(57)【要約】      （修正有）【課題】同調及び製造プロセスを容易にし、且つ信頼性を高めるセラミック・デュプレクス・フィルタの提供。【解決手段】このデュプレクス・フィルタ(10)は、誘電材料のフィルタ・ブロック(12)を有し、上面(14),底面および側面(18,20,22,24)を有し、貫通穴は上面(14)から底面に延在する。受けは、上面(14)に隣接して配置され、その中に導電材料が入る。面(18,20,22,24)は、上面(14)が実質的にメタライゼーションされないことを除いて、メタライゼーション層(25)を定める導電材料で実質的に被覆される。これらの受けは、特定の容量を定める材料の導電層を含む。また、デユプレクス・フィルタ(10)の内外に信号を結合する結合デバイス(94,96,98)も設けられる。分路コンデンサ,直列コンデンサおよび結合コンデンサは、上面に隣接して適切に配置され、フィルタの同調を容易にするのに役立つ構成である。【選択図】図１
2005253098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）上面、底面および側面を有し、上面から底面へ延在する複数の貫通穴を有し、貫通穴の上部が導電材料を受けるため十分な深さの受けを定め、上面が実質的にメタライズされないことを除き、かつさらに側面に少なくとも１つのメタライズされない領域を除いて、前記面がメタライズされた層を定める導電材料で実質的に被覆されている誘電材料のブロックを含むフィルタ・ボディを含み、
ｂ）受けが予め定められたキャパシタンスを提供するように十分な材料の導電層を含み、
ｃ）第１、第２および第３の入出力パッドが側面の１つに配列されかつ誘電材料により囲まれた導電材料の領域を含み、
ｄ）第1、第2および第3のコンデンサが上面に埋設され、コンデンサはそれぞれの受けと第1、第2および第３の入出力パッドとの間にそれぞれ配置され、それにより電気的に接続している、デュプレクス・フィルタ。
【請求項２】
入出力パッドが導電材料の凹部を有する側面から外側に延在する請求項１のデュプレクス・フィルタ。
【請求項３】
幾つかの貫通穴が送信機貫通穴を定め、幾つかの貫通穴が受信機貫通穴を定め、受信機貫通穴は貫通穴それ自身よりも大きい直径を有する底部受けを有し、それによって有効な受信機周波数を高める請求項１のデュプレクス・フィルタ。
【請求項４】
第3の入出力パッドに隣接する貫通穴として定められた受信機帯域に対応する貫通穴は、導電材料を有する低部受けを有し、それにより受信機貫通穴の有効長さを低減し、そのため受信機周波数が高められる請求項１のデュプレクス・フィルタ。
【請求項５】
受信機結合コンデンサ、送信機結合コンデンサおよびアンテナ結合コンデンサを含み、それぞれ予め定められた帯域幅を提供するため予め定められた値を有する請求項１のデュプレクス・フィルタ。
【請求項６】
受けが上面に隣接して全体的に漏斗状であり、所望の帯域通過応答を提供するに十分な直列コンデンサを定める請求項１のデュプレクス・フィルタ。
【請求項７】
予め定められた極周波数を提供するため、上面および側面に隣接して分路コンデンサ手段を定める接地凹部をさらに含む請求項１のデュプレクス・フィルタ。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、セラミック・フィルタに関し、さらに詳しくは、改善されたデュプレクス・フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック・フィルタは、当技術分野で周知である。一般に、従来のセラミック帯域通過フィルタは、セラミック材料のブロックからなり、離散的な配線(discrete wire),ケーブル,ピンまたは表面実装パッドを介して外部回路に一般に結合されるさまざまな形状を有する。
【０００３】
電子設計における主な目的の一部は、物理的寸法を小さくし、信頼性を高め、製造性を改善し、製造コストを低減することである。
一般に、従来のデュプレクス・フィルタは、所望の周波数応答を提供するため上面にさまざまなメタライゼーション方式を必要とする。上部メタライゼーション方式がわずかにずれると、周波数応答も変化して望ましくないので、これらのデュプレクス・フィルタは一貫して、高い信頼性で製造するのが困難である。さらに、これらのデバイスは、適切に同調するのが困難で、また追加プロセス工程を必要とする。例えば、従来の同調では、底部メタライゼーシヨンを除去し、底面からセラミックの一部を研削除去し、次に、セラミックの底面に再度メタライゼーションを施し、デュプレクサを焼成して、不要な溶媒を解放し、次に新たにメタライゼーションを施した底面を焼結する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの理由により、上記の欠点の多くを克服するデュプレクス・フィルタは、当技術分野において改善であるとみなされる。また、同調および製造プロセスを容易にし、かつ信頼性を高めるため方法およびデュプレクス構造を簡略化できれば、改善であるとみなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１および図３に示すデュプレクス・フィルタ10は、概して並行パイプ型のフィルタ・ボディ12を含み、このボディ12はすべてが実質的に平坦な上面14,底面16,側面18,20,22,24を有する誘電材料のブロックからなる。また、フィルタ・ボディ12は、それぞれ上面14から底面16に延在する第1ないし第10の貫通穴28,30,32,34,36,38,40,42,44,46を含む複数の貫通穴を有する。図３におけるフィルタ・ボディ12は、上面14に隣接し、かつ導電材料を受ける適切な深さを有する、参照番号50,52,54および54',56および56',58および58',60および60',62および62',64および64',66および66'ならびに68に対応する複数の受け(receptacle)48も有する。フィルタ・ボディ12の外面16,18,20,22,24の多くは、上面14が実質的にメタライゼーションを施されないことを除いて、メタライゼーション層25を定める導電材料で実質的に被覆される。
