧振器”)與使用其他模式的諧振器相比，具有低損耗和體現(xiàn)良好的Q值的優(yōu)點(diǎn)，但是它也有體積大的缺點(diǎn)。所以，希望使用小型諧振器的場(chǎng)合，有時(shí)不得不以犧牲一定程度的Q值特性為代價(jià)，去使用以TE模式以外的模式作為基本模式的諧振器。
圖20是能夠有效地實(shí)現(xiàn)小型化的利用TM模式諧振器(以下稱為“TM式諧振器”)的高頻濾波器的剖視圖。圖20所示的諧振器在TM模式中也被稱為TM010模式。
如該圖所示，這個(gè)高頻濾波器530具有由圓柱狀的電介質(zhì)體540和容納電介質(zhì)體540的筐體主體532及蓋533構(gòu)成的筐體531?？痼w主體532與蓋533通過螺釘535的固定使蓋533的下面與筐體主體532的側(cè)壁部的上面接觸，形成相互的連接。并且，蓋533的下面和筐體主體532的底壁上面分別與電介質(zhì)體540的上面及下面接觸。即，電介質(zhì)體540被夾在蓋533和筐體主體532之間。一方面，筐體主體532的側(cè)面部(圓筒面部)保留一定間隙地呈同心圓狀地圍住諧振器540的圓筒部。另外，在筐體主體532的底壁設(shè)有與電介質(zhì)體540輸入耦合的輸入耦合探針536和與電介質(zhì)體540輸出耦合的輸出耦合探針537。
但是，當(dāng)對(duì)圖20所示的TM010模式諧振器進(jìn)行實(shí)際測(cè)試時(shí)，卻不能得到所期望的濾波特性。究其原因，本發(fā)明的發(fā)明者認(rèn)為是由于以下原因所致。
在圖19所示的TE模式諧振器(TE01δ模式)中，電磁場(chǎng)的能量的大部分全被集中在電介質(zhì)中，流經(jīng)筐體502的側(cè)面部的高頻電流少，對(duì)此，在圖20所示的TM式諧振器中，高頻感應(yīng)電流在與軸方向平行的方向流經(jīng)筐體主體532的側(cè)面部。因此，TM式諧振器受導(dǎo)體損耗的影響較大，特別是由于形成強(qiáng)大的電流橫穿地流過具有在筐體主體532的側(cè)壁與蓋533之間的連接部Rcnct的角部，所以在實(shí)際組裝諧振器530時(shí)，如果這個(gè)連接部Rcnct接觸不良，將會(huì)導(dǎo)致Q值的降低和工作的不穩(wěn)定。另外，當(dāng)由于在制造過程中形成的各個(gè)部分的尺寸誤差導(dǎo)致電介質(zhì)體540的上下面和筐體主體532或蓋533之間形成空隙時(shí)，可能會(huì)使諧振頻率急劇上升，造成工作的不穩(wěn)定。特別是在由多個(gè)諧振器構(gòu)成的濾波器等的場(chǎng)合，為了準(zhǔn)確地固定多個(gè)諧振器的諧振頻率，避免工作的不穩(wěn)定，獲得期望的濾波器特性則是一件相當(dāng)煩雜的工作。
另外，無論在使用TE式諧振器或使用TM式諧振器構(gòu)成高頻濾波器的場(chǎng)合，以下的1—3的3個(gè)機(jī)能致關(guān)重要，即，1.具有期望帶寬比的強(qiáng)的輸入輸出耦合。
2.具有對(duì)諧振器Q值的不良影響小，可簡(jiǎn)便地大范圍地調(diào)整頻率范圍的諧振頻率調(diào)整機(jī)構(gòu)。
3.在配置多個(gè)諧振器構(gòu)成多段高頻濾波器的場(chǎng)合下，具有簡(jiǎn)便且耦合度調(diào)整范圍大的段間耦合度調(diào)整機(jī)構(gòu)。具有如上機(jī)能的高頻濾波器是人們所希望的。
本發(fā)明的第1目的是，提供一種小型且構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定的電介質(zhì)諧振器及高頻濾波器。
本發(fā)明的第2目的是，提供一種發(fā)揮上述1—3機(jī)能的高頻濾波器。
本發(fā)明的第1種諧振器是具有柱狀的電介質(zhì)體和包圍住上述電介質(zhì)體的屏蔽導(dǎo)體，包含可生成橫穿地流過上述柱狀電介質(zhì)體角部的電流的諧振模式的諧振器，上述屏蔽導(dǎo)體與上述電介質(zhì)體的表面直接接觸。
依照這種構(gòu)成，即使是對(duì)于利用在與柱體的軸方向平行的側(cè)面和與軸方向垂直交叉的端面上形成高頻感應(yīng)電流的TM模式的諧振器，由于角部由連接的屏蔽導(dǎo)體構(gòu)成，所以能夠確保良好的導(dǎo)通性，確保不受震動(dòng)等的影響的穩(wěn)定性。并且，能夠抑制Q值的下降和工作的不穩(wěn)定，發(fā)揮TM模式諧振器具有的小型、高Q值的特性。
通過使上述電介質(zhì)體由中心部分和覆蓋上述中心部分的至少一部分的外皮部分構(gòu)成，上述中心部分的介電常數(shù)大于上述外皮部分的介電常數(shù)，特別是降低了圓筒面部的導(dǎo)體損耗，可改善無負(fù)荷Q值。
由于上述柱狀的電介質(zhì)體為圓柱狀或四角柱狀，可簡(jiǎn)化制造工藝。
由于上述屏蔽導(dǎo)體是形成在上述電介質(zhì)體表面上的金屬鍍層，對(duì)電介質(zhì)體的附著力強(qiáng)，效果顯著。
本發(fā)明的第2種諧振器是，具有電介質(zhì)體和容納上述電介質(zhì)體的筐體的諧振器，其特征在于上述筐體的一部分由導(dǎo)體箔構(gòu)成，并且上述導(dǎo)體箔具有對(duì)電介質(zhì)體形成部分的電磁屏蔽的機(jī)能。
依照這樣的構(gòu)成，通過把導(dǎo)體箔設(shè)置在筐體的結(jié)合部等的電磁屏蔽不穩(wěn)定之處，可確保電磁屏蔽的機(jī)能，可得到工作特性穩(wěn)定的諧振器。
通過上述筐體被分割成第1部分和第2部分，上述導(dǎo)體箔被設(shè)置在上述第1部分與上述第2部分之間，由上述第1部分和上述導(dǎo)體箔形成對(duì)上述電介質(zhì)體的電磁屏蔽，由于在第1部分與第2部分的連接部中設(shè)有導(dǎo)體箔，即使在第1部分與第2部分之間發(fā)生震動(dòng)，該震動(dòng)可被導(dǎo)體箔吸收，抑制了第1部分與第2部分之間的連接狀態(tài)的惡化。從而可抑制Q值的下降，提高工作的穩(wěn)定性。
通過所述筐體被分割成第1部分和第2部分，上述導(dǎo)體箔被設(shè)置在所述第1部分與所述第2部分之間，上述電介質(zhì)體被夾在上述筐體的上述第2部分和上述第1部分之間的構(gòu)成，由于可保持電介質(zhì)體與導(dǎo)體箔的良好的接觸狀態(tài)，可抑制諧振頻率急劇增高等的不良現(xiàn)象的發(fā)生。
通過在所述導(dǎo)體箔與所述第2部分之間進(jìn)一步設(shè)置彈性體墊層的構(gòu)成，吸收震動(dòng)的效果更為顯著。
由于諧振模式中包括TM模式，可確保第1部分與導(dǎo)體箔之間的良好的導(dǎo)通狀態(tài)。
本發(fā)明的第3種諧振器是具有在其一部分上形成孔的電介質(zhì)體、包圍住所述電介質(zhì)體的筐體和插入所述電介質(zhì)體的孔內(nèi)，且構(gòu)成插入深度可變的導(dǎo)體棒的諧振器，通過改變上述導(dǎo)體棒的插入上述孔內(nèi)的插入深度，使諧振頻率可調(diào)。
依照這樣的構(gòu)成，不會(huì)招致無負(fù)荷Q值在實(shí)用水平上的下降，可簡(jiǎn)單地寬范圍地調(diào)整諧振頻率。
本發(fā)明的第1種高頻濾波器是，一種具有電介質(zhì)體和對(duì)上述電介質(zhì)體形成電磁屏蔽的導(dǎo)體部件、具有貫穿由所述導(dǎo)體部件所包圍的空間，從所述導(dǎo)體部件的一處延伸到所述導(dǎo)體部件另一處的使所述電介質(zhì)體與外部輸入信號(hào)和外部輸出信號(hào)形成耦合的導(dǎo)體探針的高頻濾波器。
依照這樣的構(gòu)成，即使是小型化的高頻濾波器也可以獲得電介質(zhì)體與外部信號(hào)的強(qiáng)的輸入輸出耦合，可得到具有良好Q值的小型濾波器。
本發(fā)明的第2種高頻濾波器是，一種具有生成橫穿角部的電流的諧振模式柱狀諧振器的高頻濾波器，所述諧振器具有電介質(zhì)體和包圍住所述電介質(zhì)體的與所述電介質(zhì)體的表面直接接觸的屏蔽導(dǎo)體。
依照這樣的構(gòu)成，即使是對(duì)于利用在與柱體的軸方向平行的側(cè)面和與軸方向垂直交叉的端面上形成高頻感應(yīng)電流的TM模式的諧振器，由于角部由連接的屏蔽導(dǎo)體構(gòu)成，所以能夠確保良好的導(dǎo)通性，確保不受震動(dòng)等的影響的穩(wěn)定性。并且，能夠抑制Q值的下降和工作的不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)利用發(fā)揮TM模式諧振器具有的小型、高Q值的特性的高頻濾波器。
