带通滤波器 【技术领域】
本发明涉及带通滤波器，具体涉及一种有极高机械强度的高度紧凑型带通滤波器。
背景技术
近年来，通信终端的小型化获得很大的进展，典型的是移动电话，这是由于其中各种元件小型化的结果。通信终端中包含的一个最重要元件是滤波器元件。
作为一种类型的滤波器元件，例如，日本公开专利No.2000-68711和日本公开专利No.2000-183616描述这样的滤波器，它包括带有多个空洞的电介质块，其内壁涂敷金属片。作为另一种类型的滤波器元件，带通滤波器是由电介质块不规则表面上形成的金属片构成，这是在“NovelDielectric Waveguide Components-Microwave Applications of NewCeramic Materials(PROCEEDING OF THE IEEE，VOL.79，NO.6，JUNE 1991)，p.734，Fig.31)”一文中描述的。
随着诸如移动电话的通信终端需要进一步小型化，就要求其中地滤波器元件进一步小型化，例如，带通滤波器。
然而，由于在构成主体的电介质块中形成空洞或不规则表面，上述类型的滤波器元件的机械强度是很低的。所以，这种滤波器元件的小型化是不可能的。具体地说，在电介质块中形成空洞的前一种类型滤波器元件中，电介质块的机械强度在空洞周围是很低的；而在电介质块表面上有不规则性的后一种类型滤波器元件中，凹陷处周围的机械强度是很低的。所以，滤波器元件的小型化必须受到限制以保证这些部位的机械强度。
因此，在现有技术中，在保证足够机械强度的同时，很难实现滤波器元件的小型化。所以，需要一种有极高机械强度的紧凑型带通滤波器。
【发明内容】
所以，本发明的一个目的是提供一种有极高机械强度的紧凑型带通滤波器。
本发明的以上和其他目的可以由这样的带通滤波器实现，该滤波器包括近似矩形棱柱状的电介质块，它是由电介质块的第一横截面与第二横截面之间的第一部分，被第一部分和电介质块表面上形成的金属片分开的第二部分和第三部分构成，其中电介质块的第二横截面平行于第一横截面，从而使电介质块中的第一部分及其上面形成的金属片作为渐消型波导，电介质块中的第二部分及其上面形成的金属片作为第一谐振器，以及电介质块中的第三部分及其上面形成的金属片作为第二谐振器，该金属片包括电介质块第一表面上形成的电容极片，它大致垂直于这两个横截面。
按照本发明的这个方面，即使利用矩形棱柱状电介质块就可以获得滤波器功能，由于电介质块第一表面上形成的电容极片，在第一谐振器与第二谐振器之间可以产生所需的耦合常数。因为按照本发明的带通滤波器是由矩形棱柱状电介质块构成，它有极高的机械强度。因此，即使该带通滤波器的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。
在本发明的一个优选方面，电容极片至少形成在电介质块中第二部分和第三部分的表面。
在本发明的另一个优选方面，电容极片还形成在电介质块中第一部分的表面，使电介质块中第一部分至第三部分的表面上形成连续和整体的电容极片。
在本发明的另一个优选方面，电介质块中第二部分表面上形成的一部分电容极片和电介质块中第三部分表面上形成的另一部分电容极片有相同的尺寸。
在本发明的另一个优选方面，该金属片还包括：第一激励电极和第二激励电极，第一激励电极形成在大致平行于横截面的电介质块第二表面，第二激励电极形成在大致平行于横截面的电介质块第三表面。
在本发明的另一个优选方面，电介质块中第二部分和第三部分有相同的尺寸。
本发明的以上和其他目的还可以由这样的带通滤波器实现，该滤波器包括：
第一平板谐振器和第二平板谐振器，每个谐振器有：形成金属片的上表面和下表面；短路面，使上表面和下表面上形成的金属片电短路；与短路面相对的第一开放表面；垂直于短路面的第二开放表面；以及与第二开放表面相对的第三开放表面；
第一平板谐振器与第二平板谐振器之间的渐消型波导，使渐消型波导与第一平板谐振器和第二平板谐振器的整个第二开放表面相接触；
第一平板谐振器第一开放表面上形成的第一电容极片；
第二平板谐振器第一开放表面上形成的第二电容极片；
第一平板谐振器第三开放表面上形成的第一激励电极；和
第二平板谐振器第三开放表面上形成的第二激励电极。
