專利名稱：電介質雙工器及通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用TM多重模電介質諧振器的電介質雙工器及具有該電介質雙工器的通信裝置。
背景技術：
以往，在具有多個多重性不同的兩種以上TM模諧振器而構成的電介質雙工器中，作為滿足發(fā)送側濾波器的通過特性及接收側濾波器的通過特性這兩方面特性的構造，構成發(fā)送側的濾波器的多個TM模諧振器的組合與構成接收側濾波器的多個TM模諧振器的組合具有相同構成。
但是，對于以往具有多個TM模諧振器的電介質雙工器，存在下述要解決的問題。
一般，在具有TM模諧振器的電介質雙工器中，為了減小雙工器的外形，采用三重模諧振器構成電介質雙工器。
但是，在安裝具有TM模諧振器的電介質雙工器的通信裝置中，很多情況下要求電介質雙工器的發(fā)送側具有高功率特性，在采用多重性大的諧振器的情況下，由于該輸入功率，使得電流密度增加，因發(fā)熱而導致特性惡化。
另外一方面，三重模諧振器與雙重模諧振器相比，諧振器的Q值惡化20～30％左右。因此，在要求低插入損耗的情況下，若構成濾波器的諧振器的多重性大，則損耗增加。
為了解決這些問題，必須減少構成電介質雙工器的諧振器的多重性，但諧振器個數(shù)會增加，使得尺寸變大，同時成本增加。
另外，為了得到前述的各種要求特性，還考慮一個方法，就是僅減少發(fā)送側或接收側某一方濾波器的多重性，但若采用雙重模諧振器及三重模諧振器，由于外形尺寸不同，因此發(fā)送側與接收側難以實現(xiàn)部件的通用化，導致成本增加，例如，用相同材料構成采用TM110X+Y、TM1110X-Y、TM111模的三重模諧振器及采用TM110X、TM110Y模的雙重模諧振器(或采用TM110X+Y、TM110X-Y模的雙重模諧振器)，為了使其在相同頻帶工作，外形尺寸就不相同。具體來說，例如，在1.8GHz頻帶中，采用相對介電常數(shù)εr為24的材料形成各個諧振器的情況下，三重模諧振器為約25mm見方，雙重模諧振器為約35mm見方。
另外，在發(fā)送側或接收側的濾波器內，在混合有多重性不同的諧振器的情況下(例如，為了形成7級濾波器，將兩個雙重模諧振器與三重模諧振器組合的情況)，零部件的外形尺寸也不一致，零部件不能實現(xiàn)通用化，導致成本增加。另外，同時由于零部件的外形尺寸不同，由于該差異會產(chǎn)生無用的空間，不能夠有效利用通信裝置內的空間。
另外，在發(fā)送側及接收側都以同樣的規(guī)格采用能同時滿足發(fā)送側濾波器及接收側濾波器各自特性的TM模諧振器組合時，外形會一致。但是，對于發(fā)送側及接收側的某一濾波器，有的會構成特性上所要求的級數(shù)以上，這時在衰減特性中，當然存有過剩特性，插入損耗比理想的設計要差，不能夠同時實現(xiàn)小型化及低損耗化。
本發(fā)明的目的在于，采用多個TM模諧振器以必須的最小限度的形狀實現(xiàn)接近理想特性的電介質雙工器及具有該電介質雙工器的通信裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明是采用多重性不同的兩種以上的多個TM模電介質諧振器，使構成電介質雙工器發(fā)送側濾波器的多個TM模電介質諧振器的組合與構成接收側濾波器的多個TM模電介質諧振器的組合不相同，由此構成電介質雙工器。利用上述構造，能夠實現(xiàn)低損耗、小型的電介質雙工器。
另外，本發(fā)明為了使空腔的外形尺寸一致，根據(jù)多個TM模電介質諧振器的多重性，使構成TM模電介質諧振器的電介質的介電常數(shù)不相同，由此構成電介質雙工器。由此，即使是采用多重性不相同的諧振器的情況下，也能夠使外形尺寸大致相同。
