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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein dielektrisches Filter und einen dielektrischen Duplexer,
wobei sowohl das Filter als auch der Duplexer eine Mehrzahl von
Resonatorlöchern
aufweisen, einschließlich
zumindest eines Resonatorlochs, das zwei Längsabschnitte mit unterschiedlichen
Querschnittsflächen
aufweist, die in einem dielektrischen Block angeordnet sind.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf
ein Verfahren zum Herstellen des dielektrischen Filters und des
dielektrischen Duplexers.
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Die Erfindung bezieht sich ferner
auf ein Funk-Sende-/Empfangsgerät,
das den oben beschriebenen dielektrischen Duplexer verwendet.
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Ein dielektrisches Filter ist bekannt,
in dem eine Mehrzahl von Resonatorlöchern in einem einzelnen dielektrischen
Block vorgesehen ist und eine Veränderung der Querschnittsfläche jedes
Lochs durch ein Verändern
des inneren Durchmessers des Lochs bereitgestellt wird, um eine
Kopplung zwischen Resonatoren zu erzielen. In dem Filter verändert sich
eine Leitungsimpedanz des Resonators, jedem Resonatorloch entsprechend,
an der Grenze, wo die Differenz der Querschnittsfläche gebildet
ist.
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Ein derartiges herkömmliches
dielektrisches Filter weist z. B. die in 12(A) und 12(B) gezeigte
Struktur auf. 12(A) ist
eine perspektivische Ansicht des dielektrischen Filters, wobei die Oberfläche, die
auf einer Schaltungsplatine befestigt werden soll, nach oben plaziert
ist. 12(B) ist eine Ansicht
der Resonatorlöcher,
wie diese von einem Ende des dielektrischen Blocks betrachtet werden. Dieses
dielektrische Filter ist aus einem im wesentlichen rechteckigen,
parallelepipedförmigen
dielektrischen Block 1 gebildet, in dem zwei Resonatorlöcher 2a und 2b durch
ein Paar gegenüberliegender
Endoberflächen
des Blocks gelangen und innere Leiter 3 auf ihren inneren
Oberflächen
aufweisen. Eingangs- und Ausgangselektroden 5 sind auf äußeren Oberflächen des
dielektrischen Blocks 1 gebildet und ein äußerer Leiter 4 ist
auf im wesentlichen den gesamten äußeren Oberflächen des
Blocks gebildet, mit Ausnahme von Flächen, an denen die Eingangs-
und Ausgangselektroden 5 gebildet sind.
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Nahe einer Endoberfläche 1a' des dielektrischen
Blocks 1 ist ein Zwischenraum in jedem der inneren Leiter 3 in
den Resonatorlöchern 2a und 2b gebildet,
um die inneren Leiter 3 von dem äußeren Leiter 4 in
Leerlauf zu schalten (trennen) und so dort Streukapazitäten zu erzeugen.
Die inneren Leiter 3 sind mit dem äußeren Leiter 4 an
der anderen Endoberfläche 1b des
dielektrischen Blocks 1 kurzgeschlossen (elektrisch verbunden)
und diese Endoberfläche 1b wird
als eine kurzgeschlossene Endoberfläche bezeichnet.
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Die Resonatorlöcher 2a und 2b sind
mit Stufen 21 auf im wesentlichen halbem Weg entlang der Länge derselben
versehen, so daß die
inneren Durchmesser und Querschnittsflächen der Löcher sich zwischen der Leerlaufoberfläche 1a' und der kurzgeschlossenen
Endfläche 1b verändern. Im
folgenden werden Abschnitte, die einen relativ größeren inneren
Durchmesser in den Resonatorlöchern aufweisen,
Abschnitte mit großer
Querschnittsfläche genannt
und Abschnitte, die einen relativ kleineren inneren Durchmesser
aufweisen, werden Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche genannt.
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Da die Abschnitte mit großer Querschnittsfläche in der
in den 12(A) bis 12(B) gezeigten Struktur
an dem Leerlaufende gebildet sind, wird eine starke Kapazitivkopplung
im allgemeinen zwischen den beiden Resonatoren erzielt und Filtercharakteristika,
die ein breites Durchlaßband
aufweisen, werden erhalten.
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Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen
dielektrischen Filter jedoch stellt die Tatsache, daß der Abschnitt
mit großer
Querschnittsfläche
und der Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche des Resonatorlochs kreisförmige Querschnitte
aufweisen, und daß ihre
Achsen ausgerichtet sind, Einschränkungen auf den Freiheitsgrad
bei dem Entwurf des Filters dar. Dies bedeutet in der Praxis, daß die Resonanzfrequenz
jedes Resonators und der Kopplungsgrad zwischen den Resonatoren
durch ein Einstellen der Kapazität
(im folgenden Eigenkapazität genannt)
zwischen jedem inneren Leiter und dem äußerem Leiter und der Kapazität (im folgenden
gegenseitige Kapazität
genannt) zwischen den benachbarten inneren Leitern bestimmt werden.
Nur die Entfernung (Abstand) zwischen den Resonatorlöchern, das Längenverhältnis zwischen
dem Abschnitt mit großer Querschnittsfläche und
dem Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche und das Innendurchmesserverhältnis zwischen
dem Abschnitt mit großer
Querschnittsfläche
und dem Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche können jedoch bei diesem Entwurf spezifiziert
werden. So ist es, wenn die äußeren Abmessungen
des erforderlichen dielektrischen Blocks eingeschränkt sind,
schwierig, Filtercharakteristika über einen breiten Bereich zu
erhalten, da nur die oben genannten Maße und Verhältnisse eingestellt werden
können.
