DE4425707C2 - Mikrowellen-Keramikfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Keramik­ filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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 Prin­ zip folgendermaßen aufgebaut: In einem Körper aus dielektri­ schem keramischem Material, beispielsweise mit Quaderform, sind in vorgegebenen Intervallen Durchgangslöcher vorgesehen. Auf den Innenumfangsflächen dieser Durchgangslöcher sind elektrisch leitende Schichten aufgebracht, während der Kera­ mikkörper abgesehen von mindestens einer Stirnfläche, an der die Durchgangslöcher an einer Seite austreten, allseitig metallisiert sind. Jeder ein Durchgangsloch enthaltender Bereich des Keramikkörpers bildet dabei einen Koaxial-Resona­ tor. Diese Koaxial-Resonatoren sind zur Vervollständigung des Filters in geeigneter Weise miteinander gekoppelt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß zwischen jeweils zwei Durchgangslöchern ein Koppelloch im Keramikkörper vorgesehen ist.

Derartige Keramikkörper sind beispielsweise aus der US-PS 4,464,640 bekannt.

Je höher die obengenannte Frequenzselektion sein soll, desto größer muß die Anzahl der vorstehend erläuterten zu verkop­ pelnden Koaxial-Resonatoren sein. Mit zunehmender Anzahl von Koaxial-Resonatoren steigt jedoch die Einfügungsdämpfung und damit die dissipative Verlustdämpfung des Filters. Dies kann im ungünstigsten Fall dazu führen, daß die Verlustdämpfung zu groß ist und die verbleibende Durchgangsleistung nach der Filterung für nachfolgende Funktionen, beispielsweise Abstrahlung oder Signalverarbeitung, nicht mehr ausreicht.

Sucht man eine hohe Selektion durch Erhöhung der Anzahl von zu verkoppelnden Resonatoren zu realisieren, so kann das vor­ genannte Problem der zu großen Einfügungsdämpfung nur durch eine aufwendige und damit teure Verstärkung des gefilterten Nutzsignals gelöst werden.

Bei einem aus der DE-OS 42 32 054 bekannten Mikrowellen-Kera­ mikfilter ist die Selektion dadurch erhöht worden, das dem das Durchlaßfrequenzband definierenden Filter mit einer Viel­ zahl von miteinander verkoppelten Keramik-Resonatoren minde­ stens ein eine Bandsperre bildender Koaxial-Resonator in Reihe geschaltet ist. Dadurch wird außerhalb des Durchlaßfre­ quenzbandes an einer bestimmten Stelle, an der eine Störfre­ quenz liegt, eine Dämpfungsspitze außerhalb des Durchlaßfre­ quenzbandes realisiert, wodurch die Störfrequenz ausreichend gedämpft wird.

Aus der DE-OS 24 13 009 ist eine Einrichtung zur Kompensation einer störenden Frequenz durch Filterung bekannt geworden, in der mehrere Serien-Resonanz-Kreise in Reihe geschaltet sind, die in ihrer Resonanzfrequenz gegeneinander soweit verstimmt sind, daß die resultierende Filterkurve eine erforderliche Bandbreite aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter der in Rede stehenden Art mit noch höherer Selektion und geringerer Temperaturabhängigkeit anzu­ geben.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Keramikfilter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrowellen-Keramik­ filters;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines als Bandsperre betriebenen Keramik-Resonator;

Fig. 3 eine Charakteristik des als Bandsperre betriebenen Keramik-Resonators nach Fig. 2; und

Fig. 4 eine Filtercharakteristik des Filters nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß Mikrowellen-Keramikfilters durch zwei Koaxial-Resonatoren 1 und 2 gebildet, die Quaderform besitzen und jeweils ein Durchgangsloch 3 bzw. 4 enthalten. Auf den Innenumfangsflä­ chen dieser Durchgangslöcher sind elektrisch leitende Schich­ ten aufgebracht, während der Keramikkörper abgesehen von min­ destens einer Stirnfläche, an der das Durchgangsloch an einer Seite austritt, allseitig metallisiert ist. Diese Koaxial- Resonatoren werden zur Vervollständigung des Filters in geeigneter Weise miteinander gekoppelt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zwischen den Koaxial-Resonatoren 1 und 2 ein isolierender Einsatz 5 vorgesehen, der beispielsweise über (nicht dargestellte) Ansätze in die Durchgangslöcher 3 und 4 eingreifen kann. Weiterhin kann zur mechanisch stabilen Verbindung der Koaxial-Resonatoren 1 und 2 ein Bügel 6 vorge­ sehen sein, der z. B. angelötet ist, so daß der zusätzliche Vorteil für den Anwender entsteht, daß das Filter insgesamt als einstückiges Element für eine Bestückung vorliegt.

In an sich bekannter Weise bildet ein Mikrowellen-Resonator in Serienschaltung eine Band­ sperre. Dieser Fall ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, in der ein Mikrowellen-Resonator 1 in Reihe zwischen Eingän­ gen 10 und 11 und Ausgängen 12 und 13 liegt.

Die Charakteristik eines derartigen als Bandsperre betriebe­ nen Resonators ist in Fig. 3 dargestellt, in der eine Aus­ gangsgröße des als Bandsperre betriebenen Mikrowellen-Resona­ tors, etwa eine Signalamplitude A als Funktion der Frequenz f dargestellt ist. Ersichtlich besitzt die Bandsperre bei der Resonanzfrequenz fr eine hohe Dämpfungsspitze, d. h. sie ar­ beitet in diesem Fall als Bandsperre.

Werden erfindungsgemäß mehrere derartige als Bandsperre betriebene Resonatoren in Reihe geschaltet, so ergibt sich gegenüber bekannten Filtern etwa nach der obengenannten DE-OS 42 32 054 eine erhöhte zusätzlich Selektion bzw. Dämpfung in einem vorgegebenen Frequenzbereich. Eine solche Dämpfungscharakteristik für eine Ausführungsform mit zwei in Reihe geschalteten Koaxial-Resonatoren ist in Fig. 4 darge­ stellt, in der ebenfalls die Amplitude A über der Frequenz f aufgetragen ist.

Werden Koaxial-Resonatoren wie ausgeführt als Bandsperre und in Reihe geschaltet und besitzen von der vorgegebenen Fre­ quenz, bei der außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes eine hohe Dämpfung vorhanden ist, abweichende Resonanzfrequenzen, so ergibt sich ein breiterer Dämpfungsverlauf mit zwei für die Ausführungsform mit zwei Resonatoren typischen Höckern. Im Anwendungsbereich für Mobilfunk- und Schnurlos-Telefonsyste­ me, die im Höchstfrequenzbereich von 400 MHz bis 2 GHz arbei­ ten, kann die Abweichung der Resonanzfrequenzen der Koaxial- Resonatoren von der Frequenz, in welcher der Dämpfungsbereich liegen soll, beispielsweise + bzw. -5 MHz betragen, wobei von diesen Frequenzabweichungen noch einmal ein Abweichungsbe­ reich von +5- und -3 MHz bzw. +3- und -5 MHz möglich sein.

Zusätzlich zu der erhöhten zusätzlichen Selektion wird auch ein Temperaturdriften der Resonanzfrequenz der Einzelresona­ toren zusätzlich vermindert oder es kann die Fertigungstole­ ranz zum Einstellen der Resonatorfrequenzen verringert wer­ den.

Die Erfindung ist nicht auf die Reihenschaltung von zwei Ein­ zelresonatoren gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 be­ schränkt. Es können auch je nach Anwendungsfall mehrere Ein­ zelresonatoren Verwendung finden.

Die Einzelresonatoren können grundsätzlich mit Anschlüssen in Form von Lötfahnen oder mit integrierten HF-Anschlüssen hergestellt werden, wie dies beispielsweise in der DE-OS 42 29 165 beschrieben ist.

Sollen die Koaxial-Resonatoren als λ/2-Resonatoren ausgebil­ det sein, so können die die Resonatoren bildenden Keramikkör­ per 1 und 2 nach Fig. 1 abgesehen von ihren Stirnflächen, an denen die Durchgangslöcher 3, 4 austreten, metallisiert sein.

Sollen die Resonatoren als λ/4-Resonatoren ausgebildet sein, so ist lediglich eine der Stirnflächen metallisiert. λ bedeu­ tet dabei die der Resonanzfrequenzen der Resonatoren entspre­ chende Wellenlänge.

Claims (4)

1. Mikrowellen-Keramikfilter mit einem vorgegebenen Durch­ laßfrequenzband sowie mit einem Bereich hoher Dämpfung um eine vorgegebene Frequenz außerhalb des Durchlaßfrequenzban­ des, bei dem der Bereich hoher Dämpfung durch mindestens ