DE4203939C2 - Bandpaßfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandpaßfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Allgemein befaßt sich die Erfindung mit einem Bandpaßfilter des dielektrisch-laminierten Types, welches in einem tragbaren Radio oder einem ähnlichen elektronischen Gerät verwendet wird und eine Frequenz von einigen 100 MHz bis einigen GHz hat.

Übliche Resonatoren können in Resonatoren mit einer Streifenleitung und in Resonatoren mit einer Spulenstruktur eingeteilt werden. Bandpaßfilter, die derartige Resonatoren verwenden, werden derart aufgebaut, daß eine Mehrzahl von Resonatoren magnetisch miteinander gekoppelt sind.

Als Resonatoren mit einer Streifenleitung kommt ein Resonator mit einer halben Wellenlänge, dessen Leitung an beiden Enden offen ist, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist, und ein Resonator mit einer viertel Wellenlänge, dessen Leitung an einem Ende offen und an dem anderen Ende kurzgeschlossen ist, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist, in Betracht.

Als Resonator mit einer Spulenstruktur kommt der in Fig. 25 gezeigte Resonator in Betracht, der eine spiralförmige Spulenstruktur 201 und eine Massestruktur 203 aufweist, die auf den beiden Seiten einer dielektrischen Schicht 202 ausgebildet sind, welche zwischen diesen Strukturen angeordnet ist.

Bei Bandpaßfiltern, die die oben geschilderten bekannten Resonatoren einsetzen, treten jedoch die nachfolgende geschilderten Probleme auf.

1) Bandpaßfilter mit Streifenleitung

a) Ein Resonator mit einer Resonanzfrequenz von 2-3 GHz ist vergleichsweise groß. Insbesondere ergibt sich bei einem Bandpaßfilter mit einer Bauweise, bei der eine Mehrzahl von Resonatoren miteinander verbunden sind, eine erhebliche Größe. Dies folgt aus den nachfolgend aufgeführten Gründen.

Die Längen L₁₀, L₁₁ der Streifenleitungen werden nach Gleichung 1 für einen Resonator mit einer halben Wellenlänge und nach Gleichung 2 für einen Resonator mit einer viertel Wellenlänge ermittelt.

Hierbei bezeichnet Lambda die Wellenlänge und Epsilon die Dielektrizitätskonstante der dielektrisch-laminierten Schicht.

Gegenwärtig beträgt die Dielektrizitätskonstante der dielektrisch-laminierten Schicht, die mit Silber oder Kupfer gemeinsam gebrannt werden kann und gute Temperaturcharakteristika aufweist, lediglich ungefähr 10, und kann nicht weiter erhöht werden. Wenn daher in den obigen Gleichungen 1 und 2 Epsilon=10 gilt, ergeben sich die Längen L₁₀=15,8 mm und L₁₁=7,9 mm, welches vergleichsweise hohe Werte sind, so daß sich ein großer Resonator bzw. ein großes Bandpaßfilter ergibt.

b) Bei einem Bandpaßfilter ist es wünschenswert, die Eingangs-/Ausgangs-Impedanz in Abhängigkeit von dem Gerät einzustellen, in welches das Bandpaßfilter eingebaut werden soll (um eine Anpassung der Impedanzen des Bandpaßfilters und des Gerätes herbeizuführen). Jedoch haben die Eingangs-/Aus­ gangs-Impedanzen im Falle eines Filters in Streifenleitungstechnik spezielle Werte für jede Streifenleitung, so daß es nicht möglich ist, eine Einstellung oder Anpassung vorzunehmen, selbst wenn die Abgriffsposition an der Streifenleitung verändert wird.

2) Bandpaßfilter mit Spulenstruktur

Da die Spulenstruktur eine Spiralform hat, kommt es zu einer gegenseitigen Beeinflussung des magne­ tischen Flusses zwischen benachbarten Strukturen, wodurch der elektrische Stromfluß beeinträchtigt wird. Daher kommt es zu einem Anstieg des elek­ trischen Widerstandswertes, wodurch die Güte Q herabgesetzt wird.

Da bei dem in Fig. 25 gezeigten Ausführungsbeispiel der Stromfluß die jeweils gleiche Richtung in einem Strukturteil 201a und in einem Strukturteil 201b hat (jeweils die in Fig. 25 mit dem Bezugszeichen D an­ gegebene Richtung), heben sich die magnetischen Fel­ der gegenseitig auf, wodurch es zu einer groben Ver­ teilung des magnetischen Flusses kommt und demgemäß der elektrische Stromfluß gestört wird und der elek­ trische Widerstand erheblich ansteigt.

Daraus resultiert das Problem, daß die Einfügungs­ dämpfung des Bandpaßfilters ansteigt, wenn dessen Güte Q absinkt.

Die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters hängt von den Resonanzfrequenzen der Resonatoren ab. Die Resonanzfrequenzen der Resonatoren hängen von den Dimensionen der Streifenleitungen oder Spulenstruk­ turen ab, so daß nach Ausbildung dieser Strukturen die Resonanzfrequenzen nicht mehr eingestellt werden können. Wenn daher die Dimensionen der Strukturen fehlerhaft sind, wird die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters gegenüber einem vorbestimmten Wert verschoben, was zu mangelhaften Produkten führt.