Umgekehrt können,
wenn ein dielektrischer Block die erforderlichen Filtercharakteristika erfüllt, dessen äußere Abmessungen
unter Umständen
nicht in einen erwünschten
Bereich fallen.
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Die
EP 0 731 522 A1 beschreibt ein dielektrisches
Filter, das eine Mehrzahl von Resonatorhohlräumen in einem dielektrischen
Block aufweist, wobei die Resonatorhohlräume einen Abschnitt mit großem inneren
Durchmesser, einen Abschnitt mit kleinem inneren Durchmesser und
einen Stufenabschnitt, der zwischen denselben gebildet ist, aufweisen.
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Die
EP 0 688 059 A1 beschreibt ein dielektrisches
Filter, das einen dielektrischen Block aufweist, der eine Leerlaufoberfläche und
eine kurzgeschlossene Oberfläche
aufweist und mit Resonatorlöchern und
Anregungslöchern
versehen ist. Die Resonatorlöcher
weisen keine Abschnitte mit großer
Querschnittsfläche
und Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche auf.
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Die WO 93/24968 A1 offenbart einen
Filterduplexer, wie z. B. einen Filterduplexer für ein Funk-Sende-/Empfangsgerät, der eine
Serie von Übertragungsleitungen
aufweist. Zumindest eine Gruppe der Übertragungsleitungen weist
Querschnitte auf, die in den Richtungen quer zu der Längsachse der Übertragungsleitungen
verlängert
sind. Die Resonatorlöcher
weisen keinen Abschnitt mit großer Querschnittsfläche und
keinen Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche auf.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes dielektrisches Filter, das einen erhöhten Freiheitsgrad
bei dem Entwurf der Resonanzfrequenz und dem Kopplungsgrad zwischen Resonatoren
aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen des Filters zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein dielektrisches Filter
gemäß Anspruch
1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch
3 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ein dielektrisches Filter mit folgenden Merkmalen einem dielektrischen
Block, der ein Leerlaufende und ein Kurzschlußende aufweist, die einander
gegenüberliegen; einem äußeren Leiter,
der auf einer äußeren Oberfläche des
dielektrischen Blocks angeordnet ist; einer Mehrzahl von Resonatorlöchern, die
sich jeweils von dem Leerlaufende zu dem Kurzschlußende des
dielektrischen Blocks erstrecken, wobei jedes Loch eine jeweilige
innere Oberfläche
aufweist, auf der ein innerer Leiter vorgesehen ist, wobei die Resonatorlöcher einen
Abschnitt mit großer
Querschnittsfläche und
einen Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche aufweisen, die jeweilige
unterschiedliche innere Querschnittsflächen aufweisen, wobei die Längsachsen
der großen
Schnittflächen
eines ersten und eines zweiten Resonatorlochs unter einem Winkel
bezüglich
einander angeordnet sind, und wobei die Richtung einer Schräglage der
Längsachse
des ersten Resonatorlochs sich von der Richtung einer Schräglage der
Längsachse
des zweiten Resonatorlochs unterscheidet. Vorzugsweise ist der Abschnitt mit
großer
Querschnittsfläche
an dem Leerlaufende angeordnet und der Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche an dem
kurzgeschlossenen Ende angeordnet. Die Querschnittsform des Abschnitts
mit großer
Querschnittsfläche
ist im wesentlichen eine längliche
Form, wie z. B. ein länglicher
Kreis oder eine Ellipse, wobei die Längsrichtung der Querschnittsform
bezüglich
der Richtung, in der die Mehrzahl von Resonatorlöchern angeordnet ist, schräg ist.
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Da die Querschnittsform des Abschnitts
mit großer
Querschnittsfläche
im wesentlichen eine längliche
Form ist, wie z. B. ein länglicher
Kreis oder eine Ellipse, wird, wenn der Abschnitt mit großer Querschnittsfläche an dem
Leerlaufende plaziert ist, die Eigenkapazität an dem Leerlaufende erhöht und die Leitungsimpedanz
des Resonators an dem Leerlaufende wird reduziert. Deshalb wird
die Resonanzfrequenz reduziert. Umgekehrt kann, um eine erwünschte Resonanzfrequenz
zu erhalten, die Länge (Axiallänge) des
dielektrischen Blocks reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der
Querschnittsform des Abschnitts mit großer Querschnittsfläche besteht
darin, daß die
gegenüberliegenden
Flächen
benachbarter innerer Leiter an dem Leerlaufende erhöht werden können, um
die gegenseitige Kapazität
an dem Leerlaufende zu erhöhen,
so daß eine
Kapazitivkopplung zwischen benachbarten Resonatoren ohne weiteres verbessert
wird.
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Da die Längsrichtung des Abschnitts
mit großer
Querschnittsfläche
bezüglich
der Richtung schräg
ist, in der die Mehrzahl von Resonatoren angeordnet ist, kann, wenn
der Kippwinkel verändert wird,
die Eigenkapazität
an dem Abschnitt mit großer Querschnittsfläche über einen
breiten Bereich verändert
werden. Selbst wenn die Abmessungen des dielektrischen Blocks spezifiziert
sind, kann die Resonanzfrequenz über
einen breiten Bereich spezifiziert werden. Umgekehrt kann, um eine
erwünschte
Resonanzfrequenz zu erhalten, die Länge des dielektrischen Blocks über einen
breiten Bereich spezifiziert werden. Außerdem kann, wenn der Kippwinkel
verändert
wird, die gegenseitige Kapazität über einen breiten
Bereich verändert
werden, so daß der
Bereich des Kopplungsgrades zwischen benachbarten Resonatoren erweitert
werden kann.