本發(fā)明的第3種高頻濾波器是，一種具有諧振器的高頻濾波器，所述諧振器具有電介質(zhì)體和容納所述電介質(zhì)體的筐體，其特征在于所述筐體的一部分由導(dǎo)體箔構(gòu)成，并且所述導(dǎo)體箔對(duì)電介質(zhì)體形成部分的電磁屏蔽。
依照這樣的構(gòu)成，通過把導(dǎo)體箔設(shè)置在筐體的結(jié)合部等的電磁屏蔽不穩(wěn)定之處，可確保電磁屏蔽的機(jī)能，可實(shí)現(xiàn)具有工作特性穩(wěn)定的諧振器的高頻濾波器。
本發(fā)明的第4種高頻濾波器是，一種具有諧振器的高頻濾波器，所述諧振器具有在其一部分上形成孔的電介質(zhì)體、和容納所述電介質(zhì)體的筐體、及穿過所述筐體的壁部插入所述電介質(zhì)體的孔內(nèi)構(gòu)成插入深度可變的導(dǎo)體棒，通過改變所述導(dǎo)體棒的插入所述孔內(nèi)的深度使諧振頻率可調(diào)。
依照這樣的構(gòu)成，不會(huì)招致無負(fù)荷Q值在實(shí)用水平上的下降，可實(shí)現(xiàn)具有寬范圍地諧振頻率可調(diào)的諧振器的高頻濾波器。
本發(fā)明的第5種高頻濾波器是，一種至少包括具有電介質(zhì)體的從外部設(shè)備接收高頻信號(hào)的輸入段諧振器和具有電介質(zhì)體的向外部設(shè)備輸出高頻信號(hào)的輸出段諧振器的具有多個(gè)諧振器的高頻濾波器，具有包圍上述多個(gè)諧振器的對(duì)各個(gè)諧振器形成電磁屏蔽的筐體、在上述多個(gè)諧振器中的互相形成電磁場(chǎng)耦合的諧振器之間設(shè)置的隔壁、在上述隔壁上形成的段間耦合窗口和由調(diào)節(jié)上述段間耦合窗口面積的導(dǎo)體棒構(gòu)成的段間耦合度部件。
依照這樣的構(gòu)成，可構(gòu)成配置多個(gè)諧振器的多段高頻濾波器，構(gòu)成簡(jiǎn)便且寬?cǎi)詈隙日{(diào)整范圍地調(diào)整多個(gè)諧振器之間的段間耦合度的段間耦合度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
下面簡(jiǎn)要說明附圖及符號(hào)。
圖1中的(a)、(b)分別是本發(fā)明實(shí)施方式1的諧振器的立體圖和剖視圖。
圖2是表示諧振器的直徑D與諧振頻率f相關(guān)關(guān)系的模擬結(jié)果的圖表。
圖3是表示在諧振器直徑D一定時(shí)的軸方向的長(zhǎng)度L與諧振頻率f之間的相關(guān)關(guān)系的模擬結(jié)果的圖表。
圖4是表示在諧振器直徑D一定時(shí)的對(duì)應(yīng)該長(zhǎng)度L所計(jì)算出的無負(fù)荷Q值的結(jié)果的圖表。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方式2的諧振器的剖視圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式2的一個(gè)變形例的諧振器的剖視圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式3的利用TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施方式4的利用TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方式5的利用TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖10是表示對(duì)應(yīng)導(dǎo)體棒的插入深度TM010模式的諧振頻率變化特性的測(cè)定結(jié)果的圖表。
圖11是表示對(duì)應(yīng)導(dǎo)體棒的插入深度TM010模式的無負(fù)荷Q值特性的測(cè)定結(jié)果的圖表。
圖12的(a)、(b)分別是實(shí)施方式6的利用TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖及除去蓋等的狀態(tài)下的俯視圖。
圖13是表示對(duì)應(yīng)段間耦合窗的窗口寬度的耦合系數(shù)變化的模擬結(jié)果的圖表。
圖14的(a)～(c)是表示在本發(fā)明實(shí)施方式5中所采用的段間耦合窗的形狀種類及段間耦合度調(diào)整螺釘?shù)脑O(shè)置位置的變化的剖視圖。
圖15是表示對(duì)應(yīng)段間耦合度調(diào)整螺釘?shù)牟迦攵伍g耦合窗的插入量的耦合系數(shù)的變化的模擬結(jié)果的圖表。
圖16是具有被設(shè)計(jì)成4段的諧振器的高頻濾波器的特性圖。
圖17是利用本發(fā)明實(shí)施方式7的TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖18是利用本發(fā)明實(shí)施方式8的TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖19的(a)、(b)是把以往的TE01δ模式作為基本模式的電介質(zhì)諧振器的立體圖和剖視圖。
圖20是利用以往的使用TM模式的諧振器的高頻濾波器的剖視圖。
圖21是表示實(shí)施方式3的TM010式諧振器的諧振特性測(cè)定結(jié)果的圖表。
圖中1-電介質(zhì)體，2-導(dǎo)體膜，3-諧振器，11a-高介電率電介質(zhì)體，11b-低介電率部，11-電介質(zhì)體，12-導(dǎo)體膜，13-諧振器，21a-高介電率電介質(zhì)體，21b-低介電率部，21-電介質(zhì)體，22-導(dǎo)體膜，23-諧振器，31-筐體，32-筐體主體，33-蓋，34-墊層，35-導(dǎo)體箔，36固定螺釘，37輸入耦合探針，38-輸出耦合探針，41-輸入用同軸連接頭，42-輸出用同軸連接頭。
實(shí)施方式實(shí)施方式1下面參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1中的(a)、(b)分別是本發(fā)明實(shí)施方式1的諧振器的立體圖和剖視圖。如該圖所示，本實(shí)施方式的諧振器3具有電介質(zhì)陶瓷等構(gòu)成的圓柱狀的電介質(zhì)體1和緊密附著在電介質(zhì)體1的幾乎全部表面的導(dǎo)體膜2。這個(gè)諧振器3是利用已經(jīng)做過說明的諧振模式中的TM010。上述導(dǎo)體膜2由附著在圓柱狀的電介質(zhì)體1的圓筒面上的圓筒部Rc1和附著在電介質(zhì)體1的上下面上的2個(gè)平面部Rf1構(gòu)成。通過進(jìn)行在電介質(zhì)體1的表面附著微小粒狀的金屬銀，然后使其熔化，電介質(zhì)材料與銀的反應(yīng)生成物使金屬銀與電介質(zhì)體1接合的處理(即金屬鍍膜處理)而形成這個(gè)導(dǎo)體膜2。本實(shí)施例的特征是，這樣地使導(dǎo)體膜2形成與電介質(zhì)體1緊密附著狀態(tài)地附著在電介質(zhì)體1的表面。
但是，如在后述的其他實(shí)施方式中所說明的那樣，在電介質(zhì)體1的一部分上設(shè)置為了把電介質(zhì)體1安裝在筐體中的孔等。另外，在導(dǎo)體膜上形成段間耦合用窗口。在這些場(chǎng)合下，由于在孔和窗口的部分沒有設(shè)置導(dǎo)體膜，所以，導(dǎo)體膜2并不是附著在電介質(zhì)體1的全部表面，不過本發(fā)明也能夠適用于這樣的場(chǎng)合。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)體的形狀沒有必要必須是圓柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或橢圓形長(zhǎng)圓柱等的柱體。例如在使用四角柱形狀的電介質(zhì)體的場(chǎng)合，在與具有圓柱狀的電介質(zhì)體的諧振器相同體積的條件下基本可以實(shí)現(xiàn)相同特性的諧振器。
