在滤波器通带高端具有改进的电特性的介质陶瓷滤波器制造技术

设计了一种有分路传输线衰减三次谐波的陶瓷块滤波器，在滤波器顶表面沿它的边缘印刷金属带使其连接到侧表面的金属地线。沿滤波器的一个边缘设有非金属线，它的端部接地。非金属线的长度设计成大于金属带长度的一半但小于金属带的长度。非金属线的长度和宽度按它衰减的具体频率来选择。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在小封装中有高性能的陶瓷块滤波器。具体涉及比有同样可比性能指标的常规滤波器小的高性能介质陶瓷滤波器的新设计，该设计可减小二次和三次谐波。
技术介绍
通过其长度钻有同轴孔的陶瓷体构成谐振器，该谐振器在由陶瓷材料的有效介电常数和孔长度确定的特定频率谐振。孔通常是圆形或椭圆形。用多个谐振器组合构成介质陶瓷滤波器，每个谐振器穿过整个陶瓷块。从顶表面到底表面，在滤波器的轴向方向每个孔的深度相同。根据所要求的频率和所选陶瓷的介电常数设计选择滤波器的具体的轴长。陶瓷块和滤波器作用，因为，每两个相邻谐振器之间是电感和/或电容耦合。用设计在陶瓷块顶表面上的并镀有诸如银或铜的导电材料的电极图形构成这些耦合。更具体地说，并参见附图说明图1A-1D，所示的陶瓷块101有两个孔103和105。除两个孔103和105穿过它延伸的前敞开面107之外，全部表面均镀银，由于孔的尺寸邻近并均有导电涂层。因此，两个孔105和103相互电感或电容耦合。但是，陶瓷块101不能构成滤波器，因为，这些耦合相互抵消掉了。为了形成滤波器，在面107上印刷导电材料图形，如图1B所示。本实施例中，图形A和A′增强了孔103与105之间的电容性耦合。由于电容性耦合增强，所以电感性耦合基本上不起作用。其原因是，孔之间的间隔，孔的直径和形状主要影响电感性耦合。在图1A和1B中这些参数相同。图1B中，调节参数L和G能调整电容性耦合，减小G或增大L能增强电容耦合。敞开面107上印刷线M也能减弱电容耦合，因而增强电感耦合。图1C上的直径1比图1D中的断线M′对削弱陶瓷块滤波器101的电容性耦合的作用更大。已知的由U.K(英国)专利GB2163606公开的陶瓷滤波器在此引作参考。关于它的性能，介质陶瓷滤波器的带通特性随着陶瓷块中钻孔数量的增加而变得尖锐，根据所要求的滤波器的衰减性能来确定孔数。典型的单边滤波器要求至少有两个孔，而双边(有发送滤波器和接收滤波器)要求有3个以上的孔。这在图2中的曲线10响应的孔数小于曲线12和14响应的孔数。它表明曲线14是表示响应最多孔的滤波器，它是3条响应曲线中最尖锐的一条曲线。参见图3，可以看到，在陶瓷块中钻孔的陷波作用使实际的介质陶瓷滤波器的带通特性也变得尖锐。实线曲线21表示没有高端陷波的滤波器的响应曲线。虚线曲线23表示有高端陷波的相同滤波器的响应曲线。陷波孔或陷波通称为谐振器，它们在与通常简称为孔的主滤波器孔不同的频率谐振。它们设计成在不需要的频率谐振。因此，无论是在高端或低端孔汇集所要求的频率，而陷波孔去掉不需要的频率。按此方式确定滤波器的带宽特性，即高通、低通或带通特性。在包括蜂窝电话的许多应用中，陶瓷块滤波器会产生引起包括噪声的电气问题的二次和三次谐波。带通滤波器的设计者和用户通常都期望滤波器只在设计的频率范围内响应。但是，有二次和三次谐波的滤波器会在滤波器通带以上的一个或多个频率范围内响应。具体地说，由于在陶瓷块滤波器中用的四分之一波长谐振器也在四分之三波长谐振，即在三次谐波谐振，所以产生典型的三次谐波。典型的二次谐波是陶瓷块滤波器的结构造成的。控制陶瓷块滤波器的尺寸能抑制二次谐波。通常用低通滤波器控制三次谐波阻挡这些高频率范围。其它方法包括在滤波器中用阶跃式阻抗孔。用低通滤波器和阶跃式阻抗的办法能衰减更高次的谐波，但陶瓷块滤波器变得更复杂，因此提高了滤波器的生产成本。而且，用低通滤波器，需要在印刷电路板(PCB)上设单独的低通滤波器，或者，用附加孔来阻挡二次和三次谐波。结果，与类似的没有附加的低通滤波器的陶瓷块滤波器相比，滤波器的尺寸增大，或者，在PCB上需要有额外的空间来安装附加的低通滤波器。更严重的问题是，因为陶瓷块滤波器的一个主要性能是在尽可能小的封装中提供有高性能的滤波器。因此，要求设计陶滤波器能减小二次和三次谐波而不增大滤波器的尺寸和生产成本。
技术实现思路
