DE3035293C2

DE3035293C2 - Bandpaßfilter

Info

Publication number: DE3035293C2
Application number: DE3035293A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokyo Hatashita; Toshio Nagashima; Takeshi Yokohama Kanagawa Saitoh; Susumu Yokohama Kanagawa Yamamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1983-03-24
Also published as: US4352076A; DE3035293A1; JPS6219081B2; JPS5643801A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bandpaßfilter in Streifenleitertechnik nach dem Obirbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Filter ist aus der US-PS 37 96 970 bekannt.

Das bekannte Filter verwendet einen einzelnen, in zwei Moden erregbaren Rechteckresonator zur Erzielung einer Zweikreis-Filtercharaktsristik. Es ist bei diesem Filter aufgrund der intensiven Wechselwirkung der Parameter schwierig, eine bestimmte Dämpfungs-Charakteristik zu erzielen. Da die Zweikreis-Charakteristik des Filters von der relativen Lage der Eingangs- und Ausgangsleiter zueinander bestimmt ist, können deren Form und Lage nicht frei gewählt werden.

Ein anderes bekanntes Bandpaßfilter in Mikrostrip-Technik ist in F i g. 1 in Draufsicht und in F i g. 2 im Querschnitt dargestellt. Es besteht aus einer dielektrischen Platte 1 aus beispielsweise Polyolefinen, Teflon oder Keramik, die auf der einen Seite einen Eingangsleiter 21, einen Ausgangsleiter 22, ringförmige (geschlossene) Leiter 51 und 52 und einen Kopplungsleiter 6 und auf der anderen Seite einen Erd- oder Masseleiter 7 trägt

Ein Signal, das dem Bandpaßfilter nach F i g. 1 zugeführt wird, gelangt vom Eingangsleiter 21 über den Ringleiter 51, den Kopplungsleiter 6 und den Ringleiter 52 zum Ausgangsleiter 22. Eine Frequenzselektion findet aufgrund der Resonanzeigenschaften der Ringleiter 51 und 52 statt. Mit dem Bandpaßfilter nach F i g. 1 läßt sich eine Filtercharakteristik nach Art von Filtern mit gegeneinander verstimmten Kreisen erhalten, wobei sich eine Dämpfungscharakteristik in der Größenordnung von 5 bis 6 dB bei 3 GHz und eine 3-dB-Bandbreite von ungefähr 12 bis 15 MHz erreichen läßt.

Der geringe Abstand des Eingangsleiters 21 und des Ausgangsleiters 22 voneinander, die zwischen sich einen schmalen Spalt 3 ausbilden, verleiht dem Bandpaßfilter nach F i g. 1 Sperrkreiseigenschaften in Frequenzbereichen, die dicht oberhalb und unterhalb des Durchlaßbereiches liegen.

Der Dämpfungsverlauf des Bandpaßfilters nach F i g. 1 ist in F i g. 3 dargestellt Dabei ist auf der Abszisse S die Frequenz /in MHz aufgetragen, während auf der Ordinate die Dämpfung ATTm dB aufgetragen ist Die Frequenz /ö ist die Mittenfrequenz des Durchlaßbereiches des Bandpaßfilters und liegt beispielsweise bei 3GHz. Die Sperrbereiche des Filters liegen bei den

ίο Frequenzen f\ und fz. Die Frequenzen f\ und /2 liegen symmetrisch in bezug auf die Frequenz fa Diese Sperrbereiche werden aufgrund des geringen Abstandes des Eingangsleiters 21 vom Eingangsleiter 22 ausgebildet Je schmaler der Spalt 3 zwischen beiden Leitern ist, um so geringer ist der Unterschied zwischen den Frequenzen /1 und h einerseits und der Mittenfrequenz fo andererseits. Man erhält auf diese Weise mit dem Bandpaßfilter nach F i g. 1 eine schmale Bandpaßcharakteristik mit einem einzelnen spitzen Höcker im Durchlaßbereich.

Das Bandpaßfilter nach F i g. 1 weist jedoch insofern Nachteile auf, als das Muster der Ringleiter 51 und 52 relativ großflächig und kompliziert ist und der Kopplungsleiter 6 benötigt wird. Weiterhin muß der Koppelfaktor zwischen den Ringleitern 51 und 52 einerseits und dem Kopplungsleiter 6 genau eingestellt sein. Das Bardpaßfilter wird im ganzen relativ groß und der Aufbau sowie gegebenenfalls; Abgleich werden kompliziert Filter der vorgenannten Art sind in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 54-71 940 und in der japanischen Patentanmeldung 54-10 382 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bandpaßfilter der eingangs genannten Art anzugeben, in welchem die Leiter eine relativ einfache Gestalt aufweisen, die Kopplung zwischen den Leitern mit einfach zu beherrschenden Maßnahmen durchgeführt ist und sich somit eine insgesamt unkomplizierte Struktur ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein bekanntes Bandpaßfilter in Streifenleitertechnik;

