專利名稱：介電體濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于例如移動(dòng)電話或者用于無線通信終端的高頻電路的介電體濾波器。
背景技術(shù)：
近來，介電體濾波器用于例如移動(dòng)電話和無線通信終端。這種濾波器只讓系統(tǒng)所需頻帶內(nèi)的信號(hào)通過，并且使在系統(tǒng)所需頻帶之外的信號(hào)衰減。
帶狀諧振器被用于如上所述的高頻介電體濾波器中。通過改變諧振器的長度來調(diào)整頻率。
隨著近來無線通信系統(tǒng)例如移動(dòng)電話的多樣化，非常需要使介電體濾波器小型化。當(dāng)使通信系統(tǒng)的外形小型化時(shí)，也需要使諧振器小型化。因此，諧振電極的寬度從其中間部分改變，并且/或者使用內(nèi)層接地電極，以用于逐步地改變諧振器的阻抗。這樣，能夠把諧振頻率減少到一個(gè)使外形小型化的等效值。
一般地說，在諧振器中，在整數(shù)倍的諧振頻率下也可以發(fā)生諧振。因此，有時(shí)不能在高于諧振頻率的頻帶內(nèi)使信號(hào)得到足夠地衰減。
例如，在其中傳輸線的一端被短路而另一端開路的1/4波長的諧振器內(nèi)，在諧振頻率奇數(shù)倍的頻率處觀察到諧振。
介電體濾波器包括諧振器，該諧振器在使信號(hào)通過的所需頻率處諧振，以便只使所需頻帶內(nèi)的信號(hào)通過，而使所需頻帶之外的頻帶內(nèi)的信號(hào)衰減。不過，如上所述，諧振也在等于所需頻率的3倍或者5倍的頻率處發(fā)生。因此，在上述頻帶內(nèi)的衰減特性變劣。
由上述可見，眾所周知，通過例如使內(nèi)層接地電極與諧振電極的開路端部分相對，在該諧振電極其間插入介電層，使特征阻抗從諧振電極的中間部分變低。因此，發(fā)生在諧振頻率的奇數(shù)倍頻率處的諧振可被移動(dòng)到較高的頻帶，因而可以改善寄生特性。
現(xiàn)在假定通過疊置多個(gè)介電層來形成介電襯底，并且諧振器沿介電襯底中的介電層的疊置的方向被構(gòu)造成。形成內(nèi)層接地電極，以用于從中間部分改變諧振電極的阻抗。
首先，(1)增加每個(gè)諧振電極的阻抗比。具體地說，阻抗在開路端被降低，并且/或者阻抗在短路端被升高。其次，(2)使具有高阻抗的短路端的電氣長度和具有低阻抗的開路端的電氣長度相等。
通過方法(1)和(2)可以使等于諧振頻率3倍的頻率移動(dòng)到較高的頻帶。
為了減少諧振電極的開路端的阻抗，可以利用兩個(gè)方法，即(1)增加開路端的電極寬度，以及(2)減少在諧振電極和內(nèi)層接地電極之間的厚度。然而，在每種情況下，改變的范圍都受到限制。
為了增加短路端的阻抗，減少諧振電極的短路端的寬度。然而，這使得特性變劣(Q值降低)。因此，這種方法不能采用。
具有另一種用于改善寄生特性的方法。使具有高阻抗的短路端的電氣長度和具有低阻抗的開路端的電氣長度相等。不過，需要加長該內(nèi)層接地電極。然而，在這種情況下，(1)內(nèi)層接地電極本身的諧振頻率被降低。因此，由內(nèi)層接地電極的諧振產(chǎn)生的峰值被移動(dòng)到這樣的頻帶上，該頻帶中的頻率等于濾波器通頻帶的頻率的兩倍或三倍。結(jié)果，在寄生頻帶中衰減量變劣。此外，(2)Q值被降低，因而濾波器的插入損失變劣。此外，(3)設(shè)置輸入和輸出電極以及耦合調(diào)整電極的面積減少，因而不可能獲得所需的濾波器特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問題而作出的，因而本發(fā)明的目的在于，提供一種介電體濾波器，其能夠縮短短路端的電氣長度而不改變諧振電極的長度，因而其能夠改善寄生頻帶中的衰減特性。
按照本發(fā)明，提供一種介電體濾波器，其包括通過疊置多個(gè)介電層而形成的介電襯底；以及在介電襯底中的諧振電極，所述每個(gè)諧振電極具有根據(jù)其部分而改變的有效介電常數(shù)。
在諧振電極中，在具有高阻抗的短路端的介電常數(shù)小于具有低阻抗的開路端的介電常數(shù)。因此，只能縮短短路端的電氣長度，而不能改變諧振電極的長度。因而，諧振電極的較高階的諧振被移動(dòng)到較高的頻帶，因而可以改善寄生特性。
按照本發(fā)明的介電體濾波器還可以包括在介電襯底中的內(nèi)層接地電極，其用于在諧振電極的開路端和內(nèi)層接地電極之間提供電容。在這種結(jié)構(gòu)中，諧振電極的開路端可以沿介電層的疊置方向插入內(nèi)層接地電極之間，其中被插入多個(gè)內(nèi)層接地電極之間的至少一個(gè)或幾個(gè)介電層可以具有大于任何其它介電層的介電常數(shù)。
在本發(fā)明中，當(dāng)介電襯底包括具有高介電常數(shù)的介電層時(shí)，被插入多個(gè)內(nèi)層接地電極之間其它介電層中的一個(gè)或幾個(gè)介電層包括具有低介電常數(shù)的介電層。因此，只有在短路端的有效介電常數(shù)被降低。結(jié)果，雖然在開路端的阻抗和電氣長度是恒定的，但是在短路端的阻抗被增加，并且電氣長度被縮短。因而，介電層的寄生特性得以改善。
