DE4100340A1 - Striplinefilter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Striplinefilter, das für die Verwendung in kleindimensionierten elektrischen Schaltkreisen geeignet ist.

Generell schließt ein Striplinefilter ein Paar einander gegenüberliegender dielektrischer Substrate, deren Außen­ fläche mit einem Erdleiter verbunden ist, sowie leitende Resonatorzungen in einem Stripline- bzw. Streifenmuster zwischen den dielektrischen Substraten ein, von denen jede ein äußeres offenes Schaltkreisende und ein inneres Basis­ ende bzw. einen inneren Wurzelabschnitt in elektrisch leiten­ der Verbindung mit dem Erdleiter hat. Ein solches Filter wird als Bandpaßfilter im Mikrowellenbereich verwendet.

Die Ansprechcharakteristiken solcher Striplinefilter sind abhängig von der Größe der Resonatorzungen und der Kontur der dielektrischen Substrate. Demzufolge hat eine Verände­ rung in Größe der Resonatorzungen und Substratkontur eine Veränderung der Durchströmkapazität (engl.: floating capacity) des Filters zur Folge, so daß die Frequenz, auf die das Filter anspricht, dem vorbestimmten Frequenzbereich abweicht.

Die Durchströmkapazität am offenen Schaltkreisende ist ab­ hängig von der Spaltbreite zwischen dem offenen Schaltkreis­ ende und dem gegenüberliegenden Erdleiter. Demzufolge bleibt die Durchströmkapazität am offenen Schaltkreisende unverändert, solange wie die Spaltbreite zwischen Resonatorzunge und dem gegenüber angeordneten Erdleiter nicht verändert wird. Im beispielsweisen Fall eines Striplinefilters vom Plattentyp, bei dem gemäß der noch näher zu beschreibenden Fig. 2 Resonanz­ zungen mit den Leiterplattenabschnitten 6e und 6f am Außen­ umfang des dielektrischen Substrats verbunden sind, kann die Durchströmkapazität dadurch konstant gehalten werden, daß der Abstand zwischen den offenen Schaltkreisenden und den Leiter­ plattenabschnitten auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird.

Die Resonatorzungen weichen jedoch in ihrer Form voneinander ab. Im Fall eines Resonators mit beispielsweise drei Strip­ linezungen haben die Zungen beider Seiten Ein- und Ausgangs­ anschlüsse, während die mittlere Zungen frei von einem solchen Anschluß ist. Hieraus resultiert, daß die Länge der Zungen separat bestimmt und dabei ihren elektrischen Anschlußmodali­ täten Rechnung getragen werden sollte. Generell sollte die mittlere Zunge etwas länger als die seitlichen Zungen sein. Weil die Plattenanschlußabschnitte diejenigen sind, mit denen die Zungenwurzeln verbunden sind und demzufolge als Basis für die Bestimmung der Länge jeder Zunge dienen, ist die Länge der einander gegenüberliegenden Leiterplattenabschnitte nicht zu verändern. Es ist demzufolge nicht möglich, die Durchströmkapazität an der Seite der offenen Schaltkreisenden der Resonatorzungen einzustellen. Bei üblichen Stripline­ filtern sind deshalb die Durchströmkapazitäten an den offenen Schaltkreisenden der Resonatorzungen nicht einheitlich und es ist bisher notwendig, die Resonanzfrequenzcharakteristiken von Striplinefiltern nach deren Herstellung einzustellen.

Die vorliegende Erfindung geht von der oben dargelegten Problematik konventioneller Striplinefilter aus und will demzufolge ein Striplinefilter vorschlagen, das vorbestimmte Durchströmkapazitäten an den offenen Schaltkreisenden der Resonatorzungen hat.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich demzufolge auf ein Striplinefilter, das ein Laminat aus einer Mehrzahl von dielektrischen Substraten mit einer Außenfläche aufweist, die mit einem Erdleiter versehen ist, wobei zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Substraten ein leitendes Resonator­ mittel mit einer Mehrzahl paralleler Resonatorzungen ange­ ordnet ist, von denen jede Resonatorzunge ein äußeres offenes Schaltkreisende und ein inneres Wurzelende in elektrisch leitender Verbindung mit dem Erdleiter aufweist. Die vor­ liegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Erd­ leiter vorspringende Abschnitte aufweist, deren Anzahl der Anzahl der Resonatorzungen entspricht und von denen jeder Vorsprung sich gegen das offene Schaltkreisende derzugeord­ neten Resonatorzunge erstreckt und in einem vorgegebenen Abstand vor diesem Resonatorzungenende endet.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Stripline­ filter gemäß der vorliegenden Erfindung im zusammengebauten Zustand,

