[发明专利]介质滤波器、介质双工器和通信设备

说明书

本发明涉及一种介质滤波器、介质双工器和配用这些器件的通信设备，其中在谐振器部分中使用了介质材料。

通常，例如当通过将多个介质谐振器设置在一个介质块内而形成介质双工器时，将多个谐振线孔安排在介质块中，以在孔的内部表面上形成谐振线，由此提供发送滤波器部分，其中发送频带的信号被允许通过，而接收频带的信号被衰减，还提供了接收滤波器部分，其中接收频带的信号被允许通过，而发送频带的信号被衰减。

当发送滤波器和接收滤波器是通带型滤波器时，滤波器的通带特性示于图14A和14B。在这种情况下，符号Tx表示发送滤波器的通带特性，符号Rx表示接收滤波器的通带特性。如由图中影阴线F1、F2、F3、F4指出的，将发送频带(F1)中的最大介入损耗和接收频带(F2)中的最小介入损耗确定为发送滤波器的特性，而将接收频带(F3)中的最大介入损耗和发送频带(F4)中的最小介入损耗确定为接收滤波器的特性。发送滤波器和接收滤波器被设计成都可以满足这些条件。

然而，图14A和14B中所示的通带特性是特定温度下的特性。通常，在介质滤波器和介质双工器中，温度越高，谐振器的无载Q因数(Qo)越是退化。这要归因于电极材料的温度特性。例如，在银或铜的情况下，每增加10摄氏度，导电性减小大约2％。电极的导电性的减小直接引起Qo的恶化。结果，温度越高，则滤波器的介入损耗劣化得越厉害。

通常，由于通带的特性是由最大介入损耗和指定其频率范围(从一个阈值频率到另一个阈值频率)的区域确定的，通带特性的两个肩部(图14A和14B所示的部分A和B)接近于该区域的两端。另外，在双工器的情况下，由于发送频带和接收频带传统上相互接近，故从其通带到衰减频带范围内的肩部最接近于靠近指定最大介入损耗及其频率范围(下文把指出最大介入损耗和频率范围的位置称为“阈值”)的区域内衰减带的一侧端部。

例如，通带低频侧上的滤波器(发送滤波器)在通带高频侧上有一阈值，如图14A的部分A所示。通带高频侧上的滤波器(接收滤波器)在通带低频侧上有一阈值，如部分B所示。

在这种情况下，当介质双工器的温度升高时，谐振器的Qo由于上述原因而恶化，因此如图14A中的虚线所指出的，介入损耗增大了。另外，当温度超过某一值时，发送滤波器的通带特性的高频侧肩部和接收滤波器的通带特性的低频侧肩部都在每一个阈值处超过了最大介入损耗。

虽然图14A所示的例子说明了介质材料的介电常数-温度特性是固定的(其中，不论温度的变化，介电常数不变)，但是当介质材料具有如图14B所示的介电常数-温度特性时，根据特性曲线的斜度，通带特性朝高频侧或低频侧移动。例如，当温度越高，介电常数越低，从而谐振频率增大，表现由图14B中虚线所指出的通带特性。在这种情况下，在低频侧上具有衰减频带的接收滤波器的通带特性的肩部超过阈值的最大介入损耗，如在部分B处所示。另外，如图14A所示，通带特性的波形不仅仅朝下面的方向移动，还朝右下斜向移动。因此，即使是在相对较低的温度下也发生上述问题。

上述问题不仅发生在介质双工器的情况，还发生在单个介质滤波器的情况中，其中阈值接近于肩部，而肩部的介入损耗在从通带到衰减频带的区域中增大了。

为了解决上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种介质滤波器、介质双工器和配用这些器件的通信设备，其中改善了介入损耗特性随着温度的变化而恶化的问题，从而在宽的温度范围内表现出良好的特性。在本发明中，即使在介质滤波器或介质双工器中发生温度的变化，表现装置的通带特性的波形以这样一种方式移动，从而波形不超出由其最大介入损耗和阈值频率确定的阈值。

本发明的一个较佳实施例提供了一种介质滤波器，它具有接近于通带的衰减频带，确定的最大介入损耗的阈值频率的位置安排得接近于呈现通带特性的波形的肩部，其中介入损耗在从通带到衰减频带的区域中增大。在这种介质滤波器中，介质材料的温度特性如此确定，从而肩部根据温度的升高和降低朝衰减频带方向移动。按照这样的安排，即使滤波器的通带特性根据温度升高和降低而变化，由于从通带到衰减频带的区域中的肩部如此移动，从而它们避免了阈值，从而可以保持特定的特性。

上述介质滤波器可以由多个介质谐振器形成，至少一个介质谐振器是陷波谐振器，它在从肩部到衰减频带的区域中形成衰减极点。另外，如此确定介质材料的温度特性，从而陷波谐振器中随温度而变化的谐振频率的变化小于其它介质谐振器中随温度而变化的谐振频率的变化。按照这样的安排，衰减极点附近的衰减特性可不考虑温度变化而固定下来，从而可以保持特定的衰减特性。