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Bezug auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung nimmt den Anmeldetag der am 17. Mai 2010 angemeldeten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/345,382 mit dem Titel „Dielectric Waveguide Filter with Structure and Method for Adjusting Bandwidth” in Anspruch, deren gesamte Offenbarung zusammen mit allen dort zitierten Dokumenten durch Bezugnahme einbezogen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf dielektrische Wellenleiterfilter und insbesondere auf eine Struktur und ein Verfahren zum Anpassen der Bandbreite eines dielektrischen Wellenleiterfilters.
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Hintergrund der Erfindung
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Keramische dielektrische Wellenleiterfilter sind im Stand der Technik wohlbekannt. Gegenwärtig werden in der elektronischen Industrie keramische dielektrische Wellenleiterfilter üblicherweise unter Verwendung einer „allpoligen” Konfiguration ausgeführt, bei der alle Resonatoren auf die Durchlassbandfrequenzen eingestellt sind. Bei dieser Art der Anordnung besteht eine Möglichkeit die Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes zu erhöhen, darin, die Anzahl der Resonatoren zu erhöhen. Die Anzahl der Pole in einem Wellenleiterfilter bestimmt wichtige elektrische Charakteristiken, wie beispielsweise die Durchlassband-Einfügungsdämpfung und die Sperrdämpfung. Die Länge und Breite der resonanten Hohlräume, auch als resonante Zellen oder Resonatoren bekannt, helfen dabei, die Mittenfrequenz des Wellenleiterfilters einzustellen.
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Das
US-Patent Nr. 5,926,079 von Heine u. a. zeigt einen keramischen dielektrischen Monoblock-Wellenleiterfilter des Standes der Technik, bei welchem fünf Resonatoren entlang der Länge des Monoblocks in Reihe beabstandet sind und ein elektrisches Signal aufeinanderfolgende Resonatoren in Reihe durchfließt, um ein Durchgangsband auszubilden. Wellenleiterfilter der Art, wie sie in dem
US-Patent Nr. 5,926,079 von Heine u. a. offenbart sind, werden für dieselbe Art von Filteranwendungen verwendet wie traditionelle dielektrische Monoblockfilter mit Durchgangslochresonatoren der Art, wie sie beispielsweise in
US-Patent Nr. 4,692,726 von Green u. a. offenbart sind. Eine typische Anwendung für Wellenleiterfilter ist die Verwendung in Sende-/Empfangsgeräten für Basisstationen für Mobilfunknetzwerke.
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Es ist aus dem Stand der Technik auch wohlbekannt, dass die Länge und Breite eines keramischen Wellenleiterfilters, wie beispielsweise des in dem
US-Patent Nr. 5,926,079 von Heine u. a. offenbarten keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters, die Durchgangsbandfrequenz des Wellenleiterfilters definiert und bestimmt, während die Höhe/Dicke des Wellenleiterfilters den Leerlauf-Q-Faktor der Wellenleiterfilterresonatoren und daher die Einfügungsdämpfung in dem Durchgangsband des Wellenleiterfilters bestimmt. In dem
US-Patent Nr. 5,926,079 von Heine u. a. stellt die Positionierung der Eingangs-/Ausgangs-Sacklöcher zentral in Monoblockbrückenbereichen, welche zwischen den Resonatoren ausgebildet sind, und benachbart zu Schlitzen, welche in dem Monoblock ausgebildet sind, die notwendige externe Kopplungsbandbreite des Wellenleiterfilters bereit.
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Das Plattieren der Eingangs-/Ausgangs-Sacklöcher während des Fertigungsprozesses hat sich jedoch als unzuverlässig herausgestellt und kann zu einer unvorhersehbaren Filterleistungsfähigkeit führen. Die Verwendung von plattierten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöchern hat sich für bestimmte Anwendungen als zuverlässig erwiesen, beispielsweise für die verhältnismäßig dünnen Resonatoren von Wellenleiterverzögerungsleitungen des in der US-Patentanmeldung Nr. 2010/0024973 offenbarten Typs. Bei der Verwendung in Verbindung mit dicken Wellenleiterfiltern beschränkt die Kopplung mit plattierten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöchern jedoch die externe Bandbreite auf unangemessen niedrige Bandfilter.
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Die vorliegende Erfindung ist daher gerichtet auf eine neue und neuartige Struktur bzw. ein Verfahren zum Bereitstellen der notwendigen externen Bandbreite in einem dicken Wellenleiterfilter, welches plattierte Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher enthält, ohne eine Erhöhung der Einfügungsdämpfung des Wellenleiterfilters.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Wellenleiterfilter mit einem Monoblock eines dielektrischen Materials, welcher mehrere äußere Oberflächen und wenigstens eine Stufe mit einer äußeren Oberfläche, die von einer der äußeren Oberflächen des Monoblocks beabstandet ist, umfasst sowie wenigstens ein sich durch den Monoblock erstreckendes Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch, welches erste und zweite Öffnungen in einer der äußeren Oberflächen des Monoblocks bzw. der äußeren Oberfläche der wenigstens einen Stufe definiert, umfasst.
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In einer Ausführungsform erstreckt sich die äußere Oberfläche der wenigstens einen Stufe einwärts von der einen der äußeren Oberflächen des Monoblocks und definiert eine Aussparung in dem Monoblock, wobei die zweite Öffnung des wenigstens einen Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches in der Aussparung endet.
