DE4401173A1 - Verzögerungsleitung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verzögerungs­ leitung, und insbesondere auf zentralisierte Konstanttyp-Ver­ zögerungsleitung (centralized constant-type delay line).

In Fig. 11 ist eine konventionelle Verzögerungsleitung ge­ zeigt, welche den technologischen Hintergrund der Erfindung darstellt. Diese Verzögerungsleitung 1 umfaßt ein gedrucktes Schaltbrett 2. Auf der einen Fläche des gedruckten Schalt­ bretts 2 ist beispielsweise ein Ferritinduktor 3 vorgesehen und auf der anderen Fläche ist ein Chip-Kondensator 4 angelö­ tet. Der Ferritinduktor 3 und der Chip-Kondensator 4 sind durch ein Elektrodenmuster auf dem gedruckten Schaltbrett 2 angeschlossen, und bilden einen Schaltkreis, welcher mit ei­ nem Anschluß 5 verbunden ist, der von dem gedruckten Schalt­ brett 2 hervorsteht.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, werden in der Verzögerungsleitung 1 eine Anzahl von Induktanzen durch den Ferritinduktor 3 ge­ bildet und eine Anzahl von Kondensatoren durch den Chip-Kon­ densator 4 gebildet. Die Verzögerungsleitung wird durch diese Induktanzen und Kondensatoren gebildet.

In den bekannten Verzögerungsleitungen beobachtet man jedoch Variationen in der Induktanz des Ferritinduktors bis zu 20%, wodurch gleichfalls Variationen der Verzögerungszeit der Ver­ zögerungsleitung verursacht werden. Eine Ursache dieser Va­ riationen ist darin zu sehen, daß der Ferritinduktor und der Chipkondensator freiliegen, so daß die Induktanz und die Kapa­ zität aufgrund von Variationen in der Temperatur der Umgebung verändert wird.

Weiterhin ist es schwierig, mit den herkömmlichen Verzöge­ rungsleitungen, welche spezielle Anschlüsse aufweisen, die heutigen Anforderungen an die Montierung zu erfüllen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verzögerungsleitung zur Verfügung zu stellen, in welcher die Variation der Cha­ rakteristiken zwischen den jeweiligen Elementen und Tempera­ turvariation der Charakteristiken gering sind, und wobei zu­ dem die heutigen Anforderungen an die Montierung erfüllt sind.

Die Aufgabe wird durch eine Verzögerungsleitung mit den Merk­ malen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung umfaßt eine An­ zahl von Spulenelektroden, sowie Kapazitäts- und Erdungselektroden, und ein Laminat. Eine Induktanz und eine Kapazität werden durch die Größe und die Anzahl der Elektro­ den in dem Laminat bestimmt. Durch die Festlegung der Elek­ trodengröße kann eine im wesentlichen festliegende Induktanz und Kapazität erreicht werden. Da die Elektroden innerhalb des Laminats vorgesehen sind, wird die Induktanz und die Ka­ pazität nicht durch die Temperatur der Umgebung beeinflußt.

Externe Elektroden können außerdem zur Verbindung mit exter­ nen Schaltkreisen verwendet werden.

Da gemäß der Erfindung die Variationen der Induktanz und der Kapazität gering sind, werden die Variationen in der Charak­ teristik der Verzögerungsleitung vermindert. Da weiterhin die Induktanz und die Kapazität nicht durch die Temperatur der Umgebung beeinflußt werden, weist die Verzögerungsleitung eine geringe Temperaturvariation der Charakteristiken auf. Aufgrund der Möglichkeit der Verbindung mit externen Schalt­ kreisen mit Hilfe der externen Elektroden an den Seitenflä­ chen des Laminats kann eine Verzögerungsleitung erhalten wer­ den die für die Anbringung an Flächen geeignet ist.

Bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine aufgelöste perspektivische Ansicht der Verzöge­ rungsleitung von Fig. 1;

Fig. 3 ein Äquivalent-Schaltkreis-Diagramm der Verzögerungs­ leitung von Fig. 1 und Fig. 2;

Fig. 4 eine aufgelöste perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ein Äquivalent-Schaltkreis-Diagramm der Verzögerungs­ leitung von Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Äquivalent-Schaltkreis-Diagramm der Verzögerungs­ leitung von Fig. 6;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Frequenzcharakteri­ stik der Verzögerungsleitung von Fig. 6;

Fig. 9 eine aufgelöste perspektivische Ansicht einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 ein Äquivalent-Schaltkreis-Diagramm der Verzögerungs­ leitung von Fig. 9;

Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer kon­ ventionellen Verzögerungsleitung, die als tech­ nologischer Hintergrund der Erfindung dient; und

Fig. 12 ein Äquivalent-Schaltkreis-Diagramm der konventionel­ len Verzögerungsleitung von Fig. 11.

In Fig. 1 umfaßt eine Verzögerungsleitung 10 ein Laminat 12. Dieses Laminat 12 schließt eine Anzahl von Schichten ein, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Eine erste Erdungselektrode 16 ist auf einer ersten Schicht 14 gebildet. Diese erste Er­ dungselektrode 16 erstreckt sich im wesentlichen über die Fläche der ersten Schicht 16 mit Ausnahme des Randbereiches und reicht an zwei Stellen an gegenüberliegenden Enden der ersten Schicht nach außen. Eine zweite Schicht 18 ist auf der ersten Erdungselektrode 16 gebildet. Eine erste Kapazitätselektrode 20 ist auf dieser zweiten Schicht 18 vorgesehen. Diese erste Kapazitätselektrode 20 ist so ausgebildet, daß sie der ersten Erdungselektrode 16 gegenüberliegt. Weiterhin ist die erste Kapazitätselektrode 20 an einem Ende der zwei­ ten Schicht 18 nach außen geführt. Die erste Kapazitätselek­ trode 20 ist an einer Stelle herausgeführt, die von den Her­ ausführstellen der ersten Elektrode 16 abweicht.

Eine dritte Schicht 22 ist über der ersten Kapazitätselek­ trode 20 vorgesehen. Eine zweite Erdungselektrode 24 ist auf dieser dritten Schicht 22 gebildet. Die zweite Erdungselek­ trode 24 weist im wesentlichen die gleiche Form auf wie die erste Erdungselektrode 16. Die erste Kapazitätselektrode 20 und die zwei Erdungselektroden 16 und 24 bilden einen Konden­ sator. Über der zweiten Erdungselektrode 24 ist eine vierte Schicht 26 gebildet.

Eine fünfte Schicht 28 ist über der vierten Schicht 26 gebil­ det. Eine erste Spulenelektrode 30 ist so auf der Schicht 28 geformt, daß sie eine 3/4 Umrundung macht. Die erste Spulen­ elektrode 30 ist an einer Stelle herausgeführt, die sich von den Herausführstellen der Erdungselektroden 16 und 24 unter­ scheidet.

Über der ersten Spulenelektrode 30 ist eine sechste Schicht 32 vorgesehen. Eine zweite Spulenelektrode 34 ist auf der sechsten Schicht 32 gebildet. Die zweite Spulenelektrode 34 macht eine Runde ausgehend von der Stelle entsprechend dem Endteil der ersten Spulenelektrode 30 und wird an einer End­ seite der Schicht 32 herausgeführt. Die zweite Spulenelek­ trode 34 wird an einer Stelle herausgeführt, welche der Her­ ausführstelle der ersten Kapazitätselektrode 20 entspricht. Ein Durchgangsloch 36 ist in dem Endteil der zweiten Spulen­ elektrode 34 vorgesehen. Durch dieses Loch 36 sind die erste Spulenelektrode 36 und die zweite Spulenelektrode 34 verbun­ den.

Über der zweiten Spulenelektrode 34 ist eine siebte Schicht 38 vorgesehen. Eine dritte Spulenelektrode 40 ist auf der siebten Schicht 38 gebildet. Die dritte Spulenelektrode 40 ist so geformt, daß sie eine Runde, ausgehend von einer Stelle entsprechend der Herausführstelle der zweiten Spulen­ elektrode 34 macht. Ein Durchgangsloch 42 ist an einem Ende der dritten Spulenelektrode 40 vorgesehen, wobei die zweite Spulenelektrode 34 an die dritte Spulenelektrode 40 durch das Loch 42 verbunden ist.

