DE2442618C2

DE2442618C2 - Hochfrequenzfilter mit verteilter Induktivität und Kapazität

Info

Publication number: DE2442618C2
Application number: DE2442618A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Katano Osaka Ikushima; Hideo Osaka Yamaoki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1985-05-02
Also published as: NL7414010A; FR2249488B1; DE2442618A1; CA1023017A; GB1484875A; AU470870B2; US3959749A; AU7246674A; FR2249488A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter mit verteilter Induktivität und Kapazität, bei welchem eine den Filtereingang mit dem Filterausgang verbindende Mikrostreifenleitung vorgesehen ist, und bei welcher die Mikrostreifenleitung aus einer auf der einen Hauptfläche eines dielektrischen Trägers aufgebrachten Leitung und aus einem auf der anderen Hauptfläche des dielektrischen Trägers befindlichen geerdeten Belag besteht und bei welcher die Filtereigenschaften durch zumindest eine Zweigleitung zustande kommen, die mit ihrem einen Ende an die Mikrostreifenleitung angeschlossen ist.

Herkömmliche Filter mit konzentrierter Induktivität und Kapazität, die von den herkömmlichen diskreten Bauelementen wie Kondensatoren und Spulen gebildet werden, sind zur Verwirklichung von Hochfrequenz-Bandsperren für das VHF-Band oder den Mikrowellenbereich wenig geeignet und deshalb gelangen für diese Frequenzbereiche anstelle von Filtern mit konzentrierter Induktivität und Kapazität Filter mit verteilter Induktivität und Kapazität zur Anwendung, die aus Richtungskopplern, Koaxialleitungen und anderen Wellenleitern bestehen.

Diese herkömmlichen Hochfrequenzfilter mit verteilter Induktivität und Kapazität haben jedoch einige nachfolgend aufgezählte Nachteile. Da eine sehr hohe Präzision bei diesen Leitungen erforderlich ist, sind diese Filter nicht leicht zu berechnen und unpraktisch in der Herstellung. Da weiterhin teure Materialien für diese Leitungen verwendet werden müssen, sind die Filter in der Herstellung sehr teuer. Um Fikercharakteristiken mit hoher Bandbreite des Durchlaß- oder des Sperrbereiches und hoher Flankensteilheit zu erreichen, ist außerdem unvermeidbar, daß die Gesamtabmessungen

to solcher Filter ziemlich groß werden.

Ein Hochfrequenzfilter der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 33 45 589 bekanntgeworden. Das Filter besitzt einen einzigen Träger und muß sehr groß ausgelegt werden, wenn es einen niedrigen Wellenwiderstand von etwa 50 Ohm haben und als Bandsperre für Frequenzbänder im UHF- und VHF-Bereich, also in einem Frequenzbereich wirksam sein soll, der für das Fernsehen von Bedeutung ist. Bei einem derartigen Aufbau mit einem einzigen Träger wird das Filter sehr groß, falls ein Wellenwiderstand in der Größenordnung von 50 Ohm erreicht werden soll.

Demzufolge besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das bekannte Filter in der Weise zu verbessern, daß die Baugröße des Filters klein gemacht und gleichzeitig ein Filter-Wellenwiderstand in der Größenordnung von 50 Ohm erreicht weruen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.
Gemäß der Erfindung kann der Wellenwiderstand des Filters niedrig gehalten werden durch Verwendung eines Materials für die Mikrostreifenleitung mit einem kleinen Wert der Dielektrizitätskonstante und die Größe des Filters kann klein gehalten werden, indem man ein Material mit einem hohen Wert der Dielektriziläiskonstante für die Zweigleitung verwendet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Filter innerhalb des breiten Frequenzbereiches, der sich vom VHF- zum UHF- und weiter bis v.jm SHF-Band erstreckt, verwendet werden kann. Das Filter ist nicht brennbar, weil Keramiken als dielektrische Träger verwendet werden, die den Hauptbestandteil des Filters bilden. Da weiterhin von den elektrischen Eigenschaften nur die dielektrischen Eigenschaften der Keramiken für die Filterwirkung verwendet werden, ist bei der Herstellung ein die Vorpolarisierung bewirkender Arbeitsgang zur Schaffung der piezoelektrischen Eigenschaften wie bei mechanischen Filtern nicht erforderlich.

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß bei der Bemessung des Filters als Bandsperre die Breite des Sperrbereiches vergrößerbar ist.

