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特表2024-531708誘電体材料で被覆されたシートメタルによって形成された一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-29
(54)【発明の名称】誘電体材料で被覆されたシートメタルによって形成された一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット
(51)【国際特許分類】
H01P 1/205 20060101AFI20240822BHJP
【ＦＩ】
H01P1/205 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516350
(86)(22)【出願日】2022-04-26
(85)【翻訳文提出日】2024-05-02
(86)【国際出願番号】 SE2022050401
(87)【国際公開番号】W WO2023043350
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】PCT/CN2021/118317
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】598036300
【氏名又は名称】テレフオンアクチーボラゲット エルエム エリクソン（パブル）
(74)【代理人】
【識別番号】100109726
【弁理士】
【氏名又は名称】園田 吉隆
(74)【代理人】
【識別番号】100150670
【弁理士】
【氏名又は名称】小梶 晴美
(74)【代理人】
【識別番号】100199705
【弁理士】
【氏名又は名称】仙波 和之
(74)【代理人】
【識別番号】100194294
【弁理士】
【氏名又は名称】石岡 利康
(72)【発明者】
【氏名】フー， チュン
(72)【発明者】
【氏名】ワン， ウェイトン
(72)【発明者】
【氏名】チャン， シュエユアン
【テーマコード（参考）】
5J006
【Ｆターム（参考）】
5J006HA21
5J006HA26
5J006JA01
5J006JA03
5J006JA07
5J006LA08
5J006LA21
5J006PA01
5J006PA10
(57)【要約】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）が、導電性材料のシェル（４０２）によって形成された内側キャビティ（４０１）と、内側キャビティ（４０１）中に備えられる、１つまたは複数のローパス共振器（４１１、４１２、４１３）および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）とを備える。ローパス共振器およびバンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）は、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成され、ローパス共振器およびバンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）の各々の一部分が、誘電体材料で被覆される。２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）は、内側キャビティ（４０１）の２つの側において構成され、したがって、少なくとも２つの共振器が、互いに対向するように位置合わせされる。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）は、ローパス共振器（４１１、４１２、４１３）とバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）との間の、内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第１のセパレータ（４３０）と、内側キャビティ４０１の２つの側におけるバンドパス共振器間の、内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第２のセパレータ（４４０）とをさらに備える。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）は、フィルタ処理されるべき信号を受信するための入力ポート（４５０）と、フィルタ処理された信号を出力するための出力ポート（４６０）とをさらに備える。
【選択図】図４ａ
【選択図】図４ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性材料のシェル（４０２）によって形成された内側キャビティ（４０１）と、前記内側キャビティ（４０１）中に備えられる、１つまたは複数のローパス共振器（４１１、４１２、４１３）および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）であって、前記ローパス共振器および前記バンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）が、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成され、前記ローパス共振器および前記バンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）の各々の一部分が、誘電体材料で被覆され、前記２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）が、前記内側キャビティ（４０１）の２つの側において構成され、したがって、少なくとも２つの共振器が、互いに対向するように位置合わせされる、１つまたは複数のローパス共振器（４１１、４１２、４１３）および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）と、
前記ローパス共振器（４１１、４１２、４１３）と前記バンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）との間の、前記内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第１のセパレータ（４３０）と、
前記内側キャビティ４０１の前記２つの側における前記バンドパス共振器間の、前記内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第２のセパレータ（４４０）と、
フィルタ処理されるべき信号を受信するための入力ポート（４５０）と、
フィルタ処理された信号を出力するための出力ポート（４６０）と
を備える一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項2】