Fig. 2 in schematischer und perspektivischer Explosions­ darstellung das in Fig. 1 dargestellte Filter,

Fig. 3 in größerer Darstellung und als ausschnittsweise Draufsicht die wesentlichen Teile der Erfindung,

Fig. 4 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform eines Striplinefilters gemäß der Erfindung,

Fig. 6 als Teilschnitt in größerer Darstellung eine abgeschrägte Kante des Filters gemäß Fig. 5,

Fig. 7 in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung eine nicht abgeschrägte Kante des Filters,

Fig. 9 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungs­ form der Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind und

Fig. 10 und 11 in Fig. 9 entsprechenden Darstellungen weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Gemäß Fig. 1, 2 ist ein Striplinefilter gemäß der vorliegen­ den Erfindung in seiner Gesamtheit mit F bezeichnet. Das Filter F weist ein unteres und ein oberes dielektrisches Substrat 1 bzw. 2 auf, von denen jedes aus dielektrischem Keramikmaterial mit hoher dielektrischer Konstante und ge­ ringem Verlustbeiwert besteht, wie BaO-TiO₂ oder BaO-TiO₂ mit seltenen Erden. Jedes der beiden Substrate 1 und 2 ist an seiner Außenseite mit einem Erdleiter 6 bzw. 8 versehen. Der jeweilige Erdleiter 6 bzw. 8 erstreckt sich zu Seiten­ flächen 6a-6d bzw. 8a-8d. Außerdem erstreckt sich der Erd­ leiter 6 zum Umfang der Innenfläche des Substrats 1, um die Plattenleiter 6e und 6f zu bilden.

Ein elektrisch leitendes Resonatorglied 5 mit einer Mehrzahl von Zungen (im dargestellten Fall sind drei Zungen vorgesehen) 3a, 3b und 3c ist auf der Innenfläche des unteren Substrats 1 gebildet. Jede Zunge weist einen inneren Wurzelabschnitt in elektrisch leitender Verbindung mit dem Plattenleiter 6e bzw. 6f auf, während sein anderes, äußeres Ende ein offenes Schalt­ kreisende bildet. Die Zungen 3a-3c sind abwechselnd gegenein­ ander gerichtet und haben eine Länge, die einer Viertel- oder Halbwellenlänge entspricht. Die beiden seitlichen Zungen 3a und 3c sind mit quer nach außen gerichteten Seitenabschnitten 7a bzw. 7b versehen, die als Ein- bzw. Ausgangsanschluß dienen. Durch diese Seitenabschnitte unterscheidet sich die Form der seitlichen Zungen von der der mittleren Zunge 3c. Entsprechend diesem Unterschied sind die seitlichen Zungen 3a, 3b kürzer als die mittlere Zunge.

Die Bauweise des Resonatormittels ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung begrenzt. Wenn notwendig, kann bei­ spielsweise das Resonatorglied 5 sowohl am Substrat 1 als auch am Substrat 2 ausgebildet sein. In einem solchen Fall sind die beiden Resonatorglieder der Substrate 1 und 2 spie­ gelbildlich zueinander angeordnet und im zusammengebauten Zustand haben sie Flächenkontakt miteinander, um ein Resona­ torglied 5 zwischen den beiden Substraten 1, 2 zu bilden. Darüber hinaus können die Zungen des Resonatorglieds 5 in einem kammförmigen Muster angeordnet sein.