Die US-A-4,916,582 zeigt in ihren Fig. 10 bis 14 eine Bandpaßfilterstruktur, die aus vier leitfähigen Bereichen innerhalb eines dielektrischen Körpers gebildet ist, von denen jeweils zwei leitfähige Bereiche eng durch eine dielektrische Schicht beabstandet angeordnet sind. Flächige, sich gegenüber liegende Bereiche der Elektrodenteile beziehungsweise leitfähigen Bereiche bilden Kapazitäten, die durch längliche Leiterbahnen, welche Induktivitäten bilden miteinander verbunden sind. Zwei Induktivitäten sind derart angeordnet, daß sie elektromagnetisch miteinander koppeln. Weit beabstandet von diesen beiden aktiven Elektrodenteilen sind an den beiden äußeren Grenzflächen Abschirmflächen angeordnet, die in dieser Schrift auch als Abschirmelektroden bezeichnet sind, welche jedoch nicht gegen Masse gelegt sind.

Eine derartige Bandpaßfilterstruktur besteht nötigerweise aus diskreten Elementen in Form von Induktivitäten und Kapazitäten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Bandpaßfilter zu schaffen, welches eine hohe Güte Q und eine geringe Einfügungsdämpfung hat, dessen Abmessungen verringert werden können und dessen Eingangs-/Ausgangs- Impedanzen und dessen Mittenfrequenz des Durchlaßbandes wahlweise eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Bandpaßfilter gemäß Patent­ anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bandpaßfilter mit drei oder mehr ersten Elektroden, die schleifenförmig ausgebildet sind und in einem magnetischen Kopplungs­ zustand zueinander stehen, mit einer zweiten Elektrode, die in einer planaren oder ebenen Form auf dem entgegen­ gesetzten Abschnitt der ersten Elektroden ausgebildet ist, wobei eine aus dielektrischem Material bestehende Platte zwischen den ersten Elektroden und der zweiten Elektrode angeordnet ist, einem Masse-Anschluß, der von jeder ersten Elektrode zu einem Endabschnitt der Platte herausgeführt ist, einem Herausführungsanschluß, welcher von jeder ersten Elektrode herausgeführt ist, die auf beiden Seiten in Richtung zu dem Endabschnitt der Platte in einer Entfernung angeordnet sind, durch die sich eine vorbestimmte Impedanz gegenüber dem Masse-Anschluß ergibt, und mit einem weiteren Masse-Anschluß, der von der zweiten Elektrode in Richtung zu dem Endabschnitt der Platte herausgeführt ist.

Bei dem Bandpaßfilter können zwei zweite Elektroden auf entgegengesetzten Abschnitten der ersten Elektroden ausgebildet sein, wobei die Platten zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind.

Bei dem Bandpaßfilter kann wenigstens eine Elektrode der zweiten Elektroden in drei oder mehr Elektroden unterteilt sein, welche eine geringfügig größere Form als die ersten Elektroden haben, wobei die anderen Masse-Anschlüsse jeweils von den Elektroden, die dreigeteilt oder mehrfach geteilt sind, in Richtung auf einen Endabschnitt der Platten herausgeführt sind.

Zwischen den ersten Elektroden und wenigstens einer zweiten Elektrode des Bandpaßfilters können dritte Elektroden ausgebildet sein, die die gleiche Form wie die ersten Elektroden haben.

Bei dem Bandpaßfilter können Trimm-Elektroden in einer Schleifenform oder in der Form einer Teilschleife in einer Entfernung von der zweiten Elektrode auf dem entgegengesetzten Abschnitt der zweiten Elektrode ausgebildet sein, wobei die Platte zwischen den Trimm-Elektroden und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und wobei diese mit der ersten Elektrode verbunden sind.

Bei dem Bandpaßfilter kann eine Mehrzahl von Trimm-Elektroden in einer Bandform an dem inneren Teil der zweiten Elektrode ausgebildet sein und mit der zweiten Elektrode verbunden sein.

Bei einem Bandpaß mit der oben festgelegten Bauweise können die Güte Q verbessert, die Einfügungsdämpfung vermindert und die Randcharakteristika verbessert werden, da eine sog. Streifenleitungsbauweise angewendet wird, bei der die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, wobei die Strukturteile der ersten Elektroden nicht benachbart zueinander als spiralförmige Spulenstrukturen angeordnet sind.

Da die ersten Elektroden eine Schleifenform haben, ergibt sich eine kleinere Elementegröße. Da ferner die Impedanz durch einfaches Einstellen einer Entfernung zwischen dem Herausführungsanschluß und dem Masse­ anschluß der ersten Elektroden eingestellt werden kann, ist es sehr einfach, die Impedanz wunschgemäß einzu­ stellen.

Die erdfreie bzw. frei bewegliche Kapazität zwischen den Trimm-Elektroden und der zweiten Elektrode wird durch Trimmen der Trimm-Elektroden, die mit den ersten Elektroden verbunden sind, geändert, so daß die Resonanzfrequenz eines jeden Resonators abgeändert werden kann. Die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters wird mit fortschreitender Änderung der Resonanzfrequenz geändert.

Der Abschirmeffekt für das magnetische Feld wird durch Abschneiden der Trimm-Elektroden, die an dem inneren Teil der zweiten Elektrode ausgebildet sind, geändert. Daher kann das magnetische Feld eines jeden Resonators geändert werden, so daß sich dessen Resonanzfrequenz ändert. Dementsprechend wird die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters abgeändert.