圖2～圖4是利用各個(gè)參數(shù)表示具有本實(shí)施方式的構(gòu)造的諧振器的TM010模式的諧振頻率與構(gòu)造的相關(guān)關(guān)系的圖表。在各個(gè)場(chǎng)合都把電介質(zhì)體1的介電系數(shù)定為42。圖2是表示諧振器的直徑D(參照?qǐng)D1)與諧振頻率f相關(guān)關(guān)系的模擬結(jié)果的圖表。圖3是表示在諧振器3的直徑D為一定時(shí)(17mm)的軸方向的長(zhǎng)度L(參照?qǐng)D1)與諧振頻率f之間的相關(guān)關(guān)系的模擬結(jié)果的圖表。圖4是表示在諧振器3的直徑D為17mm(f＝2GHz)時(shí)的對(duì)應(yīng)該長(zhǎng)度L所計(jì)算出的無負(fù)荷Q值的結(jié)果的圖表。
如圖2所示，諧振頻率f的變化與諧振器3的直徑D有關(guān)，直徑D越小諧振頻率越高。如圖3所示，諧振頻率f在(D＝17mm)這個(gè)條件下與諧振器3的軸方向的長(zhǎng)度L無關(guān)，長(zhǎng)度L即使變化諧振頻率f還是一定(2000MHz)。如圖4所示，諧振器3的無負(fù)荷Q值與諧振器的軸方向的長(zhǎng)度L有關(guān)，長(zhǎng)度越短Q值越小。
即，為了實(shí)現(xiàn)頻率更高，無負(fù)荷Q值更大的諧振器，則最好設(shè)計(jì)成直徑D小且長(zhǎng)度L比較長(zhǎng)的諧振器3。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本實(shí)施例在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器或無論是在電場(chǎng)還是磁場(chǎng)中都具有電磁波的行進(jìn)方向上的成分的混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器中的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施例相同的效果。
特別是在TM模式中，TM010是最低次諧振模式，由于可行成小型諧振器，因此，有利于實(shí)用。
實(shí)施例使用介電率為42、介質(zhì)衰耗因數(shù)為0.00005的電介質(zhì)陶瓷材料制成具有圖1所示的構(gòu)造的電介質(zhì)體1。在該電介質(zhì)體1的全體表面涂上銀涂層，然后加熱到使銀熔化，在電介質(zhì)體1的表面形成金屬鍍膜，從而形成導(dǎo)體膜2。然后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)作成的諧振器3的諧振特性進(jìn)行了測(cè)試。電介質(zhì)體1的尺寸是，L＝18mm，D＝17mm，體積約為4.1cm3。
在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，在導(dǎo)體膜2的各個(gè)平面部Rf1的一部分以及電介質(zhì)體1中的與上述導(dǎo)體膜的一部分鄰接的區(qū)域中設(shè)置孔穴(不穿透的孔)，把形成同軸線的中心導(dǎo)體少許地插入各個(gè)孔內(nèi)，利用通過該同軸線傳來的信號(hào)使諧振器形成TM010模式的諧振。然后，把上下同軸線連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀，根據(jù)其頻率導(dǎo)通特性測(cè)定出諧振頻率f和無負(fù)荷Q值。
上述測(cè)定的結(jié)果是，諧振頻率為2.1GHz，無負(fù)荷Q值為1300。另外，未觀測(cè)到諧振器的震動(dòng)對(duì)諧振頻率的影響。
另一方面，使用構(gòu)成本實(shí)施例的諧振器的電介質(zhì)體的電介質(zhì)材料構(gòu)成具有與本實(shí)施例相同諧振頻率f的TE01δ模式的諧振器時(shí)，該諧振器的體積達(dá)到了將近72cm3。相對(duì)于此，本實(shí)施例的諧振器的體積是，約4.08(π/4)×1.7×1.84.08(cm3)。所以本實(shí)施例的TM010模式諧振器與具有相同電介質(zhì)材料相同諧振頻率f的TE01δ模式諧振器比較，體積可減小到約1/17，使小型化成為可能。
另外，本實(shí)施例的TM010模式諧振器與圖20所示的以往的TM010模式諧振器比較，具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
正如所述的那樣，以往的TM010模式諧振器，如圖20所示，具有作為屏蔽導(dǎo)體的包圍電介質(zhì)體540周圍的筐體531。并且，由于強(qiáng)大的高頻感應(yīng)電流橫穿地流經(jīng)筐體主體532與蓋533的連接部Rcnct(角部)，所以連接部Rcnct的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)濾波器特性產(chǎn)生很大的影響?？墒侨鐖D20所示的連接部Rcnct那樣使用螺釘加固，或把筐體主體532與蓋533相互焊接等則很難確保這個(gè)連接部Rcnct具有良好的高頻感應(yīng)電流的導(dǎo)通性。另外，在形成筐體531后由于震動(dòng)等的原因，也可能使連接部Rcnct的導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)生變化。其結(jié)果表明，以往的TM010諧振器存在濾波器特性不穩(wěn)定的隱患。
對(duì)此，本實(shí)施例通過把在電介質(zhì)體1的體表面通過金屬鍍膜形成的導(dǎo)體膜2緊密附著在電介質(zhì)體1上，利用這個(gè)導(dǎo)體膜2作為諧振器3的屏蔽導(dǎo)體。由于這個(gè)導(dǎo)體膜2由相互連接的平面部Rf1和圓筒面部Rc1構(gòu)成，位于導(dǎo)體膜2的圓筒面部Rc1與平面部Rf1的交界處的角部Rc不會(huì)發(fā)生導(dǎo)通不良，在受到震動(dòng)時(shí)也可以保持穩(wěn)定的工作頻率。從而抑制了Q值的下降和工作的不穩(wěn)定性，可充分發(fā)揮TM010模式諧振器所具有的小型化，大Q值的特性，并且還能夠簡(jiǎn)化制造工藝。
這樣，依照本實(shí)施例的TM010模式諧振器的構(gòu)成，與以往的實(shí)例比較，可簡(jiǎn)化制造工藝，提高機(jī)械強(qiáng)度，不受震動(dòng)等的影響確保工作頻率的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)諧振器的小型化等。
另外，電介質(zhì)體表面的導(dǎo)體膜的形成方法不限于本實(shí)施例所說明的金屬鍍膜的方法，例如也可以使用把熔化的金屬吹附到電介質(zhì)體的表面上或把金屬板附壓在電介質(zhì)體上等通過其他的加工方法把導(dǎo)體膜緊密附著在電介質(zhì)體的表面上的方法。
實(shí)施方式2圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2的諧振器的剖視圖。本實(shí)施方式的諧振器13具有由電介質(zhì)陶瓷材料等形成的圓柱狀的高介電率部11a和包圍住高介電率部11a的幾乎全周圍的圓筒狀的低介電率部11b構(gòu)成的電介質(zhì)體11。并具有緊密附著在電介質(zhì)體11的幾乎全部表面上的導(dǎo)體膜12。這個(gè)諧振器13是使用已經(jīng)說明過的諧振模式中的TM模式。上述導(dǎo)體膜12由附著在圓柱狀的電介質(zhì)體11的低介電率部11b的圓筒面上的圓筒部Rc1和附著在低介電率部11b的上下面上的2個(gè)平面部Rf1構(gòu)成。
在本實(shí)施例中首先形成由高介電率部11a和將其圍住的低介電率部11b構(gòu)成的電介質(zhì)體11。然后，通過進(jìn)行在低介電率部11b的表面附著微小粒狀的金屬銀后使其熔化的處理(即金屬鍍膜處理)，而形成這個(gè)導(dǎo)體膜12。本實(shí)施方式的特征就是這樣地使導(dǎo)體膜12形成與電介質(zhì)體11的低介電率部11b緊密附著狀態(tài)地附著在電介質(zhì)體11的表面。