Mit den Bezugszeichen 9a und 9b sind nischenförmig zurück­ springende Abschnitte vorzugsweise im oberen dielektrischen Substrat 2 bezeichnet, die den Anschlüssen 7a, 7b des unteren Substrats 1 zugeordnet sind, um die Herstellung der Verbindung zwischen den Anschlüssen 7a und 7b einerseits und einer ge­ druckten Schaltung andererseits, die nicht gezeichnet ist, zu erleichtern.

Die Plattenleiter 6e, 6f weisen vorspringende Abschnitte x auf, die gegen die offenen Schaltkreisenden der Resonator­ zungen 3a-3c gerichtet sind. Gemäß Fig. 3 enden die Vor­ sprünge x in einem vorbestimmten Abstand s vor den offenen Schaltkreisenden der Resonatorzungen 3a-3c. Die Bildung der Vorsprünge x kann beispielsweise dadurch erfolgt sein, daß wie bei der Herstellung des leitenden Resonatorglieds 5 ein Siebdruckverfahren angewendet wird und sie gleichzeitig mit dem Resonatorglied 5 gedruckt werden.

Auf diese Weise bestimmen die Vorsprünge x die Spaltweiten s so, daß die Strömungskapazitäten an den offenen Schaltkreis­ enden durch angemessenes Justieren der Länge der Vorsprünge x gleich gemacht werden.

Es hat sich gezeigt, daß die Strömungskapazität mit einer Verringerung der Spaltweite s ansteigt. Ist die Strömungs­ kapazität hoch, so kann die gewünschte Resonanzfrequenz selbst dann erhalten werden, wenn die Länge der Resonator­ zunge verringert ist. Demzufolge ist es durch Verlängern der Vorsprünge x zur Verringerung der Spaltweite s möglich, die Resonatorzungen zu verkürzen, während die Resonator­ frequenz unverändert gehalten wird. Demzufolge kann weiter das Striplinefilter gemäß der vorliegenden Erfindung kompakt gebaut werden.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der der Erdleiter nicht zur Innen­ fläche eines dielektrischen Substrats 10 gerichtet ist, d. h. keine Plattenleiter vorgesehen sind. Trotzdem ist entsprechend der vorherigen Ausführungsform ein vorspringender Abschnitt x gegenüber dem offenen Schaltkreisende einer Resonatorzunge 11 unter Einhaltung einer Spaltweite s vorgesehen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, bei der jede der acht Kanten an der Ober- und Unterseite des unteren und oberen dielektrischen Substrats 1 bzw. 2 angephast bzw. abgerundet bzw. gebrochen bzw. abgeschrägt ist. Die Anphasung 7 selbst kann gemäß Fig. 6 eine ebene Fläche oder eine Rundung gemäß Fig. 7 sein. Vor­ teile einer Kantenausbildung f sind folgende.

Wenn in der Darstellung der Fig. 8 ein dielektrisches Sub­ strat a mit einer elektrisch leitenden Schicht b als Erdleiter und Plattenleiter versehen ist, so ist die Dicke dieser Schicht im unbehandelten und deswegen scharfkantigen Kantenbereich e unvermeidbar gering, unabhängig davon, ob die Schicht durch Platieren, Drucken oder in einem beliebigen anderen bekannten Verfahren hergestellt worden ist. Dadurch ist im Kantenbereich eine elektrische Unterbrechung oder zumindest eine sprunghafte Veränderung der Charakteristik eines Bandpaßfilters gegeben. Die Anphasung, Abschrägung oder Abrundung im Kantenbereich ermöglicht es demgegenüber, eine gleichbleibend dicke Schicht auch im Kantenbereich zu bilden, so daß keine elektrische Unterbrechung im Kantenbereich vorliegt oder die Charakte­ ristik des Filters im Kantenbereich unterbrochen ist; die Charakteristik ist vielmehr über den abgerundeten o. dgl. behandelten Kantenbereich hinweg konstant.