前記誘電体材料が、プラスチック、他のポリマー材料、またはセラミックである、請求項１に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項3】
前記一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）が、前記誘電体材料の第１の結合構造（４７０）をさらに備え、前記第１の結合構造（４７０）が、互いに対向する前記２つの共振器間に構成され、前記第１の結合構造（４７０）が、一方の共振器（４２５）の前記誘電体材料被覆部分に接続されるか、または両方の共振器（４２２、４２５）の前記誘電体材料被覆部分に接続される、請求項１または２に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項4】
前記誘電体材料の前記第１の結合構造（４７０）が、互いに対向する前記２つの共振器（４２２、４２５）の上部においてペーシングされ、したがって、前記２つの共振器（４２２、４２５）によって生成される電界の方向が反対であることの結果として、前記２つの共振器間の負結合が達成される、請求項３に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項5】
前記一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）が、第２の結合構造（６１１）をさらに備え、前記第２の結合構造（６１１）が、２つの共振器の下部においてペーシングされ、したがって、前記２つの共振器によって生成される電界の方向が同じであることの結果として、前記２つの共振器間の正結合が達成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるマルチバンドフィルタユニット。
【請求項7】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるアンテナユニット（９１２）。
【請求項8】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備える無線ユニット（９１０）。
【請求項9】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるデバイス（９００）。
【請求項10】
前記デバイスが、セルラ通信システムのための基地局またはマイクロ基地局である、請求項９に記載のデバイス（９００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書の実施形態はフィルタに関する。詳細には、それらの実施形態は、誘電体材料で被覆されたシートメタルによって形成された一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌｏｗ－ｐａｓｓ ａｎｄ ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｕｎｉｔ）に関する。
【背景技術】
【0002】
第５世代（５Ｇ）通信では、２つのタイプの周波数範囲、周波数範囲１、すなわち、６ＧＨｚよりも小さい、サブ６ＧＨｚと、周波数範囲２、すなわち、２４ＧＨｚを上回る、ミリメートル波とが規定されている。５Ｇ通信の発展に伴って、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術が、サブ６ＧＨｚ基地局製品において広く使用されており、ここで、ある量のフィルタユニット（ＦＵ）がアンテナユニット（ＡＵ）または無線ユニット（ＲＵ）と一体化される必要がある。コストおよび空間節約を考慮して、ＦＵは、通常、無線ユニットマザーボード、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）ボードまたはアンテナ電力スプリッタボード上にはんだ付けされ、これは、より小さいおよびより軽いＦＵが極めて需要があることを意味する。
【0003】
旧来の基地局ソリューションでは、メタルキャビティＦＵが、それらの高い品質（Ｑ）値および電力ハンドリング性能のために、最も推奨される。５Ｇ高度無線システムでは、ＦＵのサイズおよび重量が重要な問題点になる。セラミック導波路（ＣＷＧ）フィルタ、特にＣＷＧが、それらの高い性能、軽い重量、小さいサイズおよび容易な一体化により、５Ｇのための好ましいＦＵソリューションのうちの１つである。しかしながら、ＣＷＧ ＦＵの極めて多くの制限があり、たとえば、ＣＷＧフィルタのＱ値がメタルキャビティフィルタよりも低い、ＣＷＧフィルタのサイズが、そのサイズがあまりに大きい場合、セラミック材料が破損しやすいので、ＣＷＧフィルタがボード上にはんだ付けされるときにひびが入るリスクを低減するために、制限される必要がある、高周波数抑制、すなわち、帯域外周波数減衰性能が比較的不十分である、などである。それらの制限により、ＣＷＧフィルタを使用することができる無線製品が制限される。
【発明の概要】
【0004】
本明細書の実施形態を発展させることの一部として、旧来のＣＷＧフィルタおよびメタルＦＵに関する問題および制限が、さらに説明される。
【0005】
旧来のメタルＦＵは、良好な性能および信頼性を有する。しかしながら、旧来のメタルＦＵは、大きいサイズまたはボリュームおよびより高いコストを有し、ＭＩＭＯシステムのための良好なソリューションではない。
【0006】
現在のＣＷＧフィルタの問題のうちの１つは、帯域幅制限である。一方、広帯域無線製品が広帯域フィルタを必要とする。
【0007】
ＣＷＧフィルタのＱ値はより低い。そのＱ値を増加させるために、キャビティのサイズが増加されなければならず、これは、より小さいサイズの基本設計要望と矛盾する。
【0008】
ＣＷＧ ＦＵも、製造における制限ファクタを有し、これは、複雑な無線システムにおいて使用され得ない。ＣＷＧ ＦＵはまた、長期無線作業進行中に信頼できない。ＣＷＧ ＦＵは、常に、より良好な帯域外減衰を得るためにプリント回路板（ＰＣＢ）ＬＰＦとはんだ付けされ、ＬＰＦは、多くの損失と、ＰＣＢ上の２つの近い経路からの余分の結合とをもたらすことになる。
【0009】
シートメタルＦＵは、製造における良好な信頼性を有するが、シートメタルＦＵは、ＣＷＧ ＦＵと比較して、より不良な電力ハンドリング容量およびより大きいサイズを有する。シートメタルバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が、通常、より良好な帯域外減衰を得るためにシートメタルＬＰＦと組み合わせられ、シートメタルＬＰＦは、ＰＣＢ ＬＰＦと比較して、より小さい挿入損失を有する。
【0010】
したがって、改善された無線性能、電力ハンドリング容量および信頼性をもつ、ならびに同時に、低減されたサイズおよび重量をもつ、フィルタユニットを提供することが、本明細書の実施形態の目的である。
【0011】