但是，如在后述的其他實(shí)施例中所說明的那樣，在電介質(zhì)體1的一部分上設(shè)置為了把電介質(zhì)體1安裝在筐體中的孔等。另外，在導(dǎo)體膜上形成段間耦合用窗口。在這些場(chǎng)合下，由于在孔和窗口的部分沒有設(shè)置導(dǎo)體膜，所以，導(dǎo)體膜2并不是附著在電介質(zhì)體1的全部表面，不過本發(fā)明也適用于這樣的場(chǎng)合。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)體11(高介電率部11a與低介電率部11b的組合)的形狀沒有必要必須是圓柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或橢圓形長(zhǎng)圓柱等的柱體。例如在使用四角柱形狀的電介質(zhì)體的場(chǎng)合，在與具有圓柱狀的電介質(zhì)體的諧振器相同體積的條件下基本可以實(shí)現(xiàn)相同特性的諧振器。
依照本實(shí)施例的諧振器13，由于導(dǎo)體膜12的平面部Rf1與圓筒面部Rc1相互連接成1個(gè)膜，并且，導(dǎo)體膜12附著在電介質(zhì)體11(低介電率部11b)的幾乎全部表面上，所以可以發(fā)揮與上述實(shí)施方式1基本相同的效果。
并且，依照本實(shí)施例的構(gòu)成，比較具有圖1的構(gòu)成的諧振器，特別是減少了在圓筒面部Rc1中的導(dǎo)體損耗，改善了無負(fù)荷Q值。
另外，本實(shí)施例是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本實(shí)施例在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器或混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的的諧振器中的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施方式相同的效果。
圖6是實(shí)施方式2的變形例的諧振器的剖視圖。本變形例的利用TM010模式的諧振器23具有由電介質(zhì)陶瓷材料等形成的圓柱狀的高介電率部21a和只包圍高介電率部11a的圓筒面的圓筒狀的低介電率部21b構(gòu)成的電介質(zhì)體21。即，高介電率部21a的上下面不被低介電率部21b所覆蓋。并具有緊密附著在電介質(zhì)體21的幾乎全部表面上的導(dǎo)體膜22。上述導(dǎo)體膜22由附著在圓柱狀的電介質(zhì)體21的低介電率部21b的圓筒面上的圓筒部Rc1和附著在低介電率部21b的上下面上的2個(gè)平面部Rf1構(gòu)成。
在本變形例中首先形成由高介電率部21a和將其圍住的低介電率部21b構(gòu)成的電介質(zhì)體21。然后，通過進(jìn)行在高介電率部21a及低介電率部21b的表面附著微小粒狀的金屬銀后使其熔化，由電介質(zhì)材料與銀的反應(yīng)生成物使金屬銀與電介質(zhì)體21形成接合的處理(即金屬鍍膜處理)，形成導(dǎo)體膜22。本實(shí)施例的特征就是這樣地使導(dǎo)體膜22形成與電介質(zhì)體21的高介電率部21a和低介電率部21b緊密附著狀態(tài)地附著在電介質(zhì)體21的幾乎全部表面。
但是，如在后述的其他實(shí)施方式中所說明的那樣，在電介質(zhì)體21的上下部2面或任意一面上設(shè)置為了把電介質(zhì)體21安裝在筐體中的孔等。導(dǎo)體膜22并不是附著在電介質(zhì)體21的全部表面，不過本發(fā)明也適用于這樣的場(chǎng)合。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)體21(高介電率部21a與低介電率部21b的組合)的形狀沒有必要必須是圓柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或橢圓形長(zhǎng)圓柱等的柱體。例如在使用四角柱形狀的電介質(zhì)體的場(chǎng)合，在與具有圓柱狀的電介質(zhì)體的諧振器相同體積的條件下基本可以實(shí)現(xiàn)相同特性的諧振器。
依照本變形例，上下平面部Rfl中的導(dǎo)體損耗與具有圖5所示構(gòu)造的諧振器相比，雖然略有增加，但是具有可以使諧振器尺寸更小的優(yōu)點(diǎn)。
在上述實(shí)施方式1、2中，對(duì)諧振器單體的構(gòu)造進(jìn)行了說明，但是如果利用這個(gè)諧振器構(gòu)成高頻濾波器，還需要進(jìn)行如后述的實(shí)施方式9那樣的改進(jìn)。
實(shí)施方式3圖7是利用實(shí)施方式3的TM模式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。如該圖所示，這個(gè)高頻濾波器30A具有由圓柱狀的電介質(zhì)體40和容納電介質(zhì)體40的筐體主體32及蓋33構(gòu)成的筐體31。在蓋33的下面上形成墊層34和導(dǎo)體箔35，筐體主體32與蓋33由使在蓋33的下面與筐體主體32的側(cè)壁部的上面之間夾住墊層34及導(dǎo)體箔35的緊固螺釘36接合，互相形成機(jī)械式的連接。并且，在蓋33的下面與電介質(zhì)體40的上面之間也通過墊層34及導(dǎo)體箔35使電介質(zhì)體40的上面與導(dǎo)體箔35形成接觸。另外，電介質(zhì)體40的下面與筐體主體32的底壁的上面相接觸。即，蓋33和筐體主體32通過墊層34和導(dǎo)體箔35夾持住電介質(zhì)體40。
另一方面，筐體主體32的側(cè)面部(圓筒面部)保留一定間隙地呈同心圓狀地圍住諧振器40的圓筒部。在本實(shí)施方式中，由筐體主體32及導(dǎo)體箔35作為電介質(zhì)體40的電磁屏蔽。并且，由電介質(zhì)體40、筐體主體32、蓋33、墊層34及導(dǎo)體箔35構(gòu)成諧振器。
另外，在筐體主體32的底壁上設(shè)置與電介質(zhì)體40輸入耦合的輸入耦合探針37、與電介質(zhì)體40輸出耦合的輸出耦合探針38、把外部設(shè)備的輸入信號(hào)傳送到輸入耦合探針37的輸入用同軸連接頭41和把輸出耦合探針38的信號(hào)向外部設(shè)備輸出的輸出用同軸連接頭42。即，在筐體主體32上開設(shè)的小孔中設(shè)置同軸連接頭41、42，在前端焊接輸入耦合探針37及輸出耦合探針38。這樣，由諧振器和輸入耦合探針37及輸出耦合探針38構(gòu)成了利用諧振器的高頻濾波器。
依照本實(shí)施方式，通過擰緊緊固螺釘36，使在筐體主體32的側(cè)壁部與蓋33的連接部Rcnt1處的墊層34發(fā)生變形，從而使筐體主體32的側(cè)壁部與導(dǎo)體箔35形成無間隙地緊密接觸。同時(shí)，蓋33與電介質(zhì)體40之間的連接部Rcnt2處的墊層34也形成變形，使電介質(zhì)體40與導(dǎo)體箔35形成無間隙地緊密接觸。這樣，通過筐體主體32及導(dǎo)體箔35確保了對(duì)電介質(zhì)體40的電磁屏蔽。
另外，在使用TM模式的諧振器時(shí)，如同在與柱體的電介質(zhì)體的軸方向交叉方向產(chǎn)生磁場(chǎng)那樣，在筐體主體32與導(dǎo)體箔35中會(huì)產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流。其結(jié)果使高頻感應(yīng)電流橫穿地流經(jīng)筐體主體32與導(dǎo)體箔35的連接部Rcnt1，但由于本實(shí)施例確保了筐體主體32與導(dǎo)體箔35的良好的導(dǎo)通狀態(tài)，所以能夠提高濾波器的特性。
在制造本實(shí)施方式的高頻濾波器時(shí)，預(yù)先貼好墊層34和導(dǎo)體箔35。然后在筐體主體32中把電介質(zhì)體40設(shè)置在正確的位置上，把墊層34及導(dǎo)體箔35設(shè)置在筐體主體32及電介質(zhì)體40上，然后用緊固螺釘36把蓋33固定在其上面。最好配置至少4個(gè)緊固螺釘36，在通過緊固螺釘36組合筐體31時(shí)，最好是依次地緊固相對(duì)的一對(duì)螺釘。
另外，如果用具有彈性的材料構(gòu)成導(dǎo)體箔，則可不使用上述的墊層。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器中的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施例相同的效果。
