CN1215728C - 带通滤波器 - Google Patents

Abstract

公开了一种紧凑并且方便制造的带通滤波器。一个基于本发明的带通滤波器使用一个第一半波(λ/2)谐振器，该谐振器具有一个在其上构成一个输入端的第一开端和一个与第一开端相对的第二开端；一个第二半波(λ/2)谐振器，该谐振器具有一个在其上构成一个输出端的第三开端和一个与第三开端相对的第四开端；和一个介于第一谐振器的第二开端和第二谐振器的第四开端之间的消失式波导。第一半波(λ/2)谐振器，第二半波(λ/2)谐振器和消失式波导形成单个的单元。不必通过在印制电路板上安装部件来构成一个气隙。所以可以小型化带通滤波器的总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

Description

带通滤波器

技术领域

本发明涉及一个带通滤波器，尤其是涉及一个非常紧凑并且方便制造的带通滤波器。

背景技术

近年来，由于其中使用的各种部件的小型化以移动电话为代表的通信终端在小型化方面得到了显著的进步。通信终端中采用的最重要的部件之一是带通滤波器。

如″一种新颖的TE_10δ矩形波导谐振器及其带通滤波器应用(韩国-日本微波研讨会2000会议录，2000年9月)，p88，Fig.8″中指出的，这种带通滤波器是已知的，其中多个TE模式半波(λ/2)介质谐振器按照预定间隔被排列在印制电路板上。在这个文章描述的带通滤波器中，谐振器之间的距离(气隙)充当所谓的消失式波导以便按照预定耦合常数耦合相邻的谐振器。

由于感到仍然需要进一步使各种通信终端小型化，因而需要使其中采用的带通滤波器进一步小型化。

然而在上述带通滤波器中，由于谐振器通过气隙耦合，所以谐振器必须被安装在印制电路板上。由于由多个独立部件构成，所以带通滤波器的总体尺寸往往较大。

并且在上述带通滤波器中，必须精确调整气隙以获得期望特征。气隙调整中的轻微误差也会显著改变带通滤波器的特征。所以这使得上述带通滤波器非常难以制造。所以带通滤波器的费用较高。

因而期望有紧凑并且方便制造的带通滤波器。

发明内容

所以本发明的一个目标是提供一种紧凑并且方便制造的带通滤波器。

通过包括以下部件的带通滤波器可以实现本发明的上述和其它目标：一个第一半波(λ/2)谐振器，该谐振器具有一个在其上构成一个输入端的第一开端和一个与第一开端相对的第二开端；一个第二半波(λ/2)谐振器，该谐振器具有一个在其上构成一个输出端的第三开端和一个与第三开端相对的第四开端；和一个介于第一谐振器的第二开端和第二谐振器的第四开端之间的消失式波导(evanescent waveguide)，第一半波(λ/2)谐振器，第二半波(λ/2)谐振器和消失式波导均形成单个单元。

根据本发明的这个方面，由于第一半波(λ/2)谐振器，第二半波(λ/2)谐振器和消失式波导形成单个单元，它们不必被安装在一个印制电路板上以构成一个气隙。  所以可以减少带通滤波器的总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

在本发明的一个最优方面，第一半波(λ/2)谐振器，第二半波(λ/2)谐振器和消失式波导却由一单个电介质电元制造。

在本发明的另一个最优方面，带通滤波器的总体尺寸基本是一个矩形棱柱形状。

在本发明的另一个最优方面，带通滤波器的通带不小于5GHz。

通过包括以下部件的带通滤波器可以实现本发明的上述和其它目标：

第一和第二电介质块，每个电介质块均具有一个顶端表面，一个底部表面，彼此相对的第一和第二侧表面，彼此相对的第三和第四侧表面；

与第一电介质块的第一侧表面和第二电介质块的第一侧表面接触的第三电介质块；

在第一和第二电介质块的顶端表面，底部表面，第三侧表面和第四侧表面上构成的金属板；

在第一电介质块的第二侧表面上构成的第一电极；和

在第二电介质块的第二侧表面上构成的第二电极。

根据本发明的这个方面，不必通过在印制电路板上安装部件来构成一个气隙。所以可以小型化带通滤波器的总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

在本发明的一个最优方面，第一电介质块和第二电介质块具有相同尺寸。

在本发明的另一个最优方面，第三电介质块具有一个与第一电介质块的第一侧表面接触的第一侧表面，一个与第二电介质块的第一侧表面接触的第二侧表面，一个与第一电介质块的第三侧表面并行的第三侧表面，一个与第一电介质块的第四侧表面并行的第四侧表面，一个与第一电介质块的顶端表面并行的顶端表面，和一个与第一电介质块的底部表面并行并在其表面上构成一个金属板的底部表面。

在本发明的另一个最优方面，第一至第三电介质块的底部表面处于同一平面。

在本发明的另一个最优方面，第一至第三电介质块的顶端表面处于同一平面。

在本发明的另一个最优方面，在第一和第三电介质块的顶端表面构成的第一对表面，第一和第三电介质块的第三表面构成的第二对表面，和第一和第三电介质块的第四表面构成的第三对表面中间至少有一对表面的成员处于不同平面上。

在本发明的另一个最优方面，第一电介质块和顶端表面，底部表面，第二侧表面和第三侧表面上构成的金属板构成一个第一半波(λ/2)介质谐振器，并且第二电介质块和顶端表面，底部表面，第二侧表面和第三侧表面上构成的金属板构成一个第二半波(λ/2)介质谐振器，而第三电介质块构成一个消失式波导。

通过包括以下部件的带通滤波器可以实现本发明的上述和其它目标：多个半波(λ/2)介质谐振器和至少一个介于相邻半波(λ/2)介质谐振器之间的消失式波导，半波(λ/2)介质谐振器和消失式波导都由一单个的电介质电元构成。

根据本发明的这个方面，不必通过在印制电路板上安装部件来构成一个气隙。所以可以小型化带通滤波器的总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

在本发明的另一个最优方面，带通滤波器的总体尺寸基本是一个矩形棱柱形状。

在本发明的另一个最优方面，在位于其充当消失式波导的部分的电介质块中构成至少一个开口。

通过包括以下部件的带通滤波器可以实现本发明的上述和其它目标：一个基本上具有矩形棱柱形状的电介质块，这个电介质块包括一个介于电介质块的第一交叉部分和电介质块基本上与第一交叉部分并行的第二交叉部分之间的第一部分，被第一部分分割的第二和第三部分，以及在电介质块的表面上构成的金属板，从而允许电介质块的第一部分和在其上构成的金属板充当一个消失式波导，电介质块第二部分和在其上构成的金属板充当第一谐振器，电介质块的第三部分和在其上构成的金属板充当第二谐振器，在电介质块的第二和第三部分与交叉部分基本垂直的各个表面上构成金属板。

根据这个方面本发明，由于带通滤波器由矩形棱柱形状的电介质块构成，机械强度非常高并且费用非常低。

在本发明的一个最优方面，金属板还包含一个在电介质块的第二部分的一个基本与交叉部分并行的表面上构成的第一激励电极，和一个在电介质块的第三部分的一个基本与交叉部分并行的表面上构成的第二激励电极。

附图说明

图1是从一侧示出是本发明一个最优实施例的带通滤波器1的示意透视图。

图2是从相对一侧示出图1的带通滤波器1的示意透视图。

图3是示出图1的带通滤波器1的分解示意透视图。

图4是示出一个半波(λ/2)介质谐振器产生的电场强度的示意图。

图5(a)是示出一个半波(λ/2)介质谐振器中的电流流动的示意图。图5(b)是示出图5(a)的参考平面上的并行金属板波导模式电场的示意图。

图6是图1-3中示出的带通滤波器1的等价电路图。

图7是示出图1-3中带通滤波器1的频率特征曲线的图表。

图8是示出一个消失式波导4的厚度h与一个奇模式谐振频率f_odd和一个偶模式谐振频率f_even之间的关系的图表。

图9是示出一个消失式波导4的厚度h和一个耦合常数k之间的关系的图表。

图10是从一侧示出一个带通滤波器1′的示意透视图，其中消失式波导4的厚度h被设置成小于0.965毫米。

图11是从相对相对一侧示出图10的带通滤波器1′的示意透视图。

图12是示出图10和11中带通滤波器1′的频率特征曲线的图表。

图13是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器20的示意透视图。

图14是从相对一侧示出图13的带通滤波器20的示意透视图。

图15是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器40的示意透视图。

图16是从相对一侧示出图15的带通滤波器40的示意透视图。

图17是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器60的示意透视图。

图18是从相对一侧示出图17的带通滤波器60的示意透视图。

图19是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器90的示意透视图。

图20是从相对一侧示出图19的带通滤波器90的示意透视图。

优选实施方式

现在参考附图解释本发明的最优实施例。

如图1-3所示，属于本发明一个最优实施例的带通滤波器1由一个第一谐振器2，一个第二谐振器3和一个介于第一和第二谐振器2和3之间的消失式波导4构成。

第一谐振器2和第二谐振器3是对称的。每个均由一个电介质块组成，电介质块的长度，宽度和厚度为1.3毫米，5.1毫米，和1.0毫米。这些电介质块由介电常数εr＝37的电介质材料构成。消失式波导4由一个电介质块组成，电介质块的长度，宽度和厚度为0.2毫米，5.1毫米，和1.0毫米。它由与组成第一和第二谐振器2和3的电介质块相同的电介质材料构成。因而带通滤波器1的长度，宽度和厚度为2.8毫米，5.1毫米，和1.0毫米。

合并第一谐振器2，第二谐振器3，和消失式波导4使得其底部表面处于同一平面。值得注意的是，这不意味着它们是物理上不同的部件。即，这个最优实施例的带通滤波器1由基本为矩形棱柱形状的单个电介质电元构成。

在本说明书中，与组成第一谐振器2，第二谐振器3和消失式波导4的电介质块的相关底部表面相对的表面均被定义成″顶端表面″。在组成第一谐振器2和第二谐振器3的电介质块的表面中，与消失式波导4接触的各个表面均被定义成″第一侧表面″。在组成第一谐振器2和第二谐振器3的电介质块的表面中，与第一侧表面相对的各个表面均被定义成″第二侧表面″。组成第一谐振器2和第二谐振器3的电介质块的剩余表面分别被定义成相对各个模块的″第三侧表面″和″第四侧表面″。在组成消失式波导4的电介质块的表面中，与第一谐振器2的第一侧表面接触的表面被定义成″第一侧表面″。在组成消失式波导4的电介质块的表面中，与第二谐振器3的第一侧表面接触的表面被定义成″第二侧表面″。组成消失式波导4的电介质块的剩余表面分别被定义成″第三侧表面″和″第四侧表面″。所以，分别根据第一和第二侧表面之间的距离，第三和第四侧表面之间的距离，和顶端与底部表面之间的距离定义第一谐振器2，第二谐振器3，和消失式波导4的″长度″，″宽度″，和″厚度″。第一谐振器2，第二谐振器3，和短暂波，4的第三侧表面位于同一平面，第一谐振器2，第二谐振器3，和消失式波导4的第四侧表面也位于同一平面。

如图1-3所示，在第一谐振器2的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板56，和7，并且在第一谐振器2除间隔部分8以外的底部表面上构成金属板9。这些金属板5，6，7，和9彼此短路。类似地，在第二谐振器3的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板10，11，和12，并且在第二谐振器3除间隔部分13以外的底部表面上构成金属板14。这些金属板10，11，12，和14彼此短路。在消失式波导4的整个底部表面上构成金属板15。因而这些金属板5，6，7，9，10，11，12，14，和15彼此短路并且接地。

如图1和3所示，在第一谐振器2的第二侧表面上构成一个高度和宽度为0.8毫米和3.1毫米的激励电极16，其中间隔部分8防止激励电极16与底部表面上构成的金属板9接触。类似地，在第二谐振器3的第二侧表面上构成一个高度和宽度为0.8毫米和3.1毫米的激励电极17，其中间隔部分13防止激励电极17与底部表面上构成的金属板14接触。激励电极16和17中的一个被用作输入电极，另一个被用作输出电极。

金属板5，6，7，9，10，11，12，14，15和激励电极16，17由银金属制成。然而本发明不仅限于使用银金属，也可以使用其它类型的金属取而代之。

在第一谐振器2，第二谐振器3，和消失式波导4的剩余表面上没有构成电极，因而形成了开端。

具有上述结构的各个第一谐振器2和第二谐振器3均充当一个半波(λ/2)介质谐振器。具有上述结构的消失式波导4充当一个E模式波导。

现在解释由第一谐振器2和第二谐振器3构成的半波(λ/2)介质谐振器的特征。

图4是示出半波(λ/2)介质谐振器产生的电场强度的示意图。

如图4所示，在这类半波(λ/2)介质谐振器中，在构成与顶端和底部表面上形成的金属板短路的金属板的侧表面(第三和第四侧表面)上电场最小，在没有暴露到空气中的一个对称平面上电场最大。所以在这类半波(λ/2)介质谐振器中，放射损耗大大小于四分之一波长(λ/4)介质谐振器的放射损耗。

半波(λ/2)介质谐振器的总体尺寸几乎是具有相同特征的四分之一波长(λ/4)介质谐振器的两倍。然而在这类半波(λ/2)介质谐振器中，谐振频率与电介质块的宽度成反比。所以在期望谐振频率相对较高，比如5.25GHz的情况下，半波(λ/2)介质谐振器的总体尺寸应当较小。

如图5(a)所示，在这类半波(λ/2)介质谐振器中，电流沿X轴流动，这是模式传播方向。激励电极的位置不在模式传播方向上。对于这类激励，除期待的TEM模式之外还激励并行金属波导模式的TE模式电场。