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In einer Ausführungsform umfasst das Wellenleiterfilter zusätzlich eine in dem Monoblock definierte Hochfrequenz-Signalbrücke, wobei die Hochfrequenz-Signalbrücke in dem Bereich des Monoblocks mit der Aussparung angeordnet ist, um einen Shunt-Widerstand Null zu definieren.
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In einer Ausführungsform umfasst der Monoblock einen ersten Endabschnitt mit einer ersten Endoberfläche, wobei die Aussparung in dem ersten Endabschnitt definiert ist und die Hochfrequenz-Signalbrücke in dem Monoblock zwischen der ersten Endoberfläche und dem wenigstens einen Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform ist die Hochfrequenz-Signalbrücke durch einen Schlitz definiert, welcher sich in den Monoblock erstreckt und in der Aussparung endet.
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In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich die äußere Oberfläche der wenigstens einen Stufe von der einen der äußeren Oberflächen des Monoblocks aus auswärts.
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In einer bestimmten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Wellenleiter-Filter mit einem Monoblock eines dielektrischen Materials, welcher eine leitfähige äußere Oberfläche, wenigstens erste und zweite Stufen und wenigstens erste und zweite Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher, die sich durch die erste und zweite Stufe hindurch erstrecken und entsprechende gegenüberliegende erste und zweite Öffnungen in der äußeren Oberfläche des Monoblocks bzw. der ersten und zweiten Stufe definieren, umfasst.
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Die ersten und zweiten Stufen werden durch erste bzw. zweite Aussparungen definiert, welche in dem Monoblock definiert sind, und die zweiten Öffnungen des ersten bzw. zweiten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches enden in der ersten bzw. zweiten Aussparung.
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In einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten Aussparungen in ersten bzw. zweiten gegenüberliegenden Endabschnitten des Monoblocks definiert.
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In einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich mehrere Hochfrequenz-Signalbrücken voneinander beabstandet entlang der Länge des Monoblocks, um mehrere Resonatoren zu definieren.
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In einer Ausführungsform umfassen die ersten und zweiten Endabschnitte erste bzw. zweite Endoberflächen, wobei eine der mehreren Hochfrequenz-Signalbrücken und das erste Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch in dem ersten Endabschnitt des Monoblocks definiert ist, wobei die erste Aussparung darin derart definiert ist, dass die eine der mehreren Hochfrequenz-Signalbrücken zwischen der ersten Endoberfläche und dem ersten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch angeordnet ist, um einen ersten Shunt-Widerstand Null zu definieren.
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In einer Ausführungsform weist die erste Aussparung eine größere Länge auf als die zweite Aussparung.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Anpassen der Bandbreite eines Wellenleiterfilters mit wenigstens den nachfolgenden Schritten: Bereitstellen eines Monoblocks eines dielektrischen Materials mit einer äußeren Oberfläche, wenigstens einer ersten Stufe und wenigstens einem ersten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch, welches sich durch den Monoblock hindurch erstreckt und in entsprechenden Öffnungen in der ersten Stufe bzw. der äußeren Oberfläche des Monoblocks endet; und Anpassen der Höhe der Stufe relativ zu der äußeren Oberfläche des Monoblocks, um die Bandbreite des Wellenleiterfilters anzupassen.
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In der Ausführungsform, in welcher die Stufe durch eine in dem Monoblock definierte Aussparung definiert ist, umfasst der Schritt des Anpassen der Höhe der Stufe den Schritt des Anpassens der Höhe der Aussparung.
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In der Ausführungsform, in welcher die Stufe durch einen Vorsprung auf dem Monoblock definiert ist, umfasst der Schritt des Anpassens der Höhe der Stufe den Schritt des Anpassens der Höhe des Vorsprungs.
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Das Verfahren kann zusätzlich auch den Schritt des Anpassens des Durchmessers des ersten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches umfassen, um die Bandbreite des Wellenleiterfilters anzupassen.
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Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, den begleitenden Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen klarer ersichtlich werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und andere Merkmale der Erfindung können am besten aus der nachfolgenden Beschreibung der begleitenden Figuren verstanden werden:
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1 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht des in 1 gezeigten keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters;
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2A ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsteilansicht einer alternativen Ausführungsform eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters, welches eine nach außen vorspringende Endstufe umfasst;
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3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, welches an einem seiner Enden einen Shunt-Widerstand Null umfasst;
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4 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht des in 3 gezeigten keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters;
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5 ist ein Graph, welcher die Änderung der externen Bandbreite (MHz) oder der Kopplung eines keramischen Wellenleiterfilters des in den 1, 2 und 2A gezeigten Typs in Abhängigkeit von einer Änderung der Größe (Höhe/Dicke) und der Richtung der Stufen, welche auf dem in den 1, 2 und 2A gezeigten Wellenleiterfilter ausgebildet sind, zeigt;
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6 ist ein Graph, welcher die Änderung der externen Bandbreite (MHz) oder der Kopplung eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters des in den 1 und 2 gezeigten Typs in Abhängigkeit von einer Änderung des Durchmessers der Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher, welche in dem in den 1 und 2 gezeigten Wellenleiterfilter definiert sind, zeigt;
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7 ist ein Graph, welcher die Leistungsfähigkeit des in den 1 und 2 gezeigten dielektrischen Wellenleiterfilters darstellt;
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8 ist ein Graph, welcher die Leistungsfähigkeit des in den 3 und 4 gezeigten keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters darstellt, wobei ein Shunt-Widerstand Null über dem Durchlassband konfiguriert ist (d. h. ein hochseitiger Shunt-Widerstand Null); und
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9 ist ein Graph, welcher die Leistungsfähigkeit des in den 3 und 4 gezeigten keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters darstellt, wobei ein Shunt-Widerstand Null unterhalb des Durchlassbandes konfiguriert ist (d. h. ein niedrigseitiger Shunt-Widerstand Null).
