DE4029665A1

DE4029665A1 - Interdigital filter with coupled resonators of decreasing impedance - consists of stepped or pref. continuously tapered strips of metallisation extending across midline of dielectric substrate

Info

Publication number: DE4029665A1
Application number: DE19904029665
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Graf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: AEG Mobile Communication GmbH
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-03-26

Abstract

A stripline- or microstrip-structured metallisation (M) on the dielectric substrate (S) forms an even number of resonators (R) with input and output taps (P) on the first and last members of the cascade. In a pref. embodiment the input resonator and its immediate neighbour are tapered outwards from their roots towards their free ends. The remaining two resonators are of the conventional uniform width and impedance, constituting a multipole band-pass filter. ADVANTAGE - Suppression of higher-freq. passbands is improved with first repetition freq. raised from three to nearly four times fundamental.

Description

Die Erfindung betrifft ein Interdigitalfilter mit mehreren Resonatoren.The invention relates to an interdigital filter with several Resonators.

Interdigitalfilter bilden üblicherweise Bandpaßfilter, de ren Durchlaßfrequenzbereich durch die Resonanzeigenschaf ten der Resonatoren bestimmt ist. Für die Durchlaßfrequenz weist ein Resonator eine elektrische Länge gleich einer Viertelwellenlänge auf, und auf dem Resonator bildet sich eine stehende Welle aus, deren elektrisches Feld am offe nen Ende und deren magnetisches Feld am kurzgeschlossenen Ende jeweils ein Maximum besitzt. Die Resonanzbedingung ist jedoch auch für kürzere Wellenlängen, bei welchen die elektrische Länge des Resonators ein ungeradzahliges Vielfaches einer Viertel wellenlänge beträgt, erfüllt. Dies führt dazu, daß her kömmliche Interdigitalfilter neben dem Durchlaßbereich bei einer Grundfrequenz auch weitere Durchlaßbereiche bei un geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz zeigen, die nur durch Verluste z. B. an der Oberfläche und im Dielektrum von Stripline- oder Microstrip-Filtern mit zunehmender Frequenz stärker unterdrückt sind.Interdigital filters usually form bandpass filters, de Ren pass frequency range through the resonance ten of the resonators is determined. For the pass frequency a resonator has an electrical length equal to one Quarter wavelength, and forms on the resonator a standing wave, the electric field of which is open NEN end and its magnetic field on the short-circuited Has a maximum at the end. The resonance condition is, however, also for shorter wavelengths at which the electrical length of the Resonators an odd multiple of a quarter wavelength is met. This causes her conventional interdigital filters next to the pass band a fundamental frequency also further pass bands at un show even multiples of the fundamental frequency that only through losses z. B. on the surface and in the dielectric of stripline or microstrip filters with increasing Frequency are suppressed more.

Diese höherfrequenten Durchlaßbereiche, vor allem bei der ersten Wiederholfrequenz, sind in höchstem Maße uner wünscht. Besonders in Hochfrequenz-Überlagerungs-Empfan gern fuhren Störsignale in diesen Bereichen durch Oberwel lenmischung mit dem Überlagerungssignal zu unzulässigem Nebenempfang.These higher-frequency pass bands, especially in the first repetition frequency, are extremely unimportant wishes. Especially in high frequency overlay reception Interference signals like to drive through these areas in Oberwel mixed with the superimposed signal to impermissible Side reception.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Interdigitalfilter mit verbesserter Unterdrüc kung höherfrequenter Durchlaßbereiche anzugeben.The present invention is therefore based on the object grunde, an interdigital filter with improved suppression to specify higher frequency passband.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Un teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.The invention is specified in claim 1. The Un Claims include advantageous refinements and Developments of the invention.

