DE19526583A1 - Dielektrisches Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dielektrisches Filter mit Bauteilen zur verein­ fachten Resonanzfrequenzeinstellung.

Es gibt dielektrische Viertelwellenlängen-Filter mit einem Kondensator, der integriert in dem offenen Ende ausgebildet ist. Fig. 9 ist eine Außenansicht eines Beispiels eines solchen herkömmlichen dielektrischen Filters 9, Fig. 10 ist eine Schnittansicht durch das dielektrische Filter 9 entlang der Schnittlinie A-A′.

In den Fig. 9 und 10 enthält das dielektrische Filter 9 einen aus keramischem Material bestehenden dielektrischen Block 10, ein Sackloch 12 in einer Stirnfläche 11 des dielektrischen Blocks 10, einen Außen­ leiter 13 auf der Außenfläche des dielektrischen Blocks 10, und einen Innenleiter 14, der an der Innenfläche des Sacklochs 12 haftet. Der Innenleiter 14 ist ein kurzgeschlossenes Ende, das elektrisch mit dem Außenleiter 13 über einen Kurzschlußleiter 15 am offenen Ende des Sacklochs 12 verbunden ist und am Boden des Sacklochs 12 ein offenes Ende darstellt. Eine offene Endelektrode 16 an dem Boden des Sack­ lochs liegt einer Kondensatorelektrode 18, die auf der anderen Stirnflä­ che 17 des dielektrischen Blocks 10 haftet und mit dem Außenleiter 13 verbunden ist, gegenüber. Hierdurch wird ein Kondensator 19 durch die offene Endelektrode 16 und die Kondensatorelektrode 18 gebildet, wobei das offene Ende des Innenleiters von dem Kondensator 19 abgeschlossen wird.

Man erkennt weiterhin eine Anschlußelektrode 20 für Eingang und Ausgang, ein Trennband 21, das um die Anschlußelektrode 20 herum angeordnet ist, um die Anschlußelektrode 20 von dem Außenleiter 13 abzutrennen, und einen Verbindungsleiter 23 zum Verbinden der An­ schlußelektrode 20 mit dem Innenleiter 14. Der Außenleiter 13 und der Innenleiter 14 sind durch Auftragen einer elektrisch leitenden Paste auf den dielektrischen Block 10 mit anschließendem Ausbacken, durch stromloses Überziehen oder dergleichen ausgebildet.

Bei einem solchen dielektrischen Filter 9 kommt es häufig zu Fehlern bei der Resonanzfrequenz, bedingt durch fertigungsbedingte Schwankun­ gen, und diese Fehler müssen durch entsprechende Korrektur des Kapa­ zitätswerts des Kondensators 9 korrigiert werden.

Hierzu wird in dem an der anderen Stirnfläche 17 des dielektrischen Blocks 10 haftenden Außenleiter 13 ein nicht-leitender Abschnitt 23 in Form eines U angeordnet, wo sich kein Leiter befindet. Der Abschnitt, dessen drei Seiten von dem nicht-leitenden Abschnitt 23 umgeben sind, wird zu der Kondensatorelektrode 18 ausgebildet, und deren Fläche wird dadurch verringert, daß ein Teil der Kondensatorelektrode 18 durch Laser oder durch Abschneiden mit Hilfe eines Schmirglers, beispiels­ weise eines Leitwegwerkzeugs, entfernt wird, wodurch die Kapazität des Kondensators 19 eingestellt wird.

Bei einem dielektrischen Filter, bei dem an einem Ende eines dielek­ trischen Blocks integriert ein Kondensator vorgesehen ist, wird als Mittel zum Einstellen der Kapazität dieses Kondensators ein Verfahren zum Wegschneiden oder Abschneiden eines Teils des Kondensators verwen­ det. Bei dem Verfahren des Abschneidens eines Teils der Kondensator­ elektrode 18 bei dem konventionellen dielektrischen Filter 9 kann das Ausmaß des Schneidvorgangs nicht fein eingestellt werden, so daß die Einstellgenauigkeit gering ist. Bei dem Verfahren des Abschneidens eines Teils der Kondensatorelektrode 18 muß ein Teil der flachen Kon­ densatorelektrode 18 selektiv abgeschnitten oder ausgeschnitten werden. Hierzu ist in der Regel manuelle Arbeit erforderlich, so daß dementspre­ chend auch die Effizienz des Einstellvorgangs gering ist. Ferner ist es auch nicht möglich, die Größe des Ausschnitts fein einzustellen, so daß die Einstellgenauigkeit leidet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein dielektrisches Filter zu schaffen, das der einfachen und mit hoher Genauigkeit erfolgenden automatischen Einstellung der Resonanzfrequenz zugänglich ist.

Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein di­ elektrisches Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die an der geneigten Fläche des Vorsprungs haftende Kondensatorelek­ trode liegt der Offen-End-Elektrode gegenüber, wobei ein Teil des di­ elektrischen Blocks zwischen beiden Elektroden liegt, und sie stellt eine der Elektroden des Kondensators dar. Da die geneigte Oberfläche des Vorsprungs in Bezug auf die andere Stirnfläche des dielektrischen Blocks geneigt ist, wird die geneigte Oberfläche schräg durch Ab­ schmirgeln des Vorsprungs in einer zu der anderen Stirnfläche des di­ elektrischen Blocks parallelen Ebene abgeschnitten oder abgeschliffen. Die Kondensatorelektrode wird nach Maßgabe des Ausmaßes der Schmirgelung entlang der geneigten Oberfläche abgeschnitten, wodurch die Kapazität des Kondensators abnimmt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Außenansicht eines dielektrischen Filters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des dielektrischen Filters nach Fig. 1 entlang der Linie B-B′;

Fig. 3 eine Außenansicht, wobei der Vorsprung des dielektrischen Filters nach Fig. 1 abgeschmirgelt ist, um dessen Reso­ nanzfrequenz einzustellen;

Fig. 4 eine Außenansicht eines dielektrischen Filters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Außenansicht eines dielektrischen Filters einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Außenansicht eines dielektrischen Filters gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7A und 7B Darstellungen der Beziehung zwischen der Form des Vor­ sprungs und der Fläche der Kondensatorelektrode;

Fig. 8 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Ausmaß des Abschmirgelns des Vorsprungs und der Fläche der Kon­ densatorelektrode;

Fig. 9 eine Außenansicht eines konventionellen dielektrischen Filters; und

Fig. 10 eine Schnittansicht des konventionellen dielektrischen Filters entlang der Linie A-A′.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen dielektrischen Filters wer­ den im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 dargestellt. Teile in den Fig. 1 bis 6, die gleich oder ähnlich sind wie die Teile des in Fig. 9 gezeigten dielektrischen Filters, weisen gleiche Bezugs­ zeichen auf und werden nicht nochmals beschrieben.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist in einem dielektrischen Filter 1 ein Vorsprung 25 an einer Stelle angeordnet, die der Offen-End-Elektrode 16 eines Innenleiters 14 in der anderen Stirnfläche 17 eines dielektrischen Blocks 2 gegenüberliegt. Dieser Vorsprung 25 und der dielektrische Block 2 sind aus einem Stück, wobei der Querschnitt des Vorsprungs drei­ eckförmig ist. Der Vorsprung besitzt mindestens eine geneigte oder Schräg-Fläche 26, die in Bezug auf die andere Stirnfläche 17 des dielek­ trischen Blocks geneigt ist. Durchgehend mit dem an der anderen Stirn­ fläche 17 des dielektrischen Blocks 2 haftenden Außenleiter 13 ist an der Oberfläche der geneigten Seite 26 eine Kondensatorelektrode 27 aufge­ bracht. Die Kondensatorelektrode 27 und die Offen-End-Elektrode 16 stehen einander schräg gegenüber, wobei sich ein Teil des dielektrischen Blocks 2 zwischen ihnen befindet, so daß ein Kondensator 28 gebildet wird.

