1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к диэлектрическому резонатору для электрических (E) волн и к диэлектрическому фильтру для E-волн и диэлектрическому дуплексеру для E-волн, в которых используется такой резонатор.
2. Описание предшествующего уровня техники
В качестве диэлектрического фильтра, в котором используется диэлектрический резонатор для E-волн, известен диэлектрический фильтр, имеющий такую конструкцию, как та, что показана на фиг. 13. Каждый из диэлектрических резонаторов, показанных на фиг. 13, скомпонован в виде конструкции двухмодового типа, так что диэлектрические блоки диэлектрических резонаторов короткозамкнутого типа для E110-волн крестообразно объединены в единое целое. Эта конструкция позволяет одному диэлектрическому резонатору для E-волн выполнять функции двух диэлектрических резонаторов для E-волн, будучи выполненных одинаковыми по размерам с одним обычным диэлектрическим резонатором этого типа.
Со ссылкой на фиг. 13 отмечается, что диэлектрический фильтр 101 имеет четыре двухмодовых диэлектрических резонатора 102, 103, 104 и 105 для E-волн, которые расположены в ряд, причем их окна обращены в одном и том же направлении. К этим диэлектрическим резонаторам прикреплены металлические панели 106 и 107, закрывающие окна.
Двухмодовый диэлектрический резонатор 102 для E-волн имеет корпус 102a полости, имеющий окна на передней и задней сторонах, как видно на фиг. 13, и диэлектрический крестообразный блок 102XY. Корпус 102a полости и диэлектрический крестообразный блок 102XY выполнены как единое целое из одного и того же диэлектрического материала. На наружной поверхности корпуса 102a полости, за исключением краев переднего и заднего окон, сформирован проводник 102b. Корпус 102a полости с проводником 102b образует экранированную полость. Диэлектрический блок 102XY состоит из горизонтальной части 102X и вертикальной части 102Y, как видно на фиг. 13. Таким образом, один двухмодовый диэлектрический резонатор 102 для E-волн выполнен как двухступенчатый резонатор. Каждый из двухмодовых диэлектрических резонаторов 103, 104 и 105 для E-волн имеет ту же конструкцию, что и двухмодовый диэлектрический резонатор 102 для E-волн.
На панели 106 установлены петля ввода 108 и петля вывода 109. Петля ввода 108 и петля вывода 109 соединены с внешними схемами посредством коаксиальных соединителей (не показаны).
На панели 107 установлены петли связи 107a, 107b, 107c и 107d для осуществления связи каждой соседней пары двухмодовых диэлектрических резонаторов для E-волн.
В диэлектрических резонаторах, предназначенных для использования в таком диэлектрическом фильтре, резонансная частота каждого диэлектрического резонатора определяется размерами полости и размерами диэлектрического блока.
Например, в случае обычного диэлектрического резонатора для E110-волн, имеющего конструкцию с одним вертикальным диэлектрическим блоком, резонансная частота становится меньше, если ширину полости увеличивают при фиксированных ширине, толщине и высоте диэлектрического блока и высоте полости. Резонансная частота становится меньше, если ширину или толщину диэлектрического блока увеличивают при фиксированных размерах полости. Кроме того, когда частота фиксирована, увеличение собственной добротности диэлектрического резонатора достигается путем увеличения высоты диэлектрического блока.
В таком случае, если высоту диэлектрического блока увеличивают, высоту полости необходимо уменьшить. Поскольку по проводнику на поверхности корпуса полости в диэлектрическом резонаторе для E110-волн протекает реальный электрический ток, потери в проводнике на поверхности корпуса полости становятся больше, если размеры корпуса полости увеличиваются. Однако, увеличение собственной добротности, достигнутое путем укрупнения полости, достаточно велико по сравнению с потерями в проводнике на поверхности корпуса полости. Следовательно, собственная добротность становится больше, если высота диэлектрического блока увеличивается.
Если потери в проводнике на поверхности корпуса полости можно уменьшить, то собственную добротность можно увеличить при ограниченном увеличении высоту диэлектрического блока. Поэтому возникла потребность в диэлектрическом резонаторе, предназначенном для уменьшения потерь в проводнике на поверхности корпуса полости.
В двухмодовом диэлектрическом резонаторе для E-волн, показанном на фиг. 13, если размеры вертикальной и горизонтальной частей диэлектрического блока корректируются в соответствии с предварительно заданной частотой, то определяются и размеры полости. Поэтому, чтобы увеличить собственную добротность, необходимо увеличить как ширину, так и высоту полости, что приводит к увеличению габаритных размеров диэлектрического фильтра. Кроме того, резонансная частота становится ниже, если размеры полости увеличивают при фиксированных размерах диэлектрического блока. Следовательно, если увеличивают размеры полости, то размеры диэлектрического блока необходимо уменьшить. Таким образом, в обычном двухмодовом диэлектрическом резонаторе для E-волн трудно осуществить независимое изменение каждого из таких параметров, как собственная добротность и частота.
Краткое изложение существа изобретения
Ввиду вышеописанных проблем техническая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать диэлектрический резонатор, который, по существу, не имеет потерь в проводнике на поверхности корпуса полости и в котором собственную добротность и резонансную частоту можно изменять независимо друг от друга.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать диэлектрический фильтр и диэлектрический дуплексер, имеющие повышенную собственную добротность и пониженную толщину.
Чтобы решить эти задачи, в соответствии с первой особенностью настоящего изобретения, предлагается диэлектрический резонатор для E-волн, содержащий корпус экранированной полости, обладающий некоторой удельной электропроводностью, и, по меньшей мере, один диэлектрический блок, расположенный в корпусе экранированной полости, причем на двух поверхностях диэлектрического блока, противоположных друг другу, сформированы электроды, а одна из этих двух поверхностей, на которых сформированы электроды, находится на внутренней поверхности корпуса экранированной полости.