實(shí)施例在本實(shí)施例中，電介質(zhì)體40的直徑為9mm，軸方向的長(zhǎng)度為10mm，使用介電常數(shù)為42，介質(zhì)衰耗因數(shù)(tanδ)為0.00005的電介質(zhì)陶瓷。另外，筐體主體32使用內(nèi)徑為25mm，內(nèi)部高為10mm的由無氧銅構(gòu)成的有底的圓筒體。另外，導(dǎo)體箔35采用0.05mm厚的銅箔，墊層34采用厚度為0.2mm的軟性聚四氟乙烯樹脂材料(制品名NITOFLONadhesive tapes NO.903日東電工制)。在圓筒狀的筐體主體32上俯視60°等間隔地配置6個(gè)緊固螺釘36。緊固螺釘36的緊固扭矩應(yīng)在100N.m～200N.m之間。不過也可以不使用扭矩改錐等的工具，只要將緊固螺釘36緊固到快要損壞的程度便可。輸入探針37及輸出耦合探針38在筐體主體32底壁的突出量P1例如約為3mm。
另外，構(gòu)成導(dǎo)體箔35的銅箔的厚度最好是在0.02mm～0.1mm之間。墊層34的厚度根據(jù)材質(zhì)的不同而不同，如使用本實(shí)施例的材質(zhì)，其厚度應(yīng)在0.05mm～0.3mm之間。
下面，為了驗(yàn)證本實(shí)施例的高頻濾波器的濾波效果，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其諧振特性進(jìn)行了測(cè)試。在這個(gè)測(cè)試中，通過同軸連接頭輸入到輸入耦合探針37的高頻信號(hào)形成TM010模式的諧振，從輸出耦合探針38取出該通過特性，然后利用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)出諧振頻率和無負(fù)荷Q值。
圖21是表示實(shí)施方式3的TM010式諧振器的諧振特性測(cè)定結(jié)果的圖表。如該圖所示，本實(shí)施方式的高頻濾波器的諧振頻率顯示為基本與設(shè)計(jì)值一樣的2.00GHz，復(fù)原性好且穩(wěn)定地獲得了約3200的無負(fù)荷Q值。另外，未觀測(cè)到機(jī)械震動(dòng)對(duì)諧振頻率變化的影響。
為了進(jìn)行比較，對(duì)圖20所示的以往的高頻濾波器進(jìn)行了與上述測(cè)試相同的測(cè)試。以往的高頻濾波器只是沒有設(shè)置導(dǎo)體箔35及墊層34，其他部件的材質(zhì)及尺寸與本實(shí)施例的高頻濾波器相同。結(jié)果表明，以往的高頻濾波器的諧振頻率受緊固螺釘?shù)木o固扭矩的大小等的不同的緊固螺釘?shù)木o固方法的影響發(fā)生很大的變化，在2.2GHz～2.6GHz之間變化，超出了設(shè)計(jì)值，并且波動(dòng)度大。并且無負(fù)荷Q值形成也在800～3000范圍內(nèi)的很大的變化。另外，諧振頻率的變化對(duì)外部的機(jī)械震動(dòng)非常敏感。
這里的本實(shí)施方式的高頻濾波器的Q值比以往的高頻濾波器的Q值穩(wěn)定并且高的原因是由于設(shè)有墊層34，高頻濾波器的各個(gè)部件即使有尺寸上的誤差，也可以保證在筐體主體32與蓋33的連接部Rcnt1處的筐體主體32的側(cè)壁部與導(dǎo)體箔35的緊密接觸性，由于兩者形成穩(wěn)定的接觸狀態(tài)，所以提高了高頻感應(yīng)電流的導(dǎo)通性。
這樣，依照本實(shí)施例的TM010模式的諧振器，與已有實(shí)施例相比實(shí)現(xiàn)了具有飛躍性的抗震穩(wěn)定性。
實(shí)施方式4圖8是利用實(shí)施方式4的TM模式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。如該圖所示，這個(gè)高頻濾波器30B具有與圖7所示的實(shí)施方式3的高頻濾波器30A基本相同的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式的高頻濾波器的特征是，取代實(shí)施方式3中的輸入耦合探針37及輸出耦合探針38，而分別設(shè)置貫穿筐體主體32所包圍的空間向縱方向延伸，接觸導(dǎo)體箔35的輸入耦合探針47及輸出耦合探針48。即，在輸入輸出耦合探針的結(jié)構(gòu)上與實(shí)施方式3不同。另外，本實(shí)施方式的筐體31的形狀沒有必要是實(shí)施方式3那樣的圓柱狀，也可以是四角柱狀。在這個(gè)場(chǎng)合，可以把緊固螺釘36設(shè)置在四角上。
由于本實(shí)施方式的高頻濾波器30B的其他部件的構(gòu)造及機(jī)能與實(shí)施方式3基本相同，所以對(duì)圖8所示的其他部件采用與圖7中的符號(hào)相同的符號(hào)表示，并省略說明。
另外，在本實(shí)施方式中輸入耦合探針47及輸出耦合探針48分別被焊接在對(duì)向的導(dǎo)體箔35上，形成輸入耦合探針47及輸出耦合探針48與導(dǎo)體箔35互相導(dǎo)通。本實(shí)施方式的輸入耦合探針47及輸出耦合探針48由直徑為0.8mm的鍍銀銅線構(gòu)成。另外，最好使用直徑在0.5～1mm之間的鍍銀導(dǎo)線。
本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器、TE模式的諧振器的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施方式相同的效果。
實(shí)施例在本實(shí)施例中，電介質(zhì)體40的直徑為9mm，軸方向的長(zhǎng)度為10mm，使用介電常數(shù)為42，介質(zhì)衰耗因數(shù)(tanδ)為0.00005的電介質(zhì)陶瓷。另外，筐體主體32使用內(nèi)邊長(zhǎng)為25mm，內(nèi)部高為10mm的由無氧銅構(gòu)成的有底的四角柱體。另外，導(dǎo)體箔35采用0.05mm厚的銅箔，墊層34采用厚度為0.2mm的軟性聚四氟乙烯樹脂材料(制品名NITOFLONadhesive tapes NO.903日東電工制)。在四角柱狀的筐體主體32上的4角配置4個(gè)緊固螺釘36。
然后，由外部設(shè)備通過輸入用同軸連接頭41供給高頻信號(hào)，產(chǎn)生TM010模式的諧振，通過輸出同軸連接頭42測(cè)定其通過特性，最終測(cè)出輸入輸出耦合的外部Q值(外部輸入功率/內(nèi)部消耗功率)。使用50Ω線路的TM010模式的諧振頻率為2.14GHz。作為耦合度的測(cè)定例，在分別把輸入用同軸連接頭41及輸出用同軸連接頭42設(shè)置在橫方向距電介質(zhì)體40的中心軸8.5mm的位置上的場(chǎng)合，獲得了約為60的十分小的外部Q值。
這個(gè)外部Q值相當(dāng)于例如在使用這個(gè)輸入耦合探針47及輸出耦合探針48構(gòu)成配置有4個(gè)電介質(zhì)體40(諧振器)的4段高頻濾波器的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)帶寬比為1％程度的高頻濾波器的充分強(qiáng)的輸入輸出耦合度。另外，輸入耦合探針47及輸出耦合探針48越是靠近電介質(zhì)體40的中心軸，越是可以獲得越強(qiáng)的耦合度。
另外，把本實(shí)施例中的輸入輸出耦合度與圖7所示的實(shí)施方式3中的輸入輸出耦合探針的從筐體主體底壁突出的突出量P1在不接觸頂棚面的范圍內(nèi)盡量加大，從而可獲得盡可能強(qiáng)的輸入輸出耦合的構(gòu)造進(jìn)行了比較測(cè)試。使用與實(shí)施方式3相同形狀及尺寸的筐體31(筐體主體32、蓋33、墊層34及導(dǎo)體箔35)，只是使用的輸入耦合探針47及輸出耦合探針48與實(shí)施方式1中的輸入耦合探針37及輸出耦合探針38不同。
這里，相對(duì)實(shí)施方式3中的輸入耦合探針37及輸出耦合探針38的從筐體主體32底部突出的突出量P1為8mm時(shí)的7000的外部Q值，具有由本實(shí)施方式的輸入耦合探針47及輸出耦合探針48構(gòu)成的輸入輸出機(jī)構(gòu)的高頻濾波器的外部Q值僅約為60。即，使用本實(shí)施方式的輸入輸出耦合探針可以獲得非常強(qiáng)的輸入輸出耦合度。
即，可以確定，使用本實(shí)施方式的具有從筐體主體31的底壁延伸到導(dǎo)體箔35的輸入耦合探針47及輸出耦合探針48的輸入輸出機(jī)構(gòu)，與使用實(shí)施方式3那樣的不接觸導(dǎo)體箔的輸入耦合探針37及輸出耦合探針38的輸入輸出機(jī)構(gòu)比較，能夠獲得更強(qiáng)的輸入輸出耦合。