一態様によれば、その目的は、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットによって達成される。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、導電性材料のシェルによって形成された内側キャビティを備える。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、内側キャビティ中に備えられる、１つまたは複数のローパス共振器および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器をさらに備える。ローパス共振器およびバンドパス共振器は、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成される。ローパス共振器およびバンドパス共振器の各々の一部分が、誘電体材料で被覆される。２つまたはそれ以上のバンドパス共振器は、内側キャビティの２つの側において構成され、したがって、少なくとも２つの共振器が、互いに対向するように位置合わせされる。
【0012】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、ローパス共振器とバンドパス共振器との間の、内側キャビティ中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第１のセパレータと、内側キャビティの２つの側におけるバンドパス共振器間の、内側キャビティ中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第２のセパレータとをさらに備える。
【0013】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、フィルタ処理されるべき信号を受信するための入力ポートと、フィルタ処理された信号を出力するための出力ポートとをさらに備える。
【0014】
本明細書のいくつかの実施形態によれば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、誘電体材料の第１の結合構造をさらに備え得る。第１の結合構造は、互いに対向する２つの共振器間に構成され、第１の結合構造は、一方の共振器の誘電体材料被覆部分に接続されるか、または両方の共振器の誘電体材料被覆部分に接続され得る。
【0015】
言い換えれば、本明細書の実施形態によれば、フィルタの高いＱファクタと小さいサイズとの間の矛盾を解決するために、誘電体材料で被覆されたシートメタルによって形成された一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットが提供される。
【0016】
本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、いくつかの利点、たとえば、以下を有する。
・ ボリュームが、旧来のメタルフィルタと比較して、より小さく、より軽い。誘電体材料、たとえばプラスチックを使用して、被覆シートメタル共振器が、共振器のサイズを低減するために共振器の共振周波数を効果的に低減することができる。次には、共振器を含んでいるキャビティのサイズが低減され、結果として、フィルタ全体のサイズが低減される。
・ 誘電体材料の誘電率が空気よりも高く、共振器の電界の一部分が、誘電体被覆境界における制約であり、したがって、単一のキャビティの最大電界強度が比較的より低く、これは、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの電力ハンドリング容量を著しく改善することができる。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、製造プロセスにおいて、押圧および曲げによって成形され得、次いで、共振器を覆うためにプラスチック射出成形が使用される。この製造プロセスは、メタルフィルタユニットを形成するためにはんだ付けすることまたは緊くねじで締めることを伴う旧来のプロセスと比較して、共振器の許容レベル、およびＲＦ性能の一貫性を改善する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットにおいて、負結合（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）構造と正結合（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）構造の両方が導入され得る。互いに対向する２つのプラスチック被覆共振器の上側半分が、強い負結合を形成するためにプラスチックで充填され得る。負結合は、接続するプラスチックのサイズを調節することによってまたは負荷ねじ（ｌｏａｄｉｎｇ ｓｃｒｅｗ）によって、自由に調節され得る。したがって、提案される結合構造は、相互結合が制御されることをより容易にする。負結合および正結合は、よりフレキシブルに確立、ルーティング、および配置され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの設計は、無線性能の異なる仕様に応じてフレキシブルであり得る。ローパスおよびバンドパスの共振器の数が、無線性能要件に応じて調節され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、マクロ基地局のための設計において、よりフレキシブルであり、屋内の小さい基地局、および旧来のマクロ基地局のために使用され得、製造およびコストにおける利点を有する。
・ ローパスフィルタは、シートメタル上でバンドパスフィルタと一体化され、８ＧＨｚ～１８ＧＨｚにおける無線周波数信号のための強い抑制を提供することができる。
・ ボリュームが、旧来のメタルフィルタと比較して、より小さく、より軽い。誘電体材料、たとえばプラスチックを使用して、被覆シートメタル共振器が、共振器のサイズを低減するために共振器の共振周波数を効果的に低減することができる。次には、共振器を含んでいるキャビティのサイズが低減され、結果として、フィルタ全体のサイズが低減される。