通常印有导电图形的陶瓷块滤波器的顶表面上印刷金属带图形，并在滤波器的底部接地。金属图形在接地侧有沿滤波器的至少一个边缘的非金属线。金属带与非金属线组合用作传输线，其的端部短路并控制三次谐波。金属图形和非金属线的宽度是衰减二次和三次谐波的设计选择。附图简述图1A是所有其它表面镀银的陶瓷块的敞开表面示意图；图1B是图1A所示陶瓷块的敞开表面上有印刷图形的示意图；图1C是图1B所示陶瓷滤波器有第2印刷图形的示意图；图1D是图1C所示陶瓷滤波器有第3印刷图形的示意图；图2是随滤波器中孔数增多，介质陶瓷块滤波器的带通响应的尖锐度增大的曲线图；图3是除去高端频率的陷波效果曲线图；图4是按本专利技术的有金属图形的介质陶瓷块滤波器的顶表面的顶斜视图；图5是图4所示介质陶瓷块滤波器顶面图形的局部放大图，它包括非金属线性部分；图6是曲线图，它包括三条曲线<i>无二次谐波的陶瓷块滤波器的理论响应曲线<ii>有二次谐波响应的陶瓷块滤波器的典型响应曲线<iii>，有衰减的三次谐波的按本专利技术的陶瓷块滤波器的响应曲线。具体实施例方式电子设备发生的信号通常包括基本信号和更高次的谐波。一般说，在组合信号达到电子设备的天线并发送之前，把更高次的谐波的功率电平消除或减至尽可能小的程度是有利的。在没有特别设计元件的情况下，被用来选择达到天线的频率范围的陶瓷滤波器不能滤掉更高次的谐波。传统的这些特别设计的元件包括低通滤波器和阶跃阻抗滤波器。但是，这些设计元件的缺点是增大了陶瓷块滤波器的尺寸，或者，在PCB上需要有附加的低通滤波器。因此，参见图4，按本专利技术用改进的导电图形衰减二次和三次谐波，而不将它们送达到天线上与基本信号一起发射。参见图3，滤波器顶表面的边缘，周围印刷金属图形A，并在滤波器30的安装面31，(即有1/0电极的侧壁)接地。可制成各种图形。最简单的方式是滤波器的(多个)侧壁基本上全用导电材料覆盖并接地，沿滤波器的顶边缘简单印刷金属带，使它电连接到侧壁31上的导电材料。当然，图4所示金属带A是四个金属侧壁31的延伸。按本专利技术，衰减对应二次和三次谐波的信号电平的金属带A在滤波器30的表面上与非金属线B组合，起传输线作用，其端部C接地。该传输线起分路作用。调节非金属线B的实际尺寸来衰减适当的频率，在该例中是衰减三次谐波。参见图5，图5中画出了从本专利技术的陶瓷块滤波器的顶面伸出的导电图形的非金属部分B的一个优选实施例。具体地说，该部分B表示为直线几何图形并沿陶瓷块顶面的一个边缘设置。本实施例中，非金属部分的整个长度L2，从相邻部分B的前顶边缘和向内预定的距离，没有任何导电材料。该距离为0.1mm至2.0mm。从图4和5能看到，沿非金属部分B边缘伸展的长度L2是金属带图形A。但是，在B的任一侧，A延伸成部分C，它伸到滤波器30的顶表面边缘，使得组合A-C金属部分与陶瓷滤波器30的前面31上的导电材料接触。这使B部分的端部接地。沿B的边缘延伸的A部分和两个金属延伸部分C的组合长度等于L1。注意，非金属部分B的长度L2应比L1/2大，但小于L1。参见图6中的3条曲线，曲线示出3个带通滤波器的响应。长虚线表示无二次谐波响应的带通滤波器的理论响应。从要求的带通50断开约1100MHz后，从滤波器除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种块滤波器，包括： 介质材料块，它有顶表面，底表面，沿所述块的宽度连接所述顶表面到所述底表面的两个相对侧壁，和沿所述块的高度连接所述顶表面到所述底表面的两个相对侧壁，其中，所述底表面和侧壁基本上由导电材料覆盖； 至少两个孔从所述顶表面到所述底表面延伸过所述介质材料，其中，所述孔的内表面基本上被导电材料覆盖； 导电材料以几何图形层叠在所述顶表面上，至少两个所述的孔和导电材料的所述图形组合构成具有电容和电感的等效电路，当该电路加电源时在所要求的通带中有频率响应；和 所述顶表面上的导电材料图形，电接地的并按图形设置的所述导电材料构成所述顶表面上的介质材料区域，所述的介质材料区域的几何形状和尺寸使所述块滤波器在上述通带以上的频率响应衰减。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：北岛正彦，中村浩，西村浩介，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]