DE19943958A1

DE19943958A1 - Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual-Mode Filters

Info

Publication number: DE19943958A1
Application number: DE19943958A
Authority: DE
Inventors: Martin Schallner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6686816B1; EP1218963A1; NO20021286L; WO2001020711A1; CN1390371A; AU7306200A; CN1264248C; NO20021286D0

Abstract

Ein Dual-Mode Filter, das aus einem in Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator (1) besteht, wird dadurch in seiner Bandbreite abgeglichen, daß an ein oder mehreren Stellen (x) des Ringresonators (1), an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators (1) ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen (o) des Ringresonators, an denen der zweite Mode ein Strommaximum besitzt, Leitungsmaterial abgetragen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4) wird.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual-Mode Filters, bestehend aus einem in Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator.

In der älteren deutschen Patentanmeldung 198 21 382.4 ist ein Verfahren zum Abgleichen der Resonanzfrequenz eines Ringresonators beschrieben, wobei mit einem Laser an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes Leitungsmaterial soweit abgetragen wird, bis sich eine gewünschte Resonanzfrequenz einstellt. Mit dem Streifenleitungsring ist eine weitere Streifenleitung gekoppelt, bei der ebenfalls durch Abtragen von Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leiterbreite Einfluß auf die Resonanzfrequenz des Filters genommen werden kann. Aus dieser älteren Anmeldung geht hervor, daß an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes, an denen Strommaxima auftreten, Leitungsmaterial abgetragen wird, um die Resonanzfrequenz zu erniedrigen. Um die Resonanzfrequenz zu erhöhen wird an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes, an denen Stromminima auftreten, Leitungsmaterial abgetragen.

In der Übertragungstechnik werden für zahlreiche Anwendungen schmalbandige Notchfilter benötigt, die z. B. das im Sender eines Mikrowellen-Transceivers vorhandene unerwünschte Restsignal eines lokalen Oszillators unterdrücken. Diese Filter sollen in ihrem Sperrbereich eine möglichst hohe Sperrdämpfung und in ihren Durchlaßbereichen, die in der Frequenz unterhalb und oberhalb des Sperrbereiches liegen, eine möglichst geringe Durchlaßdämpfung aufweisen. Dabei ist ein relativ kleiner Übergangsbereich zwischen den Durchlaßbereichen und dem Sperrbereich wünschenswert. Solche Notchfilter lassen sich in Form von Ringresonatoren in Sreifenleitungstechnik mit sehr geringem Aufwand und kostengünstig herstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem nicht nur die Resonanzfrequenz des aus einem Ringresonator bestehenden Dual-Mode Filters sondern auch die Filterbandbreite abgleichbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß an ein oder mehreren Stellen des Ringresonators, an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen des Ringresonators, an denen der zweite Mode ein Strommaximum besitzt, die Breite der Ringleitung verjüngt wird. Dadurch, daß hier die Resonanzfrequenzen der beiden im Ringresonator existenten Moden getrennt voneinander abgeglichen werden, ist es möglich, die Bandbreite des Filters zu verändern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Ringresonator hat eine Leitungslänge, die seiner mittleren Betriebswellenlänge oder einem Vielfachen davon entspricht, so daß die beiden in dem Ringresonator existenten Resonanzmoden gleiche Resonanzfrequenzen haben.

Mit dem Ringresonator ist vorzugsweise eine weitere Sreifenleitung gekoppelt, über die in den Ringresonator Wellen ein- bzw. ausgekoppelt werden. Durch Veränderungen der Streifenleitungsbreite kann die obere oder die untere Filterflanke versteilert werden, so daß an der jeweils versteilerten Flanke ein schmalerer Übergang zwischen det Sperrbereich und dem Durchlaßbereich des Filters entsteht. Zur Versteilerung der oberen Filterflanke kann die Streifenleitung in einem Abstand von einer halben Wellenlänge, die der mittleren Betriebswellenlänge des Resonators entspricht, von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator und der Streifenleitung verjüngt werden. Dabei ist es zweckmäßig, eine Verjüngung zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Welle, vorzunehmen. Eine Versteilerung der unteren Filterflanke wird dadurch erreicht, daß in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator und der Streifenleitung eine Verbreiterung der Streifenleitung vorgenommen wird. Vorzugsweise wird die Streifenleitung zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, verbreitert. Eine Verbreiterung der Streifenleitung kann z. B. dadurch erfolgen, daß Leitungsstücke seitlich an die Streifenleitung angebondet werden.