Über der dritten Spulenelektrode 40 ist eine achte Schicht 44 vorgesehen. Eine vierte Spulenelektrode 46 ist auf der achten Schicht 44 gebildet. Die vierte Spulenelektrode 46 macht eine 3/4 Runde ausgehend von einer Stelle entsprechend dem anderen Ende der dritten Spulenelektrode 40, und ist an einer End­ seite der achten Schicht 44 herausgeführt. Ein Durchgangsloch 48 ist an einem Endteil der vierten Spulenelektrode 46 vorge­ sehen. Die dritte Spulenelektrode 40 und die vierte Spulen­ elektrode 46 sind durch das Loch 48 verbunden. Über der vier­ ten Spulenelektrode 46 ist eine neunte Schicht 50 vorgesehen.

Diese Schichten sind so aufgeschichtet, daß sie ein Laminat 12 bilden.

An den Seitenflächen des Laminats 12 ist eine Anzahl von ex­ ternen Elektroden 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f, 52g und 52h vorgesehen. Die vierte Spulenelektrode 46 ist mit der exter­ nen Elektrode 52a verbunden. Die Erdungselektroden 16 und 24 sind mit den externen Elektroden 52b, 52c, 52f, 52g und 52h verbunden. Die vierte Spulenelektrode 46 ist mit der externen Elektrode 52a verbunden. Die erste Kapazitätselektrode 20 und die zweiten Spulenelektrode 34 sind mit der externen Elek­ trode 52d verbunden und die erste Spulenelektrode 30 ist mit der externen Elektrode 52h verbunden.

Die Verzögerungsleitung 10 wird durch den Äquivalent-Schalt­ kreis von Fig. 3 wiedergegeben. In der Verzögerungsleitung 10 wird eine Induktanz durch die vier Spulenelektroden 30, 34, 40 und 46 gebildet. Ein Zwischenteil der Induktanz ist mit der ersten Kapazitätselektrode 20 verbunden, welche einen Kondensator mit den Erdungselektroden 16 und 24 bildet. Da­ durch dient der Induktanzteil als ein Transformator, welche über den Kondensator geerdet ist.

Um eine solche Verzögerungsleitung 10 herzustellen, wird bei­ spielsweise eine Elektrodenpaste auf einem Keramikrohling in Form der Elektroden aufgetragen, um das Laminat 12 durch Auf­ einanderschichten und Sintern zu bilden. Zwischenzeitlich werden die externen Elektroden durch Anwendung und Brennen der Elektrodenpaste gebildet.

In der Verzögerungsleitung 10 wird die Induktanz durch die Größe und die Anzahl der Windungen der Spulenelektroden 30, 34, 40 und 46 bestimmt. Die Kapazität wird durch die Größe der ersten Kapazitätselektrode 20 und der Erdungselektroden 16 und 24 festgelegt. Wenn daher die Größen durch die Anwen­ dungen der Elektrodenpaste festgelegt ist, dann ist im we­ sentlichen auch die Charakteristik der Verzögerungsleitung definiert. Selbst wenn eine große Anzahl von Verzögerungslei­ tung hergestellt wird, kann die Variation der Charakteristi­ ken vermindert werden.

