多模式濾波器的制造方法
【專利說(shuō)明】多模式濾波器
[0001]本發(fā)明涉及濾波器，并且具體地涉及多模式濾波器，其包括諧振器主體(body)，以供例如在用于電信應(yīng)用的頻分雙工器中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]本說(shuō)明書(shū)中對(duì)于任何現(xiàn)有出版物(或者從其得到的信息)的引用或者對(duì)于任何已知事物的引用都不是并且不應(yīng)被理解為對(duì)現(xiàn)有出版物(或者從其得到的信息)或者已知事物形成了本說(shuō)明書(shū)涉及的試圖領(lǐng)域中的常見(jiàn)一般認(rèn)知的部分的承認(rèn)或者容許或者任何形式的建議。
[0003]所有物理濾波器基本上包括多個(gè)能量存儲(chǔ)諧振結(jié)構(gòu)，其具有用于能量在各種諧振器之間和在諧振器與輸入/輸出端口之間流動(dòng)的路徑。諧振器的物理實(shí)現(xiàn)和它們互連的方式將從類型到類型地變化，但是相同的基本概念適用于全部。這樣的濾波器可以在數(shù)學(xué)上按照耦合在一起的諧振器的網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述，盡管數(shù)學(xué)構(gòu)形(topography)不必與真實(shí)濾波器的構(gòu)形相匹配。
[0004]從介電諧振器形成的常規(guī)單模式濾波器是已知的。介電諧振器具有高Q (低損耗)特性，其使得高選擇性濾波器能夠具有與腔體(cavity)濾波器相比的減小的尺寸。這些單模式濾波器趨向于被構(gòu)建為分離的物理介電諧振器的級(jí)聯(lián)，其具有在它們之間和到端口的各種耦合。這些諧振器容易被標(biāo)識(shí)為不同的物理對(duì)象，并且這些耦合也趨向于被容易地標(biāo)識(shí)。
[0005]這種類型的單模式濾波器可以包括從陶瓷材料形成的、“圓盤(puck)”形狀的離散諧振器的網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)諧振器具有單個(gè)主(dominant)諧振頻率或者模式。通過(guò)在諧振器位于其中的腔體之間提供開(kāi)口，這些諧振器被耦合在一起。典型地，諧振器提供傳輸極(pole)或者“零點(diǎn)”，其可以被調(diào)諧在特定頻率處來(lái)提供期望的濾波器響應(yīng)。將通常需要多個(gè)諧振器來(lái)實(shí)現(xiàn)合適的濾波特性以用于商業(yè)應(yīng)用，從而導(dǎo)致相對(duì)大尺寸的濾波設(shè)備。
[0006]從介電諧振器形成的濾波器的一個(gè)示例應(yīng)用是在用于微波電信應(yīng)用的頻分雙工器中。已經(jīng)典型地將雙工器提供在天線支撐塔底部的基站處，盡管對(duì)于微波電信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的當(dāng)前趨勢(shì)是將濾波和信號(hào)處理設(shè)備定位于塔頂，從而將線纜敷設(shè)長(zhǎng)度最小化，并且因此降低信號(hào)損耗。然而，如上文描述的單模式濾波器的尺寸可能使得這些對(duì)于在天線塔頂部的實(shí)現(xiàn)而言不合期望。
[0007]多模式濾波器在單個(gè)物理主體中實(shí)現(xiàn)若干諧振器，以使得可以獲得濾波器尺寸上的減小。作為示例，鍍銀介電主體可以以許多不同模式來(lái)諧振。這些模式中的每個(gè)模式可以充當(dāng)濾波器中的諧振器之一。為了提供實(shí)際的多模式濾波器，必要的是將主體內(nèi)的模式之間的能量相耦合，這與在單模式濾波器中的離散對(duì)象之間進(jìn)行耦合(這在實(shí)踐中更容易控制)形成對(duì)比。
[0008]這些多模式濾波器被實(shí)現(xiàn)所按的通常方式是選擇性地將來(lái)自輸入端口的能量耦合到模式中的第一個(gè)。通過(guò)向主體的形狀中引入特定缺陷，存儲(chǔ)在第一模式中的能量于是被耦合到諧振器內(nèi)的不同模式。以這種方式，多模式濾波器可以以與常規(guī)單模式濾波器實(shí)現(xiàn)類似的方式被實(shí)現(xiàn)為諧振器的有效級(jí)聯(lián)。再次，本技術(shù)導(dǎo)致可以被調(diào)諧以提供所期望的濾波器響應(yīng)的傳輸極。