當(dāng)結(jié)合表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖并閱讀下面的說明時(shí)可以清楚地看出本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器的透視圖；圖2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器的縱截面圖；以及圖3是用于說明按照本發(fā)明的介電體濾波器的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照圖1到圖3說明按照本發(fā)明的介電體濾波器的實(shí)施例，在這些附圖中示出了疊置型的介電體濾波器。
如圖1所示，按照本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器10具有介電襯底12，其包括被疊置的、燒結(jié)的并被集成一個(gè)單元的多個(gè)介電層(S1到S9，見圖3)，還包括形成在表面上的接地電極20。兩對諧振器14，16形成在介電襯底12內(nèi)。
每個(gè)諧振器14和16包括例如沿疊置方向被疊置在一起的3個(gè)諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)。介電層分別沿疊置方向被插入介電層(14A，16A和14B，16B)之間和介電層(14B，16B和14C，16C)之間。
當(dāng)每個(gè)諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)例如是1/4波長諧振電極時(shí)，采用如圖2所示的下述結(jié)構(gòu)。接地電極20形成在介電襯底12的多個(gè)側(cè)面中的諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)被暴露的表面上，并且相應(yīng)的諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)的第一端由接地電極20短路。
在這種結(jié)構(gòu)中，各個(gè)諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)的開路端借助于內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B與接地電極20電容耦合。因此，可以縮短每個(gè)諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)的電氣長度。以下對由內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B實(shí)現(xiàn)的該功能進(jìn)行說明。
介電體濾波器10的結(jié)構(gòu)將參照圖3進(jìn)行說明。首先，介電襯底12包括多個(gè)介電層(例如第一和第二介電層S1，S2)，其中每個(gè)介電層具有低的介電常數(shù)(例如介電常數(shù)εr＝7)；多個(gè)介電層(第三到第六介電層S3-S6)，其中每個(gè)介電層具有高的介電常數(shù)(例如介電常數(shù)εr＝80)；以及多個(gè)介電層(例如第7到第9介電層S7-S9)，其中每個(gè)介電層具有低的介電常數(shù)(例如介電常數(shù)εr＝7)，這些介電層被相互疊置在一起。第1到第9介電層中的每一個(gè)介電層由一層或多層形成。
兩對諧振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)形成在第4到第6介電層S4-S6的相應(yīng)的主表面上。特別是，形成在第4介電層S4的主表面上的相應(yīng)諧振電極14A，16A具有引入電極30，32，以便連接輸入端26和輸出端28(見圖1)。
內(nèi)層接地電極22A，24A形成在第三介電層S3的主表面上，并位于圖3所示的諧振電極14A，16A的相應(yīng)的開路端的上方。在諧振電極14A，16A的相應(yīng)的開路端和內(nèi)層接地電極22A，24A之間提供電容。此外，形成耦合調(diào)整電極34，以便調(diào)整諧振器14，16之間的耦合程度。
內(nèi)層接地電極22B，24B形成在第7介電層S7的主表面上，并位于圖3所示的諧振電極14C，16C的相應(yīng)開路端的下方。在諧振電極14C，16C的相應(yīng)開路端和內(nèi)層接地電極22B，24B之間提供電容。
