[發明專利]介電諧振器和介電濾波器

無效

• 申請號: 00801761.1
• 申請日: 2000-08-21
• 公開（公告）號: CN1321344A
• 公開（公告）日: 2001-11-07
• 發明（設計）人: 古田淳;磯村明宏;黃載皓
• 申請（專利權）人: 株式會社東金;日本電氣株式會社
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/208;H01P7/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

本發明涉及用于無線電通信和類似的高頻帶通信，如微波帶、準微波帶、及類似應用中的介電濾波器和用于介電濾波器中的介電諧振器，并且更具體地涉及一種三模式介電諧振器和采用該介電諧振器的介電濾波器，其中在一個介電體塊中可以有三種諧振模式。

傳統地，在要求低損耗和減小尺寸的濾波器中，其中在截止波導管內連續地安裝著圓形或矩形的平行六面體電介質的、利用圓柱形TE_01δ模式諧振或矩形TE_11δ模式諧振的濾波器得到了廣泛的應用，因為介電濾波器具有高無載Q并且比波導管型濾波器(第一種傳統實例)更容易減小尺寸。這種模式的諧振由介電諧振器和空氣的界面表面重復反射的電場產生。介電諧振器的諧振頻率和諧振器的長度與介電常數的平方根成反比，這樣介電常數越大，諧振器就越小。由諧振產生的磁場激發下一級的諧振器，該激發與不同級的介電濾波器問的耦合相對應。耦合度的大小主要由諧振器間的距離決定，距離越遠，耦合就越弱。作為對上述介電濾波器的調節技術，采用了如下一些方法：用一個垂直于磁場反射表面的螺栓調節諧振頻率、或通過一個螺栓調節諧振器間的耦合等等。

還有一種采用雙模式介電諧振器以減小尺寸的介電濾波器(第二種傳統實例)。上述的介電諧振器由一個諧振器提供兩種諧振，其中，通過調整圓柱的軸，在一個圓柱形波導管的中心安裝了一個圓柱形的介電諧振器，例如，通過用螺栓或相似的元件干擾來自波導管側的諧振的電磁場，在垂直于圓柱的軸的兩個方向上產生的兩種諧振(HE_11δ)被耦合。

如對上述的第一種傳統實例的所說明的那樣，采用圓柱形TE_01δ模式或矩形TE_11δ模式的諧振器的諧振頻率取決于介電常數和電介質的尺寸，并且隨介電常數增大，諧振器可以變得更小，因此，減小使用介電諧振器的濾波器的尺寸的最簡單方法就是增大電介質的介電常數。

但是，由于微波領域使用的低介電損耗的電介質有一個特點，即其中的介電損耗隨介電常數的增大而增加，減小濾波器尺寸保持低插入損耗有一個極限。而且，上述的低損耗的電介質很昂貴，相應地，當濾波器的級數越多，也就是用的電介質越多，濾波器就越貴。

與第二種傳統實例相關的、采用雙模式HE_11δ介電諧振器來減小尺寸的濾波器有一個問題就是：在通帶附近激發的許多不想要的模式導致帶外特性容易惡化，因為HE_11δ不是支配模式。

另一方面，例如，當微波通訊中使用的介電濾波器或相似的濾波器被組裝好，傳統上很難減小介電濾波器的尺寸和重量，因為根據一個諧振器對應一種諧振和每個諧振器間耦合間隔的要求，許多的諧振器和每個諧振器間的間隔占據了大量空間和重量。因此，還有一個問題就是：介電濾波器不可避免地被組裝得又大又復雜，盡管它是采用了相對較小尺寸的介電諧振器的帶通濾波器。

因此，建議充分開發利用介電諧振器的優點，組裝一種采用能產生多模式諧振的介電諧振器的介電濾波器，以獲得小而簡單的帶通濾波器。例如，在尚未審查的日本專利申請No.Hei?7-58516中，建議通過使兩種諧振模式的諧振頻率彼此不同，來減小具有雙頻帶特性的帶通濾波器的尺寸，其中就TE₁₀₁和TE_11δ兩種諧振模式的簡并耦合(degenerate?coupling)進行了介紹(第三種傳統實例)。在尚未審定的日本專利No.Hei?11-145704中提出了一種能產生TM_01δ和TE_01δ模式的多模式介電諧振器，產生的TM_01δ和TE_01δ模式在基本為矩形的平行六面體形的介電體塊內與直角坐標系的每個表面(x-y表面，y-z表面，x-z表面)平行的表面上(第四種傳統實例)。

但是，仍然不可避免的是，在需要多級諧振器的帶通濾波器中，盡管涉及上述的未審定的日本專利No.Hei?7-58516介紹的第三種傳統實例采用了兩種諧振模式的簡并耦合，介電諧振器仍占據了大量的空間。并且在涉及上述的未審定的日本專利No.Hei11-145704中介紹的第四種傳統實例的三模式介電諧振器也有一個問題，就是生產過程變得復雜，因為采用垂直的TM_01δ和TE_01δ的混合耦合要求介電諧振器的厚度調整到諧振頻率。