DE1766870A1

DE1766870A1 - Elektrischer Filter

Info

Publication number: DE1766870A1
Application number: DE19681766870
Authority: DE
Inventors: Nello Coda; Lawrence Ruffner
Original assignee: Erie Technological Products Inc
Current assignee: Erie Technological Products Inc
Priority date: 1967-08-10
Filing date: 1968-08-01
Publication date: 1972-02-24
Also published as: GB1164405A; DE6607301U; US3564359A

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz . Dr. Gertrud Hauser eooo Monch.n eo. 3ft J_u)j jCgg Dipl.-Ing. Gottfried Leiser ern,b.r_a.r„ra,se ,9 Patentanwälte Telegramme 1 Labyrinth MOnchen

Telefon: 83 15 10 PtxtKheckkontot Manchen 117078

ERIE TECHIToLOGICAL PRODUCTS, INC.

644 West 12th Street

Erie, Pennsylvania / V.St«,A. Unser Zeichen: E 668

Elektrischer Filter

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Filter mit einem Doppelkondensator in Form eines rohrförmig gewickelten Keramikkondensators, wobei eine Elektrode jedes Kondensators zu je einem Ende des Rohres hin verläuft und eine gemeinsame Elektrode vorgesehen ist, die von den Rohrenden aus nach innen einen Abstand aufweist·) Die Windungen der gemeinsamen Elektrode sind mit Hilfe eines leitfähigen Materials kurzgeschlossen, welches durch das Keramikmaterial verlaufende Öffnungen ausfüllte

Einzelheiten der Erfindung er gelten sich aus der nachstehenden Beschreibung von als Beispiele zu wertenden, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Schaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Filters;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Filter;

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Schnittbild

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durch zwei mit Elektroden versehenen,ungebrannten, übereinanderliegenden Keramikschichten, die für den Wickelvorgang vorbereitet sind;

Fig. 4 zeigt eine Teildraufsicht auf eine der mit Elektroden versehenden ungebrannten Keramikschichten;

Fig. 5 zeigt eine Teildraufsicht auf die andere mit Elektroden versehene ungebrannte Keramikschicht;

Fig. 6 zeigt ein Schnittbild längs der Linie 6-6 der Fig. 2;

Fig. 7 zeigt ein Teilschnittbild einer anderen Ausbildungsform;

Fig. 3 zeigt eine Teildarstellung aus der zu ersehen ist, wie die Metallfarbe durch eine in der dielektrischen Schicht vorgesehene Öffnung fließt;

Fig. 9 zeigt ein Teilschnittbild einer anderen Ausbildungsform, bei der die Öffnung, durch welche die gemeinsame Elektrode kurzgeschlossen ist, durch mehrere Keramikschichten verläuft·

In dem in Fig. 1 dargestellten Siebglied sind zwei Kondensatoren 1 und 2 mit Elektroden 1a und 2a mit einer gemeinsamen Erde 3 verbunden. Zwischen ihren Elektroden 1b und 2b liegen ein Widerstand 4- und eine Induktivität 5 oder eine Impedanz mit den Eigenschaften eines Widerstands, der induktivität-behaftet ist und gleichzeitig einen Ohmschen Widerstandswert aufweist. In manchen Filtergliedern ist ein getrennter Wideretand oder eine getrennte Induktivität ▼erwendet. Bei anderen Filtergliedern wird der kombiniert· Effekt eines Ohmschen Widerstands mit einer Induktivität

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durch Verwendung eines Ferrits erhalten.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Filterglied umfaßt der Kondensator 1 eine Elektrode 6 (entspricht 1b) und den linken Abschnitt der gemeinsamen Erdungselektrode 7 und der Kondensator 2 die Elektrode 8 (entsprechend 2b) und den rechten Abschnitt der gemeinsamen Erdungselektrode 7· Die Elektrode 7 entspricht 1a, 3» 2a in Fig. 1. Alle Elektroden 6, 7 und 8 sind in mehreren Windungen um die Achse eines Rohres aufgewickelt. Die Elektrode 6 erstreckt sich zu dem einen Ende des Rohres hin und ist mit Hilfe eines Silberüberzugs 9 kurzgeschlossen und über eine Lötstelle 1o mit einem Flansch 11 verbunden, der auf einem sich längs der Rohrachse durch das Rohr verlaufenden Drahtes

12 sitzt. Die Elektrode 8 erstreckt sich zum gegenüberliegenden Ende des Rohres und ist mit Hilfe eines Silberüberzugs