按照本发明的这个方面，可以得到没有表面不规则性的带通滤波器，因为由于第一电容极片和第二电容极片可以在第一平板谐振器与第二平板谐振器之间产生所需的耦合常数。因为按照本发明的带通滤波器没有表面不规则性，它的机械强度是极高的。因此，即使该带通滤波器的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。
在本发明的一个优选方面，该带通滤波器的总体形状是近似矩形棱柱状。
在本发明的另一个优选方面，第一平板谐振器和第二平板谐振器有相同的尺寸。
在本发明的另一个优选方面，第一平板谐振器的第一开放表面和第二平板谐振器的第一开放表面是共面的。
在本发明的另一个优选方面，第一平板谐振器和第二平板谐振器的下表面上形成的金属片是被渐消型波导下表面上形成的金属片所短路。
在本发明的另一个优选方面，第一电容极片和第二电容极片是被渐消型波导的一个侧表面上形成的金属片所短路。
在本发明的另一个优选方面，第一电容极片连接到第一平板谐振器下表面上形成的金属片，而第二电容极片连接到第二平板谐振器下表面上形成的金属片。
在本发明的另一个优选方面，第一激励电极形成在与第一平板谐振器第一开放表面相邻的第一平板谐振器第三开放表面的部分，第二激励电极形成在与第二平板谐振器第一开放表面相邻的第二平板谐振器第三开放表面的部分，防止第一激励电极与第一平板谐振器的上表面和下表面上形成的金属片相接触，以及防止第二激励电极与第二平板谐振器的上表面和下表面上形成的金属片相接触。
在本发明的另一个优选方面，第一激励电极形成在与第一平板谐振器短路面相邻的第一平板谐振器第三开放表面的部分；第二激励电极形成在与第二平板谐振器短路面相邻的第二平板谐振器第三开放表面的部分；防止第一激励电极与第一平板谐振器下表面上形成的金属片相接触，而是连接到第一平板谐振器上表面上形成的金属片；以及防止第二激励电极与第二平板谐振器下表面上形成的金属片相接触，而是连接到第二平板谐振器上表面上形成的金属片。
本发明的以上和其他目的还可以由这样的带通滤波器实现，该滤波器包括：
第一平板谐振器和第二平板谐振器，每个谐振器有：形成金属片的上表面和下表面；短路面，使上表面和下表面上形成的金属片电短路；与短路面相对的第一开放表面；垂直于短路面的第二开放表面；以及与第二开放表面相对的第三开放表面；
第一平板谐振器与第二平板谐振器之间的渐消型波导，使渐消型波导与第一平板谐振器和第二平板谐振器的整个第二开放表面相接触；
第一平板谐振器第三开放表面上形成的第一激励电极；和
第二平板谐振器第三开放表面上形成的第二激励电极；
从而在第一激励电极与金属片之间建立第一谐振电路，在第二激励电极与金属片之间建立第二谐振电路，以及在第一谐振电路与第二谐振电路之间建立耦合电路；
该带通滤波器还包括一种装置，用于提供与第一谐振电路并联的一个附加电容以及与第二谐振电路并联的另一个附加电容。
在本发明的一个优选方面，该带通滤波器的总体形状是近似矩形棱柱状。
【附图说明】
图1是本发明一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器1的示意透视图。
图2是从相反一侧观察的图1中带通滤波器1的示意透视图。
图3是普通的TEM模半波长(λ/2)电介质谐振器的示意透视图。
图4是普通的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的示意透视图。
图5是说明四分之一波长(λ/4)电介质谐振器产生的电场和磁场的示意图。
图6是图1和图2中所示带通滤波器1的等效电路图。
图7是图1和图2中所示带通滤波器1的频率特性曲线图。
图8是从一侧观察一个模型的示意透视图，其中从图1和图2所示的通滤波器1中去掉第一电容极片12和第二电容极片13。
图9是从相反一侧观察的图8中该模型的示意透视图。
图10是图8和图9中所示该模型的等效电路图。
图11是第一电容极片12和第二电容极片13的高度h与偶模谐振频率feven和奇模谐振频率fodd之间关系的曲线图。
图12是第一电容极片12和第二电容极片13的高度h与耦合常数ktotal之间关系的曲线图。
图13是说明图1和图2中所示带通滤波器1产生的电场与第一电容极片12和第二电容极片13之间关系的示意透视图。
图14是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器47的示意透视图。
图15是从相反一侧观察的图14中带通滤波器47的示意透视图。
图16是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器62的示意透视图。