Die Abtragung des Leitungsmaterials zur Leitungsverjüngung kann auf einfache Weise mittels eines Lasers durchgeführt werden.

Zeichnung

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ringresonator mit einer gekoppelten Streifenleitung, welche Verjüngungen der Leitungsbreite aufweist,

Fig. 2 einen Ringresonator mit einer gekoppelten Streifenleitung, die verbreiterte Abschnitte aufweist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In der Fig. 1 ist ein als Streifenleitungsring ausgeführter Ringresonator 1 dargestellt. In einem solchen Ringresonator sind stets zwei Resonanzmoden existent. Der Ringresonator 1 hat eine Länge - damit ist der Umfang der kreisförmigen Mittellinie des Ringresonators gemeint - von einem geradzahligen Vielfachen der mittleren Betriebswellenlänge des durch den Ringresonator realisierten Dual-Mode Filters. Die beiden Moden sind orthogonal zueinander orientiert; das bedeutet, daß die Strommaxima des einen Modes an den Orten der Stromminima des anderen Modes auftreten. In der Zeichnung sind auf dem Ringresonator 1 die Orte, an denen der erste Mode Strommaxima aufweist, mit x und die Orte, an denen der zweite Mode Strommaxima, aufweist mit o bezeichnet.

Wird nun am Ort eines Strommaximums eines Modes am Streifenleitungsring eine Verjüngung der Leitungsbreite herbeigeführt, so wird die Resonanzfrequenz dieses Modes zu einer tieferen Frequenz verschoben. Für den anderen Mode befindet sich an derselben Stelle der Leitungsverjüngung ein Stromminimum, was zur Folge hat, daß sich die Resonanzfrequenz dieses Modes geringfügig erhöht. Die Resonanzfrequenzen der beiden Moden können also nicht vollständig unabhängig voneinander eingestellt werden. Die gegenseitige Beeinflussung ist jedoch relativ gering. Durch Leitungsverjüngungen des Ringresonators 1 an ein oder mehreren Orten det Strommaxima der beiden Moden lassen sich deren Resonanzfrequenzen also, eventuell durch einen iterativen Prozeß des Abtragens von Leitungsmaterial, gezielt auf gewünschte Werte einstellen. Damit läßt sich das Filter auf eine bestimmte Mittenfrequenz abgleichen und außerdem die Bandbreite des Filters durch den Abstand der Resonanzfrequenzen der beiden Moden ebenfalls auf einen gewünschten Wert einstellen.

Der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß an der Innenseite des Ringresonators 1 mehrere Flecken des Leitungsmaterials abgetragen worden sind oder bereits im Layout des Ringresonators ausgespart worden sind. Und zwar befinden sich die abgetragenen/ausgesparten Flecken 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 an Stellen, an denen der erste Mode Strommaxima aufweist, und die Flecken 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 befinden sich an Stellen, an denen der zweite Mode Strommaxima aufweist. Es müssen nicht wie hier dargestellt, bei jedem Strommaximum des jeweiligen Modes Verjüngungen der Leitungsbreite vorgenommen werden. Die Zahl der Leitungsverjüngungen hängt davon ab, wie weit die Resonanzfrequenzen der einzelnen Moden verschoben werden sollen. Die Abtragung/Aussparung von Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leitungsbreite kann ebenso zusätzlich zur Innenseite auch an der Außenseite oder nur an der Außenseite des Ringresonators 1 erfolgen. Die Entfernung von Leitungsmaterial an der Innenseite des Ringresonators hat allerdings einen stärkeren Einfluß auf die Resonanzfrequenzen der Moden.