【０００６】
受けは、所定の容量を定めるのに十分な材料の導電層を含む。一実施例では、導電層は、参照番号72,74,76,78,80,82,84,86,88,90にそれぞれ対応するいくつかの導電層を含む。これらの導電層は、各受けについて実質的に垂直な壁72',74',76',78',80',82',84',86',88',90'および水平な床部73,75,77,79,  81,83,85,87,89,91によって限定される。
【０００７】
デュプレクス・フィルタ10はさらに、外部回路,回路板などの外部部品に結合するための実質的に埋設された容量性デバイスを含め、フィルタ・ボディ12の内外に信号を結合する結合デバイスを含む。これらのデバイス94,96，98は、非導電性または誘電性材料によって実質的に囲まれる。埋設容量性デバイス94,96,98は、それぞれ受信機,アンテナおよび送信機に結合されるように特に適応される。図２において、結合94,96,98は、正面20においてそれぞれ受信機,アンテナおよび送信機パッド100,102,104を含む。それぞれはボディ12の誘電材料によって囲まれる。
【０００８】
この構造は、ゼロの調整のために上面付近に直列コンデンサを配置し、特定の周波数における極の適切な配置のために上面付近に分路コンデンサ(shunt capacitor)を配置して、所望の阻止帯および通過帯リプル応答をそれぞれ得るという利点を有する。直列,分路および結合コンデンサは、フィルタ・ボディの内部に形成される。
【０００９】
この構造は、簡単かつより効率的・効果的な周波数同調のためのデュプレクサを提供する。この構造は、外部部品(コンデンサ)に対する複雑かつ不安定な上部印刷または接続を必要としない。
さらに詳しくは、デュプレクス・フィルタの長さLの調整は、直列,分路および結合コンデンサを、必要に応じて実質的に同時に、適切に調整し、ある周波数応答を与える。この構造は、確実に量産が可能な小型携帯装置で用いられる。
【００１０】
この設計は、上面より下で、デュプレクス・フィルタにおける3次元構造を提供し、確実に製造でき、かつ同調プロセスを簡単にする。これとは対照的に、従来のデュプレクス・フィルタは、導電パターンの複雑かつ厳密な上部印刷を必要とする。また、底面において導電コーティングを除去し、再度塗布する追加段階をさらに必要とする。本設計は、簡単な構造および再現可能な設計を提供し、製造時間,コストならびにデュプレクス・フィルタの製造および同調におけるプロセス工程数を低減する。
【００１１】
一般に、貫通穴は、上面に隣接し、かつその真下にそれぞれ受けを含む。つまり、各貫通穴28,30,32,34,36,38,40,42,44,46は、上面14に隣接し、かつその真下に隣接部分50,52,54,56,58,60,62,64,66,68をそれぞれ有する。
【００１２】
貫通穴28,30,32,34,36,38は、図５の受信機帯域通過応答を提供し、貫通穴42,44,46は、送信機フィルタ帯域通過応答の帯域通過応答を提供する。貫通穴40は、送信機および受信機フィルタによって共用され、2つのフィルタを図２に示すような単一のアンテナに接続することを可能にする。
【００１３】
受け50〜68(内包的)は、それぞれC14,C15,C16,C17,C18,C19,C20,C21,C22など図４に示す直列コンデンサの一部を設けるために利用される。これらのコンデンサは、図４のそれぞれのインダクタL1l,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18,L19と並列で、図５においていわゆるゼロを形成する。これらのゼロのほとんどは、特定の(望ましくない)周波数において減衰を増加するために用いられる。
【００１４】
受けは、貫通穴の概して漏斗状の上部を定め、それぞれは少なくとも1つの隣接貫通穴に対して所定の容量性結合を行うのに十分に、少なくとも1つの隣接貫通穴の一部と少なくとも部分的に相補的に構成される。
図２においてギャップg1〜g9として定められ、導電面の間に挟まれた、誘電材料とともに、隣接漏斗状部分の対置する導電面は、上記のゼロを形成するために必要な直列コンデンサを形成する。
【００１５】
漏斗状部分は、並行プレート・コンデンサを形成し、これらは従来の上部印刷デュプレクス・フィルタに比べて容量変化の影響を受けにくい。
上面14から底面16までの距離は、フィルタ・ボディ12の長さLとして定義でき、各受け48は、図５および図１０に示すような所望の周波数応答について、約1/6L以下、好ましくは、1/10L以下の長さを含む。
【００１６】
一実施例では、上面14から底面16までの距離Lは、1/4波長以下を定める。しかし、上面付近の受けの存在は、必要な集中容量性負荷(1umped capacitive loading)を追加して、1/4波長共振構造で一般的な所定の周波数で所定の帯域通過応答を提供する。当業者に理解されるように、1/4波長,1/2波長などの共振構造は、本発明の教示から逸脱せずに作製できる。
【００１７】
埋設容量性（embedded capacitive）デバイス94，96，98は、受信機結合コンデンサ,アンテナ結合コンデンサおよび送信機結合コンデンサに対応し、それぞれは所望の帯域幅を提供することに寄与する所定の値を有する。一実施例では、各コンデンサは、約O.5ピコファラド(picofarads :以下、pf)から約5pfの範囲の値で、UHF周波数では好ましくは1pfから3pfの範囲の値を有する。
【００１８】
埋設デバイス94,96,98の容量値は、それぞれの導電層95,97,99の表面積と、デバイス94,96,98からそれぞれの隣接貫通穴28,40,46までの距離とによって定められる。