图17是从相反一侧观察的图16中带通滤波器62的示意透视图。
图18是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器78的示意透视图。
图19是从相反一侧观察的图18中带通滤波器78的示意透视图。
图20是带通滤波器1作为例子的示意透视图，其中电容极片12和13与电介质块2下表面上形成的金属片9是分开的。
图21是带通滤波器78作为例子的示意透视图，其中电容极片89与电介质块79下表面上形成的金属片86是分开的。
【具体实施方式】
现在参照附图说明本发明的几个优选实施例。
如图1和图2所示，作为本发明一个优选实施例的带通滤波器1是由电介质块2及其表面上形成的各种金属片构成。电介质块2是由介电常数εr相对高的电介质材料制成，即，εr＝93，它具有矩形棱柱状，其长度，宽度，和厚度分别为5.0mm，3.4mm，和1.0mm。就是说，电介质块2没有空洞或表面不规则性。
此外，电介质块2是由第一横截面与第二横截面之间的第一部分以及被第一部分分开的第二部分和第三部分组成，其中第二横截面平行于第一横截面。值得注意的是，这并不意味着电介质块2是物理上不同成分的第一部分至第三部分的组合。电介质块2构成单个电介质单元，即，第一部分至第三部分仅仅是为了便于描述所用的名称。
长度，宽度，和厚度分别为0.2mm，3.4mm，和1.0mm的第一部分位于矩形棱柱状电介质块2的中心。电介质块2的第二部分和第三部分的位置相对于第一部分是对称的。每个部分的尺寸都是长度2.4mm，宽度3.4mm，和厚度1.0mm。定义第一部分至第三部分的“长度”，“宽度”，和“厚度”的方向是与定义电介质块2的“长度”，“宽度”，和“厚度”的方向一致的。
电介质块2有上表面，下表面，和四个侧表面。在电介质块2的四个侧表面中，第二部分的端面定义为“第一侧表面”，第三部分的端面定义为“第二侧表面”，其余的表面定义为“第三侧表面”和“第四侧表面”。所以，上表面和下表面的尺寸都是5.0mm(长度)×3.4mm(宽度)，第一侧表面和第二侧表面的尺寸都是1.0mm(厚度)×3.4mm(宽度)，第三侧表面和第四侧表面的尺寸都是5.0mm(长度)×1.0mm(厚度)。
如图1和图2所示，金属片3和4分别形成在对应于第二部分和第三部分的整个表面，它们在电介质块2的上表面。金属片5和6形成在电介质块2的第三表面部分，分别对应于第二部分和第三部分的整个表面。金属片9形成在除了间隙部分7和8以外的电介质块2下表面。这些金属片3，4，5，6，和9是互相之间短路和接地的。
如图1所示，高度为0.9mm和宽度为1.2mm的激励电极10形成在电介质块2的第一侧表面，其中间隙部分7防止激励电极10与下表面上形成的金属片9相接触。类似地，如图2所示，高度为0.9mm和宽度为1.2mm的激励电极11形成在电介质块2的第二侧表面，其中间隙部分8防止激励电极11与下表面上形成的金属片9相接触。激励电极10和11中的一个电极用作输入电极，另一个电极用作输出电极。
如图1所示，高度为0.35mm和宽度为1.6mm的第一电容极片12形成在电介质块2的第四侧表面，它对应于第二部分；而高度为0.35mm和宽度为1.6mm的第二电容极片13形成在电介质块2的第四侧表面，它对应于第三部分。第一电容极片12和第二电容极片13连接到该电介质块下表面上形成的金属片9。定义第一电容极片12和第二电容极片13“宽度”的方向是与定义电介质块2“长度”的方向一致的。
金属片3，4，5，6，和9，激励电极10和11，以及第一电容极片12和第二电容极片13都是用银制成的。然而，本发明不局限于使用银，可以使用其他种类的金属。最好采用丝网印刷方法，把它们制成在电介质块2的各个表面上。
电介质块2的其余表面上没有形成金属片或电极，因此这些表面形成开端。
按照以上描述的结构，电介质块2的第一部分及其上面形成的金属片作为渐消型波导14，电介质块2的第二部分及其上面形成的金属片作为第一谐振器15，电介质块2的第三部分及其上面形成的金属片作为第二谐振器16。渐消型波导14是E模波导，第一谐振器15和第二谐振器16中的每个谐振器是四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