・ 誘電体材料の誘電率が空気よりも高く、共振器の電界の一部分が、誘電体被覆境界における制約であり、したがって、単一のキャビティの最大電界強度が比較的より低く、これは、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの電力ハンドリング容量を著しく改善することができる。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、製造プロセスにおいて、押圧および曲げによって成形され得、次いで、共振器を覆うためにプラスチック射出成形が使用される。この製造プロセスは、メタルフィルタユニットを形成するためにはんだ付けすることまたは緊くねじで締めることを伴う旧来のプロセスと比較して、共振器の許容レベル、およびＲＦ性能の一貫性を改善する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットにおいて、負結合（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）構造と正結合（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）構造の両方が導入され得る。互いに対向する２つのプラスチック被覆共振器の上側半分が、強い負結合を形成するためにプラスチックで充填され得る。負結合は、接続するプラスチックのサイズを調節することによってまたは負荷ねじ（ｌｏａｄｉｎｇ ｓｃｒｅｗ）によって、自由に調節され得る。したがって、提案される結合構造は、相互結合が制御されることをより容易にする。負結合および正結合は、よりフレキシブルに確立、ルーティング、および配置され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの設計は、無線性能の異なる仕様に応じてフレキシブルであり得る。ローパスおよびバンドパスの共振器の数が、無線性能要件に応じて調節され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、マクロ基地局のための設計において、よりフレキシブルであり、屋内の小さい基地局、および旧来のマクロ基地局のために使用され得、製造およびコストにおける利点を有する。
・ ローパスフィルタは、シートメタル上でバンドパスフィルタと一体化され、８ＧＨｚ～１８ＧＨｚにおける無線周波数信号のための強い抑制を提供することができる。
【0017】
したがって、本明細書の実施形態は、改善された無線性能、電力ハンドリング容量および信頼性をもつ、ならびに同時に、低減されたサイズおよび重量をもつ、フィルタユニットを提供する。
【0018】
本明細書の実施形態の例が、添付の図面を参照しながらより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1a】本明細書の実施形態による、ローパスフィルタおよびバンドパスフィルタのメタルシートの平面展開（ｆｌａｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の一例を示す図である。
【図1b】本明細書の実施形態による、共振器のいくつかの例示的な形状を示す図である。
【図2】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの例示的な本体の図である。
【図3】本明細書の実施形態による、共振器の部分が誘電体材料で被覆された、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの例示的な本体の図である。
【図4a】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの例示的な構造の図である。
【図4c】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの例示的な構造の別の図である。
【図5a】メタル共振器の単一のキャビティ中の電界の分布の簡略化された上面図である。
【図5b】２つのシートメタル共振器間の負結合電界の分布の簡略化された上面図である。
【図5c】２つのシートメタル共振器間の電界の分布の簡略化された側面図である。
【図5d】２つのシートメタル共振器間の電界の分布の簡略化された側面図である。
【図6】本明細書の実施形態による、正結合および負結合をもつ、互いに対向する２つの共振器の１つの例示的な構造を示す図である。
【図7】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットについてのＳパラメータシミュレーション結果を示す図である。
【図8】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットについての帯域外高周波数抑制性能のシミュレーション結果を示す図である。
【図9】本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットが実装され得るデバイスを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本明細書の実施形態によれば、フィルタのＱファクタとサイズとの間の矛盾を解決するために、ローパス機能およびバンドパス機能がシートメタル材料によって形成され、シートメタル材料の部分が誘電体材料により被覆された、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットが提供される。
【0021】
本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、１つまたは複数のローパス共振器を備えるローパスフィルタと、２つまたはそれ以上のバンドパス共振器を備えるバンドパスフィルタとを備える、本体を備える。ローパス共振器およびバンドパス共振器は、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成される。本体のサイズを低減するために、メタルシート共振器の部分が誘電体材料で被覆され得る。
【0022】
図１ａは、メタル材料のシート１００によって一体に形成された、ローパス（ＬＰ）フィルタＬＰ１１０およびバンドパス（ＢＰ）フィルタＢＰ１２０の平面展開を示す。シートメタル材料は、電気めっきされたシートメタルであり得る。ローパスフィルタＬＰ１１０およびバンドパスフィルタＢＰ１２０は、シートメタルワイヤ切断、成形またはスタンピング処理によって形成され得る。
【0023】
図１は、例示のためのものにすぎず、メタルのシートによって一体に形成された、ローパスフィルタＬＰ１１０およびバンドパスフィルタＢＰ１２０の例示的な構造を示す。それが図１に示されており、ローパスフィルタＬＰ１１０は３つのＬＰ共振器１１１、１１２、１１３を備え、バンドパスフィルタＢＰ１２０は６つのＢＰ共振器１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６を備える。しかしながら、ローパス共振器およびバンドパス共振器の数および形状は、異なる適用シナリオに応じて変動し得る。共振器の数は、フィルタの性能に関係する。フィルタ共振器の数が多いほど、帯域外抑制が良好になるが、挿入損失が不良になる。図１ｂは、共振器のいくつかの例示的な形状を示す。
【0024】