Insbesondere, gemäß Fig. 5, können die Kanten zwischen den Seitenbandleitern 6a-6d und den Plattenleitern 6e-6f des unteren dielektrischen Substrats 1 dick genug beschichtet sein, um eine gute elektrische Verbindung über die Kanten­ bereiche hinweg zu gewährleisten. Entsprechendes kann auch am oberen dielektrischen Substrat bewirkt werden; in ent­ sprechender Weise kann dort eine einwandfreie elektrische Verbindung auch in den Bereich zwischen den oberen Erdleitern und den Seitenwandleitern 8a-8d bewirkt werden. Entsprechen­ des kann, allgemein gesprochen überall erreicht werden, wenn gemäß Fig. 5 bis 7 die Kante zwischen aneinanderstoßen­ den Flächen angephast, abgeschrägt, gebrochen, abgerundet oder in einer entsprechenden Weise entschärft sind.

In Fig. 9 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei die gesamte Außenfläche des Laminats von einer elektrisch isolierenden Harzschicht 12 umgeben ist, wovon lediglich die Anschlußbereiche 7a und 7b in den Nischen 9a und 9b ausgenommen sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind die Anschlüsse 7a, 7b in die Unterseite des unteren dielektrischen Substrats 1 erstreckt und die Isolier­ schicht 12 ist vorgesehen, um die gesamte Fläche mit Aus­ nahme der Unterseite zu bedecken. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 erstrecken sich die Anschlüsse 7a, 7b zur Unterseite des unteren dielektrischen Substrats 1 und die Isolierschicht 12 ist vorgesehen, um die gesamte Fläche des Filters A mit Ausnahme der Anschlußbereiche 7a, 7b zu bedecken. Die Anschlußbereiche 7a, 7b sind mit einer leiten­ den Beschichtung 13 bedeckt, deren Dicke der Dicke der übrigen Beschichtung entspricht, so daß in der Außenfläche des Filters keine Stufe gegeben ist.

Die Isolierschicht 12, wie sie bei den Lösungen gemäß Fig. 9 bis 11 vorgesehen ist, kann den Erdleiter schützen und die Widerstandsfähigkeit des Striplinefilters gegen Feuchtigkeits­ einflüsse erhöhen, es kann Oxidation verhindert werden, ebenso wie mechanische Abnutzung; mechanische Stöße können ohne schädigenden Einfluß bleiben, das Filter kann einen optimalen Wellenfiltereffekt haben, seine Charakteristik kann über eine lange Einsatzzeit unverändert konstant bleiben.

In den die Erfindung erläuternden Ausführungsformen, wie sie vorstehend beschrieben sind, haben die Striplinefilter ein Plattenpaar aus oberem und unterem dielektrischem Substrat und es ist ein Polpaar vorgesehen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Anzahl der dielektrischen Sub­ strate und/oder der Pole kann im gewünschten Maße ohne weiteres erhöht werden und die Ausführungsform liegt trotzdem im Rahmen der Erfindung.

Claims (3)

1. Striplinefilter mit einem Laminat aus einer Mehrzahl dielektrischer Substrate mit einer Oberfläche, die mit einem Erdleiter versehen ist, mit elektrisch leitenden Resonatormitteln zwischen je zwei aufeinanderfolgenden dielektrischen Substraten, wobei jedes Resonatormittel eine Mehrzahl paralleler Resonatorzungen aufweist, von denen jede ein äußeres, offenes Schaltkreisende und einen inneren, mit dem Erdleiter verbundenen Wurzelabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdleiter (6, 8) vorspringende Abschnitte (x) aufweist, von denen jeweils einer einer der Zunge (3) zugeordnet ist, gegen das offene Schaltkreisende der jeweiligen Zunge gerichtet ist und in einem festgelegten Abstand (s) vor dem offenen Schaltkreisende der jeweiligen Zunge endet.

2. Striplinefilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Substrats (1) mit einer elektrisch isolierenden Kunstharzschicht (b) beschichtet ist, wovon lediglich die Bereiche der von den elektrisch leitenden Resonatormitteln ausgehenden Anschlüsse ausgenommen sind.

3. Striplinefilter gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest einige, vorzugsweise alle Kanten des Laminates, über die Erdleiter hinweg geführt sind, gebrochen, abgerundet, abgeschrägt oder in einer ent­ sprechenden Weise nicht scharfkantig gemacht sind.