现在说明第一谐振器15和第二谐振器16构成的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的工作原理。
图3是普通的TEM模半波长(λ/2)电介质谐振器的示意透视图。
如图3所示，普通的半波长(λ/2)电介质谐振器是由电介质块20，电介质块20上表面上形成的金属片21，和电介质块20下表面上形成的金属片22构成。电介质块20上表面上形成的金属片21是电浮动的，而电介质块20下表面上形成的金属片22是接地的。电介质块20的所有四个侧表面是与空气接触的。在图3中，电介质块20的长度和宽度是用a和t表示。
对于沿这个半波长(λ/2)电介质谐振器z方向传播的TEM主模，若电场在z＝0的平面处是负的最大，则它在z＝a的平面处应当是正的最大，如这个图中箭头23所示。肯定地说，在z＝a/2的平面处应当是最小的(零)电场，该平面是谐振器的对称平面24。
沿对称平面24切割这个半波长(λ/2)电介质谐振器，可以得到两个四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。在这个四分之一波长(λ/4)电介质谐振器中，平面z＝a/2的作用是一个完全导电体(PEC)。
图4是按照上述方法得到的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的示意透视图。
如图4所示，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器是由电介质块30，电介质块30上表面上形成的金属片31，电介质块30下表面上形成的金属片32，和电介质块30一个侧表面上形成的金属片34构成。电介质块30的其余三个侧表面是与空气接触的。电介质块30下表面上形成的金属片32是接地的。电介质块30一个侧表面上形成的金属片34相当于半波长(λ/2)电介质谐振器的完全导电体(PEC)，它使金属片31和金属片32短路。在图4中，箭头33表示电场，而箭头35表示电流。
理想地，图4所示的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器和图3所示的半波长(λ/2)电介质谐振器应当有相同的谐振频率。若有相对高介电常数的材料用于电介质块30，则该谐振器内的电磁场约束是相当强的。此外，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的电磁场分布与半波长(λ/2)电介质谐振器的电磁场分布大致相同。如图3和图4所示，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的体积是半波长(λ/2)电介质谐振器体积的一半。因此，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的总能量也是半波长(λ/2)电介质谐振器总能量的一半。然而，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的空载品质因数(Q0)几乎与半波长(λ/2)电介质谐振器的相同，因为四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的能量损耗下降到半波长(λ/2)电介质谐振器能量损耗的50％左右。所以，在基本不改变谐振频率和空载品质因数(Q0)的条件下，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器能够小型化。
图5是说明四分之一波长(λ/4)电介质谐振器产生的电场和磁场的示意图。
如图5所示，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的磁场36在电介质块30一个侧表面上形成的整个金属片34中是最大的。通过连接金属片34，磁场36使谐振器等效电路有附加的串联电感。因此，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的谐振频率变得略低于半波长(λ/2)电介质谐振器的谐振频率。