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches aus einem im Allgemeinen parallelepiped-förmigen Monoblock 101 ausgebildet ist, der jedwedes geeignete dielektrische Material, beispielsweise Keramik, umfassen kann und entgegengesetzte längs verlaufende obere und untere horizontale äußere Oberflächen 102 und 104, entgegengesetzte längs verlaufende vertikale äußere Seitenflächen 106 und 108 und entgegengesetzte vertikale querseitige äußere Endflächen 110 und 112 umfasst.
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Der Monoblock 101 umfasst mehrere resonante Abschnitte (auch als Kavitäten oder Zellen oder Resonatoren bezeichnet) 114, 116, 118, 120 und 122, welche entlang der Länge des Monoblocks 101 in Längsrichtung beabstandet sind und durch mehrere beabstandete vertikale Schlitze oder Kerben 124 und 126, welche in die Oberflächen 102, 104, 106 und 108 des Monoblocks 101 geschnitten sind, voneinander getrennt sind.
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Die Schlitze 124 erstrecken sich entlang der Länge der Seitenoberfläche 106 des Monoblocks 101 zueinander parallel und voneinander beabstandet. Jeder der Schlitze 124 schneidet durch die Seitenoberfläche 106 und die entgegengesetzten oberen und unteren horizontalen Oberflächen 102 und 104 und teilweise durch den Körper des Monoblocks 101. Die Schlitze 126 erstrecken sich entlang der Länge der entgegengesetzten Seitenoberfläche 108 des Monoblocks 101 zueinander parallel und voneinander beabstandet und den in der Seitenoberfläche 106 definierten Schlitzen 124 entgegengesetzt und zu ihnen co-planar. Jeder der Schlitze 126 schneidet durch die Seitenoberfläche 108 und die gegenüberliegenden oberen und unteren horizontalen Oberflächen 102 und 104 und teilweise durch den Körper des Monoblocks 101.
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Aufgrund ihrer einander gegenüberliegenden, beabstandeten und co-planaren Anordnung definieren die Schlitze 124 und 126 zusammen in dem Monoblock 101 mehrere im Allgemeinen mittig angeordnete Hochfrequenz-Signalbrücken 128, 130, 132 und 134, welche sich zwischen den entsprechenden Resonatoren 114, 116, 118, 120 und 122 erstrecken und diese verbinden. In der gezeigten Ausführungsform hängt die Breite jeder der Hochfrequenz-Signalbrücken 128, 130, 132 und 134 von dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Schlitzen 124 und 126 ab und beträgt in der gezeigten Ausführungsform ungefähr ein Drittel der Breite des Monoblocks 101.
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Obwohl dies in keiner der Figuren gezeigt ist, versteht sich, dass die Dicke oder Breite der Schlitze 124 und 126 und die Tiefe oder der Abstand, über welchen sich die Schlitze 124 und 126 von der entsprechenden Seitenoberfläche 106 oder 108 in den Körper des Monoblocks 101 erstrecken, in Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung variiert werden kann, so dass die Breite und die Länge der Hochfrequenz-Signalbrücken 128, 130, 132 und 134 entsprechend variiert werden kann, um eine Steuerung der elektrischen Kopplung und der Bandbreite des Wellenleiterfilters 100 zu ermöglichen und dadurch die Leistungscharakteristik des Wellenleiterfilters 100 zu steuern.
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Das Wellenleiterfilter 100 und, genauer gesagt, sein Monoblock 101 umfasst und definiert zusätzlich entsprechende entgegengesetzte Endstufen oder Aussparungen 136 und 138, welche jeweils einen im Allgemeinen L-förmigen eingelassenen oder vertieften oder abgesetzten oder ausgesparten Bereich oder Abschnitt der unteren Oberfläche 104, der entgegengesetzten Seitenoberflächen 106 und 108 und der entgegengesetzten Seitenendflächen 110 und 112 des Monoblocks 101 umfassen, aus denen dielektrisches keramisches Material entfernt wurde oder in denen es fehlt.
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In anderen Worten sind in den Ausführungsformen der 1 und 2 die ersten und zweiten Stufen 136 und 138 in und durch entgegengesetzte Endabschnitte oder Bereiche 170 und 172 des Monoblocks 101 definiert, welche eine Höhe a (2) aufweisen, die geringer als die Höhe b (2) des übrigen Monoblocks 101 ist.