[0009]在美國(guó)專利N0.6，853，271中描述了這樣的方法的示例，所述美國(guó)專利目的在于三模式單主體濾波器。通過(guò)使用在諧振器的面上形成的孔中提供的合適配置的輸入探針，能量被耦合到電介質(zhì)填充的單主體諧振器的第一模式中。在該第一模式和諧振器的兩個(gè)其它模式之間的親合通過(guò)選擇性地在諧振器主體上提供切角(corner cut)或者槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]本技術(shù)允許濾波器尺寸上相當(dāng)大的減小，因?yàn)檫@種類型的三模式濾波器代表由三個(gè)離散單模式諧振器組成的單模式濾波器的等同物。然而，用來(lái)將能量耦合到諧振器中和將能量耦合出諧振器、以及在諧振器內(nèi)的模式之間耦合能量以提供有效諧振器級(jí)聯(lián)的方法需要主體是復(fù)雜形狀的，從而增加了制造成本。
[0011]兩個(gè)或者多個(gè)三模式濾波器可能仍需要被級(jí)聯(lián)到一起來(lái)提供具有適合的濾波特性的濾波器組裝。如在美國(guó)專利N0.6，853，271和7，042，314中描述的，這可以通過(guò)使用用于在兩個(gè)諧振器單主體之間提供耦合的波導(dǎo)或者孔隙(aperture)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方法包括使用被耦合在兩個(gè)介電單主體之間的單模式梳狀線(combline)諧振器來(lái)形成如美國(guó)專利N0.6，954，122中描述的混合式濾波器組裝。在任何情況下，物理復(fù)雜度以及因此的制造成本甚至進(jìn)一步增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了多模式腔體濾波器，其中，信號(hào)通過(guò)使用具有第一和第二部分的耦合路徑來(lái)耦合到諧振器主體或者自諧振器主體耦合，所述第一和第二部分被布置使得電流在相反方向上流動(dòng)，并且所生成的磁場(chǎng)產(chǎn)生相反符號(hào)的耦合，其因此部分地抵消彼此。以這種方式，到濾波器的任何特定模式的耦合度可以通過(guò)相對(duì)于彼此而變化某些部分的長(zhǎng)度和/或定向來(lái)緊密地控制。
[0013]多模式腔體濾波器包括:合并了一塊介電材料的介電諧振器主體，該塊介電材料具有這樣的形狀以使得其能夠至少支持第一諧振模式和第二基本上退化的諧振模式；和耦合結(jié)構(gòu)，其包括耦合到共同的輸入或者輸出連接的第一耦合部分和第二耦合部分，第一耦合部分被布置成生成第一磁場(chǎng)以用于耦合到介電諧振器主體內(nèi)的第一諧振模式和第二諧振模式中的至少一個(gè)，第二耦合部分被布置成生成第二磁場(chǎng)以用于耦合到介電諧振器主體內(nèi)的第一諧振模式和第二諧振模式中的至少一個(gè)，第二磁場(chǎng)具有的大小(magnitude)和方向使得部分地抵消由于第一磁場(chǎng)引起的耦合。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更好地理解本發(fā)明，并且更清晰地示出本發(fā)明可以如何被實(shí)行，現(xiàn)將作為示例對(duì)以下附圖進(jìn)行參考，在附圖中:
圖1A到IE示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多模式濾波器；
圖2A到2C示出了諧振器主體的諧振模式；和圖3到9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的耦合結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)將參考圖1A到IE來(lái)描述多模式濾波器的示例。