图5(b)是示出图5(a)的参考平面上的并行金属板波导模式的TE模式电场的示意图。

在由两个TEM模式半波(λ/2)介质谐振器构成的带通滤波器中，并行金属波导模式的TE模式电场方向相反并且在其间出现属于I/O端口之间的直接耦合的电容耦合。

图6是图1-3中示出的带通滤波器1的等价电路图。

在这个图例中，第一谐振器2和第二谐振器3分别被表示成两个L-C并行电路18-1和18-2。消失式波导4被表示成一个L-C并行电路19，这个L-C并行电路由一个电感器Lm和一个电容器Cm构成。L-C并行电路19在第一谐振器2和第二谐振器3之间提供内部耦合。激励电极16和17被表示成两个电容Ce。电容Cd表示激励电极16和17之间的直接耦合电容。

图7是示出图1-3中带通滤波器1的频率特征曲线的图表。

在这个图例中，S11表示反射系数，和S21表示传输系数。如图7所示，带通滤波器1的谐振频率接近5.25GHz，其3dB带宽接近410MHz。并且，由于消失式波导4在两个谐振器之间形成的主要耦合是电感性的，所以在接近4.8GHz和7.2GHz处出现衰减极点。在消失式波导4在两个谐振器之间形成的主要耦合是电容性的情况下不出现衰减极点。如图7所示，与通带的高边相比，频率特征的通带的低边更陡峭。

图8是示出消失式波导4的厚度h与奇模式谐振频率f_odd和偶模式谐振频率f_even之间的关系的图表。

如图8所示，虽然偶模式谐振频率f_even对消失式波导4的厚度h依赖非常小，但奇模式谐振频率f_odd随着厚度h的增加会显著减少。在消失式波导4的厚度h小于0.965毫米的区域(第一区域)内，奇模式谐振频率f_odd高于偶模式谐振频率f_even。在消失式波导4的厚度h大于0.965毫米的区域(第二区域)内，偶模式谐振频率f_even高于奇模式谐振频率f_odd。在消失式波导4的厚度h等于0.965毫米的区域内，奇模式谐振频率f_odd和偶模式谐振频率f_even彼此相等。这意味着消失式波导4在两个谐振器之间形成的主要耦合在第一区域中是电感性的，消失式波导4在两个谐振器之间形成的主要耦合在第二区域中是电感性的。

通过下列等式可以表示耦合常数k。

$k=\frac{f_{\mathrm{even}}^2-f_{\mathrm{odd}}^2}{f_{\mathrm{even}}^2+f_{\mathrm{odd}}^2}---\left(1\right)$

参照等式(1)可以获得消失式波导4的厚度h和耦合常数k之间的关系。

图9是示出消失式波导4的厚度h和通过等式(1)获得的耦合常数k之间的关系的图表。

可以认为耦合常数k是电容性耦合常数k_c与电感性耦合常数k_i的组合。

如图9所示，耦合常数k_total随着消失式波导4厚度h的增加按指数规律增加，并且在厚度h为0.965毫米时变成零。这意味着当消失式波导4的厚度h等于0.965毫米时电容性耦合常数k_c和电感性耦合常数k_i彼此相等。在消失式波导4的厚度h小于0.965毫米的区域(第一区域)内，电容性耦合常数k_c高于电感性耦合常数k_i。在消失式波导4的厚度h小于0.965毫米的区域(第二区域)内，电容性耦合常数k_c小于电感性耦合常数k_i。

如图9所示，在象基于本实施例的带通滤波器1中那样将消失式波导4的厚度h设置成1.0毫米时，第一谐振器2和第二谐振器3的主要耦合变成电感性的，并且k接近0.055。在这种情况下，外部品质因素接近17.6。

如上所述，由于基于这个实施例的带通滤波器1由作为一单个单元的第一谐振器2，第二谐振器3和消失式波导4构成，所以不必通过在印制电路板上安装部件来构成一个气隙。所以可以减少带通滤波器1的总体尺寸并且简化带通滤波器1的制造。

并且，根据带通滤波器1，由于半波(λ/2)介质谐振器被用于第一谐振器2和第二谐振器3，与使用四分之一波长(λ/4)介质谐振器的情况相比，开端上发生的放射损耗非常地小。半波(λ/2)介质谐振器的总体尺寸几乎是具有相同特征的四分之一波长(λ/4)介质谐振器的两倍。然而在TEM模式介质谐振器中，放射损耗与谐振频率的平方成正比，而谐振器的尺寸与谐振频率成反比。所以在期望谐振频率相对较高，比如5GHz的情况下，这个实施例的带通滤波器1特别有效。