Durch die zum offenen Resonatorende hin abnehmende Impe danz der Resonatoren (inhomogener Resonator) wird im Ver gleich zu einem herkömmlichen Interdigitalfilter mit längs des Resonators konstanter Impedanz (homogener Resonator) bei gleicher Grundfrequenz eine Verschiebung der Wiederholfrequenz in der Durchlaßcharakteristik zu höheren Frequenzen erzielt. Die erste Wiederholfrequenz kann vom Dreifachen bis in die Nähe des Vierfachen der Grundfre quenz verschoben werden. Vorteilhaft ist weiter, daß Fil terstrukturen möglich sind, die zwischen der Grundfrequenz und der Wiederholfrequenz einen Sperrpol aufweisen, der in der Nähe der dreifachen Grundfrequenz liegt.Due to the decreasing impe towards the open resonator end danz of the resonators (inhomogeneous resonator) is ver same as a conventional interdigital filter with lengthways of the constant impedance resonator (homogeneous resonator) at the same basic frequency a shift of Repetition frequency in the pass characteristic to higher Frequencies achieved. The first repetition frequency can be from Triple to close to four times the base fre quenz be postponed. Another advantage is that Fil ter structures are possible between the fundamental frequency and the repetition frequency have a blocking pole which in is close to three times the fundamental frequency.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht eine Kaskadierung von herkömmlichen Resonatoren mit konstanter Impedanz ei nerseits und neuartigen Resonatoren veränderlicher Impe danz andererseits zu einem mehrpoligen Bandpaßfilter vor, bei welchem in den höherfrequenten Bereichen beim Drei bis Vierfachen der Grundfrequenz jeweils ein Durchlaßmaxi mum des einen Teilfilters in einen Bereich starker Dämp fung des anderen Teilfilters fällt und dadurch die höher frequenten Durchlaßbereiche unterdrückt werden.A preferred embodiment provides cascading of conventional resonators with constant impedance ei on the other hand and novel resonators of variable imp danz on the other hand to a multipole bandpass filter, in which in the higher-frequency areas at three up to four times the fundamental frequency, a transmission maximum mum of a partial filter in an area of strong damping of the other sub-filter falls and therefore the higher frequency pass bands are suppressed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch einge hend veranschaulicht. Dabei zeigtThe invention is based on exemplary embodiments still play with reference to the pictures illustrated. It shows

Fig. 1 herkömmliche Interdigitalfilter, Fig. 1 a conventional interdigital filter,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 shows a first embodiment of the invention,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, Fig. 3 shows another embodiment,

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform, Fig. 4 shows a preferred embodiment,

Fig. 5 die Durchlaßcharakteristik eines Filters nach Fig. 1, Fig. 5 illustrates the transmission characteristics of a filter according to Fig. 1,

Fig. 6 die Durchlaßcharakteristik eines Filters nach Fig. 2 oder 3, Fig. 6 illustrates the transmission characteristics of a filter according to Fig. 2 or 3,

Fig. 7 die Durchlaßcharakteristik eines Filters nach Fig. 4. FIG. 7 shows the pass characteristic of a filter according to FIG. 4.

Fig. 1(a) zeigt die Struktur eines in Stripline- oder Microstrip-Technik als strukturierte Metallisierung M auf einem dielektrischen Substrat S ausgeführten herkömmli chen Interdigitalfilters mit zwei Resonatoren R. Die Ein- und Auskopplung von Signalen erfolgt galvanisch durch Re sonatoranzapfe P. Als Substratmaterialien sind Glasfaser, Teflon, Keramik und dgl. bekannt. Ein solches Filter be sitzt eine typische Durchlaßcharakteristik wie in Fig. 5 als Übertragungsmaß A über der Frequenz f skizziert. Ein absolutes Durchlaßmaximum liegt bei der Grundfrequenz fo des Filters. Ein weiteres deutliches Nebenmaximum bei der ersten Wiederholfrequenz fw liegt für ein solches bekann tes Filter bei 3 fo. Fig. 1 (a) shows the structure of a striped or microstrip technology as a structured metallization M on a dielectric substrate S executed conventional interdigital filter with two resonators R. The coupling and decoupling of signals is carried out galvanically by resonator tap P. As Glass fiber, teflon, ceramic, and the like are known as substrate materials. Such a filter has a typical pass characteristic as outlined in FIG. 5 as the transmission measure A over the frequency f. An absolute transmission maximum lies at the fundamental frequency fo of the filter. Another significant secondary maximum at the first repetition frequency fw for such a known filter is 3 fo.

Äquivalente Filterausführungen, z. B. mit rechteckigen oder runden Resonatoren in Dielektrikum Luft, mit Si gnalein- und -auskopplung über Koppelleitungen usw. sind an sich bekannt. Fig. 1(b) zeigt ein zur Ausführung nach Fig. 1(a) äquivalentes Filter mit zwei metallischen Stif ten T als Resonatoren und mit Koppelleitungen L zur Si gnalein- bzw. -auskopplung.Equivalent filter designs, e.g. B. with rectangular or round resonators in dielectric air, with Si gnalein- and decoupling via coupling lines, etc. are known per se. Fig. 1 (b) shows an equivalent to the embodiment of FIG. 1 (a) filter with two metallic pins T as resonators and with coupling lines L for signal coupling or decoupling.