Mit dem Ringresonator 1 ist eine gerade Streifenleitung 2 gekoppelt, welche für die Ein- bzw. Auskopplung von Wellen in oder aus dem Ringresonator 1 dient. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an mehreren Flecken 3.1, 3.2, 4.1 und 4.2 Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leitungsbreite abgetragen oder bereits im Layout ausgespart worden. Die Flecken 3.1, 3.2 und 4.1, 4.2 der Materialabtragung/Aussparung befinden sich in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2. Die Koppelstelle ist diejenige Stelle, an der der Abstand zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2 am geringsten ist. Mit der Wellenlänge ist die mittlere Betriebswellenlänge des Filters gemeint. Die beiden Leitungsverjüngungen der Streifenleitung 2 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dadurch entstanden, daß jeweils an beiden Seiten der Streifenleitung 2 Flecken 3.1 und 3.2 bzw. 4.1 und 4.2 des Leitungsmaterials abgetragen/ausgespart worden sind. Um die Leiterbreite zu verjüngen, reicht es auch aus, wenn nur an einer Seite der Leitung Material abgetragen/ausgespart wird. Die beschriebenen Leitungsverjüngungen wirken wie zusätzliche Serienimpedanzen, welche eine Versteilerung der oberen Filterflanke hervorrufen. Es reicht unter Umständen auch aus, nur eine Serienimpedanz zu realisieren durch eine einzige Verjüngung der Streifenleitung 2.

Soll die untere Filterflanke versteilert werden, so läßt sich das durch Hinzufügen mindestens einer Parelleladmittanz zu der Streifenleitung 2 bewirken. Eine Paralleladmittanz zur Streifenleitung 2 entsteht dadurch, daß die Streifenleitung in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifleitung 2 verbreitert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind zu beiden Seiten der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2 Leitungsverbreiterungen vorgesehen, wodurch zwei Paralleladmittanzen entstehen. In der Praxis werden diese Leitungsverbreiterungen dadurch realisiert, daß neben der Streifenleitung ein einer Seite oder auch an beiden Seiten jeweils ein Leitungsstück 5.1, 5.2 bzw. 6.1, 6.2 angeordnet wird, welches durch Bonden mit der Streifenleitung 2 kontaktiert werden kann. Abweichend von dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können statt eines Leitungsstücks auch mehrere Leitungsstücke aneinandergereiht werden, so daß man die Möglichkeit hat, ein oder mehrere Leitungsstücke durch Bonden miteinander zu verbinden und somit eine größere Variationsmöglichkeit für die Leitungsverbreiterung besteht. Die Leitungsverbreiterungen können auch bereits im Layout als Leitungsstücke realisiert werden, die fest mit der Leitung 2 verbunden sind.

Die abgetragenen/ausgesparten Flecken 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2 und die hinzugefügten Flecken 5.1, 5.2, 6.1, 6.2 können unterschiedliche Formen haben, z. B. rechteckig, rund, dreieckig u. s. w. Über die Tiefe der abgetragenen/ausgesparten bzw. hinzugefügten Flecken kann ein größerer Einfluß auf die Resonanzfrequenz der beiden Moden ausgeübt werden als über deren Breite. Deshalb ist es zweckmäßig, über die Tiefe der abgetragenen/ausgesparten bzw. hinzugefügten Flecken eine Grobabstimmung und über deren Breite eine Feinabstimmung der Resonanzfrequenzen vorzunehmen.

Claims

1. Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual-Mode Filters, bestehend aus einem in Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator (1), dadurch gekennzeichnet, daß an ein oder mehreren Stellen (x) des Ringresonators (1), an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators (1) ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen (o) des Ringresonators, an denen der zweite Mode ein Strommaximum besitzt, die Breite der Ringleitung verjüngt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringresonator (1) eine Leitungslänge aufweist, die seiner mittleren Betriebswellenlänge oder einem Vielfachen davon entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringresonator (1) eine Streifenleitung (2) gekoppelt ist, die zur Versteilerung der oberen Filterflanke in einem Abstand von einer halben Wellenlänge, die der mittleren Betriebswellenlänge des Filters entspricht, von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator (1) und der Streifenleitung (2) verjüngt (3.1, 3.2, 4.1, 4.2) wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verjüngung (3.1, 3.2, 4.1, 4.2) der Streifenleitung (2) zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringresonator (1) eine Streifenleitung (2) gekoppelt ist, die zur Versteilerung der unteren Filterflanke in einem Abstand von einer halben Wellenlänge, die der mittleren Betriebswellenlänge des Filters entspricht, von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator (1) und der Streifenleitung (2) verbreitert (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbreiterung (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) der Streifenleitung (2) zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitung (2) durch Anbonden von Leitungsstücken (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) verbreitert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsmaterial zur Leitungsverjüngung mittels eines Lasers abgetragen wird.