根据带通滤波器1，通过将消失式波导4的厚度h设置成1.0毫米(＞0.965毫米)，第一谐振器2和第二谐振器3之间的主要耦合变成电感性的。然而通过把消失式波导4的厚度h设置成小于0.965毫米，可以获得第一谐振器2和第二谐振器3之间的电容性主要耦合。下面解释另一个带通滤波器，其中在把消失式波导4的厚度h设置成小于0.965毫米的情况下这个带通滤波器在第一谐振器2和第二谐振器3之间的主要耦合是电感性的。

图10是从一侧示出一个带通滤波器1′的示意透视图，其中消失式波导4的厚度h被设置成小于0.965毫米。图11是从相对相对一侧示出图10的带通滤波器1′的示意透视图。

如图10和11所示，除了消失式波导4的厚度h被设置成0.93毫米之外，带通滤波器1′与带通滤波器1具有相同的结构和尺寸。所以通过在位于对应于消失式波导4的顶端表面的部分上的一个单独电介质电元上构成一个开口可以制造具有这种形状的电介质电元。如图9所示，在象带通滤波器1′中那样将消失式波导4的厚度h设置成0.93毫米的情况下，第一谐振器2和第二谐振器3的主要耦合变成电感性的，并且k接近-0.055。

图12是示出图10和11中带通滤波器1′的频率特征曲线的图表。

在这个图例中，S11表示反射系数，和S21表示传输系数。如图12所示，带通滤波器1′的谐振频率接近5.5GHz，其3dB带宽接近410MHz。与带通滤波器1相反的是不出现衰减极点。这是由于消失式波导4在两个谐振器之间产生的主要耦合是电容性的。如图12所示，频率特征的通带的高边比通带的低边更陡峭。

如上所述，根据这个实施例的带通滤波器，通过控制消失式波导4的厚度h可以获得期望的耦合常数k，因而可以获得期望的频率特征。

值得注意的是，根据消失式波导4的厚度h和根据消失式波导4的宽度均可以控制第一谐振器2和第二谐振器3之间的耦合常数k。下面解释另一个根据消失式波导的宽度控制耦合常数k的最优实施例。

图13是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器20的示意透视图。图14是从相对一侧示出图13的带通滤波器20的示意透视图。

如图13和14所示，属于本发明另一个最优实施例的带通滤波器20由一个第一谐振器21，一个第二谐振器22，和一个介于第一和第二谐振器21和22之间的消失式波导23构成。将组成第一和第二谐振器21和22与消失式波导23的电介质块的顶端表面，底部表面，第一侧表面，第二侧表面，第三侧表面，和第四侧表面定义成与前面解释的带通滤波器1的对应表面相同。

在这个实施例的带通滤波器20中，消失式波导23的宽度被设置成小于第一谐振器21和第二谐振器22的宽度，而消失式波导23的厚度被设置成等于第一谐振器21和第二谐振器22的厚度。因而第一谐振器21，第二谐振器22和消失式波导23的顶端表面，底部表面，和第四侧表面位于同一平面内。通过在位于对应于消失式波导23的第三侧表面的部分上的一单个电介质电元上构成一个开口可以制造具有这种形状的电介质电元。

如图13和14所示，在第一谐振器21的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板24，25，和26；并且在第一谐振器21除间隔部分27以外的底部表面上构成金属板28。这些金属板24，25，26，和28彼此短路。类似地，在第二谐振器22的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板29，30，和31；并且在第二谐振器22除间隔部分32以外的底部表面上构成金属板33。这些金属板29，30，31，和33彼此短路。在消失式波导23的整个底部表面上构成金属板34。因而这些金属板24，25，26，28，29，30，31，33，和34彼此短路并且接地。

如图13所示，在第一谐振器21的第二侧表面上构成一个激励电极35，其中间隔部分27防止激励电极35与在底部表面上构成的金属板28接触。类似地，如图14所示，在第二谐振器22的第二侧表面上构成一个激励电极36，其中间隔部分32防止激励电极36与在底部表面上构成的金属板33接触。激励电极35和36中的一个被用作输入电极，另一个被用作输出电极。

具有上述结构的各个第一谐振器21和第二谐振器22均充当一个半波(λ/2)介质谐振器。具有上述结构的消失式波导23充当一个E模式波导。

在带通滤波器20中，可以根据消失式波导23的宽度控制耦合常数k_total。

如上所述，由于基于这个实施例的带通滤波器20由作为一单个单元的第一谐振器21，第二谐振器22和消失式波导23构成，所以可以减少其总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

现在参考附图解释本发明的另一个最优实施例。

图15是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器40的示意透视图。图16是从相对一侧示出图15的带通滤波器40的示意透视图。