Es wird daher ein sehr hochqualitatives Bandpaßfilter mit geringen Abmessungen geschaffen, dessen Einfügungs­ dämpfung gering und dessen Eingangs-Impedanz sowie dessen Ausgangs-Impedanz und Durchlaßbandfrequenz wunschgemäß eingestellt werden können.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Bandpaßfilter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine dielektrische Schicht, die bei der Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 eine Draufsicht eines Zustandes, bei dem spulenförmige Elektrodenmuster auf der in Fig. 3 gezeigten dielektrischen Schicht ausgebildet sind;

Fig. 5 eine Draufsicht eines Zustandes, bei dem eine Masse-Elektrodenstruktur auf der in Fig. 3 gezeigten dielektrischen Schicht ausgebildet ist;

Fig. 6 eine Seitendarstellung von laminierten dielektrischen Schichten;

Fig. 7 eine Vorderansicht von laminierten dielektrischen Schichten;

Fig. 8 eine Vorderansicht nach dem Pressen des Laminates;

Fig. 9 eine Vorderansicht nach Ausbildung der externen Elektroden;

Fig. 10 ein Ersatzschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Bandpaßfilters;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Frequenz­ charakteristika des in Fig. 1 gezeigten Bandpaßfilters;

Fig. 12 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung;

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Frequenz­ charakteristika des in Fig. 12 gezeigten Bandpaßfilters;

Fig. 14 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispieles des erfindungs­ gemäßen Bandpaßfilters;

Fig. 15 eine Draufsicht auf wesentliche Abschnitte des Bandpaßfilters nach dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 16 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters nach einem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters nach einem fünften Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 eine Draufsicht eines veränderten Ausfüh­ rungsbeispieles des Bandpaßfilters gemäß Fig. 17;

Fig. 19 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters nach einem sechsten Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 eine Draufsicht auf einen Zustand, bei dem die Trimm-Elektroden des Bandpaßfilters gemäß Fig. 19 beschnitten sind;

Fig. 21 eine Draufsicht auf wesentliche Teile eines abgeänderten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Bandpaßfilters;

Fig. 22 eine Draufsicht auf wesentliche Teile eines anderen abgeänderten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Bandpaßfilters;

Fig. 23 eine zur Erläuterung dienende Darstellung eines Beispieles eines bekannten dielektrischen Resonators in Streifenleitungstechnik;

Fig. 24 eine zur Erläuterung dienende Darstellung eines anderen bekannten dielektrischen Resonators in Streifenleitungstechnik; und

Fig. 25 eine zur Erläuterung dienende Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines bekannten dielektri­ schen Resonators mit Spulenstruktur.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1-11 erläutert.

Die Fig. 1 und 2 sind Darstellungen einer Bauweise eines Bandpaßfilters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1 eine Draufsicht und Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine bei der Erfindung verwendete dielektrische Schicht, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Zustand, bei dem Spulen-Elektrodenstrukturen auf die in Fig. 3 gezeigte dielektrische Schicht ausgebildet sind, Fig. 5 eine Darstellung eines Zustandes, bei dem die Masse-Elektrodenstruktur auf die in Fig. 3 gezeigte dielektrische Schicht ausgebildet ist, Fig. 6 und 7 Darstellungen der dielektrischen Schichten nach dem Laminieren, von denen Fig. 6 die Seitenansicht und Fig. 7 eine Vorderansicht ist, Fig. 8 eine Vorderansicht eines gepreßten Laminates, Fig. 9 eine Vorderansicht nach Ausbildung der externen Elektroden, Fig. 10 ein Ersatzschaltbild des Bandpaßfilters und Fig. 11 eine graphische Darstellung ist, die die Frequenzcharakteristika des Bandpaßfilters zeigt.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, umfaßt das Bandpaßfilter nach der Erfindung eine dielektrische Schicht 1, welche aus einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten 101 und Schutzschich­ ten 2, 3, die an der Oberseite und Unterseite der dielektri­ schen Schicht 1 vorgesehen sind, besteht. Auf einer Fläche 101a der oberen dielektrischen Schicht 101 sind drei Spulen-Elektrodenstrukturen (erste Elektroden) 41, 42, 43 ausgebildet. Diese Schichten und Strukturen werden mit­ einander gebrannt und integriert.

Eine spezielle Bauweise der Spulen-Elektrodenstruktur 41 besteht darin, daß Strukturabschnitte 41a und 41b, die linear sind und die auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sind, miteinander durch einen linearen Strukturabschnitt 41c verbunden werden, welcher mit jeweils einem Ende der Strukturabschnitte 41a, 41b verbunden ist, wobei an dem anderen Ende des Strukturabschnittes 41b ein Struktur­ abschnitt 41d vorgesehen ist, der sich in Richtung auf den Strukturabschnitt 41a in der Weise erstreckt, daß er parallel zu dem Strukturabschnitt 41c ausgebildet ist.

Somit ergibt sich eine Gesamtlänge L₃ der Spulen-Elektro­ denstruktur 41 gemäß nachfolgender Gleichung 3.

Hierbei bezeichnen Lambda die Wellenlänge und Epsilon die Dielektrizitätskonstante.

Es ist wünschenswert, daß eine Entfernung L₁ zwischen dem Strukturabschnitt 41d und dem Strukturabschnitt 41a (vergleiche Fig. 1) gleich ist oder kleiner ist als die Breite L₂ des Strukturabschnittes 41a (wobei die Breite der Strukturabschnitte 41b bis 41d der Breite L₂ entspricht). Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sei die Entfernung zwischen den Strukturabschnitten 41a und 41d als Spalt 30 bezeichnet.

Die Spulen-Elektrodenstrukturen 42, 43 haben im wesentlichen die gleiche Form wie die oben in ihrer Bauweise beschriebe­ nen Spulen-Elektrodenstruktur 41. Jedoch ergeben sich Abweichungen dahingehend, daß die Spalte 31, 32 (welche in der gleichen Länge wie der Spalt 30 ausgeführt sind) jeweils zwischen den Strukturabschnitten 42a, 42c bzw. 43a, 43c ausgebildet sind.

Die Strukturabschnitte 41d, 43c der Spulen-Elektro­ denstrukturen 41, 43 und die Strukturabschnitte 42c, 42d der Spulen-Elektrodenstrukturen 42, 43 sind benachbart zueinander angeordnet und jeweils magnetisch miteinander verbunden bzw. gekoppelt.

Masse-Anschlußstrukturen 6a, 6b und Herausführungsanschluß­ strukturen 7a, 7b sind jeweils an die Spulen-Elektro­ denstrukturen 41, 42 angeschlossen, wobei die Endabschnitte der Masse-Anschlußstrukturen 6a, 6b und der Herausführungs­ anschlußstrukturen 7a, 7b sich zu einer Seitenfläche A des Bandpaßfilters erstrecken. Eine Masse-Anschlußstruktur 6c ist mit der Spulen-Elektrodenstruktur 43 verbunden. Ein Endabschnitt der Masse-Anschlußstruktur 6c erstreckt sich zu der Seitenfläche A des Bandpaßfilters.

Anschließend wird eine Masse-Elektrodenstruktur (zweite Elektrode) 5 auf einer Seite 3a der Schutzschicht 3 auf der Seite der dielektrischen Schicht 1 ausgebildet und wird im wesentlichen durch die Seite 3a in der Weise gebildet, daß die Fläche der Masse-Elektrodenstruktur 5 größer als die Peripherie der Spulen-Elektrodenstruktur 41, 42 und 43 wird. Gleichfalls werden bei den Positionen auf der Seite 3a, die den Masse-Anschlußstrukturen 6a, 6b, 6c entsprechen, Masse-Anschlußstrukturen 8a, 8b, 8c (weitere Masse- Anschlüsse) ausgebildet, deren jeweils eines Ende mit der Masse-Elektrodenstruktur 5 verbunden ist und deren jeweils anderes Ende sich zu der Seitenfläche A des Bandpaßfilters erstreckt. Die Masse-Anschlußstruktur 6a und die Masse-An­ schlußstruktur 8a sind an eine äußere Masse-Elektrode 9a angeschlossen. Die Masse-Anschlußstruktur 6b und die Masse- Anschlußstruktur 8b sind an eine äußere Masse-Elektrode 9b angeschlossen. Letztlich sind die Masse-Anschlußstruktur 6c und die Masse-Anschlußstruktur 8c an die äußere Masse- Elektrode 9c angeschlossen. Die Herausführungsanschluß­ struktur 7a ist an eine äußere Herausführungselektrode 10a angeschlossen, während die Herausführungsanschlußelektrode 7b an eine äußere Herausführungselektrode 10b angeschlossen ist. Die äußeren Masse-Elektroden 9a, 9b, 9c und die äußeren Herausführungselektroden 10a, 10b sind auf der Seitenfläche des Bandpaßfilters derart ausgebildet, daß sich ein U-för­ miger Querschnitt ergibt.

Das Bandpaßfilter mit der obigen Bauweise wurde mit dem nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt.

Zunächst wird auf eine Fläche der dielektrischen Schicht 101 (welche einige zehn µm dick ist) welche in Fig. 3 gezeigt ist, eine Kupferpaste oder eine ähnliche Paste aufgebracht, um die in Fig. 4 gezeigten Strukturen zu erzeugen (die gleichen Strukturen wie die Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und die Anschlußstrukturen 6a, 6b, 6c, 7a, 7b). Parallel hierzu wird auf eine Fläche einer Schutzschicht 11 mit der gleichen Anordnung wie die dielektrische Schicht 101 (jedoch gegebenenfalls mit einer unterschiedlichen Dicke) die Kupferpaste oder ein ähnliches Mittel aufgebracht, um eine Struktur 13 zu erzeugen, wie sie in Fig. 5 gezeigt wird (die gleiche Struktur wie die Masse-Elektrodenstruktur 5 und die Masse-Anschlußstrukturen 8a, 8b, 8c).