如上所述，依照本實(shí)施方式的輸入輸出耦合機(jī)構(gòu)，可簡(jiǎn)單地獲得TM010模式的強(qiáng)耦合，實(shí)現(xiàn)使用本模式的諧振器的濾波器。
另外，在本實(shí)施方式中，即使不設(shè)置墊層34及導(dǎo)體箔35，構(gòu)成蓋33與筐體主體32直接接觸的構(gòu)造，只要是輸入耦合探針47及輸出耦合探針48與蓋33形成接觸的構(gòu)造，就能夠獲得強(qiáng)的輸入輸出耦合。
實(shí)施方式5圖9是利用實(shí)施方式5的TM模式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。如該圖所示，這個(gè)高頻濾波器30C，如圖7所示，具有與實(shí)施方式3的高頻濾波器30A基本相同的構(gòu)造。
本實(shí)施方式的高頻濾波器30C的特征是，在實(shí)施方式3的基礎(chǔ)上，把由規(guī)格為M2的銅制螺釘構(gòu)成的導(dǎo)體棒44從下面插入電介質(zhì)體40內(nèi)。按照以下的順序來進(jìn)行這個(gè)導(dǎo)體棒44的安裝。例如，先在電介質(zhì)體40的下面形成直徑為2.4mm，深8mm的孔43，然后將由與筐體主體32底壁形成的螺孔相吻合的規(guī)格M2的銅制螺釘構(gòu)成的導(dǎo)體棒44插入電介質(zhì)體40的孔43內(nèi)。
本實(shí)施方式的高頻濾波器30C的其他部件的構(gòu)造及機(jī)能與實(shí)施方式3基本相同，因此，對(duì)于圖9所示的其他部件使用于圖7中的符號(hào)相同的符號(hào)，并省略對(duì)該部分的說明。
在本實(shí)施方式中，隨著導(dǎo)體棒44在孔43內(nèi)的插入深度的增加，TM010模式的諧振頻率向低頻率側(cè)移動(dòng)。下面，就本實(shí)施方式的高頻濾波器30C的各種特性的與導(dǎo)體棒插入深度的依賴關(guān)系進(jìn)行說明。
圖10是表示導(dǎo)體棒的插入深度對(duì)TM010模式的諧振頻率的變化影響的測(cè)試結(jié)果的特性圖。圖11是表示導(dǎo)體棒的插入深度對(duì)TM010模式的無負(fù)荷Q值的影響的測(cè)試結(jié)果的特性圖。從圖11和圖12可以得知，當(dāng)導(dǎo)體棒的插入深度為4.5mm時(shí)，諧振頻率下降約2.5％以上。另外這時(shí)的諧振器的無負(fù)荷Q值的下降量在約14％以下，這個(gè)下降程度在使用上不會(huì)發(fā)生問題。
本實(shí)施方式中的導(dǎo)體棒44的插入位置雖然也可以或多或少地錯(cuò)開電介質(zhì)體40的中心軸的位置，但設(shè)置在TM010模式的電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的中心軸上頻率變化的最敏感，所以最好設(shè)置在中心軸的位置上。另外，在電介質(zhì)體40上形成的插入導(dǎo)體棒44的孔43的孔深最好在6～10mm之間。
如上所述，依照本發(fā)明的諧振頻率調(diào)整機(jī)構(gòu)，可在無負(fù)荷Q值無明顯下降的狀態(tài)下，大幅度地調(diào)整TM010模式的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)了利用本模式的諧振器的濾波器。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器、TE模式的諧振器的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施方式相同的效果。
實(shí)施方式6圖12的(a)、(b)分別是實(shí)施方式6的利用TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖及除去蓋等的狀態(tài)下的俯視圖。本實(shí)施方式的高頻濾波器具有4個(gè)圓柱狀的電介質(zhì)體101a～101d，通過4個(gè)電介質(zhì)體101a～101d構(gòu)成具有4段帶通機(jī)能的濾波器。高頻濾波器的筐體110由具有外壁及底壁的筐體主體111、筐體蓋112、墊層113、導(dǎo)體箔114及把由筐體主體111圍成的空間分隔成小的空間的互相連接的隔壁115a～115c構(gòu)成。并且在由筐體110內(nèi)的隔壁115a～115c所分隔的各個(gè)小的空間內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)電介質(zhì)體101a～101d。即，在筐體110的每個(gè)小的空間內(nèi)由筐體主體111的外壁及底壁、隔壁115a～115c、導(dǎo)體箔114構(gòu)成對(duì)電介質(zhì)體101a～101d的電磁屏蔽，由各個(gè)電介質(zhì)體101a～101d、筐體主體111的外壁及底壁、隔壁115a～115c及導(dǎo)體箔114構(gòu)成4段諧振器。另外，通過把筐體主體111、蓋112、墊層113及導(dǎo)體箔114用固定螺釘131固定在各個(gè)小的空間的10個(gè)角部位置上，使其形成互相的固定。即，通過擰緊固定螺釘131，使在筐體主體111的外壁及底壁與蓋112的連接部Rcnt1處的墊層113發(fā)生變形，使筐體主體111的側(cè)壁及隔壁與導(dǎo)體箔114形成無間隙的緊密接觸。同時(shí)，由于在導(dǎo)體箔115與電介質(zhì)體101a～101d的連接部Rcnt2處的墊層113也發(fā)生變形，所以電介質(zhì)體101a～101d與導(dǎo)體箔114也形成無間隙的緊密接觸。其結(jié)果與實(shí)施方式3相同，實(shí)現(xiàn)了頻率的變化不受震動(dòng)的影響的始終保持穩(wěn)定的濾波器。
在制造高頻濾波器時(shí)，必須對(duì)各個(gè)諧振器的諧振頻率及各個(gè)相鄰諧振器之間的段間耦合度進(jìn)行微調(diào)。因此，在本實(shí)施方式中，在各個(gè)隔壁115a～115c上設(shè)有獲得各個(gè)諧振器之間的電磁場(chǎng)耦合的段間耦合窗口116a～116c。即，各個(gè)諧振器之間的耦合是通過根據(jù)所希望的濾波器特性設(shè)計(jì)必要的段間耦合度，設(shè)置可獲得該耦合度的寬度的耦合窗口116a～116d。并且，作為段間耦合度的調(diào)整機(jī)構(gòu)，在段間耦合窗口116a～116d的中央部的各個(gè)段間耦合窗口116a～116c設(shè)置調(diào)整諧振器之間的電磁場(chǎng)耦合的耦合強(qiáng)度的段間耦合度調(diào)整螺釘121a～121c。
另外，在筐體主體111中形成的4個(gè)小的空間的位于兩端的小空間的底壁上設(shè)置輸入輸出外部高頻信號(hào)的輸入輸出用的同軸連接頭141及142，輸入用同軸連接頭141及輸出用同軸連接頭142的中心導(dǎo)體與從筐體主體111的底壁延伸，接觸到導(dǎo)體箔114的輸入耦合探針151及輸出耦合探針152連接。這個(gè)輸入耦合探針151用于使輸入用同軸連接頭141與輸入段的電介質(zhì)體101a形成電磁耦合，輸出耦合探針152用于使輸出用同軸連接頭142與輸出段的電介質(zhì)體101d形成電磁耦合。
另外，在各個(gè)電介質(zhì)體101a～101d的下部中央所設(shè)置的孔104a～104d內(nèi)分別插入由銅制螺釘構(gòu)成的導(dǎo)體棒122a～122d。這些導(dǎo)體棒122a～122d即被用作為調(diào)整各個(gè)諧振器的諧振頻率的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
依照本實(shí)施方式，可構(gòu)成配置多個(gè)諧振器的多段高頻濾波器，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便且寬?cǎi)詈隙日{(diào)整范圍的段間耦合度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器、TE模式的諧振器的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施例相同的效果。
另外，本發(fā)明的高頻濾波器中的諧振器的數(shù)量不限于本實(shí)施方式的4個(gè)，只要包含輸入段的諧振器和輸出段的諧振器這2個(gè)諧振器便可。另外，也沒有必要把多個(gè)諧振器串聯(lián)設(shè)置，可以把多個(gè)排列成在俯視面上的縱橫狀，也就是所謂的矩陣狀。
實(shí)施例本實(shí)施例對(duì)中心頻率為2.14GHz，帶寬比為1％，帶內(nèi)波動(dòng)為0.05dB的切比雪夫型高頻濾波器的設(shè)計(jì)例進(jìn)行說明。
電介質(zhì)體101a～101d使用直徑為9mm，長(zhǎng)度為10mm，介電常數(shù)為42，介質(zhì)衰耗因數(shù)為0.00005的電介質(zhì)陶瓷，筐體主體111由壁厚為4mm的無氧銅構(gòu)成，導(dǎo)體箔114采用0.05mm厚的銅箔，墊層113采用厚度為0.2mm的軟性聚四氟乙烯樹脂材料。然后，按照高頻濾波器的中心頻率為2.14GHz的條件設(shè)計(jì)各個(gè)諧振器的TM010模式的諧振頻率，計(jì)算出諧振器內(nèi)部尺寸。考慮到在包含電介質(zhì)體101a的初段諧振器和包含電介質(zhì)體101d的末段諧振器中由于受輸入耦合探針151和輸出耦合探針152的影響，其諧振頻率比疏耦合狀態(tài)的諧振器有略微的上升，設(shè)定小空間的內(nèi)部尺寸為高10mm×深21mm×長(zhǎng)24mm。另一方面，對(duì)于包含電介質(zhì)體101b的第2段諧振器和包含電介質(zhì)體101c的第3段諧振器，設(shè)定其小空間的內(nèi)部尺寸為高10mm×深21mm×長(zhǎng)21mm。
分別在與電介質(zhì)體101a、101d的中心軸相距8.5mm的位置上設(shè)置直徑為0.8mm的鍍銀銅線，作為輸入耦合探針151及輸出耦合探針152。輸入耦合探針151及輸出耦合探針152分別與導(dǎo)體箔114焊接。使用規(guī)格為M4的銅制螺釘作為段間耦合度螺釘121a～121c。
另外，設(shè)定電介質(zhì)體101a～101d上的孔104a～104d的直徑為2.4mm，深度為8mm。并且使用規(guī)格為M2的銅制螺釘作為導(dǎo)體棒122a～122d。
另外，輸入輸出耦合度通過調(diào)節(jié)輸入輸出耦合探針151、152的電介質(zhì)體101a～101d的中心軸的距離來確定。另外，耦合度的微調(diào)是通過使用鑷子來微調(diào)探針腹部與電介質(zhì)體中心軸的距離的方法進(jìn)行。通過調(diào)整段間耦合度調(diào)整螺釘121a～121c來調(diào)整段間耦合窗口116a～116c的窗口幅度，確定段間耦合度。
在這個(gè)條件下，高頻濾波器的輸入輸出耦合度的外部Q值約為100，初段至第2段間的耦合系數(shù)及第3段至末段間的耦合系數(shù)為0.0084，第2段至第3段間的耦合系數(shù)為0.0065。
圖13是表示對(duì)應(yīng)段間結(jié)合窗116a～116c的窗口寬度的耦合系數(shù)變化的模擬結(jié)果的圖表。
圖14的(a)～(c)是表示在本實(shí)施方式5中所采用的段間耦合窗的形狀種類及段間耦合度調(diào)整螺釘?shù)脑O(shè)置位置的變化的剖視圖。在圖14(a)所示的構(gòu)造中，設(shè)置段間耦合窗口116使隔壁115的中央部形成縱方向的貫通，段間耦合度調(diào)整螺釘121設(shè)置在筐體主體111的底壁上，向縱方向延伸。圖14(b)所示的構(gòu)造是段間耦合窗口116被設(shè)置在隔壁115的中央部的下部，段間耦合度調(diào)整螺釘121被設(shè)置在筐體主體111的底壁上。圖14(c)所示的構(gòu)造是設(shè)置段間耦合窗口116使隔壁115的中央部形成縱方向的貫通，段間耦合度調(diào)整螺釘121設(shè)置在筐體主體111的外壁(側(cè)壁)上，向橫方向延伸。在本實(shí)施方式中采用耦合系數(shù)大的如圖14(a)所示的構(gòu)造。
圖15是表示對(duì)應(yīng)段間結(jié)合度調(diào)整螺釘121的插入段間耦合窗116的插入量的耦合系數(shù)的變化的模擬結(jié)果的圖表。這里表明圖14(c)所示的那樣在將段間耦合度螺釘橫方向地插入的場(chǎng)合和如圖14(a)、(b)所示的那樣將段間耦合度螺釘縱方向地插入的場(chǎng)合下，對(duì)應(yīng)單位插入量的耦合度變化量的差很小。另外，段間耦合度調(diào)整螺釘121的直徑越大，對(duì)應(yīng)單位插入量的耦合度變化量就越大。在這里，作為對(duì)諧振器的Q值不產(chǎn)生不良影響的范圍內(nèi)具有盡可能大的耦合度變化量的段間耦合度調(diào)整螺釘121，設(shè)定其直徑尺寸為與隔壁115的壁厚尺寸相同的4mm。
圖16是具有被設(shè)計(jì)成包括4段的諧振器的高頻濾波器的特性圖。如該圖所示，當(dāng)通帶的帶寬比在1％以上，插入損耗在0.9dB以上及回路損失在20dB以上時(shí)，可構(gòu)成能夠在例如移動(dòng)電話基地站等使用的具有良好特性的高頻濾波器。
實(shí)施方式7在上述實(shí)施方式3～6中，是采用電介質(zhì)體與導(dǎo)體箔直接接觸的構(gòu)造，但也可以在電介質(zhì)體與導(dǎo)體箔之間設(shè)置導(dǎo)體層。圖17是利用本發(fā)明實(shí)施方式7的TM模式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。如該圖所示，這個(gè)高頻濾波器30D與圖7所示的實(shí)施方式3的高頻濾波器30A的構(gòu)造基本相同。本實(shí)施方式的高頻濾波器30D的特征是，在電介質(zhì)體40的上面及下面上形成金屬層51a、51b，通過焊接面52a使金屬層51a與導(dǎo)體箔35和金屬層51b與筐體主體32的底壁分別形成電氣及機(jī)械的連接。
由于本實(shí)施方式的高頻濾波器30D的其他部件的構(gòu)造及機(jī)能與實(shí)施方式3基本相同，因此，對(duì)圖17中的其他部件使用與圖7中的符號(hào)相同的符號(hào)，并省略對(duì)其的說明。
本實(shí)施方式的構(gòu)成，完全可以避免由于震動(dòng)等的影響所導(dǎo)致的電介質(zhì)體40與導(dǎo)體箔35之間生成間隙的可能。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器中的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施方式相同的效果。
實(shí)施例對(duì)于金屬層51a、51b的形成嘗試制作了通過涂上糊狀金屬銀Ag然后加熱形成的①典型膜厚為5～30μm的金屬銀Ag層，或②同膜厚的鍍銀Ag層，③典型膜厚為1～5μm的蒸發(fā)銀Ag附著層。另外，焊接使用易操作接觸性好的膏焊。其他部件的構(gòu)造與實(shí)施方式3的實(shí)施例相同。
通過這個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的諧振器與實(shí)施方式3的導(dǎo)體箔35直接接觸電介質(zhì)體40的場(chǎng)合比較，其無負(fù)荷Q值降低了約15％～20％，但其特性基本不受溫度變化的影響，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
實(shí)施方式8在實(shí)施方式4、6中，是把輸入耦合探針及輸出耦合探針連接在導(dǎo)體箔上，但是本發(fā)明5不一定非要把輸入耦合探針及輸出耦合探針連接在導(dǎo)體箔上。
圖18是利用本發(fā)明實(shí)施方式8的TM式諧振器的高頻濾波器的剖視圖。這個(gè)高頻濾波器30E與圖9所示的實(shí)施方式5高頻濾波器30C的構(gòu)造基本相同。
本實(shí)施方式的高頻濾波器30E的特征是，具有從筐體主體32的底壁向縱方向延伸后前部彎曲連接在筐體主體32的側(cè)壁上的輸入耦合探針53及輸出耦合探針54。
由于本實(shí)施方式的高頻濾波器30E的其他部件的構(gòu)造及機(jī)能與實(shí)施方式5基本相同，因此，對(duì)圖18中的其他部件使用與圖9中的符號(hào)相同的符號(hào)，并省略對(duì)其的說明。
本實(shí)施方式的輸入耦合探針53及輸出耦合探針54的構(gòu)造適用于筐體主體32的內(nèi)壁高h(yuǎn)較高即使中途彎曲也可以確保探針長(zhǎng)度的場(chǎng)合。這樣地即使使輸入耦合探針53及輸出耦合探針54與筐體主體32的側(cè)壁形成導(dǎo)通，也可以獲得確保一定程度帶寬比的足夠的輸入輸出耦合。
另外，本實(shí)施方式是對(duì)TM010模式的諧振器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明在被應(yīng)用于TM010以外的TM模式的諧振器、混合波(Hybrid Wave)的諧振模式的諧振器、TE模式的諧振器的場(chǎng)合，也可以發(fā)揮與本實(shí)施方式相同的效果。
實(shí)施方式3～8的變形例墊層的材質(zhì)也可以使用上述實(shí)施方式3～8所示用的以外的材質(zhì)。例如，硅膠或天然橡膠等的具有彈性的高分子化合物，或聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯等的具有塑性變形性的高分子化合物，或使用銦、焊錫等的軟金屬也可以發(fā)揮同樣的效果。在任何場(chǎng)合下，墊層的厚度都應(yīng)在0.05mm～0.3mm之間。
另外，本發(fā)明的高頻濾波器中的諧振器的數(shù)量不限于本實(shí)施方式的4個(gè)，只要包含至少輸入段的諧振器和輸出段的2個(gè)諧振器便可。另外，多個(gè)諧振器沒有必要必須串聯(lián)配置，也可以設(shè)置成在俯視面上的縱橫排列的狀態(tài)，即配置成所謂的矩陣狀。
依照本發(fā)明的諧振器，即使在使用具有生成橫穿角部的電流的諧振模式的柱狀的諧振器的場(chǎng)合，也可以實(shí)現(xiàn)小型的具有良好Q值的，高工作穩(wěn)定性的諧振器。
依照本發(fā)明的高頻濾波器，可以實(shí)現(xiàn)具有希望帶寬比的強(qiáng)輸入輸出耦合度，具有抑制諧振器Q值的下降的寬頻率調(diào)整范圍的諧振頻率調(diào)整機(jī)構(gòu)，具有配置多個(gè)諧振器，簡(jiǎn)便且寬?cǎi)詈隙日{(diào)整范圍的段間耦合度調(diào)整機(jī)構(gòu)等的高頻濾波器。
權(quán)利要求
1.一種諧振器，是具有柱狀的電介質(zhì)體和包圍住所述電介質(zhì)體的屏蔽導(dǎo)體，包含可生成橫穿地流過所述柱狀電介質(zhì)體角部的電流的諧振模式的諧振器，其特征在于所述屏蔽導(dǎo)體與所述電介質(zhì)體的表面直接接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振器，其特征在于所述電介質(zhì)體由中心部分和覆蓋所述中心部分的至少一部分的外皮部分構(gòu)成；所述中心部分的介電常數(shù)大于所述外皮部分的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振器，其特征在于所述柱狀的電介質(zhì)體為圓柱狀或四角柱狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振器，其特征在于所述屏蔽導(dǎo)體是形成在所述電介質(zhì)體表面上的金屬鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的諧振器，其特征在于所述諧振模式是TM模式。
6.一種諧振器，是具有電介質(zhì)體和容納所述電介質(zhì)體的筐體的諧振器，其特征在于所述筐體的一部分由導(dǎo)體箔構(gòu)成，并且所述導(dǎo)體箔對(duì)電介質(zhì)體形成部分的電磁屏蔽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振器，其特征在于所述筐體被分割成第1部分和第2部分；所述導(dǎo)體箔被設(shè)置在所述第1部分與所述第2部分之間；由所述第1部分和所述導(dǎo)體箔形成對(duì)所述電介質(zhì)體的電磁屏蔽。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振器，其特征在于所述筐體被分割成第1部分和第2部分；所述導(dǎo)體箔被設(shè)置在所述電介質(zhì)體和所述筐體的所述第2部分之間，所述電介質(zhì)體被夾在所述筐體的所述第2部分和所述第1部分之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧振器，其特征在于在所述導(dǎo)體箔與所述第2部分之間進(jìn)一步設(shè)置彈性體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的諧振器，其特征在于諧振模式包括TM模式。
11.一種諧振器，是具有在其一部分上形成孔的電介質(zhì)體、包圍住所述電介質(zhì)體的筐體和插入所述電介質(zhì)體的孔內(nèi)，且構(gòu)成插入深度可變的導(dǎo)體棒的諧振器，其特征在于通過改變所述導(dǎo)體棒的插入所述孔內(nèi)的插入深度，使諧振頻率可調(diào)。
12.一種高頻濾波器，其特征在于具有電介質(zhì)體和對(duì)所述電介質(zhì)體形成電磁屏蔽的導(dǎo)體部件、具有貫穿由所述導(dǎo)體部件所包圍的空間，從所述導(dǎo)體部件的一處延伸到所述導(dǎo)體部件另一處的使所述電介質(zhì)體與外部輸入信號(hào)和外部輸出信號(hào)形成耦合的導(dǎo)體探針的高頻濾波器。
13.一種高頻濾波器，是具有生成橫穿角部的電流的諧振模式的柱狀諧振器的高頻濾波器，其特征在于所述諧振器具有電介質(zhì)體和包圍住所述電介質(zhì)體的與所述電介質(zhì)體的表面直接接觸的屏蔽導(dǎo)體。
14.一種高頻濾波器，是具有諧振器的高頻濾波器，其特征在于所述諧振器具有電介質(zhì)體和容納所述電介質(zhì)體的筐體；所述筐體的一部分由導(dǎo)體箔構(gòu)成，并且所述導(dǎo)體箔對(duì)電介質(zhì)體形成部分的電磁屏蔽。
15.一種高頻濾波器，是具有諧振器的高頻濾波器，其特征在于所述諧振器具有在其一部分上形成孔的電介質(zhì)體、和包圍住所述電介質(zhì)體的筐體、及穿過所述筐體的壁部插入所述電介質(zhì)體的孔內(nèi)構(gòu)成插入深度可變的導(dǎo)體棒；通過改變所述導(dǎo)體棒的插入所述孔內(nèi)的深度使諧振頻率可調(diào)。
16.一種高頻濾波器，是至少包括具有電介質(zhì)體的從外部設(shè)備接收高頻信號(hào)的輸入段諧振器和具有電介質(zhì)體的向外部設(shè)備輸出高頻信號(hào)的輸出段諧振器的具有多個(gè)諧振器的高頻濾波器，其特征在于具有包圍所述多個(gè)諧振器的對(duì)各個(gè)諧振器形成電磁屏蔽的筐體、在所述多個(gè)諧振器中的互相形成電磁場(chǎng)耦合的諧振器之間設(shè)置的隔壁、在所述隔壁上形成的段間耦合窗口和由調(diào)節(jié)所述段間耦合窗口面積的導(dǎo)體棒構(gòu)成的段間耦合度部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型化,低損耗,特性穩(wěn)定的TM模式諧振器。諧振器3具有圓柱狀的電介質(zhì)體1和緊密附著在電介質(zhì)體1表面上的導(dǎo)體膜2。導(dǎo)體膜2由圓筒部Rc1和2個(gè)平面部Rf1構(gòu)成。通過對(duì)電介質(zhì)體1的表面實(shí)施金屬鍍膜處理形成導(dǎo)體膜2,由于導(dǎo)體膜2以與電介質(zhì)體1緊密附著的狀態(tài)覆蓋住電介質(zhì)體1的表面,所以即使高頻電流從圓筒部Rc1流過2個(gè)平面部Rf1,也能夠抑制因角部的連接狀態(tài)不穩(wěn)定所導(dǎo)致的Q值下降。
文檔編號(hào)H01P7/10GK1330430SQ0111880
公開日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者榎原晃, 岡嶋道生 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社