Demgegenüber weist ein Filter gemäß der Erfindung eine vom masseseitigen Resonatorende zum offenen Resonatorende hin abnehmende Impedanz auf. Bei in Stripline- oder Microstrip-Technik ausgeführten Filtern wird hierfür vor teilhafterweise die Breite des Resonators zum offenen Ende hin vergrößert. Der Kapazitätsbelag wird zum offenen Ende hin erhöht, was zu einer elektrischen Verlängerung führt. Im Vergleich zu einem homogenen Resonator gleicher Grund frequenz ist bei dem inhomogenen Resonator daher die me chanische Länge verkürzt. Beispiele für derartige vorteil hafte Resonatorstrukturen zeigen die Fig. 2 und 3 mit li nearer bzw. stufenweiser Verbreiterung des Resonators. In contrast, a filter according to the invention has an impedance that decreases from the ground-side resonator end to the open resonator end. In the case of filters implemented using stripline or microstrip technology, the width of the resonator is advantageously increased toward the open end. The capacitance is increased towards the open end, which leads to an electrical extension. Compared to a homogeneous resonator of the same basic frequency, the mechanical length is therefore shortened in the inhomogeneous resonator. Examples of such advantageous resonator structures are shown in FIGS . 2 and 3 with linear or gradual widening of the resonator.

Fig. 6 zeigt den Verlauf der Durchlaßcharakteristik für ein Interdigitalfilter der in Fig. 2 und 3 skizzierten Art. Die erste Wiederholfrequenz fw liegt hier höher, wäh rend zwischen der Grundfrequenz fo und der ersten Wieder holfrequenz fw ein Sperrpol, d. h. ein tiefes Minimum, auftritt. Die Filterstruktur kann so dimensioniert werden, daß die Wiederholfrequenz ungefähr bei 4 fo und der Sperr pol ungefähr bei 3 fo liegt. Fig. 6 shows the course of the pass characteristic for an interdigital filter of the type sketched in Fig. 2 and 3. The first repetition frequency fw is higher here, while between the fundamental frequency fo and the first repetition frequency fw a blocking pole, ie a low minimum, occurs . The filter structure can be dimensioned such that the repetition frequency is approximately 4 fo and the blocking pole is approximately 3 fo.

Eine derartige Dimensionierung liegt einer bevorzugten Ausführungsform zugrunde, bei welcher, wie in Fig. 4 skiz ziert, Filtersegmente aus Resonatoren mit veränderlicher Impedanz, beispielsweise wie in Fig. 2, mit Filtersegmen ten konstanter Impedanz (z. B. Fig. 1(a)) gekoppelt sind und ein mehrpoliges Bandfilter bilden, mit welchem eine Durchlaßcharakteristik des in Fig. 7 skizzierten Verlaufs erreicht werden kann. Die höherfrequenten Durchlaßbereiche bei 3 fo nach Fig. 5 und bei 4 fo nach Fig. 6 sind durch das Zusammenfallen mit dem Sperrpol bei 3 fo nach Fig. 2 bzw. dem breiten Minimum bei 4 fo nach Fig. 1 erheblich reduziert.Such dimensioning is based on a preferred embodiment in which, as outlined in FIG. 4, filter segments made of resonators with variable impedance, for example as in FIG. 2, with filter segments of constant impedance (e.g. FIG. 1 (a) ) are coupled and form a multi-pole bandpass filter, with which a pass characteristic of the curve sketched in FIG. 7 can be achieved. The higher-frequency pass bands at 3 fo according to FIG. 5 and at 4 fo according to FIG. 6 are considerably reduced by the coincidence with the blocking pole at 3 fo according to FIG. 2 and the broad minimum at 4 fo according to FIG. 1.

Von den in Fig. 2 bis 4 skizzierten Beispielen abweichende äquivalente Ausführungen, z. B. mit Resonatoren in Dielek trikum Luft, mit ein- und ausgangsseitigen Koppelleitun gen, mit Veränderung der Impedanz durch Variation der Lei terdicke oder des Leiterdurchmessers usw. sind mit übli chen fachmännischen Kenntnissen ohne weiteres aus den an hand der Abbildungen erläuterten Beispielen ableitbar.Equivalent versions deviating from the examples sketched in FIGS. 2 to 4, e.g. B. with resonators in Dielek trikum air, with input and output-side Koppelleitun conditions, with changing the impedance by varying the Lei terdicke or the conductor diameter, etc. can be easily derived from the examples explained with the help of the figures with übli chen technical knowledge.

Claims

1. Interdigital filter with at least two coupled Re sonators, characterized in that the resonators are designed with decreasing impedance from the ground-side resonator end to the open resonator end.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the resonators as stripline or microstrip structures are designed and the width of the resonators to open Increases towards the end.

3. Filter according to claim 1 or claim 2, characterized ge indicates that the pass characteristic of the filter between the fundamental frequency and the first repetition frequency quenz has a blocking pole.

4. Filter according to claim 3, characterized in that the blocking pole at triple and the first repetition frequency is four times the basic frequency.

5. Filter according to one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that resonators with variable impedance Constant impedance resonators are cascaded.