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In wiederum anderen Worten umfasst in der Ausführung der 1 und 2 jede der Stufen 136 und 138 einen im Allgemeinen L-förmigen vertieften oder ausgesparten Abschnitt der entsprechenden in dem Monoblock 101 definierten Endresonatoren 114 bzw. 121 mit einer ersten im Allgemeinen horizontalen Oberfläche oder Deckfläche 140, welche von der unteren Oberfläche 104 des Monoblocks 101 aus einwärts angeordnet oder gerichtet ist, von ihr beabstandet ist und dazu parallel verläuft, und mit einer zweiten im Allgemeinen vertikalen Oberfläche oder Wand 142, welche von den entsprechenden Seitenendoberflächen 110 bzw. 112 des Monoblocks 101 aus einwärts angeordnet oder gerichtet ist, von ihnen beabstandet ist und parallel zu ihnen verläuft.
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Das Wellenleiterfilter 100 und, genauer gesagt, sein Monoblock 101 umfasst zusätzlich erste und zweite elektrische Hochfrequenz-Signal-Eingangs-/Ausgangs-Elektroden in der Form entsprechender erster und zweiter Durchgangslöcher 146 und 148, welche sich durch den Körper des Monoblocks 101 und, genauer gesagt, durch den Körper der in dem Monoblock 101 definierten entsprechenden Endresonantoren 114 und 122 zwischen und im Allgemeinen normal zu der Oberfläche 140 der entsprechenden Stufen 136 bzw. 138 und der oberen Oberfläche 102 des Monoblocks 101 erstrecken. Noch genauer gesagt, ist jedes der im Allgemeinen zylinderförmigen Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 und 148 von den entsprechenden querseitigen Endoberflächen 110 und 112 des Monoblocks 101 beabstandet und verläuft im Allgemeinen parallel dazu und definiert entsprechende im Allgemeinen kreisförmige Öffnungen 150 und 152, welche in der Stufenoberfläche 140 bzw. der oberen Oberfläche 102 des Monoblocks angeordnet sind und dort enden.
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In der Ausführung der 1 und 2 ist das Hochfrequenz-Signal-Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 146 zwischen der endseitigen Oberfläche 110 und der Stufenwand oder Oberfläche 142 und im Allgemeinen davon beabstandet und parallel dazu angeordnet und dort positioniert und erstreckt sich durch das Innere des Monoblocks 101, während das Hochfrequenz-Signal-Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 148 zwischen der endseitigen Oberfläche 112 und der Stufenwand oder Oberfläche 142 und im Allgemeinen davon beabstandet und parallel dazu angeordnet ist und dort positioniert ist und sich durch das Innere des Monoblocks 101 erstreckt.
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Alle äußeren Oberflächen 102, 104, 106, 108, 110 und 112 des Monoblocks 101 und die inneren Oberflächen der Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 und 148 sind mit einem geeigneten leitfähigen Material, wie beispielsweise Silber, bedeckt, mit der Ausnahme entsprechender unbedeckter (freiliegender keramischer), im Allgemeinen kreisförmiger Bereiche oder Ringe 154 und 156 auf der oberen Oberfläche 102 des Monoblocks, welche die Öffnungen 152 der Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 bzw. 148 umgeben. Obwohl dies in keiner der Figuren gezeigt ist, versteht sich, dass die Bereiche 154 und 156 stattdessen die Öffnungen 150, welche durch die entsprechenden Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 und 148 in der horizontalen Oberfläche oder Deckfläche 140 von jeder der Stufen 136 und 138 definiert sind, umgeben können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht in einem Wellenleiterfilter das Hinzufügen einer oder beider Stufen 136 bzw. 138 nur in den entsprechenden Bereichen des Monoblocks 101, welche die Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 bzw. 148 aufweisen (d. h. den Bereichen des Monoblocks 101 mit den entsprechenden Endresonatoren 114 und 122 reduzierter Höhe), die Anpassung der externen Bandbreite/der Kopplung/des Q-Wertes des Filters 100 (d. h. eines Schlüsselparameters der Ausgestaltung und Leistungsfähigkeit der Durchgangsbandfilter, welcher von der Bandbreite der beiden Endresonatoren 114 und 122 abhängt und einen Wert aufweist, welcher proportional höher als die innere Bandbreite des Filters ist) mit minimaler Auswirkung auf die Einfügungsdämpfung des Filters 100, weil die Reduzierung der Höhe des Monoblocks nur auf einen kleinen Bereich des Monoblocks 101 beschränkt ist.
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Das Hinzufügen der einen oder beider Stufen
136 und
138 nur in dem Bereich der entsprechenden Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher
146 bzw.
148 erlaubt vorteilhafterweise auch die Herstellung des Monoblocks
101 mit Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöchern, welche sich vollständig durch den Monoblock
101 hindurch erstrecken, im Gegensatz zu den sich nur teilweise hindurch erstreckenden Sacklöchern, die in dem
US-Patent Nr. 5,926,079 offenbart und schwieriger herzustellen sind.