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In dem obigen dielektrischen Filter
kann die Mittelachse des Abschnitts mit kleiner Querschnittsfläche koaxial
zu der Mittelachse des Abschnitts mit großer Querschnittsfläche sein
oder kann so verschoben sein, daß der Abschnitt mit kleiner
Querschnittsfläche
exzentrisch zu dem Abschnitt mit großer Querschnittsfläche ist.
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Wenn die Mittelachse des Abschnitts
mit kleiner Querschnittsfläche
von der des Abschnitts mit großer
Querschnittsfläche
verschoben ist, um exzentrisch zu derselben zu sein, wird die Entfernung
zwischen benachbarten Abschnitten mit kleinen Querschnittsflächen so
verändert,
daß die
gegenseitige Kapazität
zwischen den Abschnitten mit kleiner Querschnittsfläche verändert wird.
Wenn die Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche an dem kurzgeschlossenem
Ende angeordnet sind, wird, wenn z. B. die gegenseitige Kapazität an dem
Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche reduziert ist, eine Induktivkopplung
zwischen den Resonatoren geschwächt. Deshalb
wird auch diesbezüglich
der Freiheitsgrad bei dem Entwurf des Kopplungsgrades erhöht.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ferner einen dielektrischen Duplexer, der den oben beschriebenen
dielektrischen Duplexer umfaßt,
und der ferner folgende Merkmale aufweist eine Eingangs-/Ausgangselektrode,
eine Eingangselektrode und eine Ausgangselektrode, die jeweils an
der äußeren Oberfläche des
dielektrischen Blocks vorgesehen sind wobei einige der Resonatorlöcher in
dem Filter zwischen die Eingangs-/Ausgangselektrode und die Eingangselektrode
geschaltet sind, um ein Sendefilter zu definieren, und wobei die
anderen der Resonatorlöcher
zwischen die Eingangs-/Ausgangselektrode und die Ausgangselektrode
geschaltet sind, um ein Empfangsfilter zu definieren.
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Durch die obige Struktur wird ohne
weiteres ein Duplexer, der erwünschte
Filtercharakteristika aufweist, erhalten.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ferner ein Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen dielektrischen
Filters oder dielektrischen Duplexers, mit folgenden Schritten:
Einstellen der Eigenkapazität
jedes Resonatorlochs und der gegenseitigen Kapazität zwischen
den benachbarten Resonatorlöchern
durch ein Verändern
des Kippwinkels der Längsrichtung
des Querschnitts des Abschnitts mit großer Querschnittsfläche bezüglich der
Richtung, in der die Mehrzahl von Resonatorlöchern angeordnet ist, wobei
die Längsachsen
der großen
Querschnittsflächen
eines ersten und eines zweiten Resonatorlochs unter einem Winkel
bezüglich
einander angeordnet sind, und wobei die Richtung einer Schräglage der
Längsachse
des ersten Resonatorlochs sich von der Richtung einer Schräglage der
Längsachse
des zweiten Resonatorlochs unterscheidet.
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Das obige Verfahren kann ferner folgende Schritte
aufweisen: Einstellen der Eigenkapazität jedes Resonatorlochs und
der gegenseitigen Kapazität zwischen
den benachbarten Resonatorlöchern
durch ein Verändern
der Menge, um die die Mittelachse des Abschnitts mit kleiner Querschnittsfläche bezüglich der
Mittelachse des Abschnitts mit großer Querschnittsfläche verschoben
ist.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ferner ein Funk-Sende-/Empfangsgerät, das den oben beschriebenen
dielektrischen Duplexer umfaßt
und das ferner folgende Merkmale aufweist: eine Sendeschaltung,
die mit der Eingangselektrode verbunden ist, zum Erzeugen eines
Sendesignals; eine Empfangsschaltung, die mit der Ausgangselektrode
verbunden ist, zum Empfangen eines Empfangssignals; und einen Antennenanschluß, der mit
der Eingangs-/Ausgangselektrode verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ferner das oben beschriebene Funk-Sende-/Empfangsgerät, bei dem
eine Antenne mit der Eingangs-/Ausgangselektrode über den
Antennenanschluß verbunden
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Filters gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2(A) und 2(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt des dielektrischen Filters.
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3(A), 3(B) und 3(C) zeigen Aufrisse einiger dielektrischer
Filter, die unterschiedliche Kippwinkel der Längsachsen ihrer Abschnitte
mit großer Querschnittsfläche aufweisen.
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4(A) und 4(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt eines dielektrischen Filters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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5(A) und 5(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt eines weiteren dielektrischen Filters gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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6(A) und 6(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt eines weiteren dielektrischen Filters gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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7(A) und 7(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt eines dielektrischen Filters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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8(A), 8(B) und 8(C) zeigen Aufrisse dielektrischer Filter
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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9(A), 9(B), 9(C) und 9(D) zeigen
Projektivansichten eines dielektrischen Duplexers gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel.
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10(A), 10(B), 10(C) und 10(D) zeigen Projektivansichten
eines dielektrischen Duplexers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm eines Funk-Sende-/Empfangsgerätes, das einen dielektrischen
Duplexer gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt.
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12(A) und 12(B) zeigen eine perspektivische
Ansicht und einen Aufriß eines
herkömmlichen dielektrischen
Filters.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, ersichtlich.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung
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Eine Struktur und ein Herstellungsverfahren für ein dielektrisches
Filter gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind unten Bezug nehmend auf die 1 bis 3 beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, wobei eine Oberfläche, die auf einer Schaltungsplatine
befestigt werden soll, nach oben plaziert ist. Das dielektrische
Filter ist aus einem im wesentlichen rechteckigen parallelepipeden
dielektrischen Block 1 gebildet, in dem Resonatorlöcher 2a und 2b durch
ein Paar gegenüberliegender
Oberflächen
des Blocks gehen und innere Leiter 3 auf ihren inneren
Oberflächen aufweisen.
Eingangs- und Ausgangselektroden 5 sind auf einer äußeren Oberfläche des
dielektrischen Blocks 1 gebildet und ein äußerer Leiter 9 ist
auf der äußeren Oberfläche gebildet,
mit Ausnahme der Flächen,
an denen die Eingangs- und
Ausgangselektroden 5 gebildet sind, und mit Ausnahme einer
der gegenüberliegenden
Oberflächen 1a,
an der die Leerlaufenden der Resonatorlöcher 2a und 2b angeordnet
sind. Deshalb wird die Oberfläche 1a als
eine offene Endfläche
bezeichnet und die andere Endoberfläche 1b dient als eine
kurzgeschlossene Endfläche. Wie
in der Figur gezeigt ist, sind die Resonatorlöcher 2a und 2b mit
Stufen 21 versehen, an denen sich im wesentlichen auf halber
Strecke entlang ihrer Länge ihre
Querschnittsfläche
verändert,
so daß ein
Abschnitt mit großer
Querschnittsfläche
nahe der Leerlaufendfläche 1a angeordnet
ist und ein Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche nahe der kurzgeschlossenen
Endfläche 1b angeordnet
ist.
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Die 2(A) und 2(B) zeigen einen Aufriß des dielektrischen
Filters aus 1, das von
dem offenen Ende betrachtet wird, und einen Querschnitt, der von
einer Ebene genommen ist, die durch die beiden Resonatorlöcher geht.
Wie in den 1, 2(A) und 2(B) gezeigt ist, weisen die Resonatorlöcher 2a und 2b ihre
Abschnitte 20 mit großer
Querschnittsfläche
an dem Leerlaufende auf und ihre Abschnitte 22 mit kleiner
Querschnittsfläche
an dem kurzgeschlossenen Ende. Die Abschnitte 20 mit großer Querschnittsfläche weisen
einen länglichen
kreisförmigen Querschnitt
auf (hier eine Kombination von z. B. einem Rechteck und zwei Halbkreisen),
wenn dies in einer Ebene senkrecht zu ihren Achsen betrachtet wird.
Die Längsachsen
der Querschnitte sind mit spezifizierten Winkeln bezüglich einer
Ebene schräg,
in der die beiden Resonatorlöcher 2a und 2b angeordnet
sind. Wie in 2(A) gezeigt
ist, werden mit dieser Struktur Eigenkapazitäten Ci und Cj zwischen dem äußeren Leiter 4 und
den inneren Leitern 3 jeweils an dem Leerlaufende erzeugt.
Eine gegenseitige Kapazität
Cij wird zwischen den inneren Leitern der benachbarten Resonatoren
an dem Leerlaufende erzeugt. Zusätzlich
werden externe Kopplungskapazitäten
Ce zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden 5 und
den inneren Leitern der Resonatoren an dem Leerlaufende erzeugt.
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Da die Abschnitte 20 mit
großer
Querschnittsfläche
an dem Leerlaufende den länglichen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen, werden die Eigenkapazitäten erhöht und die Leitungsimpedanzen der
Resonatoren an dem Leerlaufende werden reduziert. Deshalb wird die
Resonanzfrequenz reduziert. Umgekehrt ermöglichen es die Abschnitte mit
großer Querschnittsfläche, daß die Axiallänge des
dielektrischen Blocks 1 reduziert wird, ohne die Resonanzfrequenz
zu erhöhen.
Außerdem
wird, da die gegenüberliegenden
Flächen
der benachbarten inneren Leiter an dem Leerlaufende erhöht sind,
um die gegenseitige Kapazität
zu erhöhen,
die Kapazitivkopplung zwischen den Resonatoren verbessert und der
Kopplungsgrad wird erhöht.
Außerdem
verändern
sich die Eigenkapazitäten
Ci und Cj als eine Funktion der Winkel, mit denen die Längsrichtungen
der Abschnitte 20 mit großer Querschnittsfläche bezüglich der Ebene
geneigt sind, in der die Resonatorlöcher angeordnet sind. Hiermit
kann, selbst wenn der Querschnitt der Abschnitte 20 mit
großer
Querschnittsfläche
nicht verändert
wird, die Resonanzfrequenz oder die Axiallänge des dielektrischen Blocks
verändert werden.
Da die gegenseitige Kapazität
Cij sich auch gemäß den Kippwinkeln
verändert,
kann der Kopplungsgrad zwischen den Resonatoren über einen breiten Bereich spezifiziert
werden.
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Die 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen Ansichten dielektrischer
Filter, die unterschiedliche Kippwinkel aufweisen, wie dies von
ihren Leerlaufenden betrachtet wird. Da die Eigenkapazitäten Ci und
Cj und die gegenseitige Kapazität
Cij sich verändern,
wenn sich die Kippwinkel der Längsrichtungen
der Abschnitte mit großer
Querschnittsfläche
verändern, können, selbst
wenn die Entfernung zwischen den Abschnitten mit kleiner Querschnittsfläche der
benachbarten Resonatorlöcher
oder die Querschnittsform der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche sich
nicht verändern,
die Resonanzfrequenzen der Resonatoren, die Axiallänge des
dielektrischen Blocks oder der Kopplungsgrad zwischen den benachbarten
Resonatoren über
einen breiten Bereicht spezifiziert werden.
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Ferner ist es bezüglich der externen Kopplungskapazitäten Ce zwischen
den Eingangs- und Ausgangselektroden 5 und den inneren
Leitern an dem Leerlaufende aus den 1 und 2(A) und 2(B) klar ersichtlich, daß dieselben
sich auch ändern
können,
wenn die Kippwinkel der Abschnitte 20 mit großer Querschnittsfläche sich ändern. Mit
der Verwendung dieser Beziehung können die erwünschten
externen Kopplungskapazitäten
Ce durch ein Einstellen der Kippwinkel der Abschnitte 20 mit
großer
Querschnittsfläche
ohne ein Verändern
der Eingangs- und Ausgangselektroden 5 erhalten werden.
Deshalb erhöht
die Erfindung auch, wie in 1 gezeigt
ist, den Freiheitsgrad beim Herstellen externer Kopplungskapazitäten in dem
dielektrischen Filter, in dem die Eingangs- und Ausgangselektroden
die externen Kopplungskoeffizienten mit den Abschnitten mit großer Querschnittsfläche erzeugen,
die in dem dielektrischen Block gebildet sind.
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Eine Struktur und ein Herstellungsverfahren für ein dielektrisches
Filter gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind unten Bezug nehmend auf die 4(A) bis 6(B) beschrieben.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
sind die Mittelachsen der Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche der
Resonatorlöcher
mit den Mittelachsen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche ausgerichtet.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Mittelachsen der Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche von
denjenigen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche verschoben,
um die Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche exzentrisch zu den Abschnitten
mit großer
Querschnittsfläche
einzustellen. Wie z. B. in den 4(A) und 4(B) gezeigt ist, sind die
Mittelachsen der Abschnitte 22 mit kleiner Querschnittsfläche exzentrisch
zu denjenigen der Abschnitte 20 mit großer Querschnittsfläche eingestellt, derart,
daß die
Entfernung zwischen zwei Abschnitten 20 mit kleiner Querschnittsfläche in benachbarten Resonatorlöchern reduziert
ist. Mit dieser Struktur nimmt die gegenseitige Kapazität zwischen
den Abschnitten mit kleiner Querschnittsfläche an dem kurzgeschlossenen
Ende zu, eine Induktivkopplung zwischen den Resonatoren wird gestärkt und
dadurch eine Kapazitivkopplung als Ganzes reduziert. Der Kopplungsgrad
zwischen den Resonatoren wird auf einen niedrigen Pegel eingestellt.
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Umgekehrt sind z. B., wie in 5(A) und 5(B) gezeigt ist, die Mittelachsen der
Abschnitte 22 mit kleiner Querschnittsfläche exzentrisch
zu denjenigen der Abschnitte 20 mit großer Querschnittsfläche eingestellt,
derart, daß die
Entfernung zwischen zwei Abschnitten 20 mit kleiner Querschnittsfläche in benachbarten
Resonatorlöchern
erhöht
wird. Mit dieser Struktur wird die gegenseitige Kapazität zwischen
den Abschnitten mit kleiner Querschnittsfläche reduziert, eine Induktivkopplung
zwischen den Resonatoren wird reduziert und dadurch eine Kapazitivkopplung
als Ganzes erhöht.
Der Kopplungsgrad zwischen den Resonatoren wird auf einen hohen
Pegel eingestellt.
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Ebenso können die Richtungen, in denen
die Mittelachsen von Abschnitten mit kleiner Querschnittsfläche bezüglich der
Mittelachsen von Abschnitten mit großer Querschnittsfläche in jeweiligen benachbarten
Resonatorlöchern
verschoben sind, asymmetrisch sein, wie in den 6(A) und 6(B) gezeigt
ist.
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Die 7(A) und 7(B) zeigen einen Aufriß und einen
Querschnitt eines dielektrischen Filters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel weist eine offene
Endfläche
des dielektrischen Blocks keinen äußeren Leiter auf. Bei dem dritten
Ausführungsbeispiel
kann ein dielektrisches Filter, wie in den 7(A) und 7(B) gezeigt
ist, mit jeweiligen Zwischenräumen 6 konfiguriert
sein, wobei keine Leiter nahe an Öffnungen der Resonatorlöcher gebildet sind,
so daß offene
Enden im Inneren der Resonatorlöcher
gebildet sind. Die Zwischenräume 6 können durch
ein Zuerst-Bilden von inneren Leitern auf den gesamten inneren Oberflächen der
Resonatorlöcher und
ein darauffolgendes Entfernen von Teilen der inneren Leiter an spezifizierten
Positionen gebildet werden.
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Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
sind die Abschnitte mit großer
Querschnittsfläche
an dem Leerlaufende plaziert und die Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche sind
an dem kurzgeschlossenen Ende plaziert. Umgekehrt kann ein dielektrisches
Filter konfiguriert sein, wobei die Abschnitte mit großer Querschnittsfläche an dem
kurzgeschlossenen Ende plaziert sind und die Abschnitte mit kleiner
Querschnittsfläche
an dem Leerlaufende plaziert sind. In diesem Fall kann eine Veränderung der
Resonanzfrequenz und einer Kopplungsbeziehung (ob dies nun Kapazitivkopplung
oder Induktivkopplung ist) durch Anordnungen erzielt werden, die umgekehrt
zu denjenigen bei den obigen Ausführungsbeispielen sind.
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Die 8(A) bis 8(C) sind Aufrisse, die mehrere
dielektrische Filter gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
zeigen. Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel gibt es zwei
Resonatoren, die in dem einzelnen dielektrischen Block gebildet
sind. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Fall angewendet
werden, bei dem drei oder mehr Resonatorlöcher gebildet sind, indem die
Eigenkapazitäten
und die gegenseitige Kapazität
gemäß den Kippwinkeln der
Longitudinalachsen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche verändert werden,
und indem die gegenseitige Kapazität gemäß den exzentrischen Positionen
der Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche verändert wird. Bei dem vierten
Ausführungsbeispiel
sind drei Resonatorlöcher
vorgesehen und jedes Resonatorloch weist einen Abschnitt 20 mit
großer
Querschnittsfläche
und einen Abschnitt 22 mit kleiner Querschnittsfläche auf.
Selbst bei einem dielektrischen Filter, das eine derartige Struktur
aufweist, können
die erwünschten
Filtercharakteristika durch ein geeignetes Spezifizieren der Kippwinkel der
Längsrichtungen
des Abschnitts mit großer
Querschnittsfläche
in jedem Resonatorloch und der exzentrischen Richtung und exzentrischen
Entfernung des Abschnitts mit kleiner Querschnittsfläche erhalten
werden.
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Die Struktur eines dielektrischen
Duplexers gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
ist unten Bezug nehmend auf die 9(A) bis 9(D) beschrieben.
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Die 9(A) bis 9(D) zeigen Projektivansichten
des dielektrischen Duplexers. 9(A) ist eine
Draufsicht, 9(B) ist
ein Aufriß, 9(C) ist eine Unteransicht
und 9(D) ist eine Rechts-Seitenansicht
des dielektrischen Duplexers. Dieser dielektrische Duplexer ist
aus einem rechteckigen, parallelepipeden dielektrischen Block 1 gebildet,
in dem verschiedene Löcher
und Leiter hergestellt sind. Insbesondere ist der Block mit Resonatorlöchern 2a, 2b, 2c, 2d und 2e für ein Empfangsfilter,
das verwendet wird, wenn der dielektrischen Duplexer als ein Antennenmul tiplexer
dient, sowie mit Resonatorlöchern 2f, 2g, 2h und 2i für ein Sendefilter,
das verwendet wird, wenn der dielektrische Duplexer als ein Antennenmultiplexer
dient, sowie Eingangs- und Ausgangslöchern 7a, 7b und 7c versehen.
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Wie in 9(B) gezeigt
ist, ist jedes Resonatorloch von einem Stufentyp, bei dem sich der
innere Durchmesser auf in etwa halber Strecke entlang der Länge des
Resonators zwischen der oberen Hälfte und
der unteren Hälfte
verändert,
und dessen Innenoberfläche
mit einem Innenleiter versehen ist. Innere Leiter 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h und 3i sind auf
den inneren Oberflächen
der Resonatorlöcher 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h bzw. 2i gebildet.
Innere Eingangs- und Ausgangsleiter 8a, 8b und 8c sind
auf den inneren Oberflächen
der Eingangs- und Ausgangslöcher 7a, 7b und 7c gebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
entsprechen die inneren Eingangs- und Ausgangsleiter 8a, 8c und 8b einer
Ausgangselektrode, einer Eingangselektrode bzw. einer Eingangs-/Ausgangselektrode
gemäß der vorliegenden Erfindung.
In jedem inneren Leiter ist ein Zwischenraum 6, an dem
kein Leiter gebildet ist, nahe dem Ende der Seite mit großer Querschnittsfläche des Stufenlochs
vorgesehen und der Zwischenraum 6 dient als ein offenes
Ende des entsprechenden Resonators.
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Masselöcher 9a, 9b und 9c sind
in der Figur ebenso gezeigt. Sie sind gerade, weisen einen konstanten
inneren Durchmesser auf und sind mit Leitern auf den gesamten inneren
Oberflächen
versehen. An den äußeren Oberflächen des
dielektrischen Blocks 1 sind Eingangs- und Ausgangselektroden 5a, 5b und 5c,
die kontinuierlich mit den inneren Eingangs- und Ausgangsleitern 8a, 8b bzw. 8c verbunden
sind, gebildet und ein äußerer Leiter 4 ist
im wesentlichen auf allen sechs Oberflächen mit Ausnahme der Flächen gebildet,
an denen die Eingangs- und Ausgangselektroden gebildet sind.
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Der dielektrische Duplexer, der wie
oben beschrieben konfiguriert ist, arbeitet auf die folgende Weise.
Die inneren Leiter 3b, 3c, 3d und 3e sind kammleitungsartig
miteinander gekoppelt und die inneren Leiter 3f, 3g und 3h sind
ebenso kammleitungsartig miteinander gekoppelt. Der innere Ausgangsleiter 8a,
der in dem Ausgangsloch 7a gebildet ist, ist mit den inneren
Leitern 3a und 3b gekoppelt, der innere Eingangs-
und Ausgangsleiter 8b ist mit den inneren Leitern 3e und 3f gekoppelt
und der innere Eingangsleiter 8c ist mit den inneren Leitern 3h und 3i gekoppelt.