В этой конструкции реальный ток, по существу, не протекает в корпусе экранированной полости, соответствующем корпусу полости обычного диэлектрического резонатора для E-волн.
В соответствии со второй особенностью настоящего изобретения, множество вышеописанных диэлектрических блоков наложены один на другой таким образом, что, по меньшей мере, одна из двух поверхностей каждого электрического блока, на которых сформированы электроды, находится в контакте с соседней поверхностью еще одного из диэлектрических блоков.
Используя эту конструкцию, можно дополнительно повысить собственную добротность резонатора, соответствующего первой особенности изобретения.
В соответствии с третьей особенностью настоящего изобретения, множество вышеописанных диэлектрических блоков наложены один на другой таким образом, что, по меньшей мере, одна из двух поверхностей каждого диэлектрического блока, на которых сформированы электроны, противоположна соседней поверхности еще одного из диэлектрических блоков, находясь на некотором расстоянии от нее.
Эта конструкция обеспечивает использование диэлектрического резонатора, соответствующего настоящему изобретению, в качестве многоступенчатого резонатора.
В соответствии с четвертой особенностью настоящего изобретения, используется тонкопленочный многослойный электрод, сформированный путем чередующегося наложения тонкопленочного проводника и тонкопленочного диэлектрика.
Если электроды сформированы таким образом, потери в электродах на верхней и нижней поверхностях диэлектрического блока в резонаторе, соответствующем первой особенности изобретения, можно уменьшить, дополнительно повышая тем самым собственную добротность.
В соответствии с пятой особенностью настоящего изобретения, диэлектрическому блоку придана цилиндрическая форма.
Тем самым потери на краю электрода можно уменьшить по сравнению с потерями в электроде, который находится на диэлектрическом блоке, имеющем форму многогранной призмы.
В соответствии с шестой особенностью настоящего изобретения, вышеописанный диэлектрический резонатор для E-волн внешне связан со средствами ввода и вывода.
Создавая такую конструкцию, можно получить диэлектрический фильтр, имеющий высокую собственную добротность.
В соответствии с седьмой особенностью настоящего изобретения, между диэлектрическим резонатором для E-волн и средствами ввода и вывода расположены средства связи.
Степень связи между диэлектрическим резонатором для E-волн и средствами ввода и вывода можно легко регулировать путем изменения, добавления или изъятия средств связи.
В соответствии с восьмой особенностью настоящего изобретения, средства связи расположены среди множества диэлектрических резонаторов для E-волн.
Степень связи между диэлектрическими резонаторами для E-волн можно легко регулировать путем изменения, добавления или изъятия средств связи.
В соответствии с девятой особенностью настоящего изобретения, средство связи содержит электродный лист, выполненный из листа диэлектрика, и электрод, сформированный на поверхности листа диэлектрика.
Требуемую степень связи можно легко получить путем выбора диэлектрической проницаемости диэлектрика и размеров электродного листа.
В соответствии с десятой особенностью настоящего изобретения, в множестве диэлектрических резонаторов для E-волн резонансная частота начальной ступени и конечной ступени в состоянии работы в одиночном режиме увеличивается по сравнению с резонансной частотой других диэлектрических резонаторов для E-волн, уравнивая тем самым резонансные частоты диэлектрических резонаторов для E-волн, когда эти резонаторы образуют диэлектрический фильтр.
В соответствии с одиннадцатой особенностью настоящего изобретения, множество вышеописанных диэлектрических фильтров для E-волн объединены с образованием первого диэлектрического фильтра для E-волн, имеющего первую полосу частот, и второго диэлектрического фильтра для E-волн, имеющего вторую полосу частот, а первая полоса частот и вторая полоса частот сделаны отличающимися друг от друга.
Таким образом можно получить диэлектрический дуплексер, имеющий более высокую собственную добротность.
В соответствии с двенадцатой особенностью настоящего изобретения, форма диэлектрического резонатора для E-волн, образующего первый диэлектрический фильтр для E-волн, и форма диэлектрического резонатора для E-волн, образующего второй диэлектрический фильтр для E-волн, сделаны отличающимися друг от друга, чтобы сделать первую полосу частот и вторую полосу частот отличающимися друг от друга.
Тем самым исключается потребность во введении схемы относительного сдвига полос частот, хотя такая схема необходима в случае использования диэлектрических резонаторов для E-волн одинаковой формы.
В соответствии с тринадцатой особенностью настоящего изобретения, первый диэлектрический фильтр для E-волн используется в качестве передающего фильтра, тогда как второй диэлектрический фильтр для E-волн используется в качестве принимающего фильтра.
Таким образом можно получить диэлектрический дуплексер для E-волн, используемый в качестве приемопередатчика и имеющий повышенную собственную добротность.