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie H-II von Fig.l;

Fig.3 den Dämpfungsverlauf des Bandpaßfilters nach Fig. 1;

Fig.4 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig.5 einen Querschnitt längs der Linie V-V von Fig.4;

Fi g. 6A und 6B erzielbare Bandpaßkurven bei Filtern nach Art von Fig.4;

F i g. 7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig.8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII von F i g. 7 und

Fig.9 Dämpfungskurven von Filtern nach Art der Fig.7.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt. Der Querschnitt des Bandpaßfilters nach F i g. 4 ist aus F i g. 5 ersichtlich. Das Bandpaßfilter nach F i g. 4 besteht aus einer dielektrischen Platte 1 aus beispielsweise Polyolefinen, Teflon oder keramischem

Material, die auf ihrer einen Seite einen Eirigangsleiter 21, einen Ausgangsleiter 22 und zwei Resonatoren 31 und 32 trägt Auf der Rückseite trägt die Platte 1 einen Masse- oder Erdleiter 7. Der Einganpsleiter 21, der Ausgangsleiter 22 und die Resonatoren 31 und 32 bestehen beispielsweise aus Kupfer und sind mit Hilfe eines Photoätzverfahrens auf der Fiatte 1 ausgebildet worden. Der Masseleiter 7 besteht ebenfalls beispielsweise aus Kupfer.

Die Resonatoren 31 und 32 verlaufen parallel im Abstand h nebeneinander. Der Eingangsleiter 21 und der Ausgangsleiter 22 laufen aufeinander zu und bilden zwischen ihren benachbarten Enden einen Spalt 3 der Breite k aus. Die Länge der Resonatoren ist mit A, ihre Breite ist mit /₃ und die Breite der Eingangs- und Ausgangsleiter ist mit /5 bezeichnet Die Breite des Spaltes zwischen dem Eingangsleiter 21 und dem einen Resonator 31 ist mit k bezeichnet Die Breite des Spaltes zwischen dem Ausgangsleiter 22 und dem anderen Resonator 32 beträgt ebenfalls I₆. Die Länge U der Resonatoren 31 und 32 beträgt etwa eine halbe Wellenlänge der Mittenfrequenz des Bandpaßfilters.

Ein dem Bandpaßfilter nach Fig. 4 am Eingangsleiter 21 zugeführtes Eingangssignal wird von diesem Leiter auf den Resonator 31 übertragen und von diesem aufgrund der gegenseitigen Verkopplung der beiden Resonatoren auf den zweiten Resonator 32 übertragen, von wo aus es auf den Ausgangsleiter 22 gelangt. Die Kopplung zwischen den Resonatoren ist überwiegend induktiv. Die Gegeninduktivität zwischen den Resonatoren 31 und 32 wird von ihrem gegenseitigen Abstand I₂ bestimmt und kann durch Änderung desselben beeinflußt werden.

Die Dämpfungscharakteristik des Bandpaßfilters nach F i g. 4 ist in F i g. 6A dargestellt. Auf der Abszisse ist die Frequenz /in MHz aufgetragen, während auf der Ordinate die Dämpfung ATT in dB aufgetragen ist. Kurve 1 zeigt den Dämpfungsverlauf eines Filters, bei dem die Spaltbreite I₂ gering ist, während Kurve 2 den Dämpfungsverlauf eines Filters zeigt, bei dem die Spaltbreite I₂ größer ist. Bei den Frequenzen f\, f\, f₂ und /"'2 werden scharfe Dämpfungsmaxima ausgebildet. Die Frequenzen f\ und f₂ bzw. f\ und f₂ liegen jeweils symmetrisch in bezug auf die Mittenfrequenz /"0 des Bandpaßfilters. Diese Dämpfungsmaxima bilden sich aufgrund des geringen Abstandes zwischen dem Eingangsleiter 21 und dem Ausgangsleiter 22 aus. Die Dämpfung in :len Sperrbereichen des Bandpaßfilters kann, wie ersichtlich, durch geeignete Wahl der Breite I₂ des Spaltes 3 stark beeinflußt werden.