Als nächstes werden, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, eine Schutzschicht 2, eine Schichtlage 16 und eine Schutzschicht 11 (mit der gleichen Bauweise wie die Schutzschicht 2) derart laminiert, daß die Strukturen 12 und 13 an entgegengesetzten Seiten der Schichtlage 16, welche als dielektrische Schicht 101 dient, angeordnet sind, woraufhin ein Laminat 15 gepreßt wird. Daraufhin wird die Kupferpaste oder dergleichen aufgedruckt oder aufgeschich­ tet, um Pastenschichten 20a, 20b, 20c, 21a, 21b gemäß Fig. 1 an Orten zu erzeugen (die Orte dienen als äußere Masse­ elektroden 9a, 9b, 9c und als die äußeren Herausführungs- Elektroden 10a, 10b), die den freiliegenden Abschnitten 17a, 17b, 17c, 18a, 18b, 19a, 19b, 19c der Pastenschichten gemäß Fig. 8 entsprechen. Dann werden die dielektrischen Schichten durch Brennen des Laminates integriert, wodurch das Bandpaßfilter erzeugt wird. Hier kann das Laminat durch einen Prozeß gebrannt werden, der von dem Prozeß des Brennens der Pastenschichten 20a, 20b, 20c, 21a und 21b getrennt ist.

Obwohl keine Kondensatorstruktur an dem Bandpaßfilter mit der oben beschriebenen Bauweise ausgeführt ist, hat dieses die in Fig. 10 gezeigte Ersatzschaltung (wobei in der Figur das Bezugszeichen M die magnetische Verbindung bzw. magnetische Kupplung darstellt). Die beiden Gründe hierfür werden nachfolgend erläutert.

• 1) Die Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und die Masse-Elektrodenstruktur 5 haben das gleiche Potential (d. h. sie befinden sich in dem geerdeten Zustand).
• 2) Da die dielektrische Schicht 1 zwischen den Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und der Masse-Elektrodenstruktur 5 liegt, wird eine potential­ freie oder frei verschiebbare Kapazität gebildet.

Da der Kondensator derart ausgebildet ist und zwischen den Strukturteilen 41d, 43c der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 43 und den Strukturabschnitten 42c, 42d der Spulen-Elektrodenstrukturen 42, 43 angeordnet ist, welche magnetisch gekoppelt sind, ergibt sich das in Fig. 10 gezeigte Ersatzschaltbild.

Da die genannte potentialfreie oder frei bewegliche Kapazität im wesentlichen zwischen den Spulen-Elektroden­ strukturen 41, 42, 43 und der Masse-Elektrodenstruktur 5 ausgebildet wird, in dem die Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und die Masse-Elektrodenstruktur 5 nahe aneinander oder entfernt voneinander angeordnet werden, ändert sich der Kapazitätswert des Kondensators, so daß es möglich ist, die Frequenz des Durchlaßbandes einzustsellen. Wenn die Spulen- Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und die Masse-Elektroden­ struktur 5 nahe aneinander gebracht werden (indem die Dicke der dielektrischen Schichten 101 vermindert wird) steigt der Kapazitätswert des Kondensators an, so daß die Durchlaßband­ frequenz abgesenkt wird. Wenn hingegen die Spulen-Elek­ trodenstrukturen 41, 42, 43 und die Masse-Elektrodenstruktur 5 weiter voneinander entfernt werden (indem die Dicke der dielektrischen Schichten 101 erhöht wird), wird der Kapa­ zitätswert des Kondensators abgesenkt, so daß die Durchlaß­ bandfrequenz ansteigt. Der potentialfreie bzw. frei beweg­ liche Kapazitätswert kann gleichfalls durch Änderung der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 1 oder der Größe der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 geändert werden. Wenn beispielsweise eine Breite L₂ der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 erhöht wird, wird die potentialfreie Kapazität erhöht und die Durchlaßbandfrequenz abgesenkt. Wenn jedoch die Abstände zwischen den Struktur­ abschnitten zu gering werden, wird die Signalform beein­ trächtigt, so daß es nicht wünschenswert ist, die Breite L₂ der Spulen-Elektrodenstruktur 41, 42, 43 unnötig aufzuweiten.

Ferner ändert sich die Bandbreite des obigen Bandpaßfilters durch Änderung der Richtung L₆ zwischen den Strukturab­ schnitten 41d und 43c oder durch Änderung des Abstandes L₇ zwischen den Strukturabschnitten 42c und 43d. Wenn die Entfernung L₆ oder L₇ vermindert wird, wird die Bandbreite größer, während bei Erhöhung der Entfernung L₆ oder L₇ die Bandbreite reduziert wird. Jedoch ist es nicht wünschens­ wert, die Entfernung L₆ oder L₇ zu weit herabzusetzen, da sich anderenfalls eine Charakteristik mit zwei Buckeln ergeben würde.

Die Eingangs-Impedanz bzw. die Ausgangs-Impedanz ändern sich durch Änderung der Entfernung L₈ zwischen der Masse-An­ schlußstruktur 6a und der Herausführungsanschlußstruktur 7a oder der Entfernung L₉ zwischen der Masse-Anschlußstruktur 6b und der Herausführungsanschlußstruktur 7b.

Wie experimentell bestätigt wurde, brennen durch Einstellen der Dielektrizitätskonstante oder der Dicke der dielektri­ schen Schicht 1 oder des Bereichs der Spulen-Elektroden­ struktur 4 die Anwendungsfrequenzen des erfindungsgemäßen Bandpaßfilters zwischen einigen hundert MHz und einigen GHz eingestellt werden. Ein ausführliches Beispiel ist in der nachfolgenden experimentellen Darstellung wiedergegeben.

Experiment

Frequenzcharakteristika des Bandpaßfilters mit der oben dargelegten Bauweise wurden untersucht, wobei die Ergebnisse in Fig. 11 wiedergegeben sind.

Weitere Bezüge

• 1) Das erfindungsgemäße Bandpaßfilter kann eingebaut und eingelötet werden, während die Elektroden auf der gedruckten Schaltungsplatine und die äußeren Erdelektroden 9a, 9b, 9c sowie die äußeren Herausführungselektroden 10a, 10b zueinander ausgerichtet sind. Da die Außenseiten durch Schutzschicht 2, 3 bedeckt sind, sind die Spulen- Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und die Erd- Elektrodenstruktur 5 vor Schäden geschützt.
• 2) Als dielektrische Schicht 1 kommt nicht nur eine Bauweise in Betracht, bei der mehrere dünne dielektrische Schichten 101 laminiert werden, sondern auch eine solche Bauweise kommt in Betracht, bei der eine dielektrische Schicht von vorbestimmter Dicke vorab hergestellt worden ist.
• 3) Das erfindungsgemäße Bandpaßfilter muß nicht einzeln hergestellt werden, sondern es können eine Mehrzahl von Spulen-Elektrodenstukturen 41, 42, 43 auf einer dielek­ trischen Schicht von größerer Abmessung erzeugt werden, wobei die gleiche Anzahl von Erd-Elektrodenstrukturen 5 auf einer ähnlichen dielektrischen Schicht erzeugt werden, woraufhin die Bandpaßfilter nach dem Laminieren in dem Zustand vor dem Brennen auseinandergeschnitten werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 beschrieben. Fig. 12 ist eine perspektivische Explosions­ darstellung eines Bandpaßfilters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Frequenzcharakteristika des in Fig. 13 gezeigten Bandpaßfilters.

Das in Fig. 12 gezeigte Bandpaßfilter hat die gleiche Bauweise wie das erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß die dielektrische Schicht 1 und die Masse-Elektroden­ struktur 5 der Reihe nach nicht nur auf einer Seite, sondern auf beiden Seiten der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 angeordnet sind.

Experiment

Frequenzcharakteristika des Bandpaßfilters mit der obigen Bauweise wurden untersucht, wobei die Ergebnisse in Fig. 13 dargestellt sind. Wie man in Fig. 13 erkennt, liegt die Durchlaßbandfrequenz etwas höher. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin zu sehen ist, daß eine Kapazität eines Kondensators des Bandpaßfilters ansteigt, da eine potentialfreie Kapazität oder frei bewegliche Kapazität nicht nur auf einer Seite, sondern auf beiden Seiten der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 gebildet werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben. Fig. 14 und 15 sind Darstellungen eines Bandpaßfilters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 14 eine perspektivische Explosions­ darstellung und Fig. 15 eine Draufsichtdarstellung ist.

Wie in Fig. 14 und 15 gezeigt ist, hat das Bandpaßfilter nach diesem Ausführungsbeispiel die gleiche Bauweise wie dasjenige nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß die Form einer Masse-Elektrodenstruktur (einer oberen Struktur in Fig. 14) abweichend ausgeführt ist. Insbesondere ist die Masse-Elektrodenstruktur in drei Strukturen unterteilt, nämlich jeweilige Strukturen 51, 52, 53, die eine größere Abmessung als die Spulen-Elektroden­ strukturen 41, 42, 43 haben, wobei jeweils Masse-Anschluß­ strukturen 8a, 8b, 8c mit den Masse-Elektrodenstrukturen 51, 52, 53 in Verbindung stehen.

Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, auf einfache Weise die Frequenz einzustellen, da die potentialfreie Kapazität auf einfache Weise durch Abschneiden eines Teiles (z. B. des Abschnittes, der durch die doppelt gepunktete Kettenlinie B in Fig. 15 bezeichnet ist) der Masse- Elektrodenmuster 51, 52 entsprechend den Musterabschnitten 41d, 43c eingestellt werden kann.

Obwohl die obige Einstellung gleichfalls für Massestrukturen nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel (welche ziemlich weitreichend ausgebildet sind) möglich ist, wenn die Frequenz eingestellt werden soll, ist die Konfiguration des vorliegenden (dritten) Ausführungsbeispiels bevorzugt, da die Schnittlänge bei den Masse-Elektrodenstrukturen der ersten beiden Ausführungsbeispiele lang ist.

Viertes Ausführungsbeispiel

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ folgend unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert. Fig. 16 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, hat dies die gleiche Bauweise wie das Bandpaßfilter nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Tatsache, daß die potentialfreien Elektrodenstrukturen (dritten Elektroden) 35, 36, 37 die gleiche Form wie die Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 haben, die auf der dielektrischen Schicht 101 ausgebildet sind, welche neben der dielektrischen Schicht 101 ist, auf der die Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 ausgebildet sind.

Obwohl dies hier nicht gezeigt ist, wurde experimentell bestätigt, daß durch eine derartige Bauweise die Mitten­ frequenz des Durchlaßbandes gegenüber derjenigen des Bandpaßfilters des zweiten Ausführungsbeispiels abgesenkt werden kann.

