DE2234388A1

DE2234388A1 - Elektronisch abstimmbares filter

Info

Publication number: DE2234388A1
Application number: DE19722234388
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Mueller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1972-07-13
Filing date: 1972-07-13
Publication date: 1974-01-24
Also published as: DE2234388C3; DE2234388B2

Description

Elektronisch abstimmbares Filter Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem elektronisch abstimmbaren Filter, bestehend aus einem auf einem isolierten Träger angeordneten Metallstreifen und einer auf der Rückseite des isolierten Trägers angeordneten Gegenelektrode, wobei zwischen Isolator und Gegenelektrode eine Schicht aus einem Halbleitermaterial angeordnet ist und ein die Kapazität zwischen Metallstreifen und Gegenelektrode bestimmendes Gleichspannungspotential besteht.
Der Aufbau einer solchen Struktur ist in dem Archiv der elektrischen Übertragung Band 24, Heft 4, April 1970, beschrieben.
Eine solche Struktur besteht aus einem Metall, einem Isolator, einem Halbleiter und einer Gegenelektrode, die übereinander aufgebracht sind. Sie -haben die Eigenschaft, sich wie eine nicht lineare Reaktanz zu verhalten, wenn man zwischen die Elektroden, dem Metallbelag und der Gegenelektrode eine Gleichspannung anlegt.
Ihre Arbeitsweise beruht darauf, dass durch mehr oder weniger starkes Ausräumen von beweglichen Ladungsträgern unter dem Isolator und der damit verbundenen Entstehung einer Raumladungszone im Halbleiter, die Veränderungen der elektrischen Eigenschaften des Metalles, der oberen Schicht, bewirkt werden. Bei der Au-sbildung dieses Metalles zu einem Streifenleiter wirkt sich diese Eigenschaft beim Betrieb im Mikrowellenbereich so aus, dass elektrische Länge und Wellenwiderstand der Leitung verändert werden.
Man kann also auf diese Weise Frequenzvervielfacher, Frequenzumsetzer, parametrische Verstärker und auch Phasenschieber herstellen.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese Eigenschaften zur Herstellung von Filtern auszunützen, die eine stetige Anderung der Frequenz erfordern. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Metallstreifen als Filter ausgebildet ist, dessen Kapazität über die ganze Länge des Metallstreifens verteilt ist, wobei eine die Kapazität verändernde Gleichspannung hochohmig zwischen Metallstreifen und Gegenelektrode angeschlossen ist.
Die Ausbildung eines Filters mit Hilfe einer A/4-Leitung lässt sich zweckmässigerweise dadurch lösen, dass das Filter aus einem quer zur Fortpflanzungsrichtung der Welle, elektrisch h/4-langen Streifen besteht, dessen Gleichspannungspptential zwischen Metallstreifen und Gegenelektrode bei der Frequenz fo 0 Volt beträgt. Eine andere Filtergestaltung besteht darin, dass das Filter aus zwei in Fortpflanzungsrichtung der Welle hintereinabder angeordneten, elektrisch X/2-langen Metallstreifen besteht, wobei jeder Metallstreifen hochohmig an einer veränderbaren Gleichspannung zwischen Metallstreifen und Gegenelektrode angeschlossen ist. Es ist zweckmässig, die Struktur des Halbleiters aus zwei Siliziumschichten zu bilden, die unterschiedliche Dicke und spezifischen Widerstand haben, wobei die dem Metallstreifen zugewandte Siliziumschicht 0,5-3 Im.dick ist und 0,1-2 Qcm spezifischen Widerstand hat und die abgewandte Siliziumschicht 100 pm dick ist und 10 2Q am spezifischen Widerstand hat. Vorteilhafterweise hat der Metallstreifen eine Dicke von 2-10 Rm und eine Breite von 20-50 Fm und der Isolator ist zwischen 0,05 und 0,1 pm dick.
Die -Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
In der Fig. 1 ist der Aufbau einer Struktur mit Halbleiter im Schnitt, in der Fig. 2 ein Filter, bestehend aus einem X/4-langen Streifen und in der Fig. 3 ein Filter aus zwei hintereinander angeordnetenAA /2-langen Metallstreifen dargestellt.