この構造は、フィルタに対しておよびフィルタから結合する頑丈かつ堅牢な手段を提供し、埋設デバイスは、誘電フィルタ・ボディ12が形成されるのと同時に形成され、厳密な寸法および値を提供する。この構造は、従来技術の場合のように上面上のスクリーン印刷および導電ギャップの厳密な配置の必要を最小限に抑え、あるいは排除し有利である。
【００１９】
好適な実施例では、各容量性デバイス94,96,98は、実質的に同心円であり、かつそれぞれ隣接貫通穴28,40,46の1つに対して相補的に構成された少なくとも一部を含み、携帯性が高く、全体的に小型な構造を提供する。
受け50,52,54,56,58,60,62,64,66,68として定められる複数の受けは、一般に漏斗状であり、上面14に隣接して配置され、例えば図５に示すような所望の帯域通過応答および所望のゼロを提供するのに十分な直列容量を定める。
【００２０】
つまり各受けは、隣接する垂直面と1つまたはそれ以上の水平面とによって区切られ、所望の容量値を与える1つまたはそれ以上の導電層を含む。
さらに詳しくは、各導電層72,74,76,78,80,82,84,86,88,90は、それぞれ垂直壁および水平床72'および73,74'および75,76'および77,78'および79,80'および81,82'および83,84'および85,86'および87,88'および89,90'および91に隣接しそれらによって区切られる導電層を含む。図４における直列容量は、C14,C15,C16,C17,C18,C19,C20,C21,C22として実質的に定義される。これらは、隣接受け間に物理的に配置され、図１ないし図４における隣接貫通穴間のギャップ領域によって実質的に定められる。
【００２１】
直列容量C14〜C22は、上記の導電層によって部分的に定められ、また垂直壁および水平床ならびに各受け間のギャップ領域によって区切られる。各複数の直列コンデンサは、広い範囲であってもよい。好適な実施例では、各直列コンデンサは、所望の周波数応答を提供するため約0.1pfから約5pfの範囲の値である。
【００２２】
図１に示す実施例では、容量性デバイス94,96,98は、伝送ライン,導電材料など(図１には図示せず)を介して、あるいは任意の適切な方法で、上面14からまたは上面14に隣接して、受信機,アンテナおよび送信機に結合される。図１に示すデバイスは、これを回路板または外部回路に接続するために追加接続プローブを必要とすることがある。これは、パーソナル通信装置などについて、2GHz以上のように高い周波数用途において、長さLがW幅寸法よりもかなり小さい場合の好適な実施例である。
【００２３】
図２において、容量性デバイス94,96,98は、直接表面実装のため受信機,アンテナおよび送信機パッド100,102,104に電気接続される。図２に示すデバイスは、たとえば、回路基板に直接表面実装可能である。この構成は、長さLがたとえば、W幅寸法と同じかそれよりも大きい場合に好ましい。
【００２４】
また、デュプレクス・フィルタ10は、所定の周波数応答を提供するため複数の接地凹部(ground recess)を含むことができる。接地凹部は、所望の極周波数(pole frequency)のため,送信(Tx)および受信(Rx)フィルタ中心周波数を調整するため、上面14および側面18,22,24に隣接できる。各接地凹部上の導電コーティングは、メタライゼーション層25(またはフィルタ1Oの電気接地)に接続できる。この構造は、TxおよびRxフィルタの中心周波数を調整するための所定の分路コンデンサを提供する。
【００２５】
つまり、図１および図３に示すように、図４におけるコンデンサC1を設ける右側接地凹部108が示される。第1背面接地凹部110は、それぞれ第10貫通穴46および第10受け68に隣接して配置され、コンデンサC2を設ける。第2背面凹部112は、第9貫通穴40および受け66に隣接して配置され、コンデンサC4を設ける。第3および第4背面凹部114,116は、第8および第7貫通穴および受け64,62に隣接して配置・整合され、コンデンサC6,C7を設ける。第5背面凹部118は、第5貫通穴および受け58に隣接して配置・整合され、コンデンサC9を設ける。第6背面接地凹部120は、第4貫通穴および受け56に隣接して配置・整合され、コンデンサC10を設ける。第7背面凹部122は、第3貫通穴および受け54に隣接し、コンデンサC11を設ける。第8背面凹部124は、第1および第2貫通穴および受け50,52と配置・構成・整合されて、それぞれコンデンサC13,C12を設ける。つまり、第.8背面凹部124は、第2および第1受け52,50にそれぞれ隣接した第1セクション126および第2セクション128を含み、これらは同じまたは異なる寸法を有してもよい。さらに、第1および第2正面凹部130,132は、第8および第9受け64,66に隣接して配置・整合され、コンデンサC5,C3を設ける。
【００２６】
図４のコンデンサC1-C6は、極周波数(pole frequency)、ひいては図５のTxフィルタの通過帯域を設定する。コンデンサC7は、アンテナ共振周波数を設定する。そして、コンデンサC8〜C13は、極周波数、ひいては図５のRxフィルタの通過帯域を設定する。
【００２７】
好適な実施例では、接地凹部は、少なくともメタライゼーションされた水平セクションと、接地されメタライゼーションされた垂直セクションとを含み、この垂直セクションは、それぞれの隣接貫通穴の一部と実質的に並行かつ整合され、所望の分路容量を提供する。
【００２８】
複数の貫通穴は、第1ないし第5貫通穴28,30,32,34,36に対応する受信機貫通穴を含む。また、複数の貫通穴は、アンテナ貫通穴または第7貫通穴40を含み、送信機貫通穴は、第8,第9および第10貫通穴42,44,46によってそれぞれ設けられる。
【００２９】