На чертежах:
на фиг. 1A приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического фильтра, который представляет собой первый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 1B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии A-A, показанной на фиг. 1A,
на фиг. 2A приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического фильтра, который представляет собой второй конкретный вариант осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 2B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии B-B, показанной на фиг. 2A,
на фиг. 3A приведено частично фрагментарное перспективное изображение модификации диэлектрического фильтра, показанного на фиг. 2A и 2B,
на фиг. 3B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии C-C, показанной на фиг. 3A,
на фиг. 4A приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического фильтра, который представляет собой третий конкретный вариант осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 4B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии D-D, показанной на фиг. 4A,
на фиг. 5A приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического фильтра, который представляет собой четвертый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 5B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии E-E, показанной на фиг. 5A,
на фиг. 6 изображены виды сверху внутренних частей верхней и нижней секций диэлектрического фильтра, показанного на фиг. 5A и 5B,
на фиг. 7 изображен поперечный разрез модификации диэлектрического фильтра, показанного на фиг. 5A, 5B и 6,
на фиг. 8 приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического дуплексера, который представляет собой пятый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 9 приведено перспективное изображение с пространственным разделением деталей диэлектрического дуплексера, показанного на фиг. 8,
на фиг. 10 изображен поперечный разрез модификации диэлектрического дуплексера, показанного на фиг. 8 и 9,
на фиг. 11 изображен поперечный разрез еще одной модификации диэлектрического дуплексера, показанного на фиг. 8 и 9,
на фиг. 12 изображен поперечный разрез диэлектрического фильтра, который представляет собой шестой конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, и
на фиг. 13 приведено перспективное изображение с пространственным разделением деталей обычного диэлектрического резонатора для E-волн.
Описание предпочтительных конкретных вариантов осуществления
Диэлектрический фильтр, который представляет собой первый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, будет описан со ссылками на фиг. 1A и 1B. На фиг. 1A приведено частично фрагментарное перспективное изображение диэлектрического фильтра 1, а на фиг. 1B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии A-A, показанной на фиг. 1A.
Как показано на фиг. 1A и 1B, диэлектрический фильтр 1 имеет диэлектрический блок 2, предусмотренный в корпусе 5, выполненном из металла и образующем экранированную полость.
Диэлектрический блок 2 является цилиндрическим элементом, выполненным из диэлектрического материала. На двух противоположных поверхностях диэлектрического блока 2 сформированы электроды 3 и 4. Диэлектрический блок 2 размещен таким образом, что электрод 4 находится в контакте с нижней поверхностью корпуса 5 экранированной полости. Электрод 4 прикреплен к корпусу 5 экранированной полости и электрически соединен с ним посредством пайки или аналогичным образом. Электрод 3 диэлектрического блока 2 обращен к внутренней верхней поверхности корпуса 5 экранированной полости и равномерно отведен от этой поверхности. Когда в сконструированный таким образом диэлектрический фильтр 1 вводится высокочастотный сигнал, между электродами 3 и 4 в диэлектрическом блоке 2 формируется электрическое поле, а по окружности диэлектрического блока 2 формируется магнитное поле. В результате, в диэлектрическом блоке 2 концентрируется и заключается электромагнитное поле, а распределение этого электромагнитного поля приближается к E110-волне. В этот момент диэлектрический блок 2 функционирует как одноступенчатый диэлектрический резонатор.
К боковым стенкам корпуса 5 экранированной полости прикреплены пара коаксиальных соединителей 6 для внешнего ввода и вывода. Центральные электроды коаксиальных соединителей 6 электрически соединены с электродными листами 7, например, проводами.
Каждый из электродных листов 7 выполнен из листа изолирующего материала, например резины, и электродной пленки, сформированной на верхней поверхности листа изолирующего материала. На нижней поверхности листа изолирующего материала электродная пленка не сформирована. Электродные листы 7 расположены на электроде 3, сформированном на верхней поверхности диэлектрического блока 2, и прикреплены к этому электроду. Нижние поверхности электродных листов 7, на которых не сформирована электродная пленка, введены в контакт с электродом 3.
Сконструированный таким образом диэлектрический фильтр 1 функционирует следующим образом.
В один из коаксиальных соединителей 6 вводится высокочастотный сигнал. Сопротивление поперек изолирующего материала между электродом 3 диэлектрического блока 2 и электродной пленкой на верхней поверхности одного из электродных листов 7, соединенных с центральным электродом коаксиального соединителя 6, действует для создания связи между центральным электродом коаксиального соединителя 6 и диэлектрическим блоком 2. С помощью этой связи диэлектрический блок 2 резонирует со входным сигналом. За счет этого через емкость другого электродного листа 7 и через другой коаксиальный соединитель 6, соединенный с электродной пленкой на этом электродном листе 7, выдается сигнал.
Скомпонованный таким образом диэлектрический фильтр может иметь гораздо меньшую толщину, чем обычный диэлектрический фильтр, в котором используются диэлектрические резонаторы короткозамкнутого типа для E110-волн. Резонансная частота и собственная добротность диэлектрического фильтра в этом конкретном варианте осуществления определяются теми же факторами, что и в обычном диэлектрическом фильтре, где используются диэлектрические резонаторы короткозамкнутого типа для E110-волн. То есть, резонансная частота определяется площадью сечения вдоль плоскости, перпендикулярной направлению высоты, тогда как собственная добротность определяется высотой диэлектрического блока. Вместе с тем, в этом конкретном варианте осуществления реальный ток, по существу, не протекает через боковую поверхность корпуса экранированной полости, соответствующего обычному корпусу полости. Соответственно, применительно к этой части, ухудшение собственной добротности, по существу, отсутствует. Следовательно, увеличение высоты диэлектрического блока, необходимое для получения требуемой собственной добротности, можно ограничить, ограничивая тем самым увеличение всего диэлектрического фильтра.
Этот конкретный вариант осуществления настоящего изобретения был описан применительно к использованию цилиндрического диэлектрического блока. Однако, использование такого цилиндрического диэлектрического блока не является исключительным, и можно также использовать диэлектрические блоки другой формы, если они имеют электроды, соответствующие двум электродам 3 и 4, показанным на фиг. 1.