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Obwohl die 1 und 2 ein Wellenleiterfilter 100 mit entsprechenden Stufen 136 und 138, welche durch entsprechende vertiefte oder ausgesparte Endbereiche oder -abschnitte des Monoblocks 101, aus denen dielektrisches Material entfernt wurde oder in denen es fehlt, definiert sind, zeigen (d. h. einen Bereich mit einer „Abwärtsstufe” oder „Einwärtsstufe” des Monoblocks 101 mit gegenüber der Höhe/Dicke des übrigen Monoblocks 101 reduzierter Höhe/Dicke, welche von der Oberfläche 104 des Monoblocks 101 aus einwärts in den Körper des Monoblocks gerichtet ist und sich erstreckt), versteht es sich ferner, dass die Erfindung die alternative Ausführungsform des Wellenleiterfilters umfasst, in welcher eine oder beide der Aussparungen 136 und 138 durch einen Vorsprung ersetzt wurden, beispielsweise den Vorsprung 138a, welcher in der in 2A gezeigten Wellenleiterfilterausführungsform 100a dargestellt ist.
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Genauer gesagt ist in 2A die Stufe definiert durch einen Endbereich oder -abschnitt 172a eines Monoblocks 101a, welcher eine Höhe a (2A) aufweist, welche größer ist als die Höhe b (2A) des übrigen Monoblocks 101 (d. h. durch einen Bereich mit einer „Aufwärtsstufe” oder „Auswärtsstufe” oder einem Vorsprung 138a einer relativ zu der Dicke/Höhe des übrigen Monoblocks 101a erhöhten Dicke/Höhe, welcher sich von der längsgerichteten unteren horizontalen Oberfläche 104a des Monoblocks 101a aus auswärts richtet und vorspringt) ist.
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Genauer gesagt, umfasst und definiert der Monoblock 101a daher eine Endstufe oder einen Vorsprung 138a, welche einen auswärts und sich nach außen erstreckenden abgesetzten Bereich oder Abschnitt der unteren Oberfläche 104a, entgegengesetzte Seitenoberflächen (nicht gezeigt) und eine endseitige Oberfläche 112a des Monoblocks 101a umfasst. Anders gesagt, umfasst die Stufe 138a einen auswärts abgesetzten Bereich des Monoblocks 101a und, genauer gesagt, einen nach außen abgesetzten Bereich des Endresonators 122a, welcher eine erste, im Allgemeinen horizontale äußere Oberfläche 140a umfasst, die von der unteren Oberfläche 104a des Monoblocks 101a aus auswärts angeordnet und gerichtet ist, von ihr beabstandet ist und parallel zu ihr verläuft, sowie eine zweite, im Allgemeinen vertikale Oberfläche oder Wand 142a umfasst, welche von der entsprechenden endseitigen Oberfläche 112a des Monoblocks 101a aus einwärts angeordnet oder gerichtet ist, von ihr beabstandet ist und zu ihr parallel verläuft.
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Das Wellenleiterfilter 100a und, genauer gesagt, sein Monoblock 101a umfasst zusätzlich eine elektrische Hochfrequenzsignal-Eingangs-/Ausgangs-Elektrode in der Form eines ersten Durchgangsloches 148a, welches sich durch den Körper des Monoblocks 101a und, genauer gesagt, durch den Körper des Endresonators 122a zwischen und im Allgemeinen normal zu der Oberfläche 140a der Stufe 138a und der oberen Oberfläche 102a des Monoblocks 101a erstreckt. Noch genauer gesagt, ist das im Allgemeinen zylinderförmige Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 148a beabstandet von und im Allgemeinen parallel zu der querseitigen Endoberfläche 112a des Monoblocks 101a und definiert entsprechende, im Allgemeinen kreisförmige Öffnungen 150a und 152a, welche in der Stufenoberfläche 140a bzw. der oberen Monoblockoberfläche 102a angeordnet sind und dort enden.
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In der Ausführungsform der 2A ist das Hochfrequenzsignal-Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 148a daher zwischen der endseitigen Oberfläche 112a und der Stufenwand oder -oberfläche 142a und im Allgemeinen davon beabstandet und parallel dazu angeordnet und positioniert und erstreckt sich durch das Innere des Monoblocks 101a.
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Gemäß der Ausführungsform der 2A erlaubt in einem Wellenleiterfilter die Ausbildung einer auswärts gerichteten Stufe oder eines Vorsprungs 138a ausschließlich in dem Bereich des Monoblocks 101a, welcher das Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 148a umfasst, eine Anpassung der externen Bandbreite/Kopplung des Filters 100a mit minimaler Auswirkung auf die Einfügungsdämpfung des Filters 100a, weil die Zunahme der Höhe/Dicke des Monoblocks auf einen nur kleinen Bereich des Monoblocks 101a beschränkt worden ist.
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Das Hinzufügen der Stufe
138a in dem Bereich des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches
148a erlaubt vorteilhafterweise auch die Herstellung des Monoblocks
101a mit Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöchern, welche sich vollständig durch den Monoblock
101a hindurch erstrecken, im Gegensatz zu den sich nur teilweise dort hindurch erstreckenden Sacklöchern, welche in
US-Patent Nr. 5,926,079 offenbart und schwieriger herzustellen sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die externe Bandbreite eines Wellenleiterfilters daher eingangs entweder durch Erhöhen oder Herabsetzen der Größe (d. h., der Tiefe oder Dicke) der ersten und zweiten „Abwärtsstufen” oder „Einwärtsstufen” 136 und 138 des in den 1 und 2 gezeigten Wellenleiterfilters 100 oder durch Erhöhen oder Herabsetzen der Größe (d. h., der Höhe) der „Aufwärtsstufe” oder „Auswärtsstufe” 138a, die in 2A gezeigt ist, angepasst werden.