Es wird angenommen, daß dies durch den Anstieg des Kapazitätswertes des Kondensators des Bandpaßfilters bewirkt wird, da die potentialfreie Kapazität zwischen den Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 und den potential­ freien Elektrodenstrukturen 35, 36, 37 ausgebildet ist.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben. Fig. 17 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem Bandpaßfilter des fünften Ausführungsbeispiels werden schleifenförmige Trimm-Elektroden 60, 62, 64 zwischen einer Masse-Elektrodenstruktur (der oberen Struktur in Fig. 17) und der Schutzschicht 2 ausgebildet. Die Trimm- Elektroden 60, 62, 64 liegen auf der entgegengesetzten Seite der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43, wobei die dielektrische Schicht 101 und die Masse-Elektrodenstruktur 5 zwischen diesen liegt. Verbindungsanschlußstrukturen 66a, 66b, 66c sind jeweils an den Trimm-Elektroden 60, 62, 64 ausgeformt und mit den Verbindungsanschlußstrukturen 66a, 66b, 66c verbunden, die von den Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 herausgeführt sind. Die Verbindungsanschluß­ struktur 66a der Trimm-Elektrode 60 ist mit der Verbindungs­ anschlußstruktur 66a der Spulen-Elektrodenstruktur 41 über eine äußere Verbindungselektrode 68a verbunden. Auf ähnliche Weise sind die Verbindungsanschlußstrukturen 66b, 66d der Trimm-Elektroden 62, 64 mit den Verbindungsanschluß­ strukturen 66b, 66c der Spulen-Elektrodenstrukturen 42, 43 über äußere leitfähige Elektroden 68b, 68c verbunden.

Bei dem Bandpaßfilter des fünften Ausführungsbeispieles ändert sich die potentialfreie Kapazität zwischen den Trimm-Elektroden 60, 62, 64 und der Masse-Elektrodenstruktur 5 durch Trimmen der Trimm-Elektroden 60, 62, 64, wie dies durch die einfach gepunktete Kettenlinie in Fig. 17 dargestellt ist, wobei das Trimmen beispielsweise mit einem Lasertrimmverfahren erfolgen kann. Die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters ändert sich.

Die Form der Elektroden 60, 62, 64 ist nicht auf die Schleifenform beschränkt, da die Form Teil einer Schleifenform sein kann, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist. Im Falle der Verwendung einer derartigen Form ändert sich die potentialfreie Kapazität durch das Trimmen, wodurch die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters verändert wird.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 19 erläutert. Fig. 19 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Bandpaßfilters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem Bandpaßfilter nach dem sechsten Ausführungsbeispiel sind Trimm-Elektrodengruppen 70, 72, 74 an dem Innenteil einer Masse-Elektrodenstruktur (einer oberen Struktur in Fig. 19) ausgebildet. Die Trimm-Elektrodengruppe 70 beinhaltet Bandformungstrimmelektroden 70a, 70b, 70c. Diese Trimm-Elektroden 70a, 70b, 70c sind mit der Masse-Elektrodenstruktur 5 verbunden. Auf ähnliche Weise beinhaltet die Trimm-Elektrodengruppe 72 eine Mehrzahl von Trimm-Elektroden 72a, 72b, 72c, während die Trimm- Elektrodengruppe 74 eine Mehrzahl von Trimm-Elektroden 74a, 74b, 74c umfaßt.

Bei dem Bandpaßfilter nach dem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Abschirmeffekt gegen magnetisches Feld geringer durch Abschneiden der Trimm-Elektroden, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist, wobei dieses Abschneiden beispielsweise mit dem Laser-Trimmverfahren erfolgen kann. Diese Tatsache gleicht den Anstieg des magnetischen Feldes eines jeden Resonators aus, so daß sich die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters ändert. Im vorliegenden Fall kann die Änderungsrate der Durchlaßbandfrequenz durch Ändern der Schnittzahl der Trimm-Elektroden eingestellt werden.

Andere Bezüge

• 1) Die Bauweise der Spulen-Elektrodenstrukturen 41, 42, 43 ist nicht auf die Bauweise beschränkt, die bei den obigen Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Beispielsweise kommt eine Schleifenform in Betracht, wie sie in den Fig. 21 und 22 dargestellt ist.
• 2) Die Lage derjenigen Stellen, an denen die Herausfüh­ rungsanschlußstruktur und die Masse-Anschlußstruktur ausgebildet sind, ist nicht auf die in den Beispielen dargestellten Lagen beschränkt. Beispielsweise können die Strukturen 6b, 7b der Spulen-Elektrodenstruktur 42 an einer Endfläche C (vergleiche Fig. 2) herausgeführt sein.
• 3) Die Anzahl der Spulen-Elektrodenstrukturen ist nicht auf drei beschränkt, sondern kann beispielsweise vier oder mehr sein. In diesem Fall werden die Herausfüh­ rungsanschlußstrukturen und die Masse-Anschlußstrukturen aus den Spulen-Elektrodenstrukturen herausgeführt, die an beiden Seiten angeordnet sind, wobei die Masse-An­ schlußstruktur aus den anderen Spulen-Elektrodenstruk­ turen herausgeführt wird.

Erfindungsgemäß ist es aufgrund der Tatsache, daß eine sogenannte Streifenleitungsbauweise eingesetzt wird und das Strukturabschnitte der ersten Elektroden nicht zueinander benachbart sind, möglich, die Filtergüte Q erheblich zu verbessern. Als Ergebnis hiervon wird die Einfügungsdämpfung des Bandpaßfilters reduziert, wobei die Randcharakteristik verbessert wird.

