DE4232054A1

DE4232054A1 - Microwave ceramic filter - incorporates throughput frequency band-defining filter and series-connected coaxial resonator as band stop

Info

Publication number: DE4232054A1
Application number: DE19924232054
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Block
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-03-31

Abstract

The microwave ceramic filter has a predetermined throughput frequency band and high damping outside the throughput frequency band, by using a filter (1) defining the throughput frequency band, with a number of interconnected ceramic resonators. Connected to the filter (1) in series is at least one coaxial resonator (2) forming a band stop. The series connection of the filter and the coaxial resonator is undertaken by micro-strip conductors (10,11,20,21,30). The matching of the coaxial resonator to the filter is achieved by adjustment of the ratio of the cross-section or dia. to the internal dia. of the coaxial resonator (2). ADVANTAGE - Little insertion attenuation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Keramik filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a microwave ceramic Filter according to the preamble of claim 1.

Derartige Mikrowellen-Keramikfilter dienen dazu, in einem vorgegebenen Durchlaßfrequenzband liegende Nutzfrequenzen zu selektieren, d. h. durchzulassen und außerhalb dieses Durch laßfrequenzbandes liegende Frequenzen möglichst vollständig zu sperren. Derartige Mikrowellen-Keramikfilter sind im Prinzip folgendermaßen aufgebaut: In einem Körper aus dielektrischem keramischem Material, beispielsweise mit Quaderform sind in vorgegebenen Intervallen Durchgangslöcher vorgesehen. Auf den Innenumfangsflächen dieser Durchgangs löcher sind elektrisch leitende Schichten aufgebracht, wäh rend der Keramikkörper abgesehen von einer Stirnfläche, an der die Durchgangslöcher an einer Seite austreten, allseitig metallisiert ist. Jeder ein Durchgangsloch enthaltender Be reich des Keramikkörpers bildet dabei einen Koaxialreso nator. Diese Koaxialresonatoren können zur Vervollständigung des Filters beispielsweise dadurch miteinander gekoppelt werden, daß zwischen jeweils zwei Durchgangsbohrungen ein Koppelloch im Keramikkörper vorgesehen ist. Derartige Kera mikfilter sind beispielsweise aus der US-PS 4 464 640 be kannt.Such microwave ceramic filters are used in one given pass frequency band lying useful frequencies select, d. H. to let through and outside of this through frequencies as far as possible to lock. Such microwave ceramic filters are in Principle constructed as follows: In one body dielectric ceramic material, for example with Rectangular shapes are through holes at predetermined intervals intended. On the inner peripheral surfaces of this passage holes are applied to electrically conductive layers, weh rend the ceramic body apart from an end face which the through holes emerge on one side, on all sides is metallized. Each Be containing a through hole The rich ceramic body forms a coaxial resonance nator. These coaxial resonators can be used for completion of the filter, for example, thereby coupled to one another be that between two through holes Coupling hole is provided in the ceramic body. Such Kera Microfilters are known, for example, from US Pat. No. 4,464,640 knows.

Je höher nun die oben erläuterte Frequenzselektion sein soll, desto größer muß die Anzahl der vorstehend erläuterten zu verkoppelnden Koaxialresonatoren sein. Mit zunehmender Anzahl von Koaxialresonatoren steigt jedoch die im folgenden noch zu erläuternde sogenannte Einfügungsdämpfung und damit die dissipative Verlustdämpfung des Filters. Dies kann in ungünstigstem Fall dazu führen, daß die Verlustdämpfung zu groß ist und die verbleibende Durchgangsleistung nach der Filterung für nachfolgende Funktionen, z. B. Abstrahlung oder Signalverarbeitung, nicht mehr ausreicht.The higher the frequency selection explained above should, the greater the number of those explained above to be coupled coaxial resonators. With increasing However, the number of coaxial resonators increases as follows so-called insertion loss and thus to be explained the dissipative loss loss of the filter. This can be done in worst case lead to loss loss is large and the remaining throughput after the Filtering for subsequent functions, e.g. B. radiation or Signal processing, no longer sufficient.

Sucht man eine hohe Selektion durch Erhöhung der Anzahl von zu verkoppelnden Resonatoren zu realisieren, so kann das vorgenannte Problem der zu großen Einfügungsdämpfung nur durch eine aufwendige und damit teure Verstärkung des gefil terten Nutzsignals gelöst werden.If you are looking for a high selection by increasing the number of to realize resonators to be coupled, so that can aforementioned problem of excessive insertion loss only through a complex and thus expensive reinforcement of the gefil ter useful signal can be solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter der in Rede stehenden Art mit kleiner Einfügungsdämpfung anzugeben.The present invention is based on the object Microwave ceramic filter of the type in question with smaller insertion loss.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Keramikfilter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This is the task of a microwave ceramic filter initially mentioned type according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran sprüchen.Developments of the invention are the subject of Unteran sayings.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spieles gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained in more detail according to the figures of the drawing. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikro wellen-Keramikfilters; und Fig. 1 is a block diagram of a micro wave ceramic filter according to the invention; and

Fig. 2 eine Filtercharakteristik zur Erläuterung der Wir kungsweise des Filters nach Fig. 1. Fig. 2 is a filter characteristic for explaining the way we act of the filter of FIG. 1st

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 stellt ein Block 1 ein Kera mikfilter der oben anhand der US-PS 4 464 640 erläuterten Art dar. Dieses Filter besitzt elektrische Anschlüsse 10 und 11.In the block diagram of FIG. 1, a block 1 is a ceramic filter of the type explained above with reference to US Pat. No. 4,464,640. This filter has electrical connections 10 and 11 .

Erfindungsgemäß ist diesem Filter 1 ein eine Bandsperre bil dender Koaxialresonator 2 mit einer Innenleiterkontaktierung 20 und einer Außenleiterkontaktierung 21 in Reihe geschal tet. Die elektrische Verbindung zwischen dem Filter 1 und dem Koaxialresonator 2 erfolgt über eine leitende Verbindung 30.According to the invention this filter 1 is a bandstop bil dender coaxial resonator 2 with an inner conductor contact 20 and an outer conductor contact 21 switched in series. The electrical connection between the filter 1 and the coaxial resonator 2 takes place via a conductive connection 30 .

Die Wirkungsweise des Mikrowellen-Keramikfilters nach Fig. 1 wird anhand des Diagramms nach Fig. 2 erläutert. In die sem Diagramm ist der Signalverlauf in Form seiner Amplitude A als Funktion der Frequenz f aufgetragen. In dieser Fre quenzcharakteristik entspricht eine Resonanzkurve a im lin ken Teil des Diagramms der Filtercharakteristik bzw. dem Durchlaßfrequenzband B mit der Mittenfrequenz f₀ des Filters 1. In bezug auf eine Dämpfung 0, die im Diagramm nach Fig. 2 durch eine Bezugslinie O gegeben ist, erfährt das Nutz signal durch das Filter 1 eine bestimmte Dämpfung, bei der es sich um die oben bereits erwähnte Einfügungsdämpfung han delt. Diese Einfügungsdämpfung ist im Diagramm nach Fig. 2 mit ED bezeichnet.The mode of operation of the microwave ceramic filter according to FIG. 1 is explained on the basis of the diagram according to FIG. 2. The signal curve is plotted in the form of its amplitude A as a function of the frequency f in this diagram. In this frequency characteristic, a resonance curve a in the left part of the diagram corresponds to the filter characteristic or the pass frequency band B with the center frequency f _{0 of} the filter 1 . With regard to an attenuation 0 , which is given in the diagram of FIG. 2 by a reference line O, the useful signal through the filter 1 experiences a certain attenuation, which is the insertion loss mentioned above. This insertion loss is designated ED in the diagram according to FIG. 2.

Für das Filter 1 allein würde sich die Filtercharakteristik im rechten Teil des Diagramms nach Fig. 2 zu höheren Fre quenzen hin in Form eines Kurventeils c fortsetzen. Für außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes B des Filters 1 kann die durch den Kurventeil c gegebene Dämpfung für die Elimi nierung von Störfrequenzen nicht ausreichen. Eine derartige Störfrequenz ist beispielsweise durch eine Frequenz f₁ gege ben. Für diese Störfrequenz f₁ bildet nun der in Reihe zum Filter 1 liegende Koaxialresonator 2 eine Bandsperre, so daß sich im Bereich dieser Frequenz an Stelle des Kurvenverlauf s c eine Dämpfungsspitze gemäß einem Kurvenverlauf b ergibt, wodurch die Störfrequenz f₁ ausreichend gedämpft wird.For filter 1 alone, the filter characteristic in the right part of the diagram of FIG. 2 would continue to higher frequencies in the form of a curve part c. For outside the pass frequency band B of the filter 1 , the attenuation given by the curve part c may not suffice for the elimination of interference frequencies. Such an interference frequency is given, for example, by a frequency f ₁ . For this interference frequency f ₁ , the coaxial resonator 2 lying in series with the filter 1 now forms a bandstop, so that in the area of this frequency, instead of the curve course sc, a damping peak results according to a curve course b, whereby the interference frequency f _{1 is} sufficiently damped.

Sowohl die Anpassung des Koaxialresonators 2 an das Filter 1 als auch die Abstimmung auf eine bestimmte Störfrequenz ist durch entsprechende Wahl der Geometrie des Koaxialresonator- Keramikkörpers möglich. Insbesondere kann die Anpassung des Koaxialresonators 2 an das Filter 1 durch Einstellung des Verhältnisses des Querschnitts oder des Durchmessers zum Innendurchmesser des Koaxialresonators vorgenommen werden. Zum grundsätzlichen Aufbau derartiger Koaxialresonatoren wird beispielsweise auf die ältere deutsche Patentanmeldung P 42 29 165.8 hingewiesen.Both the adaptation of the coaxial resonator 2 to the filter 1 and the tuning to a specific interference frequency is possible by appropriate choice of the geometry of the coaxial resonator ceramic body. In particular, the adaptation of the coaxial resonator 2 to the filter 1 can be carried out by adjusting the ratio of the cross section or the diameter to the inner diameter of the coaxial resonator. For the basic structure of such coaxial resonators, reference is made, for example, to the older German patent application P 42 29 165.8.

Die Reihenschaltung von Filter 1 und Koaxialresonator 2 kann entweder direkt über die entsprechenden Anschlüsse 11 und 21 erfolgen, wobei die leitende Verbindung 30 einen Teil dieser Anschlüsse bildet. Die Anschlüsse 10, 11 und 20, 21 sowie die leitende Verbindung 30 können andererseits aber auch Teil von an sich bekannten Mikrostreifenleitungen sein. Zum grundsätzlichen Aufbau derartiger an sich bekannter Mikro streifenleitungen wird beispielsweise auf "Integrierte Mikrowellenschaltungen" von Reinmut K. Hoffmann, Springer- Verlag Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo 1983, Seiten 92 bis 96 hingewiesen. The filter 1 and the coaxial resonator 2 can be connected in series either directly via the corresponding connections 11 and 21 , the conductive connection 30 forming part of these connections. The connections 10 , 11 and 20 , 21 and the conductive connection 30 can, on the other hand, also be part of microstrip lines known per se. For the basic structure of such known microstrip lines, reference is made, for example, to "Integrated Microwave Circuits" by Reinmut K. Hoffmann, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo 1983, pages 92 to 96.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrowellen-Keramik filter ergibt sich der Vorteil, daß das Filter 1 unabhängig vom Dämpfungsverhalten für außerhalb seines Durchlaßfre quenzbereiches liegende Störfrequenzen im Sinne einer Opti mierung der Einfügungsdämpfung ausgelegt werden kann und das Dämpfungsverhalten für derartige Störfrequenzen durch min destens einen Koaxialresonator unabhängig festgelegt ist. Allgemein kann das Filter 1 durch eine Vielzahl n von mit einander verkoppelten Keramikresonatoren gebildet sein. Je nach der Anzahl der Störfrequenzen kann eine dieser Anzahl entsprechende Anzahl von Koaxialresonatoren 2 in Reihe zum Filter 1 vorgesehen werden. Handelt es sich bei den Störfre quenzen beispielsweise um Mischprodukte von Lokaloszillator frequenzen, so läßt sich eine stärkere Dämpfung dadurch er reichen, daß die Resonanzfrequenz des in Reihe geschalteten Koaxialresonators gleich dieser Mischfrequenz ist.In a microwave ceramic filter designed according to the invention, there is the advantage that the filter 1 can be designed independently of the damping behavior for interference frequencies lying outside its pass frequency range in terms of optimizing the insertion loss and the damping behavior for such interference frequencies is determined by at least one coaxial resonator is. In general, the filter 1 can be formed by a plurality n of ceramic resonators coupled to one another. Depending on the number of interference frequencies, a number of coaxial resonators 2 corresponding to this number can be provided in series with the filter 1 . If the interference frequencies are, for example, mixed products of local oscillator frequencies, greater attenuation can be achieved by the fact that the resonance frequency of the series-connected coaxial resonator is equal to this mixed frequency.

Claims

1. Microwave ceramic filter with a predetermined pass frequency band and high attenuation outside the pass frequency band using a pass band defining filter ( 1 ) with a plurality (s) of coupled ceramic resonators, characterized in that the pass band defining filter ( 1 ) at least one coaxial resonator ( 2 ) forming a bandstop is connected in series.

2. Microwave ceramic filter according to claim l, characterized in that the series connection of filter ( 1 ) and coaxial resonator ( 2 ) via microstrip line ( 10 , 11 , 20 , 21 , 30 ) is vorgenom men.

3. Microwave ceramic filter according to claim 1 and / or 2, characterized in that the adaptation of the coaxial resonator ( 2 ) to the filter ( 1 ) is made by adjusting the ratio of the cross section or diameter to the inner diameter of the coaxial resonator ( 1 ).