在这种类型的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器中，空载品质因数(Q0)取决于该电介质块的厚度和长度。具体地说，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的空载品质因数(Q0)随电介质块中小于预定厚度的第一厚度区中的电介质块厚度按比例增大，而随电介质块中大于预定厚度的第二厚度区中的电介质块厚度按比例减小。此外，四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的空载品质因数(Q0)随电介质块中小于预定长度的第一长度区中的电介质块长度按比例增大，而在电介质块中大于预定长度的第二长度区中基本保持恒定。所以，通过优化构成四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的电介质块厚度和长度，可以得到有所需空载品质因数(Q0)的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
此外，在这种类型的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器中，谐振频率主要取决于电介质块的宽度，而与该谐振器的厚度和长度之间的关系很小。具体地说，谐振频率随电介质块宽度的缩短而增大。所以，通过优化构成四分之一波长(λ/4)电介质谐振器的电介质块宽度，可以得到有所需谐振频率的四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
这个实施例中的带通滤波器1是由两个四分之一波长(λ/4)电介质谐振器构成的，以上说明了它的工作原理，作为E模波导的渐消型波导14配置在这两个谐振器之间。
图6是图1和图2中所示带通滤波器1的等效电路图。
在这个图中，渐消型波导14是用LC并联电路40表示，第一谐振器15和第二谐振器16分别用两个LC并联电路41和42表示。LC并联电路41和42的电容Cp是由第一电容极片12和第二电容极片13产生的。激励电极10和11是用两个电容Ce表示。
图7是图1和图2中所示带通滤波器1的频率特性曲线图。
在这个图中，S11代表反射系数，S21代表传输系数。如图7所示，带通滤波器1的谐振频率约为2.45GHz，它的3-dB带宽约为120MHz。
现在说明带通滤波器1中第一电容极片12和第二电容极片13的功能。
为了说明第一电容极片12和第二电容极片13的功能，首先说明带通滤波器1中去掉第一电容极片12和第二电容极片13的一个模型的功能。
图8是从一侧观察该模型的示意透视图，其中从图1和图2所示的通滤波器1中去掉第一电容极片12和第二电容极片13。图9是从相反一侧观察的图8中该模型的示意透视图。
这个模型是由渐消型波导14，第一谐振器43和第二谐振器44构成。第一谐振器43和第二谐振器44中的每个谐振器是四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
图10是图8和图9中所示该模型的等效电路图。
在这个图中，渐消型波导14是用LC并联电路40表示，第一谐振器43和第二谐振器44分别用两个LC并联电路45和46表示。与LC并联电路41和42不同，LC并联电路45和46不包含电容Cp，因为该模型不采用第一电容极片12和第二电容极片13。
归咎于渐消型波导14的耦合常数ktotal可以用以下的公式表示。
ktotal＝kc+ki
其中kc代表电容耦合常数，而ki代表电感耦合常数。这些常数可以用以下的公式表示。
kc＝(两个谐振器之间的耦合电容)/(每个谐振器的电容)
ki＝(两个谐振器之间的耦合电感)/(每个谐振器的电感)
所以，在图8和图9所示的模型中，电容耦合常数kc是用Cm/C表示，而电感耦合常数ki是用Lm/L表示。在这个模型中，耦合常数ktotal等于零，因为
Cm/C＝-Lm/L。
所以，图8和图9中的模型没有滤波器功能。
根据以上的讨论显而易见，若从带通滤波器1中去掉第一电容极片12和第二电容极片13，则滤波器功能就消失。
与此对比，在这个优选实施例的带通滤波器1中，由于电容Cp是通过第一电容极片12和第二电容极片13并联地添加到LC并联电路41和42中，电容耦合常数kc是用Cm/(C+Cp)表示，而电感耦合常数ki是用Lm/L表示。在此情况下，耦合常数ktotal不等于零，因为
Cm/(C+Cp)≠-Lm/L。
因此，这个优选实施例中的带通滤波器1有所需的滤波器功能。