一実施例では、受信機貫通穴28,30,32,34,36，38は、アイテム40,42,44,46によって設けられるアンテナおよび送信機貫通穴よりも小さい。好適な実施例では、貫通穴の断面は、フィルタ10の所望の周波数応答および全体的に小型な設計を提供するため、実質的に楕円形であるが、円形、方形などの断面穴も可能である。これは、フィルタ・ボディ12の並行パイプ構造を利用しつつ、所望の周波数特性を得るため小型構造を提供する。ボディ12のこの長さL,幅Wおよび高さを一定に設定すると、Txおよびアンテナ貫通穴をRx貫通穴よりも大きくすることにより、Txフィルタにおいて挿入損が最小になり(あるいは挿入損が小さくなり)、これは、例えば、無線装置,ワイヤレスおよびセルラ電話において望ましい特徴である。
【００３０】
図２において、受信機,送信機およびアンテナ結合デバイス94,96,98は、入出力パッド100,102,104に接続される。パッド10O,102,104は、正面20上に配置され、かつ誘電材料によって取り囲まれた導電材料の領域を含み、入出力パッドをメタライゼーション層25から分離する。これは、表面実装可能なデュプレクス・フィルタを提供する。
【００３１】
デュプレクス・フィルタ等価回路を図４に示す。デュプレクス・フィルタは、送信（Tx）フィルタおよび受信(Rx)フィルタによって構成される。Txフィルタは、３つの並列共振回路を有し、それにはインダクタL1およびコンデンサC1，C2；インダクタL2およびコンデンサC3,C4; ならびにインダクタL3およびコンデンサC5,C6を含み、コンデンサC1〜C6それぞれは接地され、3つの極を形成する。これらの極は、所定の周波数で配置され、図５に実質的に示すような好適なTx帯域通過応答を形成する。
【００３２】
インダクタL19およびコンデンサC22,インダクタL18およびコンデンサC21,ならびにインダクタL17およびコンデンサC20によって形成される3つの送信ゼロがあり、これらは阻止帯領域に配置され、図４および図５に示すように所望の周波数における減衰を増加する。
【００３３】
インダクダL4およびコンデンサC7は、アンテナ極周波数を設定する。
Rxフィルタは、インダクタL5およびコンデンサC8;インダクタL6およびコンデンサC9;インダクタL7およびコンデンサC10;インダクタL8および'コンデンサC11;インダクタL9およびコンデンサC12;インダクタL10およびコンデンサC13によって形成される6つの極を有し、これらはRx帯域通過応答を設定する。
【００３４】
インダクタL16およびコンデンサC19;インダクタL15およびコンデンサC18;インダクタL14およびコンデンサC17;インダクタL13およびコンデンサC16;インダクタL12およびコンデンサC15;インダクタL11およびコンデンサC14によって形成される6つの送信ゼロは、所望の周波数において減衰を増加するためRx通過帯域のいずれかの側に配置される。
【００３５】
コンデンサC23は、送信機を送信フィルタの入力に結合する。コンデンサC24は、アンテナ共振器を介して互いに接続される送信機フィルタの出力と受信フィルタの入力とを、図４においてANTとして示される単一アンテナに結合する。そして、コンデンサC25は、受信フィルタ出力を、例えば、無線装置,セルラ電話などにおける受信機に接続する。
【００３６】
図５における周波数応答は、実質的に自明である。ゼロは、特定の望ましくない周波数の減衰を増加するために、特定の周波数に効果的に配置される。
ギャップg6,g2,g4は、送信帯域においてRxフィルタのゼロ(または追加減衰)を生成するために設けられる。
【００３７】
ギャップg5,g3は、例えば、約914MHzまたはそれ以上の局部発振帯域(阻止帯域)でRxフィルタについてゼロ(または追加減衰)を提供する。
ギャップg1は、Tx画像帯域(すなわち、約94O〜960MHz範囲)においてRxフィルタの追加減衰のためのゼロを提供する。
【００３８】
ギャップg9,g8,g7は、受信機との送信機雑音干渉を最小限に抑えるため、受信機帯域においてTxフィルタのゼロを生成するために設けられる。
図６,図７および図８を参照して、デュプレクス・フィルタ210の別の実施例を示す。このフィルタ210は、図１〜図３で説明したのとほぼ同じ構造を含む(例えば、フィルタ10,210,ボディ12,212など、同様な参照番号は、同様な構造を説明するために全体を通じて用いられる)。
【００３９】
図６〜図８に示されるデュプレクス・フィルタ210は、上面214,底面216および側面218,220,222，224を有する誘電材料のブロックからなるフィルタ・ブロック212を含む。フィルタ・ボディ212は、上面214から底面216まで延在する複数の貫通穴を有し、これらの貫通穴の上部は、適切に構成され、かつ導電材料を受けるのに十分な深さを有する受けを定める。外面216,218,220,222,224は、上面214が実質的にメタライゼーションされないことを除いて、メタライゼーション層225を定める導電材料によって実質的に被覆される。また、入出力パッドを取り囲む側面220上の誘電材料の少なくとも非被覆領域211もメタライゼーションされない。上面214に隣接し、かつその下に配置される各受けは、所定の容量を提供するのに十分な材料の導電層を含む。また、デュプレクス・フィルタ210はさらに、第1,第2および第3入出力パッド300,302,304を含み、これらのパッドは、側面の1つ、好ましくは側面220上に配置され、かつ非コーティング領域211など誘電または絶縁材料によって囲まれた導電材料の領域を含む。
【００４０】
本デュプレクス・フィルタ210は、従来技術に比べて小型で携帯性が高く、容易にコスト効率的に製造できる表面実装可能なデュプレクス・フィルタを提供する。さらに、本発明は、従来のデュプレクサの周波数調整に必要であった上部印刷,底面研削工程および再電極処理を必要とせず、そのため上面印刷構造を有する従来のデュプレクス・フィルタ設計に比べて製造プロセス・フローおよび同調が大幅に簡略化される。