如图15和16所示，属于本发明另一个最优实施例的带通滤波器40由一个第一谐振器41，一个第二谐振器42，和一个介于第一和第二谐振器41和42之间的消失式波导43构成。将组成第一和第二谐振器41，42与消失式波导43的电介质块的顶端表面，底部表面，第一侧表面，第二侧表面，第三侧表面，和第四侧表面定义成与前面解释的带通滤波器1和20的对应表面相同。

在这个实施例的带通滤波器40中，消失式波导43的宽度被设置成小于第一谐振器41和第二谐振器42的宽度，而消失式波导43的厚度被设置成等于第一谐振器41和第二谐振器42的厚度。因而第一谐振器41，第二谐振器42，和消失式波导43的顶端表面和底部表面位于同一平面内。通过在位于对应于消失式波导43的第三和第四侧表面的部分上的一单个电介质电元上构成一个开口可以制造具有这种形状的电介质电元。

如图15和16所示，在第一谐振器41的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板44，45，和46，并且在第一谐振器41除间隔部分47以外的底部表面上构成金属板48。这些金属板44，45，46，和48彼此短路。类似地，在第二谐振器42的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板49，50，和51；并且在第二谐振器42除间隔部分52以外的底部表面上构成金属板53。这些金属板49，50，51，和53彼此短路。在消失式波导43的整个底部表面上构成一个金属板(未示出)。因而这些金属板44，45，46，48，49，50，51，53和消失式波导43的底部表面上构成的金属板彼此短路并且接地。

如图15所示，在第一谐振器41的第二侧表面上构成一个激励电极55，其中间隔部分47防止激励电极55与在底部表面上构成的金属板48接触。类似地，如图16所示，在第二谐振器42的第二侧表面上构成一个激励电极56，其中间隔部分52防止激励电极56与在底部表面上构成的金属板53接触。激励电极55和56中的一个被用作输入电极，另一个被用作输出电极。

具有上述结构的各个第一谐振器41和第二谐振器42均充当一个半波(λ/2)介质谐振器。具有上述结构的消失式波导43充当一个E模式波导。

象在前面实施例的带通滤波器20中那样，在带通滤波器40中，可以根据消失式波导43的宽度控制耦合常数k_total。

如上所述，由于基于这个实施例的带通滤波器40由作为一单个单元的第一谐振器41，第二谐振器42和消失式波导43构成，所以可以小型化其总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

现在参考附图解释本发明的另一个最优实施例。

图17是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器60的示意透视图。图18是从相对一侧示出图17的带通滤波器60的示意透视图。

如图17和18所示，属于本发明另一个最优实施例的带通滤波器60由一个第一谐振器61，一个第二谐振器62，一个第三谐振器63，一个介于第一和第二谐振器61，62之间的第一消失式波导64，和一个介于第二和第三谐振器62，63之间的第二消失式波导65构成。即，这个实施例的带通滤波器60是一种3级段带通滤波器。

合并第一谐振器61，第二谐振器62，第三谐振器63，第一消失式波导64，和第二消失式波导65使得其底部表面位于同一平面内。值得注意的是，这不意味着它们是物理上不同的部件，实际上它们构成了一单个的电介质电元，这个电介质电元在其位于充当第一消失式波导64和第二消失式波导65的部分上的顶端表面中具有开口。即，这个最优实施例的带通滤波器60也由一单个电介质电元构成。

在本说明书中，与组成第一谐振器61，第二谐振器62，第三谐振器63，第一消失式波导64和第二消失式波导65的电介质块的相关底部表面相对的表面均被定义成″顶端表面″。在组成第一谐振器61和第二谐振器62的电介质块的表面中，与第一消失式波导64接触的各个表面均被定义成″第一侧表面″。在组成第一谐振器61和第二谐振器62的电介质块的表面中，与第一侧表面相对的各个表面均被定义成″第二侧表面″。组成第一谐振器61和第二谐振器62的电介质块的剩余表面被分别定义成相对各个模块的″第三侧表面″和″第四侧表面″。在组成第三谐振器63的电介质块的表面中，与第二消失式波导65接触的表面被定义成″第一侧表面″。在组成第三谐振器63的电介质块的表面中，与第一消失式波导65相对的表面被定义成″第二侧表面″。组成第三谐振器63的电介质块的剩余表面分别被定义成″第三侧表面″和″第四侧表面″。在组成第一消失式波导64的电介质块的表面中，与第一谐振器61的第一侧表面接触的各个表面均被定义成″第一侧表面″。在组成第一消失式波导64的电介质块的表面中，与第二谐振器62的第一侧表面接触的各个表面均被定义成″第二侧表面″。组成第一消失式波导64的电介质块的剩余表面分别被定义成″第三侧表面″和″第四侧表面″。在组成第二消失式波导65的电介质块的表面中，与第三谐振器63的第一侧表面接触的表面被定义成″第一侧表面″。在组成第二消失式波导65的电介质块的表面中，与第二谐振器62的第二侧表面接触的表面被定义成″第二侧表面″。组成第二消失式波导65的电介质块的剩余表面分别被定义成″第三侧表面″和″第四侧表面″。