Da die Spulenelektroden 30, 34, 40, 46 die Kapazitätselek­ trode 20 und die Erdungelektroden 16 und 24 in dem Laminat 12 vorgesehen sind, haben Änderungen der Umgebungstemperatur nur wenig Einfluß. Dadurch wird die Variation der Charakteristik aufgrund der′ Temperatur für die Verzögerungsleitung 10 ver­ mindert. Da die Verzögerungsleitung 10 in Form eines Chips vorliegt, welcher die externen Elektroden 52a-52h aufweist, die an den Seiten des Laminats 12 angebracht sind, kann sie auf einem gedruckten Schaltbrett o.a. angebracht werden. Da die Induktanz und die Kapazität in einem Laminat 12 gebildet sind, ist die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung im Ver­ gleich zu herkömmlichen Verzögerungsleitungen minimiert.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann eine Anzahl von Transformato­ ren und Kondensatoren in dem Laminat 12 vorgesehen werden. In der Verzögerungsleitung 10 sind drei Kapazitätselektroden 20a, 20b und 20c auf der zweiten Schicht 18 vorgesehen. Drei erste Spulenelektroden 30a, 30b und 30c sind auf der fünften Schicht 28 gebildet und drei zweite Spulenelektroden 34a, 34b und 34c sind auf der sechsten Schicht 32 angebracht, sowie drei dritte Spulenelektroden 40a, 40b und 40c auf der siebten Schicht 38 vorgesehen. In dieser Ausführungsform werden die Transformatoren durch die Spulenelektroden auf den drei Schichten 28, 32 und 38 gebildet.

In der Verzögerungsleitung 10 ist die dritte Spulenelektrode 40a mit der externen Elektrode 52a verbunden. Die erste Spu­ lenelektrode 30a und die dritte Spulenelektrode 40b sind mit der externen Elektrode 52b verbunden. Die erste Spulenelek­ trode 30b und die dritte Spulenelektrode 40c sind mit der ex­ ternen Elektrode 52c verbunden. Die erste Spulenelektrode 30c ist mit der externen Elektrode 52d verbunden. Die ersten Kapazitätselektroden 20a, 20b und 20c und die zweiten Spulen­ elektroden 34a, 34b, 34c sind mit den externen Elektroden 52e, 52f, 52h verbunden und die Erdungselektroden 16 und 24 sind mit der externen Elektrode 52g verbunden.

In Fig. 5 ist ein Äquivalenzschaltkreis der Verzögerungslei­ tung 10 gezeigt, in welcher drei Transformatoren in Reihe verbunden und die Kondensatoren mit den jeweiligen Trans­ formatoren verbunden sind. Eine gewünschte Verzögerungszeit kann durch Änderung der Anzahl der Transformatoren und Kon­ densatoren erzielt werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Erdungelektroden 16 und 24 jeweils auf der ersten Schicht 14 und der fünften Schicht 28 vorgesehen. Auf der zweiten Schicht 18 sind die ersten Ka­ pazitätselektroden 20a, 20b und 20c gebildet. Die zweiten Ka­ pazitätselektroden 54a, 54b und 54c sind auf der dritten Schicht 22 vorgesehen, so daß sie den ersten Kapazitätselek­ troden 20a, 20b und 20c gegenüberliegen. Die zweiten Kapazi­ tätselektroden 54a, 54b und 54c sind jeweils mit den externen Elektroden 52a, 52b und 52d verbunden. Die zweite Kapazitäts­ elektrode 54a ist mit der dritten Spulenelektrode 40a verbun­ den, und die zweite Kapazitätselektrode 54b ist mit der ersten Spulenelektrode 30a und der dritten Spulenelektrode 40b ver­ bunden. Außerdem ist die zweite Kapazitätselektrode 54c ist mit der ersten Spulenelektrode 30c verbunden.

Auf der vierten Schicht 26 und der sechsten Schicht 32 sind die dritten Kapazitätselektroden 56a, 56b und 56c bzw. die vierten Kapazitätselektroden 58a, 58b, 58c gebildet. Die dritte Kapazitätselektroden 56a-56c und die vierten Kapazi­ tätselektroden 58a-58c weisen die gleiche Form auf wie die ersten Kapazitätselektroden 20a-20c. Die ersten Spulenelek­ troden 30a-30c sind auf der achten Schicht 44 vorgesehen, die zweiten Spulenelektroden 34a-34c sind auf der neunten Schicht 50 vorgesehen, und die dritten Spulenelektroden 40a-40c sind auf der zehnten Schicht 60 vorgesehen. Über den dritten Spu­ lenelektroden 40a-40c ist eine elfte Schicht 62 vorgesehen.