Fig. 3 zeigt, daß der Vorsprung 25 des dielektrischen Filters 1 abge­ schmirgelt ist. Hierdurch wird die Resonanzfrequenz eingestellt. Die Spitze des Vorsprungs 25 ist parallel zu der anderen Stirnfläche 17 des dielektrischen Blocks 2 abgeschnitten, und eine geschmirgelte oder polierte Oberfläche 29 des dielektrischen Blocks 2 liegt frei. Die ge­ schmirgelte Oberfläche 29 wird an dem dielektrischen Filter 1 in der Weise ausgebildet, daß dieses auf eine Flächenschleifmaschine aufge­ bracht wird und dann der Vorsprung 25 in der benötigten Stärke abge­ schmirgelt wird. Die Fläche der abgeschmirgelten Oberfläche 29 steigt proportional zu dem Ausmaß des Schleifvorgangs an, und die Fläche der Kondensatorelektrode 27, die an der geneigten Oberfläche 26 haftet, reduziert sich im Verhältnis zu dem Ausmaß des Abschmirgelvorgangs. Als Ergebnis verringert sich der Kapazitätswert des Kondensators 28 (s. Fig. 2). Durch geeignetes Steuern des Ausmaßes des Abschmirgelns läßt sich also die Kapazität des Kondensators 28 auf den benötigten Betrag verringern, und mithin kann der Frequenzgang des dielektrischen Filters 1 eingestellt werden.

Fig. 4 ist eine Außenansicht eines dielektrischen Filters 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Unterschied zwischen dem Filter 3 und dem Filter 1 nach Fig. 1 besteht darin, daß unabhängig voneinander entsprechend den offenen Enden der beiden Innenleiter 14, 14 in der anderen Stirnfläche 17 eines dielektrischen Blocks 4 Vorsprünge 30, 30 vorgesehen sind. An jeder Schrägfläche 31 der Vorsprünge 30, 30 haftet eine Kondensatorelektrode 32. Als ein Ergebnis der unabhängigen An­ ordnung der Vorsprünge 30, 30 in der dargestellten Weise können Kon­ densatoren 33, 33 unabhängig voneinander zwischen den Offen-End- Elektroden 16, 16 der Innenleiter 14, 14 und den Vorsprüngen 30, 30 eingerichtet werden. Damit ist es möglich, die Vorsprünge 30, 30 je­ weils für sich zu schmirgeln, man kann aber auch die beiden Vor­ sprünge 30, 30 gleichzeitig abschleifen. Durch individuelles Abschleifen der Vorsprünge 30 ist es möglich, den Frequenzgang einzustellen, ohne den Kapazitätswert des Kondensators 33 zu beeinflussen, der sich neben dem anderen Vorsprung 30 befindet, so daß die Kapazitäten der Kon­ densatoren 33, 33 verschieden voneinander eingestellt werden können.

Fig. 5 ist eine Außenansicht eines dielektrischen Filters 5 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In dem dielektrischen Filter 5 ist im Gegensatz zu dem Filter 3 nach Fig. 4 die Querschnittsform der beiden Vorsprünge 34 und 34 halbkreisförmig.

Fig. 6 ist die Außenansicht eines dielektrischen Filters 7 nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Bei dem dielektrischen Filter 7 ist im Gegensatz zu dem in Fig. 4 gezeigten Filter 3 ein Innenleiter 35 in der anderen Stirnfläche 17 des dielektrischen Blocks 6 in Form einer flachen Platte geformt und liegt in einem dielektrischen Block 8. Eine Offen-End-Elektrode 36, die parallel zu der anderen Stirnfläche 17 des dielektrischen Blocks 6 verläuft, ist in das offene Ende des Innenleiters 35 eingesetzt. Die Offen-End-Elektrode 36 liegt einer Kondensatorelek­ trode 38 gegenüber, die an einem Vorsprung 37 ausgebildet ist, wobei zwischen den Elektroden ein Teil des dielektrischen Blocks 8 liegt, wodurch ein Kondensator 39 gebildet wird.

Im folgenden soll die Beziehung zwischen dem Kapazitätswert eines Kondensators, der aus einer Kondensatorelektrode und einer Offen-End- Elektrode im dielektrischen Filter gemäß jedem der obigen Ausführungs­ beispiele gebildet wird, und dem Ausmaß des Abschliffs des Vorsprungs unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 erläutert werden. Fig. 7 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen der Form des Vorsprungs und der Fläche der Kondensatorelektrode (im folgenden als "Elektrode" bezeich­ net). Fig. 7A ist eine Darstellung eines Kondensators CA, wenn die Querschnittsform des Vorsprungs dreieckig ist. Fig. 7B ist eine Dar­ stellung eines Kondensators CB, wenn die Form des Querschnitts des Vorsprungs halbkreisförmig ist. Fig. 8 ist eine schematische Darstel­ lung der Beziehung zwischen dem Ausmaß des Abschliffs des Vor­ sprungs einerseits und der Fläche der Kondensatorelektrode andererseits. Die gerade Linie A gibt die Beziehung für den Kondensator CA, und die Kurve B gibt die Beziehung für den Kondensator CB an.