Da die ersten Elektroden schleifenförmig ausgebildet sind, wird die Elementegröße reduziert. Es ist einfach, die Impedanz einzustellen, da sie auf einfache Weise durch Änderung der Entfernung zwischen dem Herausführungsanschluß und dem Masse-Anschluß der ersten Elektroden eingestellt werden kann.

Ferner kann die Durchlaßbandfrequenz des Bandpaßfilters durch Trimmen der Trimm-Elektroden eingestellt werden, die an dem inneren Teil der Masse-Elektrodenstruktur ausgebildet oder mit der Spulen-Elektrodenstruktur verbunden sind. Die genannte Durchlaßbandfrequenz kann durch Einstellen des Bandpaßfilters erhalten werden, dessen Durchlaßbandfrequenz gegenüber einem vorbestimmten Wert verschoben wird. Daher kann die Anzahl von hergestellten Filtern von unzureichender Qualität innerhalb der Filterherstellung reduziert werden.

Die Erfindung liefert Bandpaßfilter von exzellenter Qualität und geringen Abmessungen, deren Einfügungsdämpfung gering ist und deren Eingangs-/Ausgangs-Impedanzen und Durchlaßbandfrequenz wahlweise eingestellt werden können.

Claims (6)

1. Bandpaßfilter, mit folgenden Merkmalen:
ersten Elektroden (41, 42, 43);
Herausführungsanschlüssen (7a, 7b) für die ersten Elektroden (41, 42, 43);
einer zweiten Elektrode (5), die in flächiger Form auf der entgegengesetzten Seite der ersten Elektroden (41, 42, 43) bezüglich einer Platte (101) angeordnet ist, welche aus dielektrischem Material besteht und zwischen den ersten Elektroden (41, 42, 43) und der zweiten Elektrode (5) angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens drei nebeneinander angeordnete erste Elektroden (41, 42, 43) vorgesehen sind;
daß die ersten Elektroden (41, 42, 43) zur Bildung von Streifenleitungen mit der zweiten Elektrode (5) als schleifenförmig verlaufende Streifen ausgebildet sind,
daß jeweils zwei nebeneinander liegende erste Elektroden (41, 42, 43) über einen ersten und einen zweitenk, zueinander paarweise parallelen und eng beabstandeten Teilabschnitt (41d, 43c; 43d, 42c) der Streifen magnetisch miteinander gekoppelt sind, während die übrigen Teilabschnitte der Streifen der ersten Elektroden (41, 42, 43) derart angeordnet sind, daß sie nicht in paralleler Weise eng benachbart zu anderen Teilabschnitten der ersten Elektroden (41, 42, 43) liegen;
daß für jede erste Elektrode ein Masseanschluß (6a, 6b, 6c) vorgesehen ist, der mit einem weiteren Teilabschnitt (41a, 42a, 43a) der Streifen der betreffenden ersten Elektroden (41, 42, 43) verbunden ist;
daß die Herausführungsanschlüsse (7a, 7b) mit den beiden äußeren der ersten Elektroden (41, 42, 43) jeweils in einer Entfernung gegenüber dem Masseanschluß (6a, 6b) dieser ersten Elektrode (41, 43), welche jeweils eine vorbestimmte Impedanz festlegt, verbunden sind; und
daß für jede erste Elektrode ein weiterer Masseanschluß (8a, 8b, 8c) vorgesehen ist, der von der zweiten Elektrode (5) herausgeführt und mit dem Masseanschluß (6a, 6b, 6c) der betreffenden ersten Elektroden (41, 42, 43) verbunden ist.

2. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (5) jeder ersten Elektroden (41, 42, 43) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei Platten (101) zwischen den ersten Elektroden (41, 42,43) und den zweiten Elektroden (5) angeordnet sind.

3. Bandpaßfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine Elektrode der zweiten Elektroden (5) in drei oder mehr Elektroden (51, 52, 53) unterteilt ist, die eine etwas größere Abmessung verglichen mit der Abmessung der ersten Elektroden (41, 42, 43) haben, und
daß die anderen Masse-Anschlüsse jeweils von den Elektroden (51, 52, 53), die in drei oder mehr Elektroden unterteilt sind, in Richtung auf den Endabschnitt (A) der Platten (101) herausgeführt sind.

4. Bandpaßfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Elektroden (35, 36, 37) jeweils mit einer im wesentlichen mit der Form der ersten Elektroden (41, 42, 43) übereinstimmenden Form zwischen den ersten Elektroden (41, 42, 43) und wenigstens einer der zweiten Elektroden (5) angeordnet sind.

5. Bandpaßfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Trimm-Elektroden (60, 62, 64) in Form einer Schleife oder in Form eines Teiles einer Schleife in einer Entfernung von der zweiten Elektrode (5) der zweiten Elektrode (5) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Platte (101) zwischen den Trimm-Elektroden (60, 62, 64) und der zweiten Elektrode (5) angeordnet ist, und
daß diese (60, 62, 64) mit den ersten Elektroden (41, 42, 43) verbunden sind.

6. Bandpaßfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Trimm-Elektroden (60, 62, 64) in einer Bandform an dem Innenteil der zweiten Elektrode (5) ausgebildet sind und mit der zweiten Elektrode (5) verbunden sind.