DE29723527U1 - Mikrowellen-Keramikfilter - Google Patents

Description

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Beschreibung
Mikrowellen-Keramikfilter

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Keramikfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Mikrowellen-Keramikfilter weisen im allgemeinen mindestens zwei in einem einstückigen Keramikkörper ausgebildete, miteinander gekoppelte Keramikresonatoren in Form von Resonatorbohrungen auf. Deren Keramikkörper ist einschließlich der Innenflächen der Resonatorbohrungen und abgesehen von einer oder beiden nichtmetallisierten Endflächen allseitig metallisiert. Die Kopplung der einzelnen Keramikresonatoren erfolgt über den einstückigen Keramikkörper selbst.

Mikrowellen-Keramikfilter der vorstehend beschriebenen Art sind im Prinzip beispielsweise aus „IEEE-Transactions on Microwave Theory und Techniques" Vol. MTT-34, Nr. 9, September 1986, S.972 bis 976 bekannt. In der Druckschrift wird zwar das Prinzip derartiger Filter anhand von Einzelresonatoren in jeweils einem Keramikkörper beschrieben, die miteinander gekoppelt sind. Das Prinzip ist ohne weiteres auf monolithische Filter übertragbar, bei denen die einzelnen Keramikkörper in einen einstückigen Keramikkörper übergehen.

Eine Schwierigkeit bei derartigen Mikrowellen-Keramikfiltern mit gekoppelten Resonatoren besteht darin, daß neben den Grundschwingungen auch Oberwellen auftreten. Bei Filtern, die aus gekoppelten &lgr;/4-Resonatoren bestehen, treten als Oberwellen ungradzahlige Vielfache der Grundschwingungen auf. Bei Einsatz eines derartigen Mikrowellen-Keramikfilters in einer HF-Schaltung können diese Oberwellen als Mischprodukte störend wirken und müssen daher aufwendig unterdrückt werden.

Ein aus DE 43 19 241 Al bekanntes, monolithisches Mikrowellen-Keramikfilter weist mindestens zwei miteinander gekop-

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pelte Resonatoren auf. In dem Keramikfilter sind die Resonatoren durch jeweils eine Innenleiterbohrung in einem einstückigen Keramikkörper sowie durch eine Metallisierung aller Keramikoberflächen mit Ausnahme einer einzigen Endfläche gebildet. Ferner sind in diesem bekannten Keramikfilter die Resonator-Innenleiterbohrungen asymmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet oder die Resonator-Innenleiterbohrungen sind gegenüber den jeweiligen Ankopplungsstrukturen verschoben.

Bei Mikrowellen höherer Frequenz werden koaxiale Resonatoren und daraus gekoppelte Mikrowellen-Keramikfilter häufig im sogenannten &lgr;/2-Modus betrieben. Das bedeutet, die Stirnflächen eines Keramikkörpers, in dem die koaxialen Resonatoren ausgebildet sind, sind metallisierungsfrei oder gänzlich metallisiert.

Ferner sind Mikrowellen-Keramikfilter aus mehreren gekoppelten &lgr;/4-Resonatoren bekannt, wobei mit &lgr; die Wellenlänge der Filtermittenfrequenz bezeichnet ist. Derartige Mikrowellen-Keramikfilter sind nach ihrer Montage auf Leiterplatten einsatzbedingt in ihrer Höhe beschränkt, was insbesondere deswegen nachteilig ist, da Mobilfunk-Telefone immer flacher werden müssen. Weiterhin ist bei den bekannten Mikrowellen-Keramikfiltern aus mehreren gekoppelten &lgr;/4-Resonatoren nachteilig, daß sie mit steigender Polzahl, d.h. mit steigender Anzahl an Innenleitern, eine für den Anwender zu hohe Eigendämpfung haben.

Ferner wurden bisher die Resonatoren solcher Mikrowellen-Keramikfilter zu einer Bandsperre geschaltet, die häufig aus

diversen Keramikresonatoren und Spulen, u.a. besteht, so daß deren Montage zeitaufwendig ist und damit teuer wird. Mit einem zusätzlichen Tiefpaß mußten noch die vorstehend erwähnten Oberwellen unterdrückt werden.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter mit einer verbesserten Durchlaßcharakte-

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ristik anzugeben. Ferner soll das Mikrowellen-Keramikfilter fertigungstechnisch einfacher und preiswerter herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird mit einem Mikrowellen-Keramikfilter gelöst, das die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale besitzt .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Mikrowellen-Keramikfilter weist mindestens zwei &lgr;/2-Resonatoren in Form von in einem Keramikkörper vorgesehenen Streifenleitungen mit Leitungsdiskontinuitäten auf. Ferner sind bei dem Filter auf der Oberseite dessen Keramikkörper von einer Stirnseite ausgehende kapazitive Ankopplungsstrukturen vorgesehen. Die Stirnflächen des Keramikkörpers sind metallisierungsfrei.