Gemäß Fig. 7 bezeichnen S1 und S2 Elektroden, die jeweils um einen Abrieb-Betrag H im oberen bzw. im mittleren Teil der Schrägfläche des Kondensators CA verringert sind; S3 und S4 bezeichnen Elektroden, die um den Betrag des Abriebs H im oberen bzw. im mittleren Abschnitt der Schrägfläche des Kondensators CB weggenommen sind; S5 bezeich­ net eine Offen-End-Elektrode, bei der es sich um die andere Elektrode des jeweiligen Kondensators CA und CB handelt; und C1 bis C4 be­ zeichnen Kapazitäten entsprechend den Elektroden S1 bis S4.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird die Elektrodenfläche des Kondensa­ tors CA im Verhältnis zu dem Ausmaß des Abschmirgeln um die gleiche Fläche reduziert, wie bei S1 und S2 angedeutet ist. Was die Elektro­ denfläche des Kondensators CB angeht, so ist das Ausmaß der Verringe­ rung im Anfangsbereich des Abschleifens groß, wie durch S3 angedeutet ist, verringert sich aber mit zunehmendem Abschliff, wie bei S4 ange­ deutet ist. Das heißt: wie in Fig. 8 durch A und B angedeutet ist, unterscheidet sich die Beziehung zwischen dem Ausmaß des Abschliffs und dem Ausmaß der Verringerung der Elektrodengröße abhängig von der Gestalt des Querschnitts des Vorsprungs.

Bei dem Kondensator CA gleicht die Fläche der Elektrode S1 derjenigen der Elektrode S2. Allerdings ist der Abstand von der Elektrode S2 zu der Offen-End-Elektrode S5 kürzer als für die Elektrode S1. Deshalb ist die Kapazität C2 größer als die Kapazität C1, und das Ausmaß der Abnahme des Kapazitätswerts des Kondensators CA nimmt mit zuneh­ mendem Abschliff zu. Andererseits ist bei dem Kondensator CB die Fläche der Elektrode S4 kleiner als diejenige der Elektrode S3. Da allerdings der Abstand von der Elektrode S4 zu der Offen-End-Elektrode S5 kürzer ist als bei der Elektrode S3, unterscheidet sich die Kapazität C3 nicht wesentlich von der Kapazität C4, und in dem Kondensator CB ist das Ausmaß der Abnahme der Abschliffmenge annähernd proportio­ nal zu dem Ausmaß der Abnahme des Kapazitätswerts.

Da, wie oben beschrieben wurde, die Relation zwischen dem Ausmaß der Abnahme des Abschliffs und dem Ausmaß der Abnahme des Kapa­ zitätswerts abhängig von der Gestalt des Vorsprungs variiert, kann die Form des Vorsprungs vorzugsweise so gewählt werden, daß eine ein­ fache Einstellung, Schwankungen im Frequenzgang des dielektrischen Filters und dergleichen berücksichtigt werden. Zusätzlich zu den oben erwähnten Dreiecks- und Halbkreisformen des Querschnitts kann die Form sich durchgehend ändern, beispielsweise kann die Form einer Pyramide oder eines Doms vorgesehen werden, wobei mindestens eine geneigte Oberfläche in Bezug auf die andere Stirnfläche des dielek­ trischen Blocks vorgesehen ist. Dieser Vorsprung kann für jeden Innen­ leiter in einem dielektrischen Filter anders geformt sein, kann unab­ hängig für jeden Innenleiter sein, oder kann durchgehend sein.

Die Form des Innenleiters ist nicht auf die bei jeder Ausführungsform dargestellte Form beschränkt. Der Innenleiter kann derart beschaffen sein, daß das offene Ende des Innenleiters sich im Inneren des dielek­ trischen Blocks befindet, der einen dielektrischen Resonator bildet, und sich in der Nähe des anderen Endes des dielektrischen Resonators befin­ det. Darüber hinaus ist die Anzahl von Innenleitern nicht auf zwei be­ schränkt, sondern kann auch drei oder mehr betragen.