Das Ergebnis eines Versuchs mit dem Bandpaßfilter nach Fig.4 ist in Fig.6B dargestellt. Das Filter hatte folgende Daten:

(1) Dielektrische Platte 1:

Polyolefine, Dicke: 0,8 mm
Dielektrizitätskonstante: 2,3
tan 0:2x10-"

(2) Größen und Anordnung der Leiter:

/i=9 mm, 4=2 mm, /3 = 5 mm, 4=34 mm, /5=2,5 mm, 4=0,1 mm
Anordnung wie in F i g. 4.
(3) Impedanz des Meßsystems:
50 Ω

Man sieht aus F i g. 6B, daß die Mittenfrequenz k des Filters bei 3 GHz liegt, und das Filter bei der Frequenz Jo eine Grunddämpfung vcn —4,5 dB aufweist Die 3-dB-Bandbreite beträgt 15MHz. Das obere Däiupfungsmaximum mit der Frequenz /₂ liegt bei 3,114 GHz, und die Bandbreite der Sperrbereiche bei einer Dämpfung von -75 dB beträgt ±5 MHz. Der Dämpfungsverlauf nach F i g. 6B ist günstig für eine Einrichtung zur Unterdrückung von Spiegelfrequenzsignalen in einem Fernsehsystem.

Ein Bandpaßfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 7 dargestellt. Der zugehörige Querschnitt geht aus F i g. 8 hervor. Das Bandpaßfilter nach F i g. 7 besteht aus einer dielektrischen Platte 1, die auf ihrer einen Seite einen Eingangsleiter 21, einen Ausgangsleiter 22 und Resonatoren 31 und 32 trägt. Auf der anderen Seite trägt die Platte 1 einen Masseleiter 7. Auf der gleichen Seite wie die bereits genannten Resonatoren 31 und 32 ist ein dritter Resonator 33 zwischen den beiden erstgenannten angebracht Dieser dritte Resonator 33 ist mit dem Masseleiter 7 verbunden. Der Eingangsleiter 21, der Ausgangsleiter 22 und die Resonatoren 31, 32 und 33 bestehen beispielsweise aus Kupfer und sind in einem Photoätzverfahren auf der dielektrischen Platte 1 ausgebildet worden. Der Masseleiter besteht beispielsweise ebenfalls aus Kupfer.

Ein Signal, das dem Bandpaßfilter nach F i g. 7 über den Eingangsleiter 21 zugeführt wird, gelangt von diesem auf den Resonator 31 und von dort durch die — vorwiegend - induktive Kopplung zwischen den Resonatoren 31 und 32 auf den zweiten Resonator 32

m> und von dort auf den Ausgangsleiter 22. Die Größe der Gegeninduktivität zwischen den Resonatoren 31 und 32 wird durch den Abstand zwischen diesen beiden Leitern und von der Länge des dritten Resonators bestimmt.

Der Dämpfungsverlauf des Bandpaßfilters nach F i g. 7 ist in F i g. 9 dargestellt. Die Kurve 1 weist zwei Spitzen auf, und zeigt den Dämpfungsverlauf für ein Filter, bei dem die Gegeninduktivität zwischen den Resonatoren 31 und 32 groß ist. Die Kurve 3 hat nur eine Spitze und zeigt den Dämpfungsverlauf eines Filters, bei dem die Gegeninduktivität zwischen den Resonatoren 31 und 32 klein ist. Die Grunddämpfung im Durchlaßbereich ist bei Kurve 3 größer als bei Kurve 1. Die Kurve 2 weist nur eine Spitze auf und zeigt den wünschenswertesten Dämpfungsverlauf und steht für ein Filter, bei dem die Gegeninduktivität zwischen den Resonatoren 31 und 32 den kritischen Wert erreicht. Ein solches Filter weist die kleinste Grunddämpfung im Durchlaßbereich auf.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bandpaßfilter mit Zweikreis-Charakteristik in Streifenleitertechnik mit einem über einen engen Spalt an einen Resonator von etwa λ/2 Kantenlänge kapazitiv angekoppelten Eingangsleiter und einem über einen engen Spalt an einen Resonator von etwa λ/2 Kantenlänge kapazitiv angekoppelten Ausgangsleiter, wobei λ die der Bandpaßmittenfrequenz entsprechende Wellenlänge ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangs- und dem Ausgangsleiter (21 bzw. 22) je ein eigener Resonator (31,32) zugeordnet ist, daß die Resonatoren (31,32) durch zueinander parallele Anordnung überwiegend induktiv miteinander gekoppelt sind und daß Eingangs- und Ausgangsleiter (21, 22) den gleichen Enden der Resonatoren (31,32) benachbart sind und zwischen sich einen engen Spalt (3) bilden.

2. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (k) des Spaltes (3) zwischen Eingangs- und Ausgangsleiter (21, 22) kleiner ist als der Abstand (I]) zwischen den Resonatoren (31,32).

3. Bandpaßfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Resonatoren (31, 32) ein dritter Resonator (33) angeordnet ist.