滤波器和使用该滤波器的无线电通信设备制造技术

一种滤波器，包括：共振单元，其具有多个分别由微带线形成的彼此级联连接的共振器；以及耦合单元，其在电长度中从微带线共振器的中间点处的电压最大点开始的±４５°（１／８波长）范围内的区域中，具有共振单元的至少一个共振器间耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及滤波器和使用该滤波器的无线电通信设备。技术背景通常，由级联连接的共振单元来构造用于为无线电通信系统限制 频带的滤波器。共振单元中设置的每个共振器包括电感器和电容器， 并且为了考虑到损耗的影响而添加了电阻器。这种滤波器通过适当地 确定共振器之间的共振器间耦合系数和确定用于指示在输入单元和输出单元中激励该共振器的量的外部Q值，能够确定通带的频率范 围和阻带的衰减量。另一方面，通过共振器的介电损耗、导体损耗、辐射损耗确定的 Q (空载Q)是用于实现具有带通滤波器等所需要的陡裙(steep-skirt)特性的滤波器特性的一个重要参数。介电损耗依赖于介电衬底的损耗 特性，导体损耗依赖于导体的损耗特性，辐射损耗依赖于共振器布局。 在导体损耗占主导的相对低频，甚至当每个共振器以任意方式耦合 时，辐射损耗的影响也是很小的。相反，在辐射损耗占主导的相对高 频，如果导体位于共振器的电流最大点附近，那么该导体变成辐射的 主导因素，并且最终变成恶化滤波器特性的因素。至于最一般滤波器的一个例子，使用由微带线形成的共振器的滤 波器是广泛已知的。在微带线上传播的电磁波在其开口端部分重复反 射的同时进行传播。相应地，在由其电长度是半波长(180°)的微带 线形成的半波长共振器中，电流分布的驻波在微带线的两端具有波 节，并且在其中心只有一个波腹。在G. L. Matthaei等人的"Hairpin Comb Filters for HTS and Other Narrow-Band Applications" IEEE MTT Trans" Vol. 45， No.8, Aug. 1997(文档1)中公开了一种滤波器，该滤波器包括级联的由发夹式微带线 形成的半波长发夹式共振器，以最小化其尺寸。另一方面，在日本专利申请KOKAI公开No.2003-46304(文档2)中公开了一种半波长共振器和一种使用该共振器的滤波器，该半波长 共振器使用两条直线和一条微带线，该微带线具有设置在两条直线之 间的圆形部分的弧。在每个半波长共振器中，共振器的微带线的中心是电流分布的波 腹，即电流最大点。相应地，在其中设置了多个半波长共振器并通过 将它们移位四分之一波长(90°)进行设置的滤波器中，下一个共振 器的微带线的端部分接近电流最大点，使得最大点处的辐射变得更 大。根据文档1中公开的其中级联布置多个半波长发夹式共振器的滤 波器布局，电流最大点是每个共振器的微带线的折叠部分，在相邻的 共振器之间电流最大点是彼此靠近的。因此，来自该折叠部分的辐射 增加。这样，当共振器的辐射损耗变大时，很难通过提高共振器的Q 值来实现具有陡裙特性的滤波器特性。另一方面，导体损耗和辐射损耗之间的相对幅度关系依赖于在微 带线上传播的电磁波的频率。如上所述，在低频带，虽然导体损耗占 主导，但是相对幅度关系随着频率变高而逐渐逆转，并且在高频带， 辐射损耗往往占主导。由于导体损耗是微带线的导体(形成条带和接 地平面的导体)的电阻成分导致的能量损耗，所以导体损耗倾向于随 着其电阻成分的提高而变得更占主导。使用传统微带线的共振器具有在例如不高于3GHz的频带内的共 振频率，并且其导体损耗占主导，因为导体的电阻成分相对大。通过 在微带线中给出尽可能均匀的电流密度分布，可以相对容易地减小导 体损耗。然而，提供在具有高于3GHz的高频的频带中使用的共振器 的意图使得辐射损耗占主导。使用传统微带线的共振器不能降低这样 的辐射损耗，那么，不能在高频频带中获得高Q值的这个事实是要 解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过即使在高频区也减小辐射损耗来提高共振器的Q的滤波器，以及提供一种使用上述滤波器的无线电 通信设备。