In der Verzögerungsleitung 10 sind die Kapazitäten zwischen den zweiten Kapazitätselektroden 54a-54c und den ersten Kapa­ zitätselektroden 20a-20c, und zwischen den zweiten Kapazi­ tätselektroden 54a-54c und den dritten Kapazitätselektroden 56a-56c gebildet. In Fig. 7 ist ein Äquivalenzschaltkreis dieser Verzögerungsleitung gezeigt, in welcher die Kapazitä­ ten parallel zu dem Transformatoren liegen. Wie in Fig. 9 ge­ zeigt ist, kann in dieser Verzögerungsleitung 10 die Fre­ quenzcharakteristik verbessert werden. Wenn die Kapazität nicht parallel zum Transformator liegt, dann nimmt die Verzö­ gerungszeit auf der Hochfrequenzseite ab. Wenn jedoch die Ka­ pazität parallel zum Transformator liegt, dann nimmt die Ver­ zögerungszeit auf der Hochfrequenzseite nicht ab und eine sta­ bile Frequenzcharakteristik wird erreicht.

Die Charakteristik kann zwischen dem Transformator und der Erde durch den Aufbau, wie er in Fig. 9 gezeigt ist, gebildet werden. In der Verzögerungsleitung 10 ist eine fünfte Kapazi­ tätselektrode 64 auf der vierten Schicht 26 vorgesehen. Die fünfte Kapazitätselektrode 64 ist mit der ersten Spulenelek­ trode 30 über die externe Elektrode 52h verbunden. In der Verzögerungsleitung 10 wird ein Kondensator durch die zweite Erdungselektrode 24 und die fünfte Kapazitätselektrode 64 gebildet. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird eine Kapazität zwischen dem Transformator und der Erde gebildet, wobei ein Tiefpaßfilter zum Abschneiden der Hochfrequenz-Komponenten entsteht. Durch einen solchen Tiefpaßfilter können Störungen unterdrückt werden.

Bei der Herstellung der oben beschriebenen Verzögerungslei­ tung kann die Induktanz und die Kapazität durch die Größe und die Anzahl der internen Elektroden festgelegt werden und die Abweichungen können im Vergleich zur Herstellung von einzel­ nen Teilen vermindert werden. Dadurch kann eine Verzögerungs­ leitung mit geringfügigen Zeitabweichungen erzielt werden. Weiterhin sind die Werte der Induktanz und der Kapazität durch Änderungen der Umgebungstemperatur nicht beeinflußt, wodurch die Verzögerungsleitung nur kleine Temperaturvaria­ tionen der Charakteristik aufweist. Weiterhin haben diese kleinformatigen Verzögerungsleitung wesentlich mehr Einsatz­ möglichkeiten. Durch Bilden der Kapazität parallel zum Transformator wird die Charakteristik der Verzögerungsleitung weiter verbessert.

Claims (4)

1. Verzögerungsleitung (10), gekennzeichnet durch
eine Anzahl von Spulenelektroden (30, 34, 40, 46), welche auf einer Anzahl von Schichten (28, 32, 38, 44) vorgesehen sind, und jeweils verbunden sind, um einen Transformator zu bilden;
Kapazitätselektrode(n) (20) und Erdungselektrode(n) (16, 24), welche durch Zusammenfügen der verschiedenen Schichten einen Kondensator bilden, wobei sie einander gegenüberliegen; und
ein Laminat (12), die durch Zusammenfügen der Schichten mit den Spulenelektroden (30, 34, 40, 46), den/der Kapazitätselektrode(n) (20, 20a-20c, 54a-54c, 56a-56c, 58a-58c) und den/der Erdungselektrode(n) (16, 24) gebildet wird, wobei
der Transformator und der Kondensator, die in dem Laminat gebildet sind, miteinander verbunden sind.

2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch externe Elektroden (52a-52h), welche an den Seitenflächen des Laminats (12) vorgesehen sind, wobei der Transforma­ tor und der Kondensator elektrisch durch die externen Elektroden verbunden sind.

3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch weiterhin eine separate Kapazitätselektrode um­ faßt, die in dem Laminat gebildet und parallel mit dem Transformator geschaltet ist.

4. Verzögerungsleitung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkreis, der durch den Transformator und den Kondensator gebildet ist, in einer Anzahl von Schritten verbunden ist.