Однако, среди упомянутых диэлектрических блоков, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, по причине, указанной ниже, предпочтительно используется конкретно цилиндрический диэлектрический блок, например диэлектрический блок 2 вышеописанного конкретного варианта осуществления. На поверхности такого цилиндрического диэлектрического блока, на которой сформирован электрод, расстояние от центра окружности до края схемы, т. е. окружного края, является постоянным. В других диэлектрических блоках, имеющих форму многогранных призм, расстояние от центра до вершин многогранной формы отличается от расстояния от центра до других краевых частей. Поэтому в таких диэлектрических блоках существует разность потенциалов, вызывающая появление тока на краю электрода вдоль многогранной формы. В отличие от этого, в цилиндрическом диэлектрическом блоке ток из-за такой разности потенциалов, по существу, не протекает, поскольку расстояние между центром окружности и окружным краем поверхности, на которой сформирован электрод, постоянно. Получаемые потери в этом случае преимущественно малы. Ввиду вышеописанного эффекта использования цилиндрической формы, в качестве электродов 3 и 4 можно использовать сверхпроводник, при наличии которого может возникнуть серьезная проблема потерь на краю электрода. Если в качестве электродов 3 и 4 используется сверхпроводник, можно получить диэлектрический резонатор или фильтр, имеющий более высокую собственную добротность.
Далее, со ссылками на фиг. 2A и 2B, будет описан второй конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2A приведено частично фрагментарное перспективное изображение, а на фиг. 2B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии B-B, показанной на фиг. 2A. Конструктивные элементы этого конкретного варианта осуществления, идентичные конструктивным элементам первого конкретного варианта осуществления, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Обращаясь к фиг. 2A и 2B, отмечаем, что диэлектрический фильтр 11 имеет диэлектрические блоки 12a и 12b, расположенные в металлическом корпусе 5 экранированной полости.
На двух противоположных поверхностях диэлектрического блока 12a сформированы электроды 13a и 14a. На двух противоположных поверхностях диэлектрического блока 12b сформированы электроды 13b и 14b. Электрод 13a диэлектрического блока 12a неподвижно соединен с внутренней верхней поверхностью корпуса 5 экранированной полости посредством пайки или аналогичным образом, тогда как электрод 14b диэлектрического блока 12b неподвижно соединен с внутренней нижней поверхностью корпуса 5 экранированной полости посредством пайки или аналогичным образом. Электрод 14a диэлектрического блока 12a и электрод 13b диэлектрического блока 12b электрически соединены друг с другом.
Электродные листы 7 сформированы таким же образом, как и в первом конкретном варианте осуществления. Каждый из электродных листов 7 прикреплен к стыку между диэлектрическими блоками 12a и 12b, причем поверхность электродного листа 7, на которой сформирована электродная пленка, находится в контакте с диэлектрическими блоками 12a и 12b. Если предусматривается баланс распределения электромагнитного поля через верхний и нижний диэлектрические блоки, то предпочтительно прикреплять диэлектрические листы 7 к стыку между диэлектрическими блоками 12a и 12b. Однако, электродные листы 7 можно прикреплять и к другим частям.
Центральные электроды коаксиальных соединителей 6, прикрепленных к боковым поверхностям корпуса 5 экранированной полости, электрически соединены с электродными пленками на электродных листах 6, например, проводами.
Центральные электроды коаксиальных соединителей 6 можно соединять непосредственно с электродами 13b и 14a, не используя электродные листы 7. В таком случае можно получить широкополосный диэлектрический фильтр, потому что степень внешней связи максимизируется.
Сконструированный таким образом диэлектрический фильтр функционирует как одноступенчатый диэлектрический фильтр и имеет повышенную собственную добротность по сравнению с диэлектрическим фильтром первого конкретного варианта осуществления, если эти диэлектрические фильтры одинаковы по высоте.
Можно выполнить модификацию этого конкретного варианта осуществления таким образом, как показано на фиг. 3A и 3B. На фиг. 3A приведено частично фрагментарное перспективное изображение, а на фиг. 3B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии C-C, показанной на фиг. 3A. Конструктивные элементы этого конкретного варианта осуществления, идентичные конструктивным элементам первого или второго конкретного варианта осуществления, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Обращаясь к фиг. 3A и 3B, отмечаем, что диэлектрические блоки 22a и 22b сконструированы так же, как диэлектрический блок 2, показанный на фиг. 1A и 1B, и диэлектрические блоки 12a и 12b, показанные на фиг. 2A и 2B, и расположены в корпусе 5 экранированной полости. Между диэлектрическими блоками 22a и 22b вставлен предусмотренный новый диэлектрический блок 22c, и таким образом создан диэлектрический фильтр 21. При такой компоновке диэлектрические блоки 22a и 22c образуют одноступенчатый резонатор и диэлектрические блоки 22b и 22c тоже образуют одноступенчатый резонатор. Соответственно, диэлектрические блоки 22a и 22c, наложенные один на другой в диэлектрическом фильтре 21, показанном на фиг. 3A и 3B, функционируют как двухмодовый диэлектрический резонатор, так что диэлектрический фильтр 21 можно использовать в качестве фильтра, имеющего двухступенчатый резонатор. На основе этой конструкции можно сконструировать диэлектрический фильтр, имеющий n-1 ступеней диэлектрических резонаторов, путем наложения диэлектрических блоков с тем, чтобы образовать батарею из n диэлектрических блоков.
В вышеописанном двухмодовом диэлектрическом резонаторе для E-волн этого конкретного варианта осуществления, имеющем конструкцию, показанную на фиг. 3A и 3B, используются диэлектрические блоки, достаточно тонкие, чтобы уменьшить общую толщину по сравнению с толщиной обычного двухмодового диэлектрического резонатора короткозамкнутого типа для E-волн, имеющего ту же резонансную частоту.