[0016]在本示例中，濾波器100包括諧振器主體110和耦合結(jié)構(gòu)130。耦合結(jié)構(gòu)130包括至少一個(gè)耦合路徑131、132，其包括延伸而鄰近于諧振器主體110的表面111的至少部分的導(dǎo)電諧振器路徑，以使得耦合結(jié)構(gòu)130提供到諧振器主體的多個(gè)諧振模式的耦合。
[0017]在使用中，信號(hào)可以被供應(yīng)到或者接收自至少一個(gè)耦合路徑131、132。在合適的配置中，這允許待濾波的信號(hào)被供應(yīng)到諧振器主體110以用于濾波，或者可以允許從諧振器主體獲得經(jīng)濾波的信號(hào)，如將在下文中更詳細(xì)描述的。
[0018]延伸而鄰近于表面111的導(dǎo)電耦合路徑131、132的使用允許信號(hào)并行地耦合到諧振器主體110的多個(gè)諧振模式。與傳統(tǒng)布置相比，這允許使用諧振器主體110和耦合結(jié)構(gòu)130的更簡(jiǎn)單的配置。例如，這避免了需要具有包括切去(cut-out)或者其它復(fù)雜形狀的諧振器主體，以及避免了對(duì)于向諧振器主體中延伸某個(gè)精確距離的耦合結(jié)構(gòu)的需要。這進(jìn)而使得濾波器更便宜并且制造起來(lái)更簡(jiǎn)單，并且可以提供增強(qiáng)的濾波特性。另外，濾波器在尺寸上是小的，典型地為大約每諧振器主體6000 _3，這使得濾波器裝置適合于在天線塔的頂部使用。
[0019]現(xiàn)在將描述多個(gè)另外的特征。
[0020]在上文的示例中，耦合結(jié)構(gòu)130包括兩個(gè)耦合路徑131、132，其耦合到輸入端141和輸出端142，因而允許耦合路徑分別充當(dāng)輸入和輸出耦合路徑。在該實(shí)例中，經(jīng)由輸入端141供應(yīng)的信號(hào)耦合到諧振器主體110的諧振模式，以使得經(jīng)濾波的信號(hào)經(jīng)由輸出端142而獲得。然而，兩個(gè)耦合路徑的使用僅僅是出于示例的目的，并且取決于優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)，一個(gè)或者多個(gè)耦合路徑可以被使用。
[0021]例如，如果信號(hào)以其它方式耦合到諧振器主體110，則單個(gè)耦合路徑131、132可以被使用。這可以被實(shí)現(xiàn)，如果諧振器主體110被置于與另一諧振器主體相接觸并且因此與其耦合，從而允許信號(hào)接收自或者供應(yīng)到其它諧振器主體。耦合結(jié)構(gòu)還可以包括多個(gè)耦合路徑，例如如果要提供多個(gè)輸入端和/或輸出端的話，盡管可替換地，多個(gè)輸入端和/或輸出端可以耦合到單個(gè)耦合路徑，從而允許容納多個(gè)輸入端和/或輸出端。
[0022]可替換地，可以提供多個(gè)耦合結(jié)構(gòu)130，其中每個(gè)耦合結(jié)構(gòu)130具有一個(gè)或者多個(gè)耦合路徑。在該實(shí)例中，不同的耦合結(jié)構(gòu)可以被提供在諧振器主體的不同表面上。另外的替換方案是對(duì)于在諧振器主體的多個(gè)表面上延伸的耦合結(jié)構(gòu)，其中不同的耦合路徑被提供在不同的表面上，或者其中耦合路徑在多個(gè)表面上延伸。這樣的布置可以用來(lái)允許容納輸入端和輸出端的特定配置，例如以滿足與其它設(shè)備相關(guān)聯(lián)的物理約束，或者允許提供可替換的耦合布置。在使用中，輸入和輸出耦合路徑131、132的配置，連同諧振器主體110的配置控制與多個(gè)諧振模式中的每個(gè)諧振模式的耦合度，并且因此控制濾波器的屬性，諸如頻率響應(yīng)。
[0023]耦合度取決于多個(gè)因素，諸如耦合路徑寬度、耦合路徑長(zhǎng)度、耦合路徑形狀、耦合路徑定位、相對(duì)于諧振器主體的諧振模式的耦合路徑方向、諧振器主體的尺寸、諧振器主體的形狀和諧振器主體的電磁屬性(諸如介電常數(shù)和磁導(dǎo)率)。將在下文中更詳細(xì)地描述這些因素中的多個(gè)。因此，將領(lǐng)會(huì)的是，諧振器主體的立方體配置和示例耦合結(jié)構(gòu)僅僅是出于示例的目的，并且不意圖為限制性的。
[0024]諧振器主體110包括導(dǎo)電材料114 (諸如銀)的外部涂層，盡管其它材料也可以被使用，諸如金、銅等等。導(dǎo)電材料可以被施加到主體的