13 kurzgeschlossen, der über eine Lötstelle 14 mit einem FlaoBCh 15 auf dem Draht 12 verbunden ist. Die gemeinsame Elektrode 7 ist mit einem äußeren Metallüberzug 16 verbunden. Beim Gebrauch wird der Überzug 16 geerdet, so daß der Filter die durch den Draht 12 fließenden Hochfrequenzströme drosselt oder vernichtet. Bei dem speziellen dargestellten Filter haben Ferritperlen 17» die den Draht 12 umgeben die Wirkung des Widerstands 4- und der Induktivität 5· Die Elektroden 6 und 8 sind mit Hilfe der Silberüberzüge 9 und 13 kurzgeschlossen und führen daher keine unerwünschte Induktivität ein. Die Elektrode 7 würde zwar eine unerwünschte Induktivität mit sich bringen, da die Elektrode 7 ebenso wie

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die Elektroden 6 und 8 spiralförmig um die Achse des Rohres aufgewickelt sind, so daß der zu dem geerdeten Überzug 16 hinfließende Strom um die Rohrachse herumfließen muß. Um diesen unerwünschten induktiven Effekt in der Elektrode 7 zu vermeiden, ist diese durch öffnungen in dem Dielektrikum kurzgeschlossen. Eine Konstruktion hierfür ist in den Figuren 5 bis 6 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf zwei übereinander angeordnete, ungebrannte Keramikschichten 18, 19· Die Schicht 19 ist in einem geringen Abstand von der Schicht 18 zur besseren Verdeutlichung dargestellt. Die Figuren 5 und M-zeigen Draufsichten auf die Schichten 19 und 18. Die Schicht 18 (Flg. 5) besteht aus einem Keramikmaterial, beispielsweise einem der Titanate mit hoher Dielektrizitätskonstante. Auf der einen Oberfläche sind eine Elektrode 2o, die später die Elektrode 6 wird und eine Elektrode 21, die später die Elektrode 8 wird und eine dazwischenliegende Elektrode 22 aufgebracht, die mithilft die Spiralwindungen der Elektrode 7 kurzzuschließen. Ferner wirkt die dazwischenliegende Elektrode 22 als eine geerdete elektrostatische Abschirmung zwischen den Elektroden 2o und 21, die die kapazitiv· Kopplung zwischen diesen (oder zwischen 6 und 8 öden 1b und 2b) praktisch auf Null verringert, wodurch die Arbeitsweise des Filters verbessert wird. Die Elektroden 2o, 21 und 22 werden in Form von Metallfarbe auf die ungebrannten Keramikschichten aufgebracht. Verwendet man Titanate mit hohen Dielektrizitätskonstanten, dann besteht die Farbe aus einem Metall oder

einer

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einer Metallegierung, die die hohen Brenntemperaturen aushalten, beispielsweise aus der Platin- Paladiumgruppe· Die Keramikschicht 19 (Fig· 4-) weist auf ihrer einen Oberfläche eine Elektrode 23 auf, die später die Elektrode 7 wird. Um die KurzSchlußverbindung der spiralförmigen Windung der Elektrode 7 zu unterstützen, ist eine Vielzahl von in Abständen zueinander angeordneten Öffnungen 24 in der Schicht 18 vorgesehen, die längs der Mittellinie der Elektrode 22 angebracht sind. Ferner ist längs der Mittellinie der Elektrode 22 in der Schicht 19 eine Vielzahl ähnlicher Öffnungen 25 vorgesehen· Die Öffnungen 24 und 25 brauchen nicht die gleichen Abstände aufzuweisen. Die Abstände zwischen den Öffnungen sind so gewählt, daß mindestens eine Öffnung in jeder Windung des fertigen Kondensators vorliegt· Beim

Aufbringen der Elektroden 22 und 23 dringt Farbe in die Öffnungen 24 und 25 ein und stellt eine metallische Verbindung über die Öffnungen her. Die Öffnungen 24 in der Schicht 18 ergeben unmittelbare metallische Verbindungen zwischen der Elektrode 22 und den Windungen der als Erdleitung dienenden Elektrode 23. Die Öffnungen 25 in der Schicht 19 bilden direkte metallische Verbindungen zwischen der geerdeten Elektrode 23 und den Windungen der Elektrode 22. Die Elektroden 22 und 23 werden daher induktionsfrei· Erdelektroden. Die Dicke des Dielektrikums und die Größe der Öffnungen ist in der Zeichnung stark übertrieben dargestellt. Die ungebrannten Seramikschichten können zwei-bia dreitausendstel Zoll dick sein und die öffnungen 24 und 29 können lediglich Nadelstiche sein. Die Form der öffnungen

kann 209809/0S63

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kann jedoch, verändert werden. Beispielsweise können sie auch als schmale Schlitze ausgebildet sein. Die Öffnungen werden in die ungebrannte Keramikschicht vor dem Aufmalen der Elektroden eingebracht und die Metallfarbe fließt schnell durch die Öffnungen hindurch. Die Schichten 18 und 19 können nach einem der bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise indem man sie auf einen plastischen Film aus Polyathylenterephtalat ("Mylar") mittels einer Walze, als Brei aufbringt. Wie die Filme hergestellt werden ist nicht kritisch.