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß sich die Flankensteilheit der Dämpfungskurve des Filters in der Nähe der Grenzfrequenz vergrößert.

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ergibt sich eine bevorzugte Ausführungsform des Filters nach der Erfindung.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen des Filters nach der Erfindung näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Filters nach der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Filters nach der Erfindung;

F i g. 3 und F i g. 4 Diagramme der Durchlaßcharakteristiken von Filtern gemäß Fig. I;

F i g. 5 ein Diagramm der Durchlaßcharaktcristik ilcr Vierpol-Parallelschaltung einer Vielzahl von Filtern

nach F i g. 1;

F i g. 6 ein Diagramm der Durchlaßcharakteristik von Filtern nach F i g. 2; und

F i g. 7 ein Diagramm der Durchlaßcharakteristik der Vierpol-Kettenschaltung einer Vielzahl von Filtern nach F i g. 1 und 2.

Die folgenden drei Arten von Keramikmaterial wurden für den dielektrischen Träger verwendet der für die Zweigleitung bzw. die Zweigleitungen vorgesehen ist:

i) CaTiOj - Keramiken

ii) PCM - Keramiken (Handelsbezeichnung der Matsushita Electric Industrial CoI, Japan)
iii) BaTiOj - Keramiken

Die Keramiken i), ii) und iii) wurden bei 1240⁰C 2 Stunden lang, bei 1250⁰C 45 min lang bzw. be; 1360⁰C 2 Stunden lang in Luft geglüht

Unter Verwendung dieser Keramikträger werden die in den F i g. 1 und 2 gezeigten Filter hergestellt Die Zweigleitungen 12 bzw. 12' wurden durch Aufbrennen auf den keramischen dielektrischen Träger 11 hergestellt, der aus einer der oben genannten Keramiken i), ii) oder iii) besteht. Jede Zweigleitung hat eine konstante Breite von 1 mm bei einem konstanten Abstand von 1 mm. Die Längen I₁, I₂ und Λ der drei Zweigleitungen des Filters gemäß F i g. 1 betrugen 3 mm, 9 mm bzw. 12 mm, und die Länge / der vier Zweigleitungen des Filters gemäß Fig.2 wurde für alle gleichzeitig zwischen 3 mm. 9 mm und 12 mm variiert. Die Elektrode 13 bildet die unabgestimmte Mikro-Streifenleitung zwischen dem Filtereingang und dem Filterausgang auf einem dielektrischen Träger 14 aus Polyester, und sie war elektrisch mit den Zweigleitungen 12 oder 12' durch Zuführungsdrähte 15 verbunden.

Auf der Rückseite des Keramikträgers 11 ist eine Silberelektrode aufgebrannt, deren Fläche groß genug ist, um die gegenüberliegende Oberfläche der drei Zweigleitungen (F i g. 1) oder der vier Zweigleitungen (F i g. 2) zu umfassen. Die auf der Rückseite des Trägers 14 ausgebildete Masseebene war auch mit der obigen Silberclcktrodenoberfläche des Keramikträgers 11 verbunden. Die Elektrode 13 und die Masseelektrode bestanden aus einer Kupferfolie, die auf dem Träger 14 durch Planieren aufgebracht war. Die Mikrostreifenleitung wurde aus Gründen der Bequemlichkeit der Messung als Übertragungsleitung getrennt von den Zweigleitungen der F i g. 1 und ? hergestellt. Zur Impedanzanpassung zwischen der Ausgangsimpedanz des Oszillators und der Eingangsimpedanz des Detektors wurden die Dicke des Trägers 14 und die Breite der Elektrode 13 in beiden Fällen mit 2 mm bzw. 3 mm gewählt.

Danach wurden die Dämpfungscharakteristiken der so hergestellten Filter genossen, indem die Elektrode 13 und die Masseelektrode auf der Rückseite des Trägers 14 parallel mit einem Koaxialkabel verbunden wurden. Die Dielektrizitätskonstanten der für den Träger 11 verwendeten Keramiken i), ii) und iii) betrugen 80,400 bzw. 8000.

Die Fig.3 und 4 zeigen die gemessenen Ergebnisse des in Fig. 1 dargestellten Keramikfilters, wobei als Tragermaterialien die Keramiken i) bzw. iii) verwendet werden. Bei dem Träger aus der Keramik ii) wurden Ergebnisse ermittelt, die den Diagrammen nach Fig.3 und 4 ähnlich sind so daE Jeren Darstellung weggelassen wurde.

