多模式濾波器的制造方法
【專利說明】多模式濾波器
[0001]本發明涉及濾波器，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用的頻分雙工器中使用。
【背景技術】
[0002]本說明書中對于任何現有出版物(或者從其得到的信息)的引用或者對于任何已知事物的引用都不是并且不應被理解為對現有出版物(或者從其得到的信息)或者已知事物形成了本說明書涉及的試圖領域中的常見一般認知的部分的承認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能量存儲諧振結構，其具有用于能量在各種諧振器之間和在諧振器與輸入/輸出端口之間流動的路徑。諧振器的物理實現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學上按照耦合在一起的諧振器的網絡來描述，盡管數學構形(topography)不必與真實濾波器的構形相匹配。
[0004]從介電諧振器形成的常規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建為分離的物理介電諧振器的級聯，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識為不同的物理對象，并且這些耦合也趨向于被容易地標識。
[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絡，其中每個諧振器具有單個主(dominant)諧振頻率或者模式。通過在諧振器位于其中的腔體之間提供開口，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”，其可以被調諧在特定頻率處來提供期望的濾波器響應。將通常需要多個諧振器來實現合適的濾波特性以用于商業應用，從而導致相對大尺寸的濾波設備。
[0006]從介電諧振器形成的濾波器的一個示例應用是在用于微波電信應用的頻分雙工器中。已經典型地將雙工器提供在天線支撐塔底部的基站處，盡管對于微波電信系統設計的當前趨勢是將濾波和信號處理設備定位于塔頂，從而將線纜敷設長度最小化，并且因此降低信號損耗。然而，如上文描述的單模式濾波器的尺寸可能使得這些對于在天線塔頂部的實現而言不合期望。
[0007]多模式濾波器在單個物理主體中實現若干諧振器，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諧振。這些模式中的每個模式可以充當濾波器中的諧振器之一。為了提供實際的多模式濾波器，必要的是將主體內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象之間進行耦合(這在實踐中更容易控制)形成對比。
[0008]這些多模式濾波器被實現所按的通常方式是選擇性地將來自輸入端口的能量耦合到模式中的第一個。通過向主體的形狀中引入特定缺陷，存儲在第一模式中的能量于是被耦合到諧振器內的不同模式。以這種方式，多模式濾波器可以以與常規單模式濾波器實現類似的方式被實現為諧振器的有效級聯。再次，本技術導致可以被調諧以提供所期望的濾波器響應的傳輸極。
[0009]在美國專利N0.6，853，271中描述了這樣的方法的示例，所述美國專利目的在于三模式單主體濾波器。通過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其它模式之間的親合通過選擇性地在諧振器主體上提供切角(corner cut)或者槽來實現。
[0010]本技術允許濾波器尺寸上相當大的減小，因為這種類型的三模式濾波器代表由三個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、以及在諧振器內的模式之間耦合能量以提供有效諧振器級聯的方法需要主體是復雜形狀的，從而增加了制造成本。
[0011]兩個或者多個三模式濾波器可能仍需要被級聯到一起來提供具有適合的濾波特性的濾波器組裝。如在美國專利N0.6，853，271和7，042，314中描述的，這可以通過使用用于在兩個諧振器單主體之間提供耦合的波導或者孔隙(aperture)來實現。另一方法包括使用被耦合在兩個介電單主體之間的單模式梳狀線(combline)諧振器來形成如美國專利N0.6，954，122中描述的混合式濾波器組裝。在任何情況下，物理復雜度以及因此的制造成本甚至進一步增加。
【發明內容】
[0012]本發明提供了多模式腔體濾波器，其中，信號通過使用具有第一和第二部分的耦合路徑來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，并且所生成的磁場產生相反符號的耦合，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相對于彼此而變化某些部分的長度和/或定向來緊密地控制。
[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；和耦合結構，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以用于耦合到介電諧振器主體內的第一諧振模式和第二諧振模式中的至少一個，第二耦合部分被布置成生成第二磁場以用于耦合到介電諧振器主體內的第一諧振模式和第二諧振模式中的至少一個，第二磁場具有的大小(magnitude)和方向使得部分地抵消由于第一磁場引起的耦合。
【附圖說明】
[0014]為了更好地理解本發明，并且更清晰地示出本發明可以如何被實行，現將作為示例對以下附圖進行參考，在附圖中:
圖1A到IE示出了根據本發明的實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示出了根據本發明的實施例的耦合結構。
【具體實施方式】
[0015]現將參考圖1A到IE來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和耦合結構130。耦合結構130包括至少一個耦合路徑131、132，其包括延伸而鄰近于諧振器主體110的表面111的至少部分的導電諧振器路徑，以使得耦合結構130提供到諧振器主體的多個諧振模式的耦合。
[0017]在使用中，信號可以被供應到或者接收自至少一個耦合路徑131、132。在合適的配置中，這允許待濾波的信號被供應到諧振器主體110以用于濾波，或者可以允許從諧振器主體獲得經濾波的信號，如將在下文中更詳細描述的。
[0018]延伸而鄰近于表面111的導電耦合路徑131、132的使用允許信號并行地耦合到諧振器主體110的多個諧振模式。與傳統布置相比，這允許使用諧振器主體110和耦合結構130的更簡單的配置。例如，這避免了需要具有包括切去(cut-out)或者其它復雜形狀的諧振器主體，以及避免了對于向諧振器主體中延伸某個精確距離的耦合結構的需要。這進而使得濾波器更便宜并且制造起來更簡單，并且可以提供增強的濾波特性。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]現在將描述多個另外的特征。
[0020]在上文的示例中，耦合結構130包括兩個耦合路徑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輸入和輸出耦合路徑。在該實例中，經由輸入端141供應的信號耦合到諧振器主體110的諧振模式，以使得經濾波的信號經由輸出端142而獲得。然而，兩個耦合路徑的使用僅僅是出于示例的目的，并且取決于優選的實現，一個或者多個耦合路徑可以被使用。
[0021]例如，如果信號以其它方式耦合到諧振器主體110，則單個耦合路徑131、132可以被使用。這可以被實現，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，從而允許信號接收自或者供應到其它諧振器主體。耦合結構還可以包括多個耦合路徑，例如如果要提供多個輸入端和/或輸出端的話，盡管可替換地，多個輸入端和/或輸出端可以耦合到單個耦合路徑，從而允許容納多個輸入端和/或輸出端。
[0022]可替換地，可以提供多個耦合結構130，其中每個耦合結構130具有一個或者多個耦合路徑。在該實例中，不同的耦合結構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于在諧振器主體的多個表面上延伸的耦合結構，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表面上延伸。這樣的布置可以用來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備相關聯的物理約束，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的配置控制與多個諧振模式中的每個諧振模式的耦合度，并且因此控制濾波器的屬性，諸如頻率響應。
[0023]耦合度取決于多個因素，諸如耦合路徑寬度、耦合路徑長度、耦合路徑形狀、耦合路徑定位、相對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(諸如介電常數和磁導率)。將在下文中更詳細地描述這些因素中的多個。因此，將領會的是，諧振器主體的立方體配置和示例耦合結構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。導電材料可以被施加到主體的