Der in der Fig. 1 dargestellte Querschnitt einer Struktur trägt oben einen Metallstreifen 1 auf einem Isolator 2. Der Metallstreifen 1 hat etwa eine Dicke von 2-10 Am und eine Breite von 20-50 Am. Der Isolator, der aus einer Siliziumverbindung (SiO2 oder Si3N4) besteht, ist etwa 0,05-0,1 Rm dick. Unter dem Isolator 2 befinden sich zwei Halbleiterschichten, von denen die obere 3 dünner, etwa 0,5-3 Am und hochohmiger, und die darunterliegende 4 etwa 100 Rm dick und niederohmiger sind. Beide sind aus reinem Silizium. Der ganze Aufbau wird auf einer als Gegenelektrode wirkenden Metallplatte 5 aufgebracht, deren Dicke beliebig wählbar ist.
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, bei dem der Streifen 1 quer zur Fortpflanzungsrichtung der Welle X/4-lang, als Filter wirksam, ausgebildet ist. Über einen regelbaren, hochohmigen Widerstand R wird zur Abstimmung der elektrisch wirksamen Länge der Leitung eine Gleichspannung aus einem Generator G zugeführt, wobei das Bezugspotential gegen die Metallplatte 5 (nicht dargestellt) als Gegenelektrode gelegt ist.
In der Fig. 3 sind in Fortpflanzungsrichtung der Welle zwei hintereinander angeordnete, elektrisch A/2-lange Metallstreifen la und lb als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt.
Diese sind als Filter wirksam und werden über je einen hochohmigen, regelbaren Widerstand Ra und Rb an eine Gleichspannungsquelle G angeschlossen. Durch Änderung der Gleichspannung ist ihre Sollfrequenz einstellbar.
Das Bezugspotential des Generators G ist mit der Gegenelektrode 5 der Filteranordnung verbunden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Elektronisch abstimmbares Filter, bestehend aus einem auf einem isolierten Träger angeordneten Metallstreifen und einer auf der Rückseite des isolierten Trägers angeordneten Gegenelektrode, wobei zwischen Isolator und Gegenelektrode eine Schicht aus einem Halbleitermaterial angeordnet ist und ein die Kapazität zwischen Metallstreifen und Gegenelektrode bestimmendes Gleichspannungspotential besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstreifen (i) als Filter ausgebildet ist, dessen Kapazität über die ganze Länge des Metallstreifens verteilt ist, wobei eine die Kapazität verändernde Gleichspannung hochohmig zwischen Metallstreifen (1) und Gegenelektrode (5) angeschlossen ist.
2. Elektronisch abstimmbares Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter aus einem quer zur Fortpflanzungsrichtung der Welle, elektrisch A/4-langen Streifen (1) besteht, dessen Gleichspannungspotential zwischen Metallstreifen (i) und Gegenelektrode (5) bei der Frequenz fo 0Volt beträgt.
3. Elektronisch abstimmbares Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter aus zwei in Fortpflanzungsrichtung der Welle hintereinander angeordneten, elektrisch A/2-langen Metallstreifen (ia, ib) besteht, wobei jeder Efetallstreifen (1) hochohmig an einer veränderbaren Gleichspannung zwischen Metallstreifen (la, lb) und Gegenelektrode (5) angeschlossen ist.
4. Elektronisch abstimmbares Filter nach Anspruch 1, dadurch gekezeichnet, dass der Halbleiter (3, 4) aus zwei Siliziumschichten besteht, die unterschiedliche Dicke und spezifischen Widerstand haben.
5. Elektronisch abstimmbares Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Metallstreifen (i) zugewandte Siliziumschicht -(3) 0,5-3 Wm dick ist und einen spezifischen Widerstand von 0,1-2 n cm aufweist und die abgewandte Siliziumschicht (4) i00 Fm und 10 Q cm.
6. Elektronisch abstimmbares Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstreifen (1) eine Dicke von 2-10 Rm und eine Breite von 20-50 Rm und der Isolator (2) zwischen 0,05 und 0,1 Rm dick ist.

L e e r s e i t e