Gemäß der Erfindung ist somit ein fertigungstechnisch mit verhältnismäßig wenig Aufwand herzustellendes Mikrowellen-Keramikfilter geschaffen, da es sich um ein monolithisches Filter handelt, das in einem einzigen Preßvorgang hergestellt wird, und somit beispielsweise im Vergleich zu den vorstehend angeführten Bandsperren viel einfacher und schneller herzustellen ist.

Vorzugsweise sind die Leitungsdiskontinuitäten der Streifenleitungen in dem Keramikkörper im Bereich der Ankopplungs-Strukturen ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zur Versteilerung der Vorderflanke der Durchlaßcharakteristik des Keramikfilters die Leitungsdiskontinuitäten der Streifenleitungen in Richtung zu den Längsseiten des im allgemeinen quaderförmigen Keramikkörpers und damit nach außen versetzt. Zur Versteilerung der Rückflanke der Durchlaßcharakteristik

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des Keramikfilters sind die Leitungsdiskontinuitäten zum Inneren des Keramikkörpers hin versetzt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig.l stark vergrößert eine schematische perspektivische Darstellung eines Streifenleitungsfilters mit versteuerter Vorderflanke gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig.l;

Fig.3 einen Graphen, in welchem die gemäß der Erfindung

erreichbare Versteilerung einer Filterkurven-Vorderflanke wiedergegeben ist;

Fig.4 stark vergrößert eine schematische perspektivisehe Darstellung einer bevorzugten Ausführungs

form eines Streifenleitungsfilters mit versteilerter Rückflanke gemäß der Erfindung;

Fig.5 eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V in Fig.4, und

Fig.6 einen Graphen, in welchem die mit der Erfindung erreichbare Versteilerung einer Filterkurven-Rückflanke wiedergegeben ist.

In Fig.l weist ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnetes Mikrowellen-Keramikfilter einen Keramikkörper 10 auf, in welchem Resonatoren in Form von Streifenleitungen 2 bis 4 vorgesehen sind. In Fig.l ist der Verlauf der Streifenleitungen bis 4 im Inneren des Keramikkörpers 10 lediglich gestrichelt angedeutet. Genauer ist der Verlauf der Streifenleitungen der

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Schnittansicht in Fig.2 zu entnehmen, worauf später noch eingegangen wird.

Auf der Oberseite 12 des Keramikköpers 10 sind von dessen vorderen Stirnseite 11 ausgehende Ankopplungsstrukturen 5 und 6 sowie zwischen diesen eine Masseanschlußfläche 7 ausgebildet, welche durch galvanische Trennung der metallisierten Oberfläche 10 beispielsweise mechanisch, ätztechnisch oder fotolacktechnisch hergestellt sind. Die in Fig.l vordere Stirnseite 11 sowie die nicht näher bezeichnete rückseitige Stirnfläche sind metallisierungsfrei.

In Fig.2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig.l wiedergegeben. In der Schnittansicht ist der Keramikkörper 10 grau unterlegt. Im Bereich der Ankopplungsflachen 5, 6, d.h. im vorderen stirnseitigen Bereich des Keramikkörpers der Fig.l sind Diskontinuitäten 20, 40 in den Streifenleitungen 2 und 4 in Richtung zu den Längsseiten 13 des Keramikkörpers 10, d.h. nach außen versetzt.

Oder anders ausgedrückt, der Abstand zwischen den inneren, nicht näher bezeichneten Längskanten der stirnseitigen Abschnitte 21, 41 der Streifenleitungen 2 und 4 ist kleiner als der Abstand der ebenfalls nicht näher bezeichneten Längskanten der an die vorderen Abschnitte 21, 41 anschließenden Abschnitte 22 und 42 derselben Streifenleitungen 2 und 4.

Bei dem in Fig.l und 2 perspektivisch bzw. in einer Schnittansicht dargestellten Mikrowellen-Keramikfilter 1 gemäß der Erfindung ist zwischen den beiden Streifenleitungen 2 und 4 mit Diskontinuitäten 20 bzw. 40 mittig ein weiterer Resonator in Form einer Streifenleitung 3 vorgesehen, der auf der Höhe der Diskontinuitäten 20, 40 der beiden äußeren Streifenleitungen 2 und 4 ebenfalls nach außen versetzte Diskontinuitäten 30 aufweist.

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Die Diskontinuitäten 30 in der mittleren Streifenleitung 3 können jedoch auch im Unterschied zu den Darstellungen in Fig.l und 2 nach innen aufeinander zu ausgerichtet sein. Das Vorsehen einer dritten Streifenleitung 3 trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, daß die Steilheit der abfallenden Flanke erhöht werden kann.

Der Graph in Fig.3 gibt den Signalverlauf der Durchlaßcharakteristik der Filterkurve wieder, deren Vorderflanke VF aufgrund der anhand von Fig.l und 2 beschriebenen Diskontinuitäten 20, 40 in den Streifenleitungen 2, 4 ganz erheblich versteuert ist. Hierbei ist in Fig.3 auf der Abszisse die Frequenz in GHz im Bereich von etwa 1,6 bis 2,0 GHz aufgetragen, während auf der Ordinate die Dämpfung in dB von 0 bis -45 dB aufgetragen ist. Bezogen auf eine Dämpfung 0, welche in Fig.3 durch eine waagrechte Bezugslinie angegeben ist, weist ein gemäß der Erfindung ausgelegtes Mikrowellen-Keramikfilter 1 eine sehr geringe Einfügungsdämpfung auf, die in Fig.3 mit ED bezeichnet ist.