根据以上的讨论显而易见，第一电容极片12和第二电容极片13的功能是在第一谐振器15与第二谐振器16之间提供预定的耦合常数ktotal。
图11是第一电容极片12和第二电容极片13的高度h与偶模谐振频率feven和奇模谐振频率fodd之间关系的曲线图。第一电容极片12和第二电容极片13的宽度都固定在1.6mm。
如图11所示，偶模谐振频率feven和奇模谐振频率fodd都随第一电容极片12和第二电容极片13高度h的增大而下降，而当高度h为零时，即，没有电容极片，偶模谐振频率feven与奇模谐振频率fodd是相等的。从图11中显而易见，因为奇模谐振频率fodd比偶模谐振频率feven下降得更快，它们之间的频率差随第一电容极片12和第二电容极片13高度h的增大而增大。这意味着，耦合常数ktotal随第一电容极片12和第二电容极片13高度h的增大而增大。
图12是第一电容极片12和第二电容极片13的高度h与耦合常数ktotal之间关系的曲线图。第一电容极片12和第二电容极片13的宽度都固定在1.6mm。
从图12中显而易见，耦合常数ktotal随第一电容极片12和第二电容极片13高度h的增大按指数比例增大。在第一电容极片12和第二电容极片13高度h设定为0.35mm的情况下，如同这个实施例中带通滤波器1的情况一样，可以得到如图12所示约为0.034的耦合常数ktotal。
如上所述，第一电容极片12和第二电容极片13给带通滤波器1提供滤波器功能，通过控制它们的高度h，可以得到所需的耦合常数ktotal。因为耦合常数ktotal还随第一电容极片12和第二电容极片13宽度的增大而增大，通过控制它们的宽度，也可以得到所需的耦合常数ktotal。
图13是说明图1和图2中所示带通滤波器1产生的电场与第一电容极片12和第二电容极片13之间关系的示意透视图。
从图13中显而易见，第一电容极片12和第二电容极片13形成在电介质块2的第四侧表面，该处的电场18是最强的。所以，减小了电介质块2第四侧表面处产生的辐射损耗。此外，激励电极10(11)形成在电介质块2的第一(第二)侧表面区域，该区域的电场18是相对地强。如上所述，激励电极10和11的宽度和高度为1.2mm和0.9mm。所以，可以得到的外部品质因数为29。
如上所述，因为按照这个实施例的带通滤波器1是由没有空洞或表面不规则性的矩形棱柱状电介质块2，以及其表面上形成的金属片3，4，5，6和9，激励电极10和11，和第一电容极片12和第二电容极片13构成，与普通滤波器比较，它有极高的机械强度。因此，即使带通滤波器1的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。
此外，因为只要在电介质块2上涂敷各个金属片，可以制作按照这个实施例的带通滤波器1，即，如同普通滤波器中的一样，不需要形成空洞或不规则表面，因此，可以大大降低其制造成本。
现在说明本发明的另一个优选实施例。
图14是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器47的示意透视图。图15是从相反一侧观察的图14中带通滤波器47的示意透视图。
如图14和15所示，作为另一个优选实施例中带通滤波器47的结构类似于以上说明的实施例中带通滤波器1的结构，但是，带通滤波器47与带通滤波器1不同的是，电容极片是作为一个单元形成的。
具体地说，作为另一个优选实施例中带通滤波器47是由以下各个部件构成：介电常数εr为93的矩形棱柱状电介质块48；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片49和50，它们是在电介质块48的上表面；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片51和52，它们是在电介质块48的第三表面；电介质块48上除了间隙部分53和54以外的下表面上形成的金属片55；电介质块48第一侧表面上形成的激励电极56；电介质块48第二侧表面上形成的激励电极57；以及电介质块48第四侧表面上形成的电容极片58，它是从第一部分连续至第三部分。
如图14和15所示，分别利用间隙部分53和54防止激励电极56和57与电介质块48下表面上形成的金属片55相接触，而电容极片58连接到接地面55。激励电极56和57中的一个电极用作输入电极，另一个电极用作输出电极。电容极片58相对于电介质块48的中心是对称的，因此，第二部分上形成的一部分电容极片58和第三部分上形成的另一部分电容极片58有相同的尺寸。