第一谐振器61，第二谐振器62，第三谐振器63，第一消失式波导64，和第二消失式波导65的第三侧表面位于同一平面内，并且其第四侧表面也位于同一平面内。

如图17和18所示，在第一谐振器61的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板66，67，和68；并且在第一谐振器61除间隔部分69以外的底部表面上构成金属板70。这些金属板66，67，68，和70彼此短路。在第二谐振器62的整个顶端表面，整个第三侧表面，整个第四侧表面，和整个底部表面上构成金属板71，72，73，和74。这些金属板71，72，73，和74彼此短路。在第三谐振器63的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板75，76，和77；并且在第三谐振器63除间隔部分78以外的底部表面上构成金属板79。这些金属板75，76，77，和79彼此短路。并且，分别在第一和第二消失式波导64，65的整个底部表面上构成金属板80和81。因而这些金属板66，67，68，70，71，72，73，74，75，76，77，79，80，和81彼此短路并且接地。

如图17所示，在第一谐振器61的第二侧表面上构成一个激励电极82，其中间隔部分69防止激励电极82与在底部表面上构成的金属板70接触。类似地，如图18所示，在第三谐振器63的第二侧表面上构成一个激励电极83，其中间隔部分78防止激励电极83与在底部表面上构成的金属板79接触。激励电极82和83中的一个被用作输入电极，另一个被用作输出电极。

具有上述结构的各个第一至第三谐振器61-63均充当一个半波(λ/2)介质谐振器。具有上述结构的第一和第二消失式波导64，65均充当一个E模式波导。

在带通滤波器60中，通过把第一谐振器61和第二谐振器62之间的耦合常数k1_total和第二谐振器62与第三谐振器63之间的耦合常数k2_total设置成基本相同的数值可以获得与上述带通滤波器1，20和40相比具有更陡峭的边缘的频率特征。可以根据第一消失式波导64的厚度控制第一谐振器61和第二谐振器62之间的耦合常数k1_total。可以根据第二消失式波导65的厚度控制第二谐振器62和第三谐振器63之间的耦合常数k2_total。在一个三状态带通滤波器中，|k1_total|＝|k2_total|。

如上所述，由于基于这个实施例的带通滤波器60由作为一个单独单元的第一谐振器61，第二谐振器62，第三谐振器63，第一消失式波导64和第二消失式波导65构成，所以可以减少其总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

现在参考附图解释本发明的另一个最优实施例。

图19是从一侧示出是本发明另一个最优实施例的带通滤波器90的示意透视图。图20是从相对一侧示出图19的带通滤波器90的示意透视图。

如图19和20所示，属于本发明另一个最优实施例的带通滤波器90由一个第一谐振器91，一个第二谐振器92，和一个介于第一和第二谐振器91和92之间的消失式波导93构成。将组成第一，第二谐振器91，92与消失式波导93的电介质块的顶端表面，底部表面，第一侧表面，第二侧表面，第三侧表面，和第四侧表面定义成与前面解释的带通滤波器1，20和40的对应表面相同。

与上述带通滤波器1类似，在这个实施例的带通滤波器90中，消失式波导93的厚度被设置成小于第一谐振器91和第二谐振器92的厚度，而消失式波导93的宽度被设置成等于第一谐振器91和第二谐振器92的厚度宽度。因而第一谐振器91，第二谐振器92和消失式波导93的顶端表面，第三侧表面和第四侧表面位于同一平面内。通过在位于对应于消失式波导93的顶端表面的部分上的一个单独电介质电元上构成一个开口可以制造具有这种形状的电介质电元。

如图19和20所示，在第一谐振器91的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板94，  95，和96；并且在第一谐振器91除间隔部分97以外的底部表面上构成金属板98。  这些金属板94，95，96，和98彼此短路。类似地，在第二谐振器92的整个顶端表面，整个第三侧表面，和整个第四侧表面上构成金属板99，100，和101；并且在第二谐振器92除间隔部分102以外的底部表面上构成金属板103。这些金属板99，100，101，和103彼此短路。在消失式波导93的整个底部表面上构成金属板104。因而这些金属板94，95，96，98，99，100，101，103，和104彼此短路并且接地。