另外，本發(fā)明構成具有前述電介質雙工器的通信裝置。由此，構成通信特性優(yōu)異的通信裝置。


圖1為第1實施形態(tài)的電介質雙工器的分解立體圖。
圖2為第2實施形態(tài)的電介質雙工器的分解立體圖。
圖3為第3實施形態(tài)的電介質雙工器的部分分解立體圖。
圖4為第4實施形態(tài)的通信裝置方框圖。
符號說明1、101 電介質雙工器2、4、102、103、104 TM雙重模電介質諧振器3、6、105、106、107 TM三重模電介質諧振器5、7 TM單模電介質諧振器8、108、11、111 面板2a、3a、4a、5a、6a、7a、102a、103a、104a、105a、106a、107a 空腔2b、3b、4b、5b、6b、7b、102b、103b、104b、105b、106b、107b 導電體3c、6c、105c、106c、107c 凹部2x、3x、4x、6x、102x、103x、104x、105x、106x、107x 電介質芯橫向部分2y、3y、4y、5y、6y、7y、102y、103y、104y、105y、106y、107y 電介質芯縱向部分9a～9d、109a～109d 輸入輸出環(huán)10a、10c、110a、110c 輸入輸出端10b、110b 天線連接端12a～12d、112a～112d 耦合環(huán)113a、113b 連接電纜114 附加阱基板115 BEF蓋板116 空外殼具體實施方式
下面參照圖1說明第1實施形態(tài)的電介質雙工器的構成。
圖1為電介質雙工器的分解立體圖。
在圖1中，1為電介質雙工器，2及4為雙重模諧振器，3及6為三重模諧振器，5及7為單模諧振器，2a、3a、4a、5a、6a及7a為空腔，2b、3b、4b、5b、6b、7b為導電體，2x、3x、4x及6x為電介質芯橫向部分，2y、3y、4y、5y、6y、7y為電介質芯縱向部分，3c及6c為凹部，8及11為面板，9a～9d為輸入輸出環(huán)，10a及10c為輸入輸出端，10b為天線連接端，12a～12d為耦合環(huán)。
在TM雙重模諧振器2中，對于在相對兩個面上具有開口的空腔2a、以及由與空腔2a的側面垂直的電介質芯橫向部分2x及與空腔2a的上下面垂直的電介質芯縱向部分2y構成的十字形電介質芯，采用相同的電介質材料而形成一體。另外，在空腔2a的外表面形成導電體2b。另外，在電介質芯橫向部分2x的規(guī)定位置設置多個孔。這樣，以TM110X+Y及TM1110X-Y模激振并耦合，TM雙重模電介質諧振器4也具有同樣構成。
另外，在TM三重模電介質諧振器3中，對于在相對兩個面上具有開口的空腔2a、以及由與空腔3a的側面垂直的電介質芯橫向部分3x及與空腔3a的上下面垂直的電介質芯縱向部分3y構成的十字形電介質芯，采用相同的質材料而形成一體。另外，在位于電介質芯的端面、與空腔3a的連接部的中央，從空腔3a的外壁向電介質芯的內部形成洼下去的凹部3c，在包含其內表面的整個表面上形成導電體3b。另外，在電介質芯橫向部分3x與電介質芯縱向部分3y的交叉部分的轉角部分，設置多個電介質去除部分。這樣，TM110X+Y、TM111及TM110X-Y模耦合。三重模電介質諧振器6也具有同樣構造。
另外，在TM單模電介質諧振器5中，對于在相對兩個面具有開口的空腔5a、以及與空腔5a的上下面垂直的電介質芯縱向部分5y，采用相同的電介質材料而形成一體。另外，在空腔5a的外表面形成導電體5b。單模電介質諧振器7也具有同樣構造。
將這6個電介質諧振器的開口朝向同一方向排列，利用螺絲或焊接等手段安裝金屬制面板8及11，以將這些開口覆蓋。