Bei dem erfindungsgemäßen dielektrischen Filter besitzt der Vorsprung des dielektrischen Blocks eine geneigte Oberfläche, und die an dieser geneigten Oberfläche haftende Elektrode steht einer Offen-End-Elektrode des Innenleiters mit einem dazwischenliegenden Teil des dielektrischen Blocks gegenüber, so daß sie wie ein üblicher Kondensatorbelag wirkt. Da die geneigte Oberfläche des Vorsprungs in Bezug auf die andere Stirnfläche des dielektrischen Blocks geneigt ist, kann man durch Ab­ schmirgeln des Vorsprungs in einer vorzugsweise parallelen Ebene bezüglich der anderen Stirnfläche des dielektrischen Blocks die Kon­ densatorelektrode nach und nach entlang der geneigten Fläche und nach Maßgabe des Ausmaßes des Abschmirgelns wegschneiden. Das heißt, es werden zum Beispiel die Vorteile erreicht, daß mit dem Abschmirgelvor­ gang der Kapazitätswert eines Kondensators sehr leicht eingestellt wer­ den kann, und daß die Kapazität des Kondensators mit einem hohen Maß an Genauigkeit einstellbar ist.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der An­ sprüche möglich.

Claims (5)

1. Dielektrisches Filter (1, 3, 5, 7) umfassend:

• - einen dielektrischen Block (2, 4, 6, 8) mit einem an dessen Außenfläche ausgebildeten Außenleiter (13);
• - mehreren Innenleitern (14, 35), die parallel zueinander im Inneren des dielektrischen Blocks (2, 4, 6, 8) angeordnet sind, deren kurzgeschlossenes Ende elektrisch mit dem Außenleiter (13) an einer Stirnfläche (11) des dielektrischen Blocks (2, 4, 6, 8) verbunden ist, und dessen offenes Ende im Inneren des dielektrischen Blocks (2, 4, 6, 8) sich in der Nähe der anderen Stirnfläche (17) des dielektrischen Blocks befindet;
• - einen Vorsprung (25, 30, 34, 37), der sich an der anderen Stirnfläche (17) des dielektrischen Blocks (2, 4, 6, 8) befindet und einstückig mit diesem an einer Stelle ausgebildet ist, die dem offenen Ende zumindest eines der Innenleiter (14, 35) entspricht, wobei der Vorsprung eine geneigte Fläche (26, 31, 38) aufweist, die in Bezug auf die andere Stirnfläche (17) des dielektrischen Blocks (2, 4, 6, 8) geneigt ist; und
• - eine Kondensatorelektrode (27, 32), die an der geneigten Flä­ che haftet und zusammen mit dem offenen Ende des Innenlei­ ters (14, 35) und einem dazwischenliegenden Teil des dielek­ trischen Blocks (2, 4, 6, 8) einen Kondensator (28, 33, 39) bildet.

2. Dielektrisches Filter nach Anspruch 1, bei dem der Innenleiter (14) ein Leiter ist, der an der Innenfläche eines Sacklochs (12), das in der einen Stirnfläche (11) des dielektrischen Blocks ausgebildet ist, haftet, wobei das offene Ende die Bodenfläche (16) des Sacklochs (12) ist, und eine Offen-End-Elektrode an der Bodenfläche vor­ gesehen ist, die mit dem Innenleiter (14) verbunden ist und der Kondensatorelektrode über einen dazwischenliegenden Teil des dielektrischen Blocks gegenüberliegt.

3. Dielektrisches Filter nach Anspruch 1, bei dem der Innenleiter (35) ein Flachleiter ist, der in den dielektrischen Block eingelagert ist, wobei eine Offen-End-Elektrode (39) in dem offenen Ende vorgese­ hen ist, die an den Innenleiter angeschlossen ist und der Kondensa­ torelektrode über einen dazwischenliegenden Teil des dielektrischen Blocks gegenüberliegt.

4. Dielektrisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Spitze (25) des Vorsprungs parallel zu der anderen Stirnfläche (17) des dielektrischen Blocks verläuft und als ebene Fläche ausgebildet ist, an der sich die Kondensatorelektrode nicht befindet.

5. Dielektrisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kondensatorelektrode elektrisch mit dem Außenleiter (13) verbun­ den ist.