电介质块48中第一部分至第三部分的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应部分的定义相同。电介质块48的上表面，下表面，以及第一侧表面至第四侧表面的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应表面的定义相同。此外，长度，宽度，和厚度的定义是与以上所说明的实施例中的相同。
按照上述的结构，电介质块48中第一部分及其上面形成的金属片作为渐消型波导59，电介质块48中第二部分及其上面形成的金属片作为第一谐振器60，以及电介质块48中第三部分及其上面形成的金属片作为第二谐振器61。渐消型波导59是E模波导，而第一谐振器60和第二谐振器61中的每个谐振器是四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
具有上述结构的带通滤波器47有与上述实施例中带通滤波器1相同的优点。具体地说，与普通的滤波器比较，因为带通滤波器47有极高的机械强度，即使它的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。此外，按照这个实施例，因为电容极片58形成在电介质块48的第四侧表面，它是从第一部分连续到第三部分，所以，电容极片58的面积是很大的。因此，可以更有效地获得电容极片58产生的优点。
现在说明本发明的另一个优选实施例。
图16是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器62的示意透视图。图17是从相反一侧观察的图16中带通滤波器62的示意透视图。
如图16和图17所示，作为另一个优选实施例中带通滤波器62的结构类似于以上说明的实施例中带通滤波器1的结构，但是，带通滤波器62与带通滤波器1不同的是，激励电极是电感型。
具体地说，作为另一个优选实施例中带通滤波器62是由以下各个部件构成：介电常数εr为93的矩形棱柱状电介质块63；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片64和65，它们是在电介质块48的上表面；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片66和67，它们是在电介质块63的第三表面；电介质块63上除了间隙部分68和69以外的下表面上形成的金属片70；电介质块63第一侧表面上形成的激励电极71；电介质块63第二侧表面上形成的激励电极72；对应于第二部分的电介质块63第四侧表面上形成的第一电容极片73；以及对应于第三部分的电介质块63第四侧表面上形成的第二电容极片74。
如图16和17所示，激励电极71和72分别连接到电介质块63上表面上形成的金属片64和65，而利用间隙部分68和69防止它们分别与电介质块63下表面上形成的金属片70相接触。第一电容极片73和第二电容极片74连接到金属片70。如图16和17所示，激励电极71和72形成在电介质块63的第一侧表面和第二侧表面，电场在该处相对地弱(磁场在该处相对地强)。激励电极71和72中的一个电极用作输入电极，而另一个电极用作输出电极。
电介质块63中第一部分至第三部分的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应部分的定义相同。电介质块63的上表面，下表面，以及第一侧表面至第四侧表面的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应表面的定义相同。此外，长度，宽度，和厚度的定义是与以上所说明的实施例中的相同。
按照上述的结构，电介质块63中第一部分及其上面形成的金属片作为渐消型波导75，电介质块63中第二部分及其上面形成的金属片作为第一谐振器76，以及电介质块63中第三部分及其上面形成的金属片作为第二谐振器77。渐消型波导75是E模波导，而第一谐振器76和第二谐振器77中的每个谐振器是四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