В этом конкретном варианте осуществления, как и в первом конкретном варианте осуществления, форма диэлектрических блоков не ограничивается цилиндрической формой и может принимать вид любой многогранной призмы. Однако по причине, указанной выше применительно к первому конкретному варианту осуществления, предпочтительно, чтобы каждому из диэлектрических блоков была придана цилиндрическая форма. Кроме того, формы множества диэлектрических блоков диэлектрического фильтра, показанного на фиг. 2A и 2B или 3A и 3B, можно варьировать.
Далее, со ссылками на фиг. 4A и 4B, будет описан третий конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4A приведено частично фрагментарное перспективное изображение, а на фиг. 4B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии D-D, показанной на фиг. 4A. Конструктивные элементы этого конкретного варианта осуществления, идентичные конструктивным элементам первого или второго конкретного варианта осуществления, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Обращаясь к фиг. 4A и 4B, отмечаем, что диэлектрический фильтр 31 имеет такую конструкцию, что электрод 34a диэлектрического блока 32a и электрод 33b диэлектрического блока 32b электрически изолированы друг от друга за счет наличия промежутка между ними. Диэлектрические блоки 32a и 32b функционируют как резонаторы, независимые друг от друга, так что диэлектрический фильтр 31 выполнен как двухступенчатый резонатор.
Между электродом 34a диэлектрического блока 32a и электродом 33b диэлектрического блока 32b расположена пластина 39 регулирования связи, имеющая отверстие 39a регулирования связи, выполненное, по существу, в ее центре. Степень связи между резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32a, и резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32b, регулируется путем выбора размеров отверстия 39a регулирования связи. Если отверстие 39a регулирования связи больше, степень связи между резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32a, и резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32b, выше. Если отверстие 39a регулирования связи меньше, степень связи между резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32a, и резонатором, образованным диэлектрическим блоком 32b, ниже.
В этом конкретном варианте осуществления, как и в первом и втором конкретных вариантах осуществления, форма диэлектрических блоков не ограничивается цилиндрической формой. Однако, по причине, указанной выше применительно к первому конкретному варианту осуществления, предпочтительно, чтобы каждому из диэлектрических блоков была придана цилиндрическая форма. Кроме того, формы обоих используемых диэлектрических блоков могут отличаться друг от друга.
Далее, со ссылками на фиг. 5A, 5B и 6, будет описан четвертый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5A приведено частично фрагментарное перспективное изображение, а на фиг. 5B изображен поперечный разрез, сделанный вдоль линии E-E, показанной на фиг. 5A. На фиг. 6 изображены виды сверху внутренних частей верхней и нижней секций диэлектрического фильтра, показанного на фиг. 5A и 5B. Опорные элементы 48, показанные на фиг. 5B, на фиг. 6 опущены. В этом конкретном варианте осуществления диэлектрический фильтр 41, образованный четырехступенчатым резонатором, сконструирован посредством размещения бок о бок двух диэлектрических фильтров 31, описанных выше в качестве третьего конкретного варианта осуществления. Конструктивные элементы этого конкретного варианта осуществления, идентичные конструктивным элементам первого, второго или третьего конкретного варианта осуществления, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Обращаясь к фиг. 5A и 5B, отмечаем, что диэлектрический фильтр 41 имеет четыре цилиндрических диэлектрических блока 42a-42d, а пары электродов 43a и 44a, 43b и 44b, 43c и 44c, и 43d и 44d, соответственно сформированы на двух главных противоположных поверхностях диэлектрических блоков 42a-42d.
Конструкция каждого из диэлектрических блоков 42a-42d такая же, как конструкция вышеописанных диэлектрических блоков первого-третьего конкретных вариантов осуществления, и ее подробное описание будет опущено.
Корпус 45 экранированной полости выполнен из диэлектрического материала, имеющего тот же температурный коэффициент расширения, что и диэлектрические блоки 42a-42d и электрод 45a, сформированный на его поверхности, и, следовательно, выполняет ту же экранирующую функцию, что и металлический корпус экранированной полости. Поскольку корпус 45 экранированной полости имеет тот же температурный коэффициент расширения, что и диэлектрические блоки, он не страдает проблемой разности между температурными коэффициентами расширения металла и диэлектрика. Корпус 45 экранированной полости образован путем объединения отдельных верхней и нижней секций. В каждой из верхней и нижней секций выполнены выемки для размещения диэлектрических блоков 42a-42d. Кроме того, на одной из боковых поверхностей корпуса 45 экранированной полости сформированы электроды 46 ввода/вывода, электрически отделенные от электрода 45a, сформированного на наружной поверхности корпуса 45 экранированной полости. Электроды 46 ввода/вывода проходят вертикально от нижней поверхности корпуса 45 экранированной полости, используемой в качестве монтажной поверхности.
Один из электродов 46 ввода/вывода связан с диэлектрическим блоком 42b через электродный лист 7. Диэлектрический блок 42b связан с диэлектрическим блоком 42a, равномерно отстоящим от диэлектрического блока 42b. Диэлектрический блок 42a, в свою очередь, связан с диэлектрическим блоком 42c, соседним с диэлектрическим блоком 42a, через электродный лист 7. Далее, диэлектрический блок 42c связан с диэлектрическим блоком 42d, равномерно отстоящим от диэлектрического блока 42c. Диэлектрический блок 42d связан с другим электродом 46 ввода/вывода через электродный лист 7.
Между диэлектрическими блоками 42a и 42b расположен опорный элемент 48, выполненный из диэлектрического материала, имеющего меньшую диэлектрическую проницаемость, равномерно отодвигая эти диэлектрические блоки друг от друга. С той же целью между диэлектрическими блоками 42c и 42d расположен еще один опорный элемент 48. Пластина 49 регулирования связи, выполненная из металла, объединена как единое целое с каждым опорным элементом 48 путем частичного внедрения в этот опорный элемент 48. Каждая пластина 49 регулирования связи имеет отверстие 49a регулирования связи, предназначенное для регулирования связи между диэлектрическими блоками 42a и 42b или диэлектрическими блоками 42c и 42d.
Сконструированный таким образом фильтр можно получить в качестве фильтра меньшей толщины и приспособленного к монтажу на поверхности.
Диэлектрические блоки могут иметь разные характеристические резонансные частоты. То есть, в диэлектрических блоках 42b и 42d, связанных с электродами 46 ввода/вывода и соответственно образующих диэлектрические резонаторы начальной ступени и конечной ступени, окружная боковая поверхность, на которой не сформирован электрод, частично срезана для регулирования резонансной частоты соответствующего диэлектрического резонатора с получением частоты, большей, чем частота резонаторов, образованных другими диэлектрическими блоками 42a и 42c. Это имеет место потому, что когда средства ввода и вывода соответственно связаны с диэлектрическими резонаторами начальной и конечной ступеней с помощью емкостной связи, емкость, возникающая из-за такой связи, уменьшает различную резонансную частоту каждого из диэлектрических резонаторов начальной ступени и конечной ступени на такую величину, что нельзя получить требуемую характеристику фильтрации диэлектрического фильтра, образованного диэлектрическими резонаторами. То есть, чтобы представить это явление, резонансная частота каждого из диэлектрических резонаторов начальной ступени и конечной ступени в состоянии работы в одиночном режиме увеличивается, так что различимые резонансные частоты всех диэлектрических резонаторов становятся примерно равными друг другу, когда образуется этот диэлектрический резонатор.
Конструкцию типа той, что показана на фиг. 7, можно, в качестве альтернативы, использовать как средство для повышения резонансной частоты каждого из диэлектрических резонаторов начальной ступени и конечной ступени. На фиг. 7 изображен поперечный разрез модификации диэлектрического фильтра 41, показанного на фиг. 5B.
Как показано на фиг. 7, вместо диэлектрических блоков 42b и 42d предусмотрены диэлектрические блоки 42e и 42f, меньшие в диаметре, чем диэлектрические блоки 42b и 42d, образующие диэлектрические резонаторы начальной ступени и конечной ступени. То есть, диэлектрический блок 42e предусмотрен на начальной ступени, тогда как диэлектрический блок 42f, имеющий тот же диаметр, что и диэлектрический блок 42e, предусмотрен на конечной ступени, увеличивая тем самым резонансную частоту каждого из диэлектрических резонаторов начальной ступени и конечной ступени в состоянии работы в одиночном режиме.
В этом конкретном варианте осуществления, как и в первом-третьем конкретных вариантах осуществления, форма диэлектрических блоков не ограничивается цилиндрической формой. Однако, по причине, указанной выше применительно к первому конкретному варианту осуществления, предпочтительно, чтобы каждому из диэлектрических блоков была придана цилиндрическая форма. Кроме того, формы множества используемых диэлектрических блоков могут быть изменены. В этом конкретном варианте осуществления средства ввода и вывода являются не коаксиальными соединителями, как те, что использованы в первом, втором или третьем конкретном варианте осуществления, а электродами ввода/вывода, относящимися к типу монтируемых на поверхности. Однако, в этом конкретном варианте осуществления можно в качестве альтернативы использовать коаксиальные соединители, расположенные также, как коаксиальные соединители в первом, втором или третьем конкретном варианте осуществления. Излишне говорить, что конструкцию электродов ввода/вывода этого конкретного варианта осуществления, пригодную для монтажа на поверхности, можно использовать вместо коаксиальных соединителей в диэлектрических фильтрах, описанных выше в качестве первого-третьего конкретных вариантов осуществления.
Далее, со ссылками на фиг. 8 и 9, будет описан пятый конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 приведено частично фрагментарное перспективное изображение, а на фиг. 9 приведено перспективное изображение с пространственным разделением деталей. Конструктивные элементы этого конкретного варианта осуществления, идентичные конструктивным элементам первого, второго, третьего или четвертого конкретного варианта осуществления, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Обращаясь к фиг. 8, отмечаем, что диэлектрический дуплексер 51 сформирован из первого диэлектрического фильтра 51a, имеющего первую полосу частот, и второго диэлектрического фильтра 51b, имеющего вторую полосу частот.
Первый диэлектрический фильтр 51a сформирован из диэлектрических блоков 52a-52d, показанных на фиг. 9. В диэлектрическом фильтре 51a коаксиальный соединитель 56a связан с диэлектрическим блоком 52b через электродный лист 7, а диэлектрический блок 52b связан с диэлектрическим блоком 52a. Диэлектрический блок 52a связан с диэлектрическим блоком 52c через электродный лист 7. Диэлектрический блок 52c связан с диэлектрическим блоком 52d, который связан с коаксиальным соединителем 56b через электродный лист 7, а в качестве средств согласования предусмотрены катушка индуктивности L1 и конденсатор C1. Таким образом, сформирован диэлектрический фильтр 51a, имеющий четырехступенчатый диэлектрический резонатор, как показано на фиг. 8.
Второй диэлектрический фильтр 51b сформирован из диэлектрических блоков 52e-52h, показанных на фиг. 9. В диэлектрическом фильтре 51b коаксиальный соединитель 56b связан с диэлектрическим блоком 52f через конденсатор C1 и катушку индуктивности L1, предусмотренные в качестве средства согласования, и через электродный лист 7. Диэлектрический блок 52f связан с диэлектрическим блоком 52e. Диэлектрический блок 52e связан с диэлектрическим блоком 52g через электродный лист 7. Диэлектрический блок 52g связан диэлектрическим блоком 52h, который связан с коаксиальным соединителем 56c через электродный лист 7. Таким образом, сформирован диэлектрический фильтр 51b, имеющий четырехступенчатый резонатор, как показано на фиг. 8.
Как показано на фиг. 9, корпус 55 экранированной полости образован путем объединения отдельных верхней и нижней секций. В каждой из верхней и нижней секций выполнены выемки для размещения диэлектрических блоков 52a-52h.
Диэлектрические блоки 52a-52h электрически соединены с поверхностями корпуса 55 экранированной полости, снабженными выемками, посредством кольцевых заземляющих пластин 60.
Как показано на фиг. 9, между группой диэлектрических блоков 52a, 52c, 52e и 52g и группой диэлектрических блоков 52b, 52d, 52f и 52h предусмотрены комплекты опорных элементов 58, предназначенных для опирания электрических блоков 52a-52h и пластины 59 регулирования связи, получающей опору за счет того, что она вставлена между верхними и нижними опорными элементами 58.
Опорные элементы 58 выполнены из материала, имеющего малую диэлектрическую проницаемость. Три опорных элемента 58 образуют один комплект для опирания одного диэлектрического блока в трех точках. В опорных элементах 58 выполнены вырезы 58a, чтобы обеспечить прикрепление электродных листов 7 путем закатывания между диэлектрическими блоками и опорными элементами 58.
В пластине 59 регулирования связи выполнены отверстия 59a регулирования связи. Диаметр и форму отверстий 59a регулирования связи выбирают так, чтобы можно было регулировать связь между диэлектрическими блоками 52a и 52b, между диэлектрическими блоками 52c и 52d, между диэлектрическими блоками 52e и 52f и между диэлектрическими блоками 52g и 52h.
Сконструированный таким образом диэлектрический дуплексер 51 можно получить в качестве тонкого дуплексера с малыми потерями, сформированного из восьмиступенчатого диэлектрического резонатора.
Диэлектрические блоки начальной ступени и конечной ступени диэлектрических фильтров 51a и 51b диэлектрического дуплексера 51 можно уменьшить в диаметре, как диэлектрические блоки вышеописанной модификации четвертого конкретного варианта осуществления.
На фиг. 10 изображен поперечный разрез диэлектрического дуплексера 61, в котором диаметры диэлектрических блоков начальной ступени и конечной ступени каждого из диэлектрических фильтров уменьшены. Конструкция вокруг коаксиальных соединителей этого диэлектрического дуплексера такая же, как конструкция в диэлектрическом фильтре 51, показанном на фиг. 8 и 9, и ее описание не будет повторяться.
Как показано на фиг. 10, диаметры диэлектрических блоков 62b, 62d, 62f и 62h, соответствующих начальным и конечным ступеням диэлектрических фильтров, уменьшены относительно диаметров других диэлектрических блоков 62a, 62c, 62e и 62g. Формы опорных элементов 68a и заземляющих пластин 60a для опирания диэлектрических блоков 62b, 62d, 62f и 62h также изменены в соответствии с размерами этих диэлектрических блоков.
Таким образом, резонансные частоты диэлектрических резонаторов начальной ступени и конечной ступени увеличены, чтобы гарантировать, что в каждом из первого и второго диэлектрических фильтров различимые резонансные частоты примерно равны друг другу. Излишне говорить, что различимую резонансную частоту диэлектрических резонаторов, образующих первый диэлектрический фильтр, и различимую резонансную частоту диэлектрических резонаторов, образующих второй диэлектрический фильтр, задают так, чтобы они отличались друг от друга.
Конструкцию типа той, что показана на фиг. 11, можно также использовать в качестве конструкции, позволяющей первому и второму диэлектрическим фильтрам иметь разные полосы частот. Конструкция вокруг коаксиальных соединителей диэлектрического дуплексера, показанного на фиг. 11, такая же, как конструкция в диэлектрическом фильтре 51, показанном на фиг. 8 и 9, и ее описание не будет повторяться.
Как показано на фиг. 11, диэлектрические блоки 72a-72d, образующие первый диэлектрический фильтр, и диэлектрические блоки 72e-72h, образующие второй диэлектрический фильтр, выполнены отличающимися друг от друга по форме; диэлектрические блоки 72a-72d меньше в диаметре, чем диэлектрические блоки 72e-72h, позволяя тем самым первому и второму диэлектрическим фильтрам иметь разные полосы частот. Хотя в этой модификации диаметры диэлектрических блоков выполнены отличающимися друг от друга, возможны также любые другие средства для задания разных полос частот, например - изготовление прямоугольных и цилиндрических диэлектрических блоков. Полосы частот первого и второго диэлектрических фильтров могут быть сделаны отличающимися друг от друга путем введения элементов с реактивным сопротивлением и индукторов без изменения формы диэлектрических блоков или путем разрезания электрических блоков.
Каждый из диэлектрических дуплексеров, показанных на фиг. 8-11, можно использовать в качестве устройства общей антенны для приемопередатчика таким образом, что первая полоса частот первого диэлектрического фильтра используется как полоса частот приема принимающего фильтра, тогда как вторая полоса частот используется как полоса частот передачи передающего фильтра. Кроме того, первый и второй диэлектрические фильтры можно использовать в качестве двух передающих фильтров или двух принимающих фильтров.
Теперь, со ссылками на фиг. 12, будет описан шестой конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. В этом конкретном варианте осуществления используется та же конструкция, что и в диэлектрическом фильтре 1, показанном на фиг. 1. Конструктивные элементы или части, идентичные соответствующим конструктивным элементам или частям, показанным на фиг. 1, обозначены теми же позициями и их подробное описание будет опущено.