根据本专利技术的第一方面的滤波器的特征在于包括共振单元，该 共振单元具有多个分别由每个微带线形成并且彼此级联连接的共振器；以及耦合单元，该耦合单元在电长度中从微带线中间处的电压最 大点开始的±45° (1/8波长)范围内的区域中，具有共振单元的至少 一个共振器间耦合。根据本专利技术的第二方面的滤波器的特征在于包括输入线，其接 收输入信号；输出线，其对输出信号进行输出；共振单元，该共振单 元具有多个分别由每个微带线形成并且彼此级联连接的共振器，包括 耦合到输入线的第一共振器、连接到输出线的第二共振器、以及在第 一共振器和第二共振器之间的中间位置处的多个第三共振器；第一耦 合单元，其在电长度中从第一共振器的微带线中间处的电压最大点开 始的±45°范围内的第一区域中具有输入线和第一共振器之间的耦合； 第二耦合单元，其在电长度中从第二共振器的微带线中间处的电压最 大点开始的±45°范围内的第二区域中具有第二共振器和输出线之间 的耦合；以及至少两个第三耦合单元，其在电长度中从第三共振器的 微带线中间处的电压最大点开始的±45°范围内的第三区域中具有第 三共振器的共振器间耦合。根据本专利技术的第三面的滤波器的特征在于包括介电衬底；第一 线和第二线，它们基本上彼此平行地设置在介电衬底上并且分别具有 彼此相邻的第一开口端部分和第二开口端部分；以及第三线，其设置 在介电衬底上并且连接在第三端部分和第四端部分之间，第三端部分 和第四端部分分别是第一线的第一开口端部分的相对端和第二线的 第二开口端部分的相对端，其中，第一线和第二线的宽度是彼此相等 的，第一线和第二线之间的距离比它们的线宽度窄，并且第一、第二 和第三线的总电长度是180°的等于或大于三倍的奇数倍。根据本专利技术的第四方面的滤波器的特征在于包括共振单元，其包括彼此级联连接的权利要求12中描述的多个共振器；输入线，其设置在介电衬底上，接收输入信号，以将输入信号提供给共振单元； 以及输出线，其设置在介电衬底上，输出从共振单元输入的输出信号。 根据本专利技术的第五方面的无线电通信设备的特征在于包括功率放大器，其放大无线电频率信号；权利要求1中描述的滤波器，其接 收功率放大器的输出信号，以限制频带；以及天线，其接收滤波器的 输出信号，以进行发送。根据本专利技术的第六方面的无线电通信设备的特征在于包括天 线，其接收无线电频率信号；权利要求1中描述的滤波器，其接收天 线的输出信号，以限制频带；以及低噪声放大器，其接收滤波器的输 出信号，以对其进行放大。附图说明图1A和1B分别是根据本专利技术的第一实施例的滤波器的平面图和线1B-1B处的横截面图；图2示出了图1A和1B中所示的滤波器的等效电路；图3示出了半波长共振器中的电压分布和电流分布；图4示出了与通过在介电衬底上将四个半波长共振器偏移四分之一波长而级联排列的直微带线类型共振器有关的介电损耗Qd、导体损耗Qc和辐射损耗Qr的计算结果的例子；图5示出了一波长共振器中的电压分布和电流分布； 图6示出了 1.5波长共振器中的电压分布和电流分布； 图7是根据本专利技术的另一实施例的滤波器的平面图； 图8是根据一个比较例的滤波器的平面图；图9示出了通过对图5和图7中的滤波器的电磁分析而得到的频 率响应特性；图IO是根据本专利技术的另一实施例的滤波器的平面图； 图11是根据本专利技术的另一实施例的滤波器的平面图； 图12是根据本专利技术的另一实施例的滤波器的平面图； 图13示出了图12中的滤波器的频率响应； 图14是根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波器，包括：　　　　共振单元，其具有多个分别由微带线形成的彼此级联连接的共振器；以及　　　　耦合单元，其在电长度中从微带线中间处的电压最大点开始的±４５°（１／８波长）范围内的区域中，具有所述共振单元的至少一个共振器间耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加屋野博幸，盐川教次，山崎六月，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]