具有上述结构的带通滤波器62有与上述实施例中带通滤波器1相同的优点。具体地说，与普通的滤波器比较，因为带通滤波器62有极高的机械强度，即使它的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。
现在说明本发明的另一个优选实施例。
图18是本发明另一个优选实施例中从一侧观察的带通滤波器78的示意透视图。图19是从相反一侧观察的图18中带通滤波器78的示意透视图。
如图18和图19所示，作为另一个优选实施例中带通滤波器78的结构类似于以上说明的实施例中带通滤波器47的结构，但是，带通滤波器78与带通滤波器47不同的是，激励电极是电感型。
具体地说，作为另一个优选实施例中带通滤波器78是由以下各个部件构成：介电常数εr为93的矩形棱柱状电介质块79；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片80和81，它们是在电介质块79的上表面；分别对应于第二部分和第三部分的整个表面上形成的金属片82和83，它们是在电介质块79的第三表面；电介质块79上除了间隙部分84和85以外的下表面上形成的金属片86；电介质块79第一侧表面上形成的激励电极87；电介质块79第二侧表面上形成的激励电极88；以及电介质块79第四侧表面上形成的电容极片89，它是从第一部分连续到第三部分。
如图18和图19所示，激励电极87和88分别连接到电介质块79上表面上形成的金属片80和81，而利用间隙部分84和85防止它们分别与电介质块79下表面上形成的金属片86相接触。如图18和图19所示，激励电极87和88形成在电介质块79的第一侧表面和第二侧表面，电场在该处相对地弱(磁场在该处相对地强)。激励电极87和88中的一个电极用作输入电极，而另一个电极用作输出电极。电容极片89相对于电介质块79的中心是对称的，因此，第二部分上形成的一部分电容极片89和第三部分上形成的另一部分电容极片89有相同的尺寸。
电介质块79中第一部分至第三部分的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应部分的定义相同。电介质块79的上表面，下表面，以及第一侧表面至第四侧表面的定义是与以上所说明的实施例中电介质块2对应表面的定义相同。此外，长度，宽度，和厚度的定义是与以上所说明的实施例中的相同。
按照上述的结构，电介质块79中第一部分及其上面形成的金属片作为渐消型波导90，电介质块79中第二部分及其上面形成的金属片作为第一谐振器91，以及电介质块79中第三部分及其上面形成的金属片作为第二谐振器92。渐消型波导90是E模波导，而第一谐振器91和第二谐振器92中的每个谐振器是四分之一波长(λ/4)电介质谐振器。
具有上述结构的带通滤波器78有与上述实施例中带通滤波器47相同的优点。具体地说，与普通的滤波器比较，因为带通滤波器78有极高的机械强度，即使它的总体尺寸是减小了，仍可以保证足够的机械强度。此外，因为电容极片89形成在电介质块79的第四侧表面，它是从第一部分连续到第三部分，所以，电容极片89的面积是很大的。因此，可以更有效地获得电容极片89产生的优点。
如此展示和描述的本发明是参照几个具体的实施例。然而，应当注意，本发明绝不局限于所描述的安排，在不偏离所附权利要求书范围的条件下，可以作各种变化和改动。
例如，在上述的实施例中，谐振器和渐消型波导的电介质块部分都是由介电常数εr为93的电介质材料制成的。然而，根据不同的目的也可以使用具有不同介电常数的材料。
此外，上述实施例中规定的谐振器和渐消型波导的尺寸仅仅作为例子。根据不同的目的也可以使用有不同尺寸的谐振器和渐消型波导。
此外，在上述的实施例中，电容极片是这样形成的，它们是与电介质块上形成的金属片相接触。然而，本发明不局限于与金属片相接触的电容极片，它们可以与金属片分开地形成的。图20中展示这样一个例子，其中带通滤波器1中的第一电容极片12和第二电容极片13是与金属片9分开地形成的。图21中展示另一个例子，其中带通滤波器78中的电容极片89是与金属片86分开地形成的。通过产生所需的耦合常数ktotal，这种结构的电容极片也能获得滤波器功能。值得注意的是，为了有效地获得这种效应，电容极片与金属片最好是连接的。
如上所述，按照本发明，可以提供一种具有极高机械强度的高度紧凑型带通滤波器。
所以，本发明提供这样一种带通滤波器，它可以有利地用于诸如移动电话等的通信终端，无线LAN(局域网)，以及ITS(智能传输系统)等等。