【００４１】
図６〜図８に示される実施例では、受け250,252，254，256,258,260,262,264は、実質的に平坦な垂直側壁272',274',276',278'，280',282',284',286' と、たとえば、図１０に示される所望の周波数応答および小型設計を得るためそれぞれの貫通穴の残りの部分に達するそれぞれの床上にポートを有する実質的に平坦な水平床部273，275,277,279,281,283,285,287を含む。
【００４２】
図４を参照して、C21,L18,C22,L19が短絡し、L9,C12,LlO,C13が開路状態になると、一般にこの概略図は図６〜図８に示す本発明と等価的になる。しかし、低い受け237,239,241,243を有する実施例では、等価回路は、いくつかのマルヘルベ結合伝送ライン回路(Malherbe coupled transmission line circuit)をさらに含む。
【００４３】
一実施例において、側壁272'〜286'は、セラミック・フィルタ・ボディ212の製造および形成を簡単にするため、縦軸から約15°以下、好ましくは10°だけわずかに縦軸から傾く。
受けの水平床部分273〜287は、メタライゼーシヨンを受けてこれを簡単にするため、あるいは導電層をそこに配置するために実質的に水平である。この構造は、受け250〜264間の容量性結合をメタライゼーション層225（または接地）に与えて、実質的に図１０に示すような好適な周波数応答を提供するのに寄与する。
【００４４】
一実施例において、正面220上の第1および第3入出力パッド300，304に隣接しかつ平行な受け250，264の図６および図８に示す実質的に垂直な側壁272”，286”の水平（構成要素）部分は、入出力パッドに隣接しない他の受け252〜262の側壁の同様な部分に比べて大きい表面積を有する。好適な実施例では、壁272”，286”の水平構成要素は、受け250，264に隣接しない他の壁に比べて横方向に広く、受け250，264と入出力パッド300，304との間で所望の容量性結合を提供する。これは、各共振器部分と入出力パッド300，304との間の入力および出力容量性結合を改善するために行われる。この構造は、適切な帯域幅を有する所望の通過帯域を提供するためのより大きな容量性結合を提供する。
【００４５】
一実施例において、第2入出力パッド(またはアンテナ・パッド)302の垂直(深さ)構成要素は、受信機および送信機周波数の両方を結合するため、第1および第3入出力パッド300,304の同じ垂直構成要素よりも長い。アンテナ入力は受信機および送信機の両方に共通なため、最小限の損失で送信信号および受信信号を通過し、通過帯域はTxおよびRx通過帯域を適切に通過させる。従って、第2パッド302の垂直構成要素は、より大きな容量性値と、より大きくて長い導電パッドを提供して、所望の結合を施す。
【００４６】
各受け250,252,254,256,258,260,262,264は、所望の周波数特性を提供するため、少なくとも１つまたはそれ以上の隣接受けと、接地を定める外部表面上のメタライゼーション層とに所定の容量性結合を行うように慎重に構成される。
【００４７】
受け250は、Txフィルタの第1共振回路に対して所望の容量性負荷を与え、送信機パッド300に対して所望の結合を与え、第1受け250と第2受け252との間で容量性結合を与える。受け252は、第2共振器に対して容量性負荷を与え、所望の第１共振器から第2共振器への結合容量を与え、第2共振器から第3共振器への結合容量を与える。受け254は、第3共振器に対して所望の容量性負荷を与え、所定の第2から第3共振器および第3共振器からアンテナ共振器への結合容量を与える。受け256は、アンテナ共振器に対して所望の容量性負荷を与え、所定の結合をアンテナ・パッド302に与え、第3共振器からアンテナおよびアンテナ(第4受け)共振器結合容量を第5共振器に与える。受け258は、第4共振器から第5共振器に所定の容量性負荷を与え、第5共振器から第6共振器に結合性容量を与える。同様に、受け260,262は、前述のように同様な容量性結合を与える。受け264は、所望の容量性負荷を共振器に与え、第8共振器264と受信機パッド304との間で所望の結合を与える。ギャップg1，g2,g3,g4,g5,g6,g7は、隣接受け間で誘電材料のギャップ領域を定め、かかる隣接受け間で所望の容量性結合を実質的に提供する。
【００４８】
複数の受けは、さまざまな範囲の深さを有し、上面214から底面216までの距離として定義されるフィルタ・ボディ212の長さLの約1/5以下の深さや、好ましくは、所望の周波数応答のために長さLの約1/10である。大きな電界は、フィルタ・ボディ212の導電受けと導電外壁(メタライゼーション層225)との間で、セラミック・ブロックの上面214またはその付近で生じる。電界強度(またはアクティビティ)は、受けの深さを介して上面214から下に移動すると低下する。受けの深さは、長さLの1/10以上に増加されるので、容量性負荷効率は低下する。好ましくは、各受けの深さは長さLの約1/10である。言い換えると、受けの最大潜在的負荷容量の70%以上は、長さLの約1/10以下の深さの受けによって実現されると考えられる。さらに、長さLの約1/10の深さの受けは、確実に製造できる。
【００４９】
一実施例において、図９に示すように、入出力パッド300,302,304は、側面320から外側400に向かって延在でき、導電材料の凹部402がパッド300,302,304を定める。この構造は、ある用途において入出力接続を容易にするという利点を有する。これは、メタライゼーションされた側面印刷を必要とせず、デュプレクス・フィルタを簡単なプロセスで製造できる。上面214からの距離として定義される複数の受け250〜264の深さは、製造を簡単にするため実質的に同様である。