Die Länge des Zuführungsdrahtes 15 in der Fig. 1 und ? betrug bei den obig^i Messungen 3 bis 4 mm. Für die vergleichsweise kurze Länge der Zweigleitungen, d. L 2 = 3 mm in den obigen Beispielen, kann die Mittenfrequenz aufgrund des Einflusses des Zuführungsdrahtes 15 abweichen. Die obigen Ergebnisse wurden alle bei Messungen an Filtern mit einer einzigen Zweigleitung erhalten. Es war also jeweils ein Zuführungsdraht 15 angeschlossen und die anderen Zuführungsdrähte durchtrennt. Wenn beim Filter nach F i g. 1 die Zweigleitungen mit den voneinander unterschiedlichen

ίο Längen in Fig. 1 gleichzeitig verwendet werden, können verschiedene Arten von Filtern verwirklicht werden, indem die Länge und/oder die Zahl der Zweigleitungen entsprechend den gewünschten Übertragungscharakteristiken verändert werden. Es sind Tiefpaßfil- ter, Hochpaßfilter und Bandsperren herstellbar, und weiterhin kann eine Art Bandpaß realisiert werden, indem Filter miteinander kombiniert werden.

F i g. 5 zeigt die Übertragungscharakteristik des Filters nach F i g. 1, wenn alle Zweigleitungen mit den Längen /ι, h und A3 auf einen Träger 11 aus der Keramik ii) aufgebracht werden. Wie aus F i g. 5 leicht ersichtlich ist besitzt das Filter eine Art Bandsperrencharakteristik im Frequenzbereich von 200 bis 500 MHz und eine Art Bandpaß..harakteristik im Bereich von 600 bis 900 MHz.

F i g. 6 zeigt die Übertragungscharakteristiken der Filter gemäß F i g. 2 mit dem Träger 11 aus der Keramik ii), bei denen die Zahl η der Zweigleitungen η = 1 und /7 = 4 und die Länge /der Zweigleitungen / =* 9 mm und / = 12 mm betrug.

3„- F i g. 7 zeigt die Übertragungscharakteristik eines Filters, das aus der Kettenschaltung von drei Filtern nach F i g. 2 mit den Längen / von 3 mm, 9 mm bzw. 12 mm besteht, wobei die unabgestimmten Streifenleitungen durch Koaxialkabelstücke miteinander verbunden sind und Träger aus den Keramiken iii) verwendet werden. V/ie aus der F i g. 7 hervorgeht ergibt sich eine Art Bandsperre mit einem großen Dämpfungswert in feinem breiten Frequenzband.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzfilter mit verteilter Induktivität und Kapazität, bei welchem eine den Filtereingang mit dem Filterausgang verbindende Mikrostreifenleitung vorgesehen ist, und bei welcher die Mikrostreifenleitung aus einer auf der einen Hauptfläche eines dielektrischen Trägers aufgebrachten Leitung und aus einem auf der anderen Hauptfläche des dielektrischen Trägers befindlichen geerdeten Belag besteht und bei welcher die Filtereigenschaften durch zumindest eine Zweigleitung zustande kommen, die mit ihrem einen Ende an die Mikrostreifenleitung angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (12) einen keramischen dielektrischen Träger (11) mit einer Dielektrizitätskonstanten von 30 bis 8000 aufweist und daß die Zweigleitung aus einem streifenförmigen Zweigieiter (12 in Fig. i; 12' in Fig.2) auf der einen Hauptfläche und einem geerdeten Belag auf der anderen Hauptfläche dieses keramischen dielektrischen Trägers (11) besteht und daß der dielektrische Träger (14) für die Mikrostreifenleitung eine Dielektrizitätskonstante von weniger f-is 30 hat

2. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwirklichung mit mehreren Zweigleitungen, die unterschiedliche Länge aufweisen.

3. Hochfre^uenzfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwirklichung mit mehreren Zweigleitungen von gleicher Länge.

4. Hochfrequenzfilter nach ei -«m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der dielektrische Träger (11) mit einer Dielektrizitätskonstanten im Bereich von 30 bis 8000 auf dem dielektrischen Träger (14) mit einer Dielektrizitätskonstanten von weniger als 30 unter Zwischenfügung einer leitenden Schicht aufgebracht ist.