如图19所示，在第一谐振器91的第二侧表面上构成一个激励电极105。激励电极105与在顶端表面上构成的金属板94接触，而间隔部分97防止激励电极105与在底部表面上构成的金属板98接触。类似地，如图20所示，在第二谐振器92的第二侧表面上构成一个激励电极106。激励电极106与在顶端表面上构成的金属板99接触，而间隔部分102防止激励电极105与在底部表面上构成的金属板103接触。激励电极105和106中的一个被用作输入电极，另一个被用作输出电极。激励电极105和106是电感性激励电极，而前面描述的实施例中使用的激励电极是电容性激励电极。

具有上述结构的各个第一谐振器91和第二谐振器92均充当一个半波(λ/2)介质谐振器。具有上述结构的消失式波导93充当一个E模式波导。

象在带通滤波器1中那样，在带通滤波器90中，可以根据消失式波导93的厚度控制耦合常数k_total。

如上所述，由于基于这个实施例的带通滤波器90由作为一单个单元的第一谐振器91，第二谐振器92和消失式波导93构成，所以可以减少其总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。

这里结合具体实施例示出和描述了本发明。然而应当注意，本发明并不仅限于描述的方案的细节，在不偏离所附权利要求书的范围的前提下可以进行改变和修改。

例如在上述实施例中，谐振器和消失式波导的电介质块由介电常数□r为37的电介质材料构成。然而根据需要可以使用具有不同介电常数的材料。

并且，上述实施例中指定的谐振器和消失式波导尺寸只是例子。根据需要可以使用具有不同尺寸的谐振器和消失式波导。

并且在带通滤波器1，60和90中，根据消失式波导的厚度控制耦合常数，在带通滤波器20和40中，根据消失式波导的宽度控制耦合常数。然而可以根据消失式波导的厚度和宽度控制耦合常数。

并且，通过使用三个谐振器可以使带通滤波器60具有三个级段，但通过使用四个或更多谐振器也可以使带通滤波器具有四个或更多的级段。

如上所述，由于基于本发明的带通滤波器由作为一个单独单元的谐振器和介于谐振器之间的消失式波导构成，所以不必通过在印制电路板上安装部件来构成一个气隙。所以可以小型化带通滤波器的总体尺寸并且简化带通滤波器的制造。并且，在基于本发明的带通滤波器中，由于使用半波(λ/2)介质谐振器，在开端上出现的放射损耗非常地小。

所以，本发明提供了可以在诸如移动电话等等的通信终端，LAN(局域网)，ITS(智能传送系统)和各种需要滤波的通信系统中最优使用的带通滤波器。

Claims (5)

1、一种带通滤波器，包括：

由第一电介质块构成的第一半波(λ/2)TEM模式谐振器(2)，所述第一电介质块具有：在第一侧表面上的第一开端、在第二侧表面上与第一开端相对的第二开端、在第二侧表面上形成的输入端(16)、以及在彼此相对的顶端表面(5)以及底部表面(9)上以及在彼此相对的第三表面(6)和第四表面(7)上形成的金属板；

由第二电介质块构成的第二半波(λ/2)TEM模式谐振器(3)，所述第二电介质块具有：在第一侧表面上的第一开端、在第二侧表面上与第一开端相对的第二开端、在第二侧表面中形成的输出端(17)，以及在彼此相对的顶端表面(10)和底部表面(14)上以及在彼此相对的第三侧表面(11)和第四侧表面(12)上形成的金属板；

介于第一半波(λ/2)TEM模式谐振器(2)的第一开端与第二半波(λ/2)TEM模式谐振器(3)的第一开端之间的消失式波导(4)；以及

其中，第一半波(λ/2)TEM模式谐振器(2)、第二半波(λ/2)TEM模式谐振器(3)以及消失式波导(4)由同一电介质材料构成。

2、如权利要求1所述的带通滤波器，其中通带低频不小于5GHz。

3、如权利要求2所述的带通滤波器，其中消失式波导由第三电介质块构成，所述第三电介质块具有与第一谐振器(2)的第一侧表面接触的第一侧表面，以及与第二谐振器(3)的第一侧表面接触的第二侧表面，彼此相对的顶端表面和底部表面，以及彼此相对的第三和第四表面，在底部表面(15)上形成金属板，并且其中第一、第二和第三电介质块的底部表面(9，14，15)位于同一平面内。

4、如权利要求3所述的带通滤波器，其中第一、第二和第三电介质块的顶端表面(5，10)位于同一平面内。

5、如权利要求3所述的带通滤波器，其中在包括第一和第三电介质块的顶端表面的第一对表面、包括第一和第三电介质块的第三表面的第二对表面、以及包括第一和第三电介质块的第四表面的第三对表面中，至少有一对表面中的成员位于不同平面内。

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