【００５０】
一実施例において、１つまたはそれ以上の受けは、セル間容量性結合を増加せずに、そのセルの容量性負荷を増加するために、異なる深さを有することができる。
図６および図７を参照して、一部の受けは、所望の周波数特性および小型設計のため、上面214から見て4つまたはそれ以上の垂直側壁を有する。各受けの特定の形状および構成は、所望の容量性負荷と、入出力パッドヘの容量性結合と、所望の共振器間の結合容量とによって決定される。一般に、各受けは、ほぼ4つの垂直側壁を有する。その形状は各受けごとに異なってもよく、所望の周波数特性と、フィルタ210の所望の寸法と、製造用件とによって一般に決定される。
【００５１】
図７および図８に示すように、貫通穴の少なくとも一部は、実質的に同じ形状を有する。貫通穴の断面は、フィルタ210の所望の周波数特性および寸法のため実質的に楕円形である。例えば、第1,第2および第3貫通穴228,230,232として定義される送信貫通穴と、アンテナ貫通穴234とは、貫通穴の受けまたは上部から、実質的に同じ形状を有し、ここで製造しやすさ,ツーリング(tooling)および所望の周波数応答のため、底面216までの各受けを満たす。
【００５２】
図７において、貫通穴の少なくとも一部は、実質的に異なる形状を有し、例えば、第5,第6,第7および第8貫通穴236,238,240,242として定められる受信（Rx）貫通穴は、広がった、実質的に漏斗状の底部237,239,241,243をそれぞれ含む。
【００５３】
底面216(または広がった形状含む)付近のRx貫通穴をTx貫通穴よりも大きくすることにより、Rx共振器の未負荷共振器Qを改善でき、Rx共振器の動作周波数をTx共振器の動作周波数よりも高くできる。デュプレクサは2つの動作帯域を有するので、この特徴で設計すると、高い動作帯域を有する側面は、広がった部分237,239,241，243を有する。アンテナ貫通穴234は、製造しやすいように、また例えば、図１０に実質的に示すよりに、所望の周波数応答特性を提供するように、Tx貫通穴228，230，232と同じ貫通穴断面を有するように選択される。
【００５４】
一実施例において、貫通穴の少なくとも一部は、隣接貫通穴から等間隔ではない。例えば、最終周波数応答および所望の寸法を最適化するため、以下の貫通穴は隣接貫通穴から等間隔ではない。例えば、Txフィルタ貫通穴は、より緊密に配置され、より広い帯域幅を提供し、またRxフィルタ貫通穴は隣接貫通穴から若干離れて配置され、阻止帯域における減衰を増加する。この特徴は、設計を最適化し、定められた体積または寸法について良好な電気性能を提供することに寄与する。言い換えると、共振器貫通穴間の間隔を変えることは、受けの形状および複雑さを低減することに寄与し、フィルタ・ボディ212の製造を容易にする。
【００５５】
図７に示すように、底面216に隣接する貫通穴の少なくとも一部は、導電外面とともに、底部受け(広がり部分237,239,241,243)を含む。好適な実施例では、底部受けは、一般に外側および下側に向かって広がる(一般に漏斗状である)。これらの貫通穴の広がりは、これらの受けの動作周波数を高める。言い換えると、広がった形状を有する貫通穴は、広がらない貫通穴よりも高い周波数で共振する。
【００５６】
図７において、第5,第6,第7および第8貫通穴236,238,240,242は、上記の理由により底部受け237,239,241,243を含む。
つまり、貫通穴の一部は、送信機(Tx)貫通穴228,230,232を定め、第4貫通穴は、アンテナ貫通穴234であり、第5,第6,第7および第8貫通穴236,238,240,242は、受信機(Rx)貫通穴を定める。受信機貫通穴236,238,240,242は、貫通穴自体よりも大きい寸法の底部受け237,239,241,243をそれぞれ有し、それにより前述のように有効受信機周波数を高める。
【００５７】
受信帯域の底部受け237，239,241,243は、貫通穴236,238,240,242の有効長さを低減し、それにより受信フィルタ周波数を高める。これは、1/4波長共振器構造の共振周波数が、図６における長さLとして定められる長さに反比例するためである。
【００５８】
金属材料などからなる遮蔽デバイス410は、リークを最小限に抑え、帯域外信号を除波し、インバンド信号の挿入損を改善するために利用でき、例えば、図６に示すように、半田リフローによりメタライゼーション層225に接続できる。
図１０に示す周波数特性は、図５で詳説したものと極めて類似する。帯域通過領域およびゼロは、所望の特性を得るために適切に配置される。好適な実施例では、本発明はセルラ電話との接続用に特に適用される。
【００５９】
図１１を参照して、デュプレクス・フィルタ500を同調する方法を最も簡単な形式で示す。この方法は、(i)デュプレクス・フィルタの少なくとも1つのフィルタの中心周波数を測定する測定段階502;(ii)被測定中心周波数と所望の中心周波数との間の差を判定する判定段階504;および(iii)フィルタの上部から誘電材料の実質的に平坦な層を選択的に除去して、フィルタの周波数特性を調整することによりフィルタの周波数特性を同調する同調段階506を含む。好適な実施例では、例えば、図５または図１０に実質的に示されるような周波数特性が得られる。この方法では、上面14,214の平坦な部分が除去され、これはフィルタ・ボディから容易にラップ仕上げ,機械加工あるいは研削できる。同調段階506は、自動化するように特に適用され、これはコストを節減できるので製造の上で有利である。しかし、手作業で行うこともできる。
【００６０】