Nachdem die ungebrannten Keramikschichten 18 und 19 mit •Elektroden versehen sind, werden sie, so wie in Fig. 3 gezeigt ist, übereinander gebracht, wobei die untere Oberfläche der Schicht 19 mit der oberen Oberfläche der Schicht 18 in Berührung liegt (in -^ig. 3 sind diese Schichten apVerdeutlichung etwas voneinander getrennt dargestellt). Die Schichten werden dann um einen Dorn herumgewickelt und liefern den in Fig. 6 dargestellten Aufbau, der gebrannt wird, um das Keramikmaterial und die Metallfarben zu altern. Während des Brennvorgangs verschmelzen die Schichten in einen monolithischen Aufbau. Die Schicht 19 ist vorzugsweise länger als die Schicht 18, so daß sie über das Ende 26 der Schicht 1 8 hinausragt und einen Verschluß bildet. Die ^lektrodenoberfläche 16 wird vorzugsweise in Form einer Silberfarbe nach dem Brennvorgang aufgebracht, um eine lötfähige Oberfläche zu bilden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Löchern 24 und 25 vorgesehen, die die

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Windungen der gemeinsamen Elektrode 23 (7) mit der Elektrode 22 kurzschließt. Hierdurch wird ein nichtinduktiver Stromfluß erreicht und die Arbeitsweise für hohe Frequenzen verbessert.

I¹Sg. 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Metallfarbe, die eine Verbindungsleitung durch die öffnung 25 der Schicht 19 bildet.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die ungebrannte Keramikschicht 18,in gleicher Weise wie in Fig· 5 gezeigt ist, vorbereitet worden, jedoch wurden die Elektrode 22 und die öffnungen 24 weggelassen. Die ungebrannte Keramikschicht 19 ist in gleicher Weise, wie in Fig. 4 gezeigt, hergestellt, jedoch sind die öffnungen 25 weggelassen. Die Schichten 18 und 19 sind anschließend übereinander gebracht und aufgewickelt worden, so daß sie die in Fig. 6 gezeigte ^orm ohne die öffnungen 24 und 25 und ohne die Elektrode 22 aufweisen. Ein Teilschnittbild durch den fertigen Kondensator nach dem Wickelirorgang ist in Fig. 7 gezeigt. Um die gemeinsame, als Erdung dienende Elektrode 7 kurzzuschließen, werden entweder vor oder nach dem Brennvorgang eine oder mehrere öffnungen 27 diametral durch das Rohr, zwischen den Enden der Elektroden 6, 7 oder,in·anderen Worten,in dem von der Elektrode 22 in Fig. 5 eingenommenjien Bereich gebohrt. Fig. 7 zeigt zwei solche öffnungen 27, die länge im Winkel von 9o° zueinander stehenden Achsen gebohrt sind. Nach dem Brenn-

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Vorgang werden die Elektrodenränder 23 (7)* die durch die öffnungen 27 zugänglich sind, mit Hilfe eines leitfähigen Überzugs kurzgeschlossen. Hierzu wird in der Regel eine Silberpaste oder Silberfarbe verwendet. Die öffnungen 27 können jedoch den Kondensator im Vergleich zu den verteilt angeordneten Öffnungen 24, 25 des in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Kondensatorsmechanisch schwächen, Fig. 9 zeigt eine der Öffnungen 27, die durch mehrere Schichten und die Metallfarbe 28 hindurchragt und die Windungen der Elektrode 23 kurzschließt.

In einem Ausführungsbeispiel, welches jedoch keine Beschränkung der Erfindung darstellt, kann der Außendurchmesser des Filters o,1o " und die Länge o,5o ",der Innendurchmesser der Röhre o_to4o" betragen und die Schichten 18 und 19 jeweils eine Dicke von o,oo2" aufweisen. Benötigt man nur einen einzigen Kondensator, dann kann eine der Elektroden 6 oder 8 weggelassen werden. Der sich ergebende Kondensator weist kurzgeschlossene Windungen der Elektroden auf. Hierdurch ist das Kurzschliessen der Elektrode 7 möglich, ohne daß die Elektrode bis zu dem Rand des Dielektrikums geführt wird. Bei der Herstellung eines solchen Kondensators kann die Elektrode 21 der Schicht 18 weggelassen werden.