Диэлектрический фильтр 81, показанный на фиг. 12, отличается от диэлектрического фильтра 1, показанного на фиг. 1, конструкцией электродов, сформированных на диэлектрическом блоке. То есть, в то время, как каждый из электродов 3 и 4 диэлектрического блока 2 в диэлектрическом фильтре 1, показанном на фиг. 1, сформирован из однослойного проводника, каждый из электродов 83 и 84 диэлектрического блока 82 в диэлектрическом фильтре 81, показанном на фиг. 12, сформирован из тонкопленочного многослойного электрода, образованного путем чередующегося наслоения тонкопленочного проводника и тонкопленочного диэлектрика. Такой тонкопленочный многослойный электрод, например - электрод, описанный в японской патентной заявке N 310900/1994, можно использовать с уменьшенными вводимыми потерями по сравнению с однослойным проводником. Следовательно, если такой тонкопленочный многослойный электрод используется в резонаторе, то этот резонатор может обладать более высокой собственной добротностью.
Компоновка, при которой в диэлектрическом фильтре, показанном на фиг. 1, используется тонкопленочный многослойный электрод, описана как шестой конкретный вариант осуществления в качестве примера. Излишне говорить, что такой тонкопленочный многослойный электрод можно также применить в каждом из электрических фильтров второго-четвертого конкретного вариантов осуществления и диэлектрическом дуплексере пятого конкретного варианта осуществления, чтобы получить диэлектрический фильтр или диэлектрический дуплексер, обладающий более высокой собственной добротностью.
В соответствии с настоящим изобретением, в корпусе экранированной полости, предназначенной для размещения диэлектрического блока, по существу, не протекает реальный ток, так что в корпусе экранированной полости, по существу, нет потерь. В результате, можно получить диэлектрический резонатор, диэлектрический фильтр и диэлектрический дуплексер, каждый из которых обладает высокой собственной добротностью.
В соответствии со второй особенностью настоящего изобретения, множество диэлектрических блоков расположены в пространстве, где формируется распределение электромагнитного поля, давая тем самым возможность получить диэлектрический резонатор, диэлектрический фильтр и диэлектрический дуплексер, каждый из которых обладает более высокой собственной добротностью.
В соответствии с третьей особенностью настоящего изобретения, множество диэлектрических блоков расположены в направлении высоты, находясь на некотором расстоянии друг от друга и образуя многоступенчатый резонатор, за счет чего достигается уменьшение площади нижней поверхности.
В соответствии с четвертой особенностью настоящего изобретения, для получения диэлектрического резонатора, диэлектрического фильтра и диэлектрического дуплексера, каждый из которых обладает значительно более высокой собственной добротностью, используется тонкопленочный многослойный электрод.
В соответствии с пятой особенностью настоящего изобретения, диэлектрическому блоку придана цилиндрическая форма, так что край поверхности электрода находится на неизменном расстоянии от центра поверхности, предотвращая тем самым появление разности потенциалов и, следовательно, тока на этом краю. Тем самым можно дополнительно уменьшить потери в электроде. В результате, можно получить диэлектрический резонатор, обладающий более высокой собственной добротностью.
В соответствии с девятой особенностью настоящего изобретения, в качестве средства связи используется электродный лист, выполненный из листа диэлектрика и электрода, сформированного на одной поверхности этого листа диэлектрика, а желаемой степени связи можно легко достичь путем надлежащего выбора диэлектрической проницаемости диэлектрика и размеров электродного листа.
В соответствии с десятой особенностью настоящего изобретения, резонансная частота диэлектрических резонаторов для E-волн начальной ступени и конечной ступени в состоянии работы в одиночном режиме увеличивается, уравнивая тем самым резонансные частоты диэлектрических резонаторов для E-волн, когда эти резонаторы образуют диэлектрический фильтр.
В соответствии с одиннадцатой особенностью настоящего изобретения, множество вышеописанных диэлектрических фильтров для E-волн объединены с образованием первого диэлектрического фильтра для E-волн, имеющего первую полосу частот, и второго диэлектрического фильтра для E-волн, имеющего вторую полосу частот, а первая полоса частот и вторая полоса частот сделаны отличающимися друг от друга, с получением за счет этого диэлектрического дуплексера, обладающего более высокой собственной добротностью.
В соответствии с двенадцатой особенностью настоящего изобретения, форма диэлектрического резонатора для E-волн, образующего первый диэлектрический фильтр для Е-волн, и форма диэлектрического резонатора для E-волн, образующего второй диэлектрический фильтр для E-волн, сделаны отличающимися друг от друга, чтобы сделать первую полосу частот и вторую полосу частот отличающимися друг от друга. Тем самым исключается потребность во введении схемы относительного сдвига полос частот, хотя такая схема необходима в случае использования имеющих одинаковую форму диэлектрических резонаторов для E-волн.
Диэлектрический резонатор, сконструированный так, что в проводнике на поверхности корпуса, образующего экранированную полость, по существу, нет потерь, и так, что собственную добротность и резонансную частоту можно изменять независимо друг от друга. Цилиндрический диэлектрический блок, имеющий пару электродов, сформированных на его противоположных поверхностях, расположен в металлическом корпусе экранированной полости таким образом, что один из электродов находится в контакте с внутренней нижней поверхностью корпуса экранированной полости. Этот электрод электрически соединен с корпусом экранированной полости посредством пайки или аналогичным образом. Техническим результатом является уменьшение потерь в проводнике на поверхности корпуса полости. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.
| Генератор СВЧ | 1983 |
|
SU1169131A1 |
| Устройство записи цифровой информации | 1986 |
|
SU1316031A1 |
| Кипятильник для воды | 1921 |
|
SU5A1 |
| Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
| Обзоры по электронной технике, 1978, сер.1, вып 9(544), - М.: ЦНИИ "Электроника", с.3, 12. | |||