如上所述，按照本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器10具有多個(gè)內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B，它們沿介電層的疊置方向?qū)⒅C振電極(14A，14B，14C和16A，16B，16C)的相應(yīng)的開路端夾在中間。被插在內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B之間的第3到第6介電層S3-S6中的每一介電層的介電常數(shù)大于其它每一介電層(第1和第2介電層S1，S2，以及第7到第9介電層S7-S9)的介電常數(shù)。
現(xiàn)在假定介電襯底12具有多個(gè)介電層，其中每個(gè)介電層具有高介電常數(shù)。在這個(gè)假設(shè)下，作為一個(gè)整體，相應(yīng)諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)被每個(gè)均具有高介電常數(shù)的介電層(第4到第6介電層S4-56)覆蓋。從這個(gè)狀態(tài)開始，進(jìn)行微調(diào)或類似操作，以便調(diào)整到一個(gè)預(yù)定的通帶。
因此，如果在每個(gè)諧振電極(14A，14B，14C，和16A，16B，16C)的短路端改變阻抗與/或電氣長度，則需要減少在開路端的阻抗與/或電氣長度的改變。
不過，在這個(gè)實(shí)施例中，夾在內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B之間的第3到第6介電層S3-S6中的每一個(gè)介電層具有大于其它每個(gè)介電層(第一和第二介電層S1和S2以及第7到第9介電層S7-S9)的介電常數(shù)。因此，在短路端只有有效介電常數(shù)被降低。結(jié)果，可以只縮短在每個(gè)諧振電極(14A，14B，14C，和16A，16B，16C)的短路端的電氣長度，而不改變每個(gè)諧振電極(14A，14B，14C，和16A，16B，16C)的諧振電極長度。因而，諧振電極(14A，14B，14C，和16A，16B，16C)的每一個(gè)的較高階的諧振被移動(dòng)到較高的頻帶，因而能夠改善寄生特性。
下面說明用于制造按照本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器10的方法。
在按照本實(shí)施例的介電體濾波器10中，在介電襯底12中，在層之間在內(nèi)部形成各種類型的電極(或者包含有電極)。因此，最好使用具有小的損耗并具有低的電阻系數(shù)的電極。
最好使用陶瓷介電體作為介電體，因?yàn)槠淇煽啃愿?，并且介電常?shù)可以在一寬的范圍內(nèi)選擇。當(dāng)使用這種介電體時(shí)，可以有效地使介電體濾波器10小型化。
作為一種制造方法，通過在陶瓷粉末的壓塊上涂覆導(dǎo)電膏來形成電極圖案。此后，各個(gè)壓塊被疊置、燒結(jié)、致密化并與其中疊置有導(dǎo)體的陶瓷介電體集成為一個(gè)單元。
當(dāng)使用基于銀或基于銅的導(dǎo)體時(shí)，難于使導(dǎo)體和普通的介電材料共同燒結(jié)在一起，這是因?yàn)檫@種導(dǎo)體具有低的熔點(diǎn)。因此，需要使用可以在低于導(dǎo)體的熔點(diǎn)(不大于1100℃)下進(jìn)行燒結(jié)的介電材料。
從要用作微波濾波器的裝置的性能看來，最好使用這樣的介電材料，即，使用該材料使得要形成的諧振電路的諧振頻率的溫度特性(溫度系數(shù))不大于±50ppm/℃。
上述的介電材料可以包括基于玻璃的材料，例如基于堇青石的玻璃粉末、TiO2粉末和Nd2Ti2O7粉末的混合物；通過將微量的玻璃形成成分和/或玻璃粉末添加到基于BaO-TiO2-Re2O3-Bi2O3的組合物中(Re稀土元素)而獲得的材料；以及通過將微量的玻璃粉末添加到基于氧化鋇-氧化鈦-氧化釹的組合的磁性介電粉末中而獲得的材料。
例如，通過充分混合按重量百分比73％的玻璃粉末，17％重量百分比的市場上可得到的Ti2O2粉末，和10％重量百分比的Nd2Ti2O7粉末得到的混合粉末被用作本發(fā)明的實(shí)施例的介電體濾波器10的第3到第6介電層S3-S6(介電常數(shù)的εr＝80)的混合粉末，其中玻璃粉末成分為(18％重量百分比的)MgO-(37％重量百分比的)Al2O3-(37％重量的)SiO2-(5％重量百分比的)B2O3-(3％重量百分比的)TiO2。
其中使用的Nd2Ti2O7粉末通過Nd2O3粉末和TiO2粉末在粉碎之后在1200℃煅燒而獲得。
通過充分混合100％重量百分比的由(17mol％的)ZnO-(24mol％的)BaO-(49％mol的)TiO2-(5mol％的)Mn，和(5mol％的)Al2O3構(gòu)成的組合物和5％重量百分比的玻璃粉末獲得的混合粉末用作第一和第二介電層S1、S2和第7-第9介電層S7-S9(介電常數(shù)εr＝7)。