ローパスフィルタＬＰ１１０およびバンドパスフィルタＢＰ１２０の平面メタルシートが、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの本体を形成するために曲げられる。たとえば、ローパス共振器およびバンドパス共振器１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６の平面メタルシートが、製造における曲げ処理によって、図１に示されている位置１３１、１３２、１３３において曲げられ得る。
【0025】
図２は、曲げプロセスが、図１に示されているローパス共振器およびバンドパス共振器１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６の平面メタルシートに対して実施された後の、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの本体２００を示す。この例では、バンドパス共振器１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６は、図１に示されている曲げ位置１３２、１３３において実施された曲げ処理の後に、対称構造に形成された。６つのバンドパス共振器１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６は、２つの側において構成および位置合わせされ、各側が、３つの共振器を備える。図２からわかるように、互いに対向する位置合わせされた共振器の３つのペアがある。たとえば、ＢＰ共振器１２１とＢＰ共振器１２６とは、互いに対向する位置合わせされた共振器のペアであり、ＢＰ共振器１２２とＢＰ共振器１２５とは、互いに対向する位置合わせされた共振器のペアであり、ＢＰ共振器１２３とＢＰ共振器１２４とは、互いに対向する位置合わせされた共振器のペアである。
【0026】
曲げ位置は、異なる適用シナリオに従って、図１に示されているもの以外の他の場所において選択され得る。その場合、バンドパス共振器１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６は、非対称構造に形成され得、たとえば、一方の側が２つの共振器を備え、他方の側が４つの共振器を備え、互いに対向する位置合わせされた共振器の２つのペアがある。曲げ位置は、自由に選択され得る。
【0027】
図３は、３０１によって示されている、ローパス共振器およびバンドパス共振器の各々の一部分が、誘電体材料で被覆される、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの本体３００を示す。誘電体材料は、プラスチック、他のポリマー材料またはセラミックであり得る。
【0028】
同じＱ値の場合、周波数が低いほど、共振器の単一のキャビティのボリュームが大きくなる。共振器の共振周波数は、格納された電界のエネルギーが格納された磁界のエネルギーに等しい、周波数である。プラスチック被覆高誘電体材料は、電界エネルギーおよび磁界エネルギーを、大部分が共振器の近くに集中されるようにし、より低い周波数において電磁界エネルギーに等しくする。したがって、誘電体材料被覆シートメタル共振器を使用することは、共振器のサイズを低減するために共振器の共振周波数を効果的に低減することができる。その結果、共振器の単一のキャビティのサイズ、また、いくつかの単一のキャビティからなるフィルタユニット全体のサイズが、低減され得る。
【0029】
誘電体材料、たとえば、プラスチックの誘電率が空気よりも高いので、共振器によって生成される電界の一部分が、プラスチック境界内での制約である。したがって、共振器を含んでいる単一のキャビティの最大電界強度が比較的より低く、これは、フィルタユニットの電力ハンドリング容量を著しく改善することができる。
【0030】
１．８～１０の誘電率をもつ材料が好ましい。実際の使用では、フィルタの挿入損失特性に基づいて、１０００分の１よりも低い誘電損角（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏｓｓ Ａｎｇｌｅ）をもつ材料が好ましい。誘電損角は、誘電体材料における電界ベクトルと電気変位との間の位相差である。この位相差は、誘電体におけるエネルギー損失によって引き起こされる。
【0031】
本体３００は、完全なフィルタを形成するためにシェル中に配置される。図４ａは、本明細書の実施形態による、完全な一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００の例示的な構造を示す。本体３００、すなわち、誘電体材料被覆ローパス共振器およびバンドパス共振器は、導電性材料のシェル４０２によって形成された内側キャビティ４０１中に含まれている。シェル４０２は、形材（ｐｒｏｆｉｌｅ）と、曲げシートメタルと、平面シートメタルとの任意の組合せから作られ得る。
【0032】
本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、内側キャビティ４０１と、内側キャビティ４０１中に備えられる、１つまたは複数のローパス共振器４１１、４１２、４１３および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器４２１、４２２、．．．４２６とを備える。ローパス共振器およびバンドパス共振器４１１、４１２、４１３、４２１、．．．４２６は、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成される。ローパス共振器およびバンドパス共振器４１１、４１２、４１３、４２１、．．．４２６の各々の一部分が、誘電体材料で被覆される。
【0033】
２つまたはそれ以上のバンドパス共振器４２１、．．．４２６は、内側キャビティ４０１の２つの側において構成され、したがって、少なくとも２つの共振器、たとえばバンドパス共振器４２２とバンドパス共振器４２５とが、互いに対向するように位置合わせされる。
【0034】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、ローパス共振器４１１、４１２、４１３とバンドパス共振器４２１、．．．４２６との間の空間を分離するために、ローパス共振器４１１、４１２、４１３とバンドパス共振器４２１、．．．４２６との間の、内側キャビティ４０１中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第１のセパレータ４３０をさらに備える。
【0035】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、バンドパス共振器の２つの側間の空間を分離するために、キャビティ４０１の２つの側におけるバンドパス共振器間の、内側キャビティ４０１中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第２のセパレータ４４０をさらに備える。
【0036】
一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、フィルタ処理されるべき信号を受信するための入力ポート４５０と、フィルタ処理された信号を出力するための出力ポート４６０とをさらに備える。