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Claims

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Patentansprüche :

1« Elektrischer Filter mit einem Doppelkondensätor, dadurch gekennzeichnet, daß^ine erste und eine zweite ungebrannte Keramikschicht übereinander gebracht und in mehreren Windungen in ^orm eines Rohres aufgewickelt sind, daß die erste Schicht mit einer ersten Elektrode versehen ist, die von beiden Rohrenden einen Abstand aufweist, daß die zweite Schicht mit zwei Elektroden versehen ist, die jeweils an einem der einander gegenüberliegenden Rohrenden beginnend, sich bis auf einen Abstand einander nähern und mit der ersten Elektrode in kapazitiver Verbindung stehen, daß das Rohr bis zum Zusammenfließen der Schichten gebrannt ist, daß eine Vorrichtung zum Kurzschließen der Windungen der ersten Elektrode vorgesehen ist, die durch Öffnungen gebildet ist, welche durch die Schichtdicken hindurch im Raum zwischen denbeiden Elektroden verlaufen und mit leitfähigem Material ausgefüllt sind, daß eine Erdleitung mit der ersten Elektrode verbunden ist, daß an jedem Rohrende jeweils eine Zuführungsleitung vorgesehen ist, die die Windung der bis zu diesem Rohi-ende hin verlaufenden Elektrode kurzschließt und daß im ^ohrinnern zwischen den beiden Zuführungsleitungen eine kapazifcäfcsfreie Impedanz vorgesehen ist,

2. -Elektrisches filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen beider Schichten miteinander

fluchten. 209809/0563

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fluchten.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ale zweite Schicht eine drittetzwischen den beiden Elektroden liegende Elektrode aufweist und daß die Öffnungen durch die dritte Elektrode hindurchlaufen.

4-, Fileer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in den ersten und zweiten Schichten versetzt zueinander liegen.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz durch Ferritperlen gebildet ist, die auf einem sich zwischen den Zuleitungen durch das Rohrinnere erstreckenden Draht aufgereiht sind.

6. Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite ungebrannte Keramikschieht übereinander gebracht und in mehreren «!/indungen in Form eines Rohres aufgev/ickelt sind, daß die erste Schicht mit einer ersten Elektrode versehen ist, die von beiden Rohrenden einen Abstand aufweist, daß die zweite Schicht eine zweite Elektrode aufweist, die an einem der einander gegenüberliegenden Rohrenden beginnt, einen Abstand von dein anderen Ende einhält und mit der ersten Elektrode in kapazitiver Verbindung steht, daß das Rohr bis zum Zusammenfließen der Schichten gebrannt ist, daß eine Vorrichtung zum Kurzschließen der

Windungen 209809/0563

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Windungen der ersten Elektrode vorgesehen ist, die
durch Öffnungen gebildet ist, welche durch die
Schichten hindurch im Raum zwischen der zweiten
Elektrode und dem anderen Ende des Rohres verlaufen und mit leitfähigem Material ausgefüllt sind, daß
eine erste Zuleitung mit der ersten Elektrode verbunden ist und daß an dem Rohrende, an welchem α ie
zweite Elektrode beginnt, eine zweite Zuleitung vorgesehen ist, die die Windungen der zweiten Elektrode M kurzschließt.

7· Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Elektrode auf der zweiten Schicht
vorgesehen ist, die sich von dem Ende des Rohres von dem die erste Elektrode einen Abstand aufweist soweit in das Rohrinnere erstreckt, daß sie von der zweiten Elektrode einen Abatand einhält und daß die öffnungen zum Kurzschließen der Windungen der ersten Elektrode in dem Bereich zwischen der zweiten und dritten ™

Elektrode verlaufen.

8. Kondensator nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zuleitung vorgesehen ist, die die
Windungen der dritten Elektrode an dem Rohrende,an dem sie beginnt, kurzschließt.

9· Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß
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daß die Öffnungen beider Schichten miteinander fluchten.

1o· Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht eine dritte Elektrode zwischen der zweiten Elektrode und dem nicht mit ihr verbundenen Rohrende aufweist und daß die öffnungen durch, die dritte Elektrode hindurchragen.

11. Kondensator nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der ersten und zweiten Schichten gegeneinander versetzt sind.

12. Kondensator nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Elektrode auf der zweiten Schicht im Bereich zwischen der zweiten und dritten Elektrode vorgesehen ist und daß die öffnungen durch die vierte Elektrode hindurchragen.

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