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5 ist ein Graph, welcher die simulierte Änderung der externen Bandbreite (Ext BW (MHz)) eines 2,1-GHz-Wellenleiterfilters 100 als eine Funktion von DS/b zeigt und darstellt, wobei DS (2 und 2A) entweder die Tiefe/Dicke der „Abwärtsstufe” oder „Einwärtsstufe” 136 und 138 des in den 1 und 2 gezeigten Wellenleiterfilters 100 oder die Höhe der „Aufwärtsstufe” oder „Auswärtsstufe” 138a in der vorangehend beschriebenen und in 2A gezeigten alternativen Ausführungsform ist und wobei b die Höhe/Dicke des Monoblocks 101 ist. Insbesondere stellen die negativen Werte entlang der x-Achse negative „abwärts gerichtete” oder „einwärts gerichtete” Stufen unterschiedlicher Höhe/Dicke dar, wohingegen die positiven Werte positive „aufwärts gerichtete” oder „auswärts gerichtete” Stufen unterschiedlicher Höhe darstellen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein weiteres unabhängiges Mittel zum Anpassen der externen Bandbreite des Wellenleiterfilters 100 und stellt es bereit, nämlich durch Anpassen/Variieren des Durchmessers des einen oder beider der ersten und zweiten Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 und 148.
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6 ist ein Graph, welcher die simulierte Änderung der externen Bandbreite (Ext BW (MHz)) eines 2,1-GHz-Wellenleiterfilters 100 als eine Funktion von d/b zeigt und darstellt, wobei d der Durchmesser der Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 146 und 148 und b die Höhe/Dicke des Monoblocks 101 ist. Genauer gesagt, stellen die in Prozent (%) ausgedrückten Werte entlang der x-Achse Durchgangslöcher dar, welche von ungefähr 6,25% der Gesamthöhe/Dicke b des Monoblocks 101 bis ungefähr 18,75% der Gesamthöhe/Dicke b des Monoblocks 101 zunehmen.
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Obwohl dies hier nicht in Einzelheiten beschrieben ist, versteht sich ferner, dass die Leistungsfähigkeit des Wellenleiterfilters 100 angepasst werden kann, indem die Länge der einen oder beider Stufen oder Aussparungen 136 und 138 angepasst wird.
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7 ist ein Graph, welcher die tatsächliche Leistungsfähigkeit (d. h. Linie 162) des in den 1 und 2 gezeigten Wellenleiterfilters 100 darstellt.
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Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform eines keramischen dielektrischen Wellenleiterfilters 1100 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches eine Stufe oder Aussparung 1138 an einem Ende des Filters 1100 umfasst, die im Zusammenwirken mit einer Hochfrequenz-Signalbrücke 1136 und einem Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 1148 einen Shunt-Widerstand Null 1180 an einem Ende des Filters 1100 definiert, wie in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird.
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Ähnlich dem Wellenleiterfilter 100 ist auch das keramische Wellenleiterfilter 1100 aus einem im Allgemeinen parallelepiped-förmigen Monoblock 1101 eines dielektrischen keramischen Materials ausgebildet, welcher entgegengesetzte längs laufende obere und untere horizontale äußere Oberflächen 1102 und 1104, entgegengesetzte längs laufende vertikale äußere Seitenflächen 1106 und 1108 sowie entgegengesetzte querseitige vertikale äußere Endflächen 1110 und 1112 aufweist.
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Der Monoblock 1101 umfasst mehrere resonante Abschnitte (auch als Kavitäten oder Zellen oder Resonatoren bezeichnet) 1114, 1116, 1118, 1120, 1122 und 1123, welche in Längsrichtung entlang der Länge des Monoblocks 1101 beabstandet und voneinander durch mehrere beabstandete vertikale Schlitze oder Kerben 1124 und 1126, welche in gleicher Weise, wie vorangehend mit Bezug auf die Schlitze oder Kerben 124 und 126 beschrieben und daher hier durch Bezugnahme einbezogen, in die Oberflächen 1102, 1104, 1106 und 1108 des Monoblocks geschnitten sind, getrennt sind, um mehrere im Allgemeinen mittig angeordnete Hochfrequenz-Signalbrücken 1128, 1130, 1132, 1134 und 1135 auf den Monoblock 1101 auszubilden, welche in Struktur und Funktion den vorangehend beschriebenen Hochfrequenz-Signalbrücken 128 bis 136 ähnlich sind und sich zwischen den entsprechenden Resonatoren 1114, 1116, 1118, 1120 und 1122 erstrecken und diese verbinden.
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Der Wellenleiterfilter 1100 und, genauer gesagt, sein Monoblock 1101 umfasst und definiert zusätzlich entsprechende Endstufen oder Aussparungen 1136 und 1138, von denen jede einen im wesentlichen L-förmigen eingelassenen oder vertieften oder abgesetzten oder ausgesparten Bereich oder Abschnitt der unteren Oberfläche 1104, der entgegengesetzten Seitenflächen 1106 und 1108 und der entgegengesetzten Seitenendflächen 1110 und 1112 des Monoblocks 1101 umfasst, aus denen dielektrisches keramisches Material entfernt wurde oder in denen es fehlt.