Fig.4 und 5 entsprechen prinzipiell den vorstehend beschriebenen Fig.l bzw. 2, weshalb in Fig.4 bzw. 5 dieselben Bezugszeichen, mit Apostroph versehen, verwendet sind.

Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform in Fig.l und 4 besteht darin, daß in Fig.4 die Diskontinuitäten 20' und 40' der Streifenleitungen 2' und 4' zum Inneren des Keramikkörpers 10' hin versetzt sind, d.h. der Abstand zwischen den nicht näher bezeichneten Längskanten der stirnseitigen Abschnitte 21' und 41' der beiden Streifenleitungen 2' und 4' ist größer als der Abstand der entsprechenden ebenfalls nicht näher bezeichneten Längskanten der anschließenden Abschnitte 22' und 42' der Streifenleitungen 2' und 4'.

Der in Fig.4 gestrichelt angedeutete und Fig.5 deutlich entnehmbare Versatz der beiden äußeren Streifenleitungen 2' und 4^f in Form der zum Inneren des Keramikkörpers 10' ausgerich-

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teten Leitungsdiskontinuitäten 20' und 40' bewirkt die in Fig.6 schematisch wiedergegebene Versteilerung der Rückflanke RF der Filterdurchlaßkurve.

In Fig.6 ist auf der Abszisse die Frequenz in GHz in etwa demselben Bereich, nämlich von 1,7 bis 1,9 GHz aufgetragen, während auf der Ordinate die Dämpfung in dB von 0 bis -30 dB aufgetragen ist. Bezüglich einer Dämpfung 0, die ebenfalls durch eine waagrechte Bezugslinie angegeben ist, weist der in Fig.6 wiedergegebene Kurvenverlauf eine sehr gute Einfügungsdämpfung ED auf.

Ein weiterer Unterschied zwischen den in Fig.l und 4 wiedergegebenen Ausführungsformen besteht darin, daß in Fig.4 die beiden Ankopplungsflachen 5' und 6' schmaler ausgeführt sind als die entsprechenden Ankopplungsflachen 5 und 6 der Ausführungsform in Fig.l, und daß nicht nur zwischen den beiden Ankopplungsf lachen 5' und 6' eine Masseanschlußfläche 7', sondern auch außerhalb jeweils eine weitere Masseanschlußfläche 7" vorgesehen ist. Hierdurch läßt sich die Flankensteilheit noch zusätzlich erhöhen.

Insbesondere im Frequenzbereich > 1,8 GHz wirkt sich die Bauteillänge der in Fig.l, 2 und 4, 5 wiedergegebenen Mikrowellen-Keramikfilter mit steigender Frequenz nur noch als geringfügiger Nachteil aus gegenüber Filtern aus gekoppelten &lgr;/4-Resonatoren, da deren Einfügungsdämpfung deutlich höher ist und die Abgleichempfindlichkeit bei der Herstellung geringer ist.

Claims (4)

GR 97 G 2630 Schutzansprüche

1. Mikrowellen-Keramikfilter mit Resonatoren und Ankopplungsstrukturen zum Ein- und Auskoppeln von HF-Signalen, dadurch gekennzeichnet,

daß das Filter (1, 1') mindestens zwei &lgr;/2-Resonatoren in Form von in einem Keramikkörper (10, 10') vorgesehenen Streifenleitungen (2, 3, 4; 2', 3', 4') mit Leitungsdiskontinuitäten (20, 30, 40; 20', 30', 40') und auf der Oberseite (12, 12') des Keramikkörpers (10, 10') von einer Stirnseite (11, 11') ausgehende, kapazitive Ankopplungsstrukturen (5, 6; 5', 6') aufweist, wobei die Stirnflächen (11, 12; 11', 12') des Keramikkörpers (10, 10') frei von einer Massemetallisierung sind und mit &lgr; die Wellenlänge der Filtermittenfrequenz bezeichnet ist.

2. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Leitungsdiskontinuitäten (20, 30, 40; 20', 30', 40') in dem Keramikkörper (10, 10') im Bereich der Ankopplungstrukturen (5, 6; 5', 6') ausgebildet sind.

3. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Versteilerung der Vorderflanke (VF) der Filtercharakteristik die Leitungsdiskontinuitäten (20, 40) der Streifenleitungen (2, 4) in Richtung zu den Längsseiten (13) des Keramikkörpers (10) nach außen versetzt sind.

4. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Versteilerung der Rückflanke (RF) der Filtercharakteristik die Leitungsdiskontinuitäten (20', 40') der Streifenleitungen (2', 4') zum Inneren des Keramikkörpers (10') hin versetzt sind.