這里，在面板8的外表面設置輸入輸出端10a及10c和天線連接端10b。另外，在面板8的內表面(與多個電介質諧振器相對的面)，分別設置與輸入輸出端10a及10c連接的輸入輸出環(huán)9a及9d、與天線連接端10b連接的輸入輸出環(huán)9b及9c。輸入輸出環(huán)9a利用輸入至輸入輸出端10a的高頻信號產(chǎn)生磁場，使TM雙重模電介質諧振器2產(chǎn)生TM模電場。輸入輸出環(huán)9b接受來自TM雙重模電介質諧振器4的信號并產(chǎn)生磁場，將信號傳送至天線連接端10b。輸入輸出環(huán)9c接受來自天線連接端10b的信號并產(chǎn)生磁場，使TM單模電介質諧振器5產(chǎn)生TM模電場，傳送信號。輸入輸出環(huán)9d接受TM單模電介質諧振器7的信號并產(chǎn)生磁場，將信號傳送給輸入輸出端10c。
另外，在面板11的內表面(與多個電介質諧振器相對的面)分別形成將TM雙重模電介質諧振器2與TM三重模電介質諧振器3耦合的耦合環(huán)12a、將TM三重模電介質諧振器3與TM雙重模電介質諧振器4耦合的耦合環(huán)12b、將TM單模電介質諧振器5與TM三重模電介質諧振器6耦合的耦合環(huán)12c、以及將TM三重模電介質諧振器6與TM單模電介質諧振器7耦合的耦合環(huán)12d。
采用這樣的構造，構成由TM雙重模電介質諧振器2、TM三重模電介質諧振器3及TM雙重模電介質諧振器4這3個多重模電介質諧振器形成的7級電介質模濾波器。另外，構成由TM單模電介質諧振器5、TM三重模電介質諧振器6及TM單模電介質諧振器7的3個電介質諧振器形成的5級電介質濾波器。另外，將它們中的一方作為發(fā)送側濾波器，將另一方作為接收側濾波器，通過這樣構成電介質雙工器1。
下面說明這樣的電介質雙工器1的工作。
利用由輸入端10a輸入的高頻信號，在輸入輸出環(huán)9a產(chǎn)生磁場。輸入輸出環(huán)9a的磁場與TM雙重模電介質諧振器2的十字形電介質芯交叉部分重疊，由此，利用該磁場激振TM110X+Y模。該TM110X+Y模成為TM雙重模電介質諧振器2的第1級激振模。然后，TM110X+Y模與TM110X-Y模進行電場磁合，該TM110X-Y模成為TM雙重模電介質諧振器2的第2級激振模。TM110X-Y模與耦合環(huán)12a進行磁場耦合，該耦合環(huán)12a產(chǎn)生的磁場與TM三重模電介質諧振器3的電介質芯交叉部分重疊，由此，由TM三重模電介質諧振器3激振TM110X+Y模。這里，通過設置凹部3c及電介質芯交叉部分的轉角部分設置電介質去除部分，該TM110X+Y模與TM111模電場耦合，TM111模與TM110X-Y模電場耦合。這樣，在TM三重模電介質諧振器3中，TM110X+Y成為第1級激振模，TM111模成為第2級激振模，TM110X-Y模成為第3級激振模。TM雙重模電介質諧振器4與TM雙重模電介質諧振器2的動作相同，通過輸入輸出環(huán)9b，將信號傳送給天線連接端10b。
用天線接收的從天線連接端10b輸入的高頻信號，使輸入輸出環(huán)9c產(chǎn)生磁場，利用該磁場在TM單模電介質諧振器5的電介質芯激振TM110Y模。TM110Y模與耦合環(huán)12c進行磁場耦合，利用產(chǎn)生于耦合環(huán)12c的磁場，由TM三重模電介質諧振器6激振TM110X+Y模。TM三重模電介質諧振器6與TM三重模電介質諧振器3相同，激振TM111模及TM110X-Y模，使耦合環(huán)12d產(chǎn)生磁場。TM單模電介質諧振器7與TM單模電介質諧振器5的動作相同，通過輸入輸出環(huán)9d，將信號輸出給輸入輸出端10c。