【0037】
本明細書の実施形態によれば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００において負結合構造が導入され得る。たとえば、互いに対向する２つのプラスチック被覆共振器の上側半分が、強い負結合を形成するためにプラスチックで充填され得る。
【0038】
したがって、本明細書のいくつかの実施形態によれば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、誘電体材料の第１の結合構造４７０をさらに備え得る。第１の結合構造４７０は、互いに対向する２つのＢＰ共振器間に、たとえばＢＰ共振器４２２とＢＰ共振器４２５との間に構成され得る。第１の結合構造４７０は、図４ａに示されているように、両方の共振器の誘電体材料被覆部分に接続され得る。
【0039】
図４ｂは、第１のセパレータ４３０および第２のセパレータ４４０と負結合構造４７０とのより明瞭な図を与えるための、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００の概略上面図である。
【0040】
第１の結合構造４７０はまた、２つの対向するＢＰ共振器のうちの一方の誘電体材料被覆部分のみに接続され得、たとえば、第１の結合構造４７０は、図４ｃに示されているように、ＢＰ共振器４２５のみに接続される。
【0041】
負結合は、共振器の上部において起こる。したがって、第１の結合構造４７０は負結合構造である。負結合は、結合構造４７０のサイズおよび形状とともに変化する。したがって、負結合は、結合構造４７０のサイズおよび／または形状を調節することによって、自由に調節され得る。負結合は、図４ｄに示されているように結合構造４７０の中央に配置された負荷ねじ４８０、または図４ｅに示されているように結合構造４７０の側に配置された負荷ねじ４９０によっても調節され得る。
【0042】
誘電体材料の第１の結合構造４７０は、互いに対向する２つの共振器の上部においてペーシングされ、したがって、２つの共振器によって生成される電界の方向が反対であることの結果として、２つの共振器間の負結合が達成される。
【0043】
図５ａは、単一のシートメタル共振器の単一のキャビティ中の電界の分布の簡略化された上面図である。矢印が、共振器によって生成される電界の方向を表す。概して、２つのシートメタル共振器間に負結合があるとき、１つのシートメタル共振器の単一のキャビティ中の電界の方向が、別のシートメタル共振器の別の単一のキャビティ中の電界の方向と反対でなければならない。図５ｂは、２つのシートメタル共振器間の負結合電界の典型的な分布の簡略化された上面図である。わかり得るように、２つの共振器によって生成される電界の方向が反対である。
【0044】
図５ｃは、２つのシートメタル共振器間の電界の分布の簡略化された側面図である。結合窓が共振器の上部にある。２つの共振器の結合の後に、２つの共振器の電界の方向が完全に反対である。この結合は負結合と呼ばれる。
【0045】
図５ｄは、２つのシートメタル共振器間の電界の分布の簡略化された側面図である。結合窓が共振器の下部にある。２つの共振器の結合の後に、２つの共振器の電界方向が同じである。この結合は正結合と呼ばれる。
【0046】
２つの共振器間で正結合が起こったとき、１つの共振器の１つの単一のキャビティ中の電界の方向が、概して、別の共振器の別の単一のキャビティ中の電界の方向と同じであることになる。プラスチック被覆位置が２つの共振器の下部にあるとき、共振器の結合は、正結合を作り出すことになり、結合強度が、結合窓の変化とともに変動する。図６は、共振器の下部に配置された正結合窓６１１と、共振器の上部に配置された負結合窓６１２との例示的な構造を示す。
【0047】
したがって、本明細書のいくつかの実施形態によれば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、第２の結合構造６１１をさらに備え得る。第２の結合構造６１１は、２つの共振器の下部においてペーシングされ得、したがって、２つの共振器によって生成される電界の方向が同じであることの結果として、２つの共振器間の正結合が達成される。
【0048】
正結合は、互いに対向する２つの共振器間の結合構造、または内側キャビティ４０１の同じ側における任意の２つの隣接共振器間の結合構造によって、達成され得る。概して、共振器の下部と上側との間で、たとえば、開いた窓構造６１１、誘電体材料の結合構造、直接メタルバー接続などが、すべて、正結合である。
【0049】
図７は、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００の典型的な使用事例についての、Ｓパラメータのシミュレーション結果、入力対入力Ｓ１１曲線、出力対入力Ｓ２１曲線、および出力対出力Ｓ２２曲線を示す図である。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００の構造から、フィルタが、バンドパスフィルタについて、２つの１次ゼロを生じる、第２の共振器と第５の共振器との間の負結合を作り出し、２つの２次ゼロを生じる、第１の共振器および第６の共振器における正結合を作り出すことがわかり得る。
【0050】
図８は、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００の高周波数における帯域外抑制性能を示す図であり、これは、８Ｇｈｚ～１６Ｇｈｚの高周波数領域において－３０ｄＢ超である。
【0051】
本明細書の実施形態による、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、様々な電子デバイス、あるいは無線周波数信号をフィルタ処理することが必要とされる任意のデバイスまたは装置において、採用され得る。図９は、デバイス９００のためのブロック図を示す。デバイス９００は、アンテナユニット９１２、送信機、受信機またはその両方、すなわちトランシーバＲｘ／Ｔｘ９１４０などを備え得る、無線ユニット９１０を備え得る。デバイス９００は、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００を備える。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、無線ユニット９１０中に、アンテナユニット９１２中に、またはトランシーバＲｘ／Ｔｘ９１４中に備えられ得る。デバイス９００は、他のユニットを備え得、ここで、メモリ９２０、処理ユニット９３０が示されている。デバイス９００は、セルラ通信システムのための無線基地局またはマイクロ基地局、あるいは無線周波数信号をフィルタ処理するためのフィルタが必要とされる任意のデバイスであり得る。
【0052】