接著，丙烯酸有機(jī)黏合劑、增塑劑、甲苯、以及乙醇基的溶劑被加入各個(gè)混合粉末中，然后和氧化鋁球充分混合，從而制成漿。通過刮刀方法使用該漿制備成厚度為0.05mm-0.5mm的半成品帶。
接著，使用銀膏作為導(dǎo)電膏分別印制圖3所示的導(dǎo)體圖形。然后，如圖3所示，半成品帶被疊置，該半成品是調(diào)整其上印制有導(dǎo)體圖形的半成品帶的厚度所需的。此后，它們在例如900℃的溫度下被燒結(jié)，從而制成介電襯底12。
當(dāng)采用上述的生產(chǎn)方法時(shí)，可以容易地生產(chǎn)具有多個(gè)內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B的介電體濾波器10。諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的開路端沿著介電層的疊置方向被插入內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B之間，其中插入多個(gè)內(nèi)層接地電極22A，22B，24A，24B的介電層的介電常數(shù)高于任何其它介電層的介電常數(shù)。
當(dāng)然按照本發(fā)明的介電體濾波器不限于上述的實(shí)施例，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思或基本本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以用不同的形式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種介電體濾波器，其包括通過疊置多個(gè)介電層形成的介電襯底(12)；以及在所述介電襯底(12)中的諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)，每個(gè)所述諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)具有根據(jù)其部分而改變的有效介電常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的介電體濾波器，其特征在于，所述諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的每個(gè)開路端部分的有效介電常數(shù)大于所述諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的短路端部分的有效介電常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的介電體濾波器，其特征在于，其還包括在所述介電襯底(12)中的內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)，其用于在所述諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的開路端和所述內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)之間提供電容。
4.如權(quán)利要求1或2所述的介電體濾波器，其特征在于，其還包括多個(gè)內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)，所述諧振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的開路端沿所述介電層的疊置方向插入在所述介電層之間，其中被插入在所述多個(gè)內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)之間的介電層中的至少一個(gè)或多個(gè)介電層的介電常數(shù)大于其它任何介電層的介電常數(shù)。
全文摘要
一種介電體濾波器，其具有多個(gè)內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)，它們沿介電層的疊置方向?qū)⒅C振電極(14A，14B，14C，16A，16B，16C)的各個(gè)開路端夾在其中。被插入內(nèi)層接地電極(22A，22B，24A，24B)之間的第3到第6個(gè)介電層(S3－S6)中的每一個(gè)介電層的介電常數(shù)大于其它任何介電層的介電常數(shù)，即第1和第2介電層以及第7到第9介電層(S7－S9)的介電常數(shù)。
文檔編號(hào)H01P1/203GK1430308SQ0215939
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者水谷靖彥, 平井隆己, 水野和幸, 牧野仁, 野口剛司 申請人:日本礙子株式會(huì)社, 雙信電機(jī)株式會(huì)社