這里，將電介質諧振器2、3及4組成的電介質濾波器作為發(fā)送側濾波器，將由電介質諧振器5、6及7組成的電介質濾波器作為接收側濾波器，通過這樣能夠減少接收側濾波器的級數(shù)及多重性，將天線接收信號低損耗地傳送至后級電路。另一方面，反之將由電介質諧振器5、6及7組成的電介質濾波器作為發(fā)送側濾波器，將由電介質諧振器2、3及4組成的電介質濾波器作為接收側濾波器，通過這樣能夠減少發(fā)送側濾波器的級數(shù)及多重性，抑制因輸入功率大的信號而產(chǎn)生的插入損耗及由此而引起的發(fā)熱。
另外，這些介電諧振器根據(jù)其多重性，構成的電介質材料不相同，三重模諧振器與雙重模諧振器及單模諧振器相比，使用低介電常數(shù)的介電材料，即雙重模及單模電介質諧振器使用介電常數(shù)高的電介質材料，而三重模電介質諧振器使用介電常數(shù)低的電介質材料，通過這樣能夠統(tǒng)一外形尺寸。例如具體來說，在1.8GHz頻帶使用時，TM三重模電介質諧振器使用相對介電常數(shù)εr為24的MgTiO3-CaTiO3系電介質，而TM單模電介質諧振器及TM雙重模電介質諧振器使用相對介電常數(shù)εr為38的(Zr，Sn)TiO4系電介質，通過這樣，TM單模電介質諧振器，能夠將TM雙重模電介質諧振器及TM三重模電介質諧振器的外形尺寸統(tǒng)一為25mm見方。
下面參照圖2說明第2實施形態(tài)的電介質雙工器的構成。
圖2為電介質雙工器的分解立體圖。
在圖2中，101為電介質雙工器，102、103及104為TM雙重模電介質諧振器，105、106及107為TM三重模電介質諧振器，102a、103a、104a、105a、106a及107a為空腔，102b、103b、104b、105b、106b及107b為導電體，102x、103x、104x、105x、106x及107x為電介質芯橫向部分，102y、103y、104y、105y、106y及107y為電介質芯縱向部分，105c、106c及107c為凹部，108及111為面板，109a～109b為輸入輸出環(huán)，110a及110c為輸入輸出端，110b為天線連接端，112a～112b為耦合環(huán)。
圖2所示的電介質雙工器是將由3個TM雙重模電介質諧振器2、3及4組成的6級電介質濾波器和由3個TM三重模電介質諧振器5、6及7組成的9級電介質濾波器分別作為發(fā)送側濾波器及接收側濾波器，從而構成電介質雙工器。關于其它構成，則與圖1所示的電介質雙工器相同。這樣，構成一側的濾波器的多個電介質諧振器也可以分別相同。
采用該構造，由于構成濾波器的多個諧振器相同，因此構造簡單，裝配容易。另外，由于構成各自濾波器的電介質諧振器的多重性不相同，因此特性區(qū)別明顯，容易對應于發(fā)送側及接收側濾波器中的插入損耗等特性要素而來構成。
下面參照圖3說明第3實施形態(tài)的電介質雙工器的構成。
圖3為電介質雙工器的部分分解立體圖。
圖3所示的電介質雙工器是在圖2所示的電介質雙工器上設置附加阱基板114、BEF蓋板115及空外殼116，其它構成與圖2所示的電介質雙工器相同。
從TM三重模電介質諧振器107輸出的信號通過輸入輸出環(huán)109d及連接電纜113a，輸入至附加阱基板114。在附加阱基板114上形成濾波器回路，使不要的頻率成分衰減。在附加阱基板114中，特性改善后的信號通過連接電纜113b，輸出至輸入輸出端110c。這里，在附加阱基板114的與電介質諧振器相對的面反面，具有BEF蓋板115，將附加阱基板114與外部隔離。具有覆蓋這兩個元件的空外殼116，使其與TM多模電介質諧振器具有相同的外形尺寸。