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In anderen Worten umfassen die ersten und zweiten Stufen oder Aussparungen 1136 und 1138 des Wellenleiterfilters 1100 ähnlich den Stufen oder Aussparungen 136 und 138 des Wellenleiterfilters 100 der 1 und 2 entgegengesetzte Endabschnitte oder -bereiche 1170 und 1172 des Monoblocks 1101, welche eine Höhe/Dicke aufweisen, die geringer ist als die Höhe/Dicke des restlichen Monoblocks 1101.
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Anders gesprochen, umfasst jede der Stufen oder Aussparungen 1136 und 1138 einen im wesentlichen L-förmigen eingeschnittenen oder ausgesparten Abschnitt des Monoblocks 1101, welcher eine erste im Allgemeinen horizontale Oberfläche 1140 umfasst, die von der unteren Monoblockoberfläche 1104 aus einwärts angeordnet und gerichtet ist, von ihr beabstandet ist und parallel dazu verläuft, sowie eine im Allgemeinen vertikale Oberfläche oder Wand 1142, welche von den Seitenendoberflächen 1110 bzw. 1112 des Monoblocks 1101 aus einwärts angeordnet oder gerichtet ist, von ihnen beabstandet ist und parallel zu ihnen verläuft, umfasst.
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Das Wellenleiterfilter 1100 und, genauer gesagt, sein Monoblock 1101 umfasst zusätzlich erste und zweite elektrische Hochfrequenz-Signal-Eingangs-/Ausgangs-Elektroden in der Form entsprechender erster und zweiter Durchgangslöcher 1146 und 1148, welche sich zwischen und im Allgemeinen normal zu der Oberfläche 1140 der entsprechenden Stufen oder Aussparungen 1136 und 1138 und der oberen Oberfläche 1102 des Monoblocks 1101 erstrecken. Genauer gesagt, ist jedes der im Allgemeinen zylindrischen Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 1146 und 1148 von den entsprechenden querseitigen Endflächen 1110 und 1112 des Monoblocks 1101 beabstandet und verläuft dazu parallel und definiert entsprechende, im Allgemeinen kreisförmige Öffnungen 1150 und 1152, welche in der Stufenoberfläche 1140 bzw. der oberen Monoblockoberfläche 1102 angeordnet sind und dort enden.
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Ähnlich wie vorangehend mit Bezug auf das Wellenleiterfilter 100 beschrieben, versteht sich, dass sämtliche der äußeren Oberflächen 1102, 1104, 1106, 1108, 1110 und 1112 des Monoblocks 1101 und die inneren Oberflächen der Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 1146 und 1148 mit einem geeigneten leitfähigen Material, wie beispielsweise Silber, bedeckt sind, mit der Ausnahme entsprechender unbedeckter (freiliegender keramischer), im Allgemeinen kreisförmiger Bereiche oder Ringe 1154 und 1156 auf der oberen Oberfläche 1102 des Monoblocks, welche die Öffnungen 1152 der entsprechenden Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 1146 und 1148 umgeben. Obwohl dies in keiner der Figuren gezeigt ist, versteht sich, dass die Bereiche 1154 und 1156 stattdessen die Öffnungen 1150 der entsprechenden Eingangs-/Ausgangs-Durchgangslöcher 1146 und 1148 umgeben können.
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Die Stufen oder Aussparungen 1136 und 1138 des Wellenleiterfilters 1100 bieten dieselben Vorteile und Vorzüge wie die Stufen oder Aussparungen 136 und 138 des Wellenleiterfilters 100, und daher wird die vorangehende Beschreibung dieser Vorteile und Vorzüge hier durch Bezugnahme einbezogen.
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Das Wellenleiterfilter 1100 unterscheidet sich jedoch von dem Wellenleiterfilter 100 dadurch, dass das Wellenleiterfilter 1100 zusätzlich einen Shunt-Widerstand Null 1180 an einem Ende des Monoblocks 1101 aufweist, welcher als ein Ergebnis der Kombination der Einbeziehung der nachfolgenden Merkmale definiert und erzeugt ist: Eines Monoblock-Endabschnitts 1172 mit gegenüber dem entgegengesetzten Monoblock-Endabschnitt 1170 erhöhter oder größerer Länge, welcher einen zusätzlichen Endresonator 1123 umfasst und definiert; einer Stufe oder Aussparung 1138, welche sich durch den Endabschnitt 1172 erstreckt und eine Länge aufweist, welche größer ist als die Länge der Stufe oder Aussparung 1136, welche sich durch den entgegengesetzten Monoblock-Endabschnitt 1170 erstreckt; der Anordnung und Positionierung der Schlitze 1124 und 1126, welche die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 definieren, in dem Abschnitt des Monoblocks 1101, welcher die Stufe oder Aussparung 1138 umfasst (d. h. in einer Anordnung, in welcher die Schlitze 1124 und 1126, welche die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 definieren, sich durch die obere längslaufende horizontale Oberfläche 1102 des Monoblocks 1101 und die untere horizontale Oberfläche 1140 der Stufe oder Aussparung 1138 erstrecken und in sie einschneiden, um den Endresonator 1123 zu definieren); und der Anordnung und Positionierung des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches 1148 ebenfalls in dem Abschnitt des Monoblocks 1101, welcher die Stufe oder Aussparung 1138 umfasst (d. h. in einer Anordnung, in welcher die Öffnung 1152 des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches 1138 in der oberen längslaufenden horizontalen Oberfläche 1102 des Monoblocks 1101 angeordnet ist und dort endet und die entgegengesetzte Öffnung 1150 des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches 1148 in der Stufe oder Aussparung 1138 und, genauer gesagt, in der horizontalen Oberfläche 1140 der Stufe oder Aussparung 1138 angeordnet ist und dort endet).