１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００はまた、マルチバンドフィルタユニットを形成し、様々な電子デバイス、あるいは無線周波数信号をフィルタ処理することが必要とされる任意のデバイスまたは装置において採用され得る。
【0053】
要約すると、本明細書の実施形態によれば、誘電体材料で被覆されたシートメタルによって形成された一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００が提供され、いくつかの利点、たとえば、以下を有する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００を使用する無線ユニットについての低減されたサイズおよび重量。ボリュームが、旧来のメタルフィルタと比較して、より小さく、より軽い。誘電体材料、たとえばプラスチックを使用して、被覆シートメタル共振器が、共振器のサイズを低減するために共振器の共振周波数を効果的に低減することができる。次には、共振器を含んでいるキャビティのサイズが低減され、結果として、フィルタ全体のサイズが低減される。
・ フィルタのＱ値とサイズとの間の設計矛盾を解決すること。
・ フィルタのサイズを低減しながら、より良好な信頼性を得ること。
・ 複雑なマルチバンドＦＵを実現すること。
・ 小さいサイズまたはボリュームでより良好な電力ハンドリング容量を得ること。誘電体材料の誘電率が空気よりも高く、共振器の電界の一部分が、誘電体被覆境界における制約であり、したがって、単一のキャビティの最大電界強度が比較的より低く、これは、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの電力ハンドリング容量を著しく改善することができる。
・ ＰＣＢ ＬＰＦと比較して、より良好な帯域外減衰を実現することおよびより良好な挿入損失を得ること。ローパスフィルタは、シートメタル上でバンドパスフィルタと一体化され、８ＧＨｚ～１８ＧＨｚにおける無線周波数信号のための強い抑制を提供することができる。広帯域幅およびより良好な調波減衰（ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）を得ることが容易。
・ フィルタのためのフレキシブルな組み立てソリューション、ならびに高レベル構築実践ソリューションを提供すること、たとえば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、他の機能ユニットと接続するとき、ＰＣＢ上にはんだ付けされるか、またはメタル部品によるねじ固定ソリューションを使用し得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、製造プロセスにおいて、押圧および曲げによって成形され得、次いで、共振器を覆うためにプラスチック射出成形が使用され得る。この製造プロセスは、メタルフィルタユニットを形成するためにはんだ付けすることまたは緊くねじで締めることを伴う旧来のプロセスと比較して、共振器の許容レベル、およびＲＦ性能の一貫性を改善する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットにおいて、負結合構造と正結合構造の両方が導入され得る。互いに対向する２つのプラスチック被覆共振器の上側半分が、強い負結合を形成するためにプラスチックで充填され得る。負結合は、接続するプラスチックのサイズを調節することによってまたは負荷ねじによって、自由に調節され得る。したがって、提案される結合構造は、相互結合が制御されることをより容易にする。負結合および正結合は、よりフレキシブルに確立、ルーティング、および配置され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの設計は、無線性能の異なる仕様に応じてフレキシブルであり得る。ローパスおよびバンドパスの共振器の数が、無線性能要件に応じて調節され得る。
・ 適切なコストでの良好な性能。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、マクロ基地局のための設計において、よりフレキシブルであり、屋内の小さい基地局、および旧来のマクロ基地局のために使用され得、製造およびコストにおける利点を有する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００を使用する無線ユニットについての低減されたサイズおよび重量。ボリュームが、旧来のメタルフィルタと比較して、より小さく、より軽い。誘電体材料、たとえばプラスチックを使用して、被覆シートメタル共振器が、共振器のサイズを低減するために共振器の共振周波数を効果的に低減することができる。次には、共振器を含んでいるキャビティのサイズが低減され、結果として、フィルタ全体のサイズが低減される。
・ フィルタのＱ値とサイズとの間の設計矛盾を解決すること。
・ フィルタのサイズを低減しながら、より良好な信頼性を得ること。
・ 複雑なマルチバンドＦＵを実現すること。
・ 小さいサイズまたはボリュームでより良好な電力ハンドリング容量を得ること。誘電体材料の誘電率が空気よりも高く、共振器の電界の一部分が、誘電体被覆境界における制約であり、したがって、単一のキャビティの最大電界強度が比較的より低く、これは、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの電力ハンドリング容量を著しく改善することができる。
・ ＰＣＢ ＬＰＦと比較して、より良好な帯域外減衰を実現することおよびより良好な挿入損失を得ること。ローパスフィルタは、シートメタル上でバンドパスフィルタと一体化され、８ＧＨｚ～１８ＧＨｚにおける無線周波数信号のための強い抑制を提供することができる。広帯域幅およびより良好な調波減衰（ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）を得ることが容易。
・ フィルタのためのフレキシブルな組み立てソリューション、ならびに高レベル構築実践ソリューションを提供すること、たとえば、一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット４００は、他の機能ユニットと接続するとき、ＰＣＢ上にはんだ付けされるか、またはメタル部品によるねじ固定ソリューションを使用し得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、製造プロセスにおいて、押圧および曲げによって成形され得、次いで、共振器を覆うためにプラスチック射出成形が使用され得る。この製造プロセスは、メタルフィルタユニットを形成するためにはんだ付けすることまたは緊くねじで締めることを伴う旧来のプロセスと比較して、共振器の許容レベル、およびＲＦ性能の一貫性を改善する。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットにおいて、負結合構造と正結合構造の両方が導入され得る。互いに対向する２つのプラスチック被覆共振器の上側半分が、強い負結合を形成するためにプラスチックで充填され得る。負結合は、接続するプラスチックのサイズを調節することによってまたは負荷ねじによって、自由に調節され得る。したがって、提案される結合構造は、相互結合が制御されることをより容易にする。負結合および正結合は、よりフレキシブルに確立、ルーティング、および配置され得る。