通過采用這樣的構造，能夠構成特性進一步改善的電介質雙工器。另外，通過設置空外殼，具有與再追加1個電介質諧振器的形狀相同的形狀(與接收側由4個電介質諧振器組成的情況相同)，因此能夠實現(xiàn)部件的通用化，能夠低成本。
下面參照圖4說明第4實施形態(tài)的通信裝置的構成。
圖4的通信裝置的方框圖。
在圖4中，VCO為壓控振蕩器，ISO為隔離器，CPL為方向性耦合器，DPX為雙工器，MIX為混頻器，AMP為放大器，VCO的振蕩信號經(jīng)過隔離器ISO、方向性耦合器CPL及雙工器，從天線發(fā)送。來自天線的接收信號經(jīng)過雙工器DPX，輸入至混頻器MIX?；祛l器MIX將該信號與來自方向性耦合器CPL的信號進行混頻生成中頻信號。放大器AMP將該信號放大，作為中頻信號IF輸出。
對于圖4所示的雙工器DPX部分，可以采用具有圖1～圖3所示構造的TM多重電介質諧振器的電介質雙工器。通過這樣能夠容易構成通信特性優(yōu)異的小型高頻模塊。
根據(jù)本發(fā)明，使電介質雙工器的構成發(fā)送側濾波器的多個TM多重模電介質諧振器的組合與構成接收側濾波器的多個TM多重模電介質諧振器的組合不相同，而構成電介質雙工器。由此，能夠構成低損耗、小型的電介質雙工器。
另外，根據(jù)本發(fā)明，按照多個TM多重模電介質諧振器的多重性，使構成該TM多重模電介質諧振器的電介質的介電常數(shù)不相同，由此構成電介質雙工器，通過這樣，即使是多重性不相同的電介質諧振器，也可以使外形尺寸近似相同。因此，能夠使蓋板或面板等部件實現(xiàn)通用化，降低生產(chǎn)成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明，構成具有前述電介質雙工器的通信裝置，通過這樣能夠構成通信特性優(yōu)異的通信裝置。
權利要求
1.一種電介質雙工器，具有多個電介質濾波器，所述電介質濾波器是將在具有開口面的空腔內配置電介質芯的多重性不同的兩種以上的多個TM模電介質諧振器并排配置，使所述開口面朝向同一方向，并使相鄰的所述TM模電介質諧振器耦合而構成的電介質濾波器，其特征在于，構成所述電介質雙工器的發(fā)送側濾波器的多個TM模電介質諧振器的組合與構成接收側濾波器的多個TM模電介質諧振器的組合不相同。
2.如權利要求1所述的電介質雙工器，其特征在于，為了使所述空腔的外形尺寸一致，根據(jù)所述多個TM多重模電介質諧振器的多重性，使構成該TM多重模電介質諧振器的電介質的介電常數(shù)不相同。
3.一種通信裝置，其特征在于，具有權利要求1或權利要求2所述的電介質雙工器。
全文摘要
本發(fā)明構成采用低損耗、小型TM模電介質諧振器的小型電介質雙工器。發(fā)送側將TM雙重模電介質諧振器2、TM三重模電介質諧振器3及TM雙重模電介質諧振器4排列成一排而配置，使開口面朝向同一方向，接收側將TM單模電介質諧振器5、TM三重模電介質諧振器6及TM單模電介質諧振器7也向同一方向同樣配置。這些多個電介質諧振器，根據(jù)多重性使電介質的介電常數(shù)不相同，以使外形尺寸統(tǒng)一。開口面用具有輸入輸出端10a及10c、天線連接端10b及輸入輸出環(huán)9a～9d的面板8、以及具有耦合環(huán)12a～2d的面板11覆蓋。這樣，構成外形尺寸統(tǒng)一的小型、低損耗電介質雙工器。
文檔編號H01P7/10GK1391306SQ02122839
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權日2001年6月8日
發(fā)明者安藤正道, 久保浩行 申請人:株式會社村田制作所