ここでいうデュプレクス・フィルタは、図１ないし図４および図６ないし図８におけるデュプレクス・フィルタ10または210を含むことができる。両方のデュプレクス・フィルタ10(および210)は、送信フィルタおよび受信フィルタを有する。一実施例において、これらのフィルタの少なくとも一方は、送信フィルタ,受信フィルタまたはその両方に近接するデュプレクス・フィルタ10の上部また上面14から誘電材料の実質的に平坦な層を選択的に除去することにより調整される。言い換えると・この段階により、オペレータは送信フィルタ、受信フィルタまたは両方の周波数特性を選択的に調整できる。この特徴は、製造歩どまりを改善するのに役立ち、異なるカスタマ仕様にデュプレクサのカスタム化を促進できる。この方法は、小さな従来の製造誤差を補正でき、かつ従来の方法に比べてより一貫性のあるデュプレクス・フィルタのグループを製造できるフィルタ設計を提供できる。
【００６１】
この方法における同調段階506は、送信および受信フィルタを同じまたは異なる長さに独立して同調することを含むことができる。送信および/または受信フィルタを同じまたは異なる長さに独立して同調できることにより、カスタム・デュプレクス・フィルタを異なる動作周波数帯域について製造中に作製できる。同調の自動化は、この方法により促進・簡略化できる。
【００６２】
同調段階506は、デュプレクス・フィルタの両方のフィルタを実質的に同時にあるいは別々に同調し、好ましくは同調レートの改善およびサイクル・タイムの短縮のため同時に同調することを含む。しかし、製造工程で誤差が生じたり、調整が必要な場合、別々に同調する、例えば、デュプレクス・フィルタの一方または両方のフィルタを再加工することがより有利である。
【００６３】
同調段階506は、上面14の平坦な上部をラップ仕上げ,研削および/または除去することにより、上面14から底面16までの距離として定められる各フィルタ長を一回でまたは複数回で調整することを含むことができる。
図１２を参照して、別の実施例では、デュプレクス・フィルタを同調する方法600は、以下の段階を含むことができる。第1測定段階602は、第1フィルタの中心周波数を測定することを含むことができる。第2測定段階604は、第2フィルタの中心周波数を測定することを含むことができる。第3段階は、第1および第2段階602,604における第1および第2フィルタの中心周波数を平均し、所定の測定値を得る平均化段階606を含むことができる。第4段階または選択的除去段階608は、デュプレクス・フィルタの周波数特性を調整することを含むことができる。この方法は、自動化に特に適用でき、歩どまりの向上およびデュプレクス・フィルタの性能改善に寄与できる。
【００６４】
平均化段階は、一方の中心周波数を他方の中心周波数よりも加重することを含むことができる。例えば、受信フィルタは、送信(または第2)フィルタ周波数の1.1倍で加重できる。加重平均段階は、2つの中心周波数がかなり離れる場合に特に有利である。加重平均段階は、2つのフィルタのうち一方を他方のフィルタとは別に調整して、デュプレクス・フィルタの所望の不均等同調が得られる。
例1
いくつかのデュプレクス・フィルタを実質的に図２に示すように作った。以下では、これらのフィルタをどのようにして同調したかを説明する。
【００６５】
所望の送信中心周波数がFｔｘに等しいとする。所望の受信中心フィルタ周波数がFｒｘに等しいとする。そして、平均所望デュプレクス周波数がFａｖｇに等しく、Fａｖｇが(Fｔｘ+Fｒｘ)/2MHzに等しいとする。
第1段階は、Fａｖｇを計算することからなる。この周波数は、特定の製品またはデュプレクサで固定または一定である。例1におけるデュプレクス・フィルタは、国内セルラ電話市場用に作られる。所望の周波数応答は、実質的に図５に示す通りである。
【００６６】
第2段階は、ブロック長L'を測定することを含む。この測定は、図２における長さLに同等である。
第3段階は、F'ｔｘとして表される送信中心周波数を測定することからなる。これは、各デュプレクス・フィルタに対して行われる実測定である。
第4段階は、F'ｒｘに等しい受信中心周波数を測定することからなる。これも各デュプレクス・フィルタに対して行われる実測定である。
【００６７】
第5段階は、F'ａｖｇとして表される平均デュプレクス周波数を計算することからなり、F'ａｖｇ＝(F'ｔｘ+F'ｒｘ)/2MHzである。この周波数は、所望よりも一般に低く、そのため適切なセラミックの層をフィルタ・ボディの上部から除去できる。図２に示すように、セラミック材料をフィルタ・ブロックに追加することは、不可能ではないにしろ困難である。
【００６８】
第6段階では、以下Lとして表されるブロックの所望の長さが計算され、LはL'-(Fａｖｇ-F'ａｖｇ)/Rに等しく、ここでRはセラミックの除去レートで、これは経験的,理論的またはその両方で決定でき、MHz/センチ（ｃｍ）として表される。好適な実施例では、Rは、所望のデュプレクス・フィルタについて経験的に判定され、プロセス変動について調整できる。
【００６９】
第7段階では、図２のデュプレクサのフィルタ・ボディの上面が研削除去される。つまり、フィルタ・ボディの上面(図２の参照番号14)から、セラミックの実質的に均等で実質的に平坦な層が研削除去され、上記の第6段階における長さLを低減する。
より詳しくは、第7段階において、Lを低減することは図４における実質的にすべてのコンデンサ(C1〜C25)を低減し、それにより送信フィルタ中心周波数をF'ｔｘからFｔｘに増加させ、受信フィルタ中心周波数をF'ｒｘからFｒｘに増加させる。言い換えると、第7段階は、所望の応答に近づけるため被測定中心周波数を所望の中心周波数に調整する。
【００７０】
国内セルラ電話市場用のいくつかのデュプレクス・フィルタは、上記の値および式を用いて上記のようにうまく同調できた。図２に示すような多くのデュプレクス・フィルタは上記のように同調した。
例2
この例では、例1で説明したすべての段階に従った。例2は、国内セルラ電話用に1つの特定デュプレクサを同調することに特に適用される。Fｔｘ=836.5MHz,Fｒｘ=881.5MHzで、F'ａｖｇは(836.5+881.5)/2=859MHzに等しい。これは第1段階に対応する。