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Länge der Stufe oder Aussparung 1138 daher derart ausgebildet, dass sie sich über beide Schlitze 1124 und 1126, welche die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 definieren, und das Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 1148 hinaus erstreckt und in einer vertikalen horizontalen Wand 1140 endet, welche in einem Abschnitt des Monoblocks 1101 angeordnet ist, der den Resonator 1122 definiert, welcher dem Endresonator 1123 benachbart und von ihm durch die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 getrennt ist.
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Genauer gesagt, sind in der Ausführungsform der 3 und 4 die Schlitze 1124 und 1126, welche die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 definieren und die Resonatoren 1122 und 1123 trennen, in der Stufe oder Aussparung 1138 zwischen dem Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 1148 und der Endfläche 1112 des Monoblocks 1101 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform ist das Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloch 1148 daher in dem Monoblock 1101 und der Aussparung 1138 zwischen der vertikalen Wand 1142 der Aussparung 1138 und den Schlitzen 1124 und 1126, welche die Hochfrequenz-Signalbrücke 1135 definieren, angeordnet.
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Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Leistungsfähigkeit oder die elektrischen Charakteristiken des Shunt-Widerstands Null 1180 und daher die Leistungsfähigkeit des Wellenleiterfilters 1100 angepasst und gesteuert werden, indem mehrere unterschiedliche Parameter variiert oder angepasst werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf wenigstens eine der nachfolgenden Variablen oder wenigstens eines der nachfolgenden Merkmale: Die Länge des Monoblock-Endabschnitts 1172 und des Endresonators 1123; die Länge L (4) der Stufe oder Aussparung 1138; die Höhe/Tiefe/Dicke Ds (4) der Stufe oder Aussparung 1138; die Position oder Anordnung der Stufe oder Aussparung 1138 auf dem Monoblock 1101; die Anordnung der Schlitze oder Kerben 1124 und 1126 entlang der Länge der Stufe oder Aussparung 1138 einschließlich des Abstandes zwischen den Schlitzen oder Kerben 1124 und 1126 und der endseitigen Blockoberfläche 1112; die Größe (d. h. Breite und Tiefe) der Schlitze oder Kerben 1124 und 1126 in der Stufe oder Aussparung 1138; die Anordnung des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches 1148 entlang der Länge der Stufe oder Aussparung 1138; der Durchmesser des Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsloches 1148; und die Breite des Monoblocks 1101 und/oder die Breite des Endresonators 1123 in Relation zu der Breite des restlichen Monoblocks 1101.
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Die 8 und 9 zeigen und demonstrieren graphisch die Leistungsfähigkeit (d. h. Dämpfung als eine Funktion der Frequenz) eines Wellenleiterfilters 1100, welches entweder einen hochseitigen Shunt-Widerstand Null (8) oder einen niedrigseitigen Shunt-Widerstand Null (9) umfasst. Obwohl dies in keiner der Figuren gezeigt und hier auch nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben ist, versteht sich, dass die Länge des Shunt-Widerstands Null 1180 und, genauer gesagt, die Länge des Monoblock-Endabschnitts 1172 und des Endresonators 1123 bestimmt, ob der Shunt-Widerstand Null als ein niedrigseitiger Shunt-Widerstand Null oder ein hochseitiger Shunt-Widerstand Null angesehen werden wird, und, genauer gesagt, dass ein Erhöhen der Länge des Shunt-Widerstands Null 1180 und, genauer gesagt, ein Erhöhen der Länge des Endresonators 1123 zu einem niedrigseitigen Shunt-Widerstand Null führen wird.
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Obwohl dies hier nicht in Einzelheiten gezeigt oder beschrieben ist, versteht sich weiterhin, dass ein ähnlicher hochseitiger oder niedrigseitiger Shunt-Widerstand Null in der Stufe oder Aussparung 1136, welche an dem anderen Ende des Monoblocks 1101 ausgebildet ist, in derselben Weise ausgebildet werden kann, wie vorangehend mit Bezug auf den Shunt-Widerstand Null 1180 beschrieben wurde. Es versteht sich weiterhin, dass ein ähnlicher hochseitiger oder niedrigseitiger Shunt-Widerstand Null ähnlich wie vorangehend mit Bezug auf den Shunt-Widerstand Null 1180 beschrieben, in der in 2A gezeigten auswärts gerichteten Stufe 138a des Wellenleiterfilters 1100 ausgebildet werden kann.
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Obwohl die Erfindung unter spezifischer Bezugnahme auf die gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert wurde, versteht sich, dass der Durchschnittsfachmann erkennen wird, dass Änderungen in der Form und in den Einzelheiten ausgeführt werden können, ohne den Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen daher in jedem Sinn nur als illustrativ und nicht als einschränkend angesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5926079 [0004, 0004, 0005, 0005, 0048, 0055]
- US 4692726 [0004]