Mit dieser Anordnung arbeiten die inneren Leiter 3a und 3i als
Einfangschaltungen. Deshalb dient der Abschnitt zwischen den Elektroden 5a und 5b als
ein Bandpaßfilter,
das eine Falle aufweist, und der Abschnitt zwischen den Elektroden 5b und 5c dient
als ein Bandpaßfilter,
das eine Falle aufweist.
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Das Masseloch 9a durchbricht
die Kopplung zwischen den inneren Leitern 3a und 3b durch
seine Blockierungswirkung, das Masseloch 9b durchbricht die
Kopplung zwischen den inneren Leitern 3e und 3f durch
seine Blockierungswirkung und das Masseloch 9c durchbricht
die Kopplung zwischen den inneren Leitern 3h und 3i durch
seine Blockierungswirkung.
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Bei dem in den 9(A) bis 9(D) gezeigten Ausführungsbeispiel
werden durch ein Herstellen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche mit
der Querschnittsform eines länglichen
Kreises und ein Verschieben der Achsen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche und
der Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche bezüglich einander die Eigenkapazität der Abschnitte
mit großer
Querschnittsfläche und
die gegenseitige Kapazität
zwischen benachbarten Resonatorlöchern
spezifiziert, um den Kopplungsgrad zwischen den benachbarten Resonatoren einzustellen.
Der Kopplungsgrad zwischen den inneren Eingangs- und Ausgangsleitern
und inneren Leitern benachbart zu denselben ist ebenso spezifiziert. Deshalb
wird ein dielektrischer Duplexer, der die erwünschten Filtercharakteristika
aufweist, ohne weiteres erhalten.
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Die Struktur eines dielektrischen
Duplexers gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
ist unten Bezug nehmend auf die 10(A) bis 10(D) beschrieben.
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Die 10(A) bis 10(D) zeigen Projektivansichten
des dielektrischen Duplexers. 10(A) ist eine
Draufsicht, 10(B) ist
ein Aufriß, 10(C) ist eine Unteransicht
und 10(D) ist eine Rechts-Seitenansicht
des dielektrischen Duplexers. Dieser dielektrische Duplexer ist
aus einem rechteckigen parallelepipeden dielektrischen Block 1 gebildet,
in dem verschiedene Löcher
und Leiter hergestellt sind. Insbesondere ist der Block mit Resonatorlöchern 2a, 2b und 2c für ein Sendefilter,
das verwendet wird, wenn der dielektrische Duplexer als ein Antennenmultiplexer
dient, Resonatorlöchern 2d, 2e und 2f für ein Empfangsfilter,
das verwendet wird, wenn der dielektrische Duplexer als ein Antennenmultiplexer
dient, und Eingangs- und Ausgangslöchern 7a und 7b versehen.
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Wie in 10(B) gezeigt
ist, ist jedes Resonatorloch von einem Stufentyp, bei dem sich der
innere Durchmesser in etwa zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte verändert, wie
in 10(B) gezeigt ist,
und dessen innere Oberfläche
mit einem inneren Leiter versehen ist. Innere Leiter 3a, 3c, 3d, 3e und 3f sind
auf den inneren Oberflächen
der Resonatorlöcher 2a, 2c, 2d, 2e bzw. 2f gebildet.
Das Resonatorloch 2b ist von einem Stufentyp, der einen Abschnitt
mit großem
Innendurchmesser in der oberen Hälfte
von 10(B) aufweist,
und er weist einen inneren Leiter auf seiner inneren Oberfläche auf.
In jedem inneren Leiter ist ein Zwischenraum 6, bei dem kein
Leiter gebildet ist, nahe dem Ende der Seite mit großer Querschnittsfläche des
Stufenlochs vorgesehen und dieser Zwischenraum dient als ein offenes Ende
des entsprechenden Resonators.
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Innere Eingangs- und Ausgangsleiter 8a und 8b sind
auf den inneren Oberflächen
der Eingangs- und Ausgangslöcher 7a und 7b gebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
entsprechen die inneren Eingangs- und Ausgangsleiter 8a und 8b einer
Eingangselektrode bzw. einer Eingangs-/Ausgangselektrode gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Masselöcher 9a und 9b sind
in der Figur ebenso gezeigt. Sie sind gerade, weisen einen konstanten
inneren Durchmesser auf und sind mit Leitern auf ihren gesamten
inneren Oberflächen
versehen. Auf äußeren Oberflächen des
dielektrischen Blocks 1 sind Eingangs- und Ausgangselektroden 5a und 5b,
die kontinuierlich mit den inneren Eingangs- und Ausgangsleitern 8a bzw. 8b verbunden
sind, und eine Eingangs/Ausgangselektrode 5c, die mit dem inneren
Leiter 3f gekoppelt ist, gebildet und ein äußerer Leiter 4 ist
im wesentlichen auf allen sechs der äußeren Oberflächen mit
Ausnahme der Bereiche gebildet, an denen die Eingangs- und Ausgangselektroden
gebildet sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die
Eingangs-/Ausgangselektrode 5c einer Ausgangselektrode
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der dielektrische Duplexer, der wie
oben beschrieben konfiguriert ist, funktioniert auf die folgende
Weise. Die inneren Leiter, die auf den Resonatorlöchern 2d, 2e und 2f gebildet
sind, sind kammleitungsartig miteinander gekoppelt. Deshalb dient
der Abschnitt zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden 5b und 5c als
ein Bandpaßfilter.