【００７１】
セラミック(チタン酸ベリウム)の誘電率は約37.5である。Rの除去レートは、実験的に導出され、1375MHz/センチ（ｃｍ）に等しい。
第2段階において、L'=1.334センチで、第3および第4段階において、F'ｔｘ=825MHzおよびF'ｒｘ=870MHzは、それぞれ測定値である。
【００７２】
従って、第5段階において、F'ａｖｇ=847.5MHzである。故に、第6段階の式を用いて、L=525-(859-847.5)/3.5×2.54/1000=1.325センチである。これは、上面から0.0084センチ厚のセラミック層が除去(研削)されることを意味し、図５の周波数曲線が得られる。
例3
以下の説明は、本発明のすべてのデュプレクス・フィルタにとって有効と考えられ、図６ないし図８に示すデユプレクス・フィルタに特に適用されたデュプレクス・フィルタを同調する方法のプロセス・フローである。
【００７３】
第1段階は、デュプレクス・フィルタの第1および第2フィルタの周波数応答(所定の中心周波数を含む)を測定することからなる。
第2段階は、測定値を適切なコンピュータ・メモリに記録することからなる。
第3段階は、第2段階における周波数応答の測定値を、コンピュータ・データベースに格納された応答曲線の既知のセットと比較することからなる。測定値がどのデ一タベ一ス応答曲線とも一致しなければ、デュプレクス・フィルタは保留され、更なる手作業による再加工を必要とすると適切に指定される。この手作業による再加工の結果は、データベースに取り入れることができる。測定値がコンピュータ・データベースの応答曲線の1つと同調可能として一致すると、手順は次に進む。
【００７４】
第4段階は、コンピュータ・プログラムによる判定に従って、所定の場所でデュプレクサの上面から１つまたは複数の実質的に平坦な層を選択的に除去することからなる。例えば、あるデュプレクス・フィルタ・モデルでは、第2フィルタが所望の周波数で、第1のフィルタが所望の周波数から2MHz以下であることを測定値が示し、両方のフィルタが通過する(または同調可能としてコンピュータ・データベースの応答曲線内にある)応答形状を有すると、セラミック材料の適切な平坦な層の除去が行われる。除去される領域は、第1フィルタに隣接する上面の実質的にすべてを被覆するように定められる。
【００７５】
第5段階は、第4段階において同調されたフィルタの周波数応答を測定し、この応答をコンピュータ・データベース応答曲線と比較することからなる。デュプレクス・フィルタが更なる同調を必要としない場合、コンピュータは適切な周波数特性が満たされたことを適宜表示する。次に、このデュプレクス・フィルタは、特定の条件を満たすものとして適宜分類できる。
【００７６】
あるモデルについて重なるデュプレクス・フィルタが同調されると、このモデルのコンピュータ・データベースは改善・拡張し、更なる応答曲線を網羅する。特定の同調動作は、この経験的データ(情報の拡張データベース)に基づいて設定される。
本方法は、信頼性の高いデュプレクス・フィルタを作るために必要なプロセス工程数を低減できる。これは、サイクル・タイムの低減,性能およびコストの改善ならびにフィルタの信頼性および再現性の向上につながる。対照的に、多くの従来のデバイスでは、周波数の調整は、フィルタ・ブロックの底部からセラミック層を除去することによって行われ、これは誘導同調である。この誘導同調は、少なくとも3つまたはそれ以上の工程を必要とする。例えば、底部から導電コーティングを除去し、底部からセラミック層を除去し、底部に導電コーティングを再塗布し(湿式プロセス)および材料を再焼成して、(湿式プロセスから)不要な溶媒を除去することによって長さを調整する。
【００７７】
本方法は、セラミック材料の平坦な層を選択的に除去する１つの工程のみからなり、このためサイクル・タイムおよびコストを低減し、効率および信頼性を向上させる。
また、従来の方法とは対照的に、本方法は、適切に同調し、本発明のデュプレクス・フィルタ上のセラミック材料の平坦な上層を除去することにより、図４におけるコンデンサ容量同調する。本発明の別の利点は、同調方法が、フィルタの最も高価な構成要素の1つである導電材料を節約することである。
【００７８】
本発明について特定の好適な実施例を参照して説明したが、本発明の新規な精神および範囲から逸脱せずに、さまざまな修正および変形が当業者に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明によるデュプレクス・フィルタの拡大斜視図を示す。
【図２】本発明による図1に示すデュプレクス・フィルタの別の実施例である。
【図３】本発明による図1に示すデュプレクス・フィルタの上面図である。
【図４】本発明による図１ないし図３に示すデュフレクス・フィルタの等価回路図である。
【図５】本発明により製造された図２に示すデュプレクス・フィルタの代表的な周波数応答である。
【図６】本発明により製造されたデュプレクス・フィルタの別の実施例の拡大斜視図である。
【図７】本発明による図6に示すデュプレクス・フィルタの底面斜視図である。
【図８】本発明による図６に示すデュプレクス・フィルタの上面図である。
【図９】本発明により製造された特定用途向けの入出力パッドを示す、別の実施例の部分的な図である。
【図１０】本発明による図６ないし図８に示すデュプレクス・フィルタの周波数応答である。
【図１１】本発明によるデュプレクス・フィルタを同調する方法のブロック図である。
【図１２】本発明によるデュプレクス・フィルタを同調する別の方法のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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