[发明专利]滤波器和使用该滤波器的无线电通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器和使用该滤波器的无线电通信设备。

背景技术

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 OtherNarrow-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。

发明内容

本发明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。

根据本发明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。