Der innere Leiter 3c ist elektromagnetisch mit den inneren
Eingangs- und Ausgangsleitern 8a und 8b gekoppelt. Die
inneren Leiter, die auf den Resonatorlöchern 2a und 2b gebildet
sind, sind ebenso elektromagnetisch mit den inneren Eingangs- und
Ausgangsleitern 8a und 8b gekoppelt. Mit dieser
Anordnung sind die Abschnitte zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden 5a und 5b mit
einer Phasenverschiebung von π/2
miteinander durch den inneren Leiter 3c gekoppelt und dieselben
dienen als ein Bandblockierungsfilter, das aus einer Zweistufeneinfangschaltung
gebildet ist. Das Masseloch 9a durchbricht die Kopplung
zwischen den inneren Leitern der Resonatorlöcher 2a und 2b durch
seine Blockie rungswirkung und das Masseloch 9b durchbricht
die Kopplung zwischen dem inneren Leiter des Resonatorlochs 2b und
dem inneren Eingangs- und Ausgangsleiter 8b durch seine
Blokkierungswirkung.
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Wie oben beschrieben ist, ist, da
der innere Leiter 3c, der als die Endstufe des Sendefilters
dient, durch eine elektromagnetische Kopplung mit einer Phasenverschiebung
von π/2
mit dem innern Eingangs- und Ausgangsleiter 8b gekoppelt
ist, die Impedanz des Sendefilters, von dem inneren Eingangs- und
Ausgangsleiter 8b aus betrachtet, in einem Dämpfungsband
des Sendefilters im wesentlichen offen. Deshalb wird ein Signal,
das von der Antenne empfangen wird, nicht in das Sendefilter eingegeben und
wird nur zu dem Empfangsfilter geleitet.
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Auch bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind
durch ein Herstellen der Abschnitte mit großer Querschnittsfläche in der
Querschnittsform eines länglichen
Kreises und ein Verschieben der Orte der Achsen der Abschnitte mit
großer
Querschnittsfläche und/oder
der Abschnitte mit kleiner Querschnittsfläche die Eigenkapazität der Abschnitte
mit großer Querschnittsfläche und
die gegenseitige Kapazität zwischen
benachbarten Resonatorlöchern
spezifiziert, um den Kopplungsgrad zwischen den benachbarten Resonatoren
einzustellen. Der Kopplungsgrad zwischen den inneren Eingangs- und Ausgangsleitern
und den inneren Leitern benachbart zu denselben ist ebenso spezifiziert.
Deshalb wird ein dielektrischer Duplexer, der die erwünschten
Filtercharakteristika aufweist, ohne weiteres erhalten.
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Bei den obigen Ausführungsbeispielen
weisen die Abschnitte mit großer
Querschnittsfläche
einen länglichen,
kreisförmigen
Querschnitt auf. Wenn derselbe jedoch einen elliptischen Querschnitt,
einen Querschnitt, der in seiner Form einer Ellipse ähnelt, oder
einen weiteren länglichen
Querschnitt, wie z. B. ein Rechteck, aufweist, werden die gleichen
Operationen und die gleichen Vorteile erhalten.
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Ferner ist die Stufe zwischen dem
großen und
dem kleinen Abschnitt nicht notwendigerweise auf halber Strecke
entlang der Länge
jedes Resonators. Die Stufe kann an dem anderen Abschnitt zwischen
den beiden Enden aller Resonatoren angeordnet sein.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm eines Funk-Sende-/Empfangsgerätes, das den dielektrischen
Duplexer der vorliegenden Erfindung umfaßt.
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In dem Funk-Sende-/Empfangsgerät ist ein Sendefilterabschnitt
TX des dielektrischen Duplexers mit einer Sende- (TX-) Schaltung über einen Eingangsanschluß IT verbunden
und der Empfangsfilterabschnitt RX des dielektrischen Duplexers
ist mit einer Empfangs- (RX-) Schaltung über einen Ausgangsanschluß OT verbunden.
Ferner sind sowohl der Sendefilterabschnitt TX als auch der Empfangsfilterabschnitt
RX mit einer Antenne ANT über
einen Eingangs- /Ausgangsanschluß I/OT verbunden.
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Ein Signal, das an das Funk-Sende-/Empfangsgerät übertragen
wird, wird durch die Antenne ANT empfangen und ein Signal, das dasselbe
darstellt, wird an den Empfangsfilterabschnitt RX angelegt. Der
Empfangsfilterabschnitt RX erzeugt ein gefiltertes Signal, das an
die Empfangs- (RX-) Schaltung angelegt wird. Die Empfangs- (RX-)
Schaltung führt
Funktionen durch, wie z. B. eine Abwärtsumwandlung und eine Demodulation
des Empfangssignals, wie dies üblich
ist. Die Sende- (TX-) Schaltung ist wirksam, um ein Signal, das
durch das Funk-Sende-/Empfangsgerät übertragen werden soll, frequenzmäßig zu modulieren
oder aufwärts
umzusetzen, und um ein Signal zu erzeugen, das an den Sendefilterabschnitt
TX angelegt wird. Der Sendefilterabschnitt TX ist wirksam, um ein
gefiltertes Signal zu erzeugen, das an die Antenne ANT angelegt
wird, um von derselben übertragen
zu werden.