・ 一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットの設計は、無線性能の異なる仕様に応じてフレキシブルであり得る。ローパスおよびバンドパスの共振器の数が、無線性能要件に応じて調節され得る。
・ 適切なコストでの良好な性能。一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニットは、マクロ基地局のための設計において、よりフレキシブルであり、屋内の小さい基地局、および旧来のマクロ基地局のために使用され得、製造およびコストにおける利点を有する。
【0054】
本明細書で使用されるとき、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は、非限定的、すなわち、「少なくとも～からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｆ）」を意味するとして解釈されるものとする。
【0055】
本明細書の実施形態は、上記で説明された好ましい実施形態に限定されない。様々な代替形態、変更形態および等価物が使用され得る。したがって、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲によって規定される、本発明の範囲を限定するものとしてとられるべきでない。
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図4e】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性材料のシェル（４０２）によって形成された内側キャビティ（４０１）と、前記内側キャビティ（４０１）中に備えられる、１つまたは複数のローパス共振器（４１１、４１２、４１３）および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）であって、前記ローパス共振器および前記バンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）が、電気めっきされたシートメタル材料によって一体に形成され、前記ローパス共振器および前記バンドパス共振器（４１１、４１２、４１３、４２１、４２２、．．．４２６）の各々の一部分が、誘電体材料で被覆され、前記２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）が、前記内側キャビティ（４０１）の２つの側において構成され、したがって、少なくとも２つの共振器が、互いに対向するように位置合わせされる、１つまたは複数のローパス共振器（４１１、４１２、４１３）および２つまたはそれ以上のバンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）と、
前記ローパス共振器（４１１、４１２、４１３）と前記バンドパス共振器（４２１、４２２、．．．４２６）との間の、前記内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第１のセパレータ（４３０）と、
前記内側キャビティ４０１の前記２つの側における前記バンドパス共振器間の、前記内側キャビティ（４０１）中に構成される、電気めっきされたシートメタルの第２のセパレータ（４４０）と、
フィルタ処理されるべき信号を受信するための入力ポート（４５０）と、
フィルタ処理された信号を出力するための出力ポート（４６０）と
を備える一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項2】
前記誘電体材料が、プラスチック、他のポリマー材料、またはセラミックである、請求項１に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項3】
前記一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）が、前記誘電体材料の第１の結合構造（４７０）をさらに備え、前記第１の結合構造（４７０）が、互いに対向する前記２つの共振器間に構成され、前記第１の結合構造（４７０）が、一方の共振器（４２５）の前記誘電体材料被覆部分に接続されるか、または両方の共振器（４２２、４２５）の前記誘電体材料被覆部分に接続される、請求項１に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項4】
前記誘電体材料の前記第１の結合構造（４７０）が、互いに対向する前記２つの共振器（４２２、４２５）の上部においてペーシングされ、したがって、前記２つの共振器（４２２、４２５）によって生成される電界の方向が反対であることの結果として、前記２つの共振器間の負結合が達成される、請求項３に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項5】
前記一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）が、第２の結合構造（６１１）をさらに備え、前記第２の結合構造（６１１）が、２つの共振器の下部においてペーシングされ、したがって、前記２つの共振器によって生成される電界の方向が同じであることの結果として、前記２つの共振器間の正結合が達成される、請求項１に記載の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるマルチバンドフィルタユニット。
【請求項7】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるアンテナユニット（９１２）。
【請求項8】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備える無線ユニット（９１０）。
【請求項9】
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つまたは複数の一体化ローパスおよびバンドパスフィルタユニット（４００）を備えるデバイス（９００）。
【請求項10】
前記デバイスが、セルラ通信システムのための基地局またはマイクロ基地局である、請求項９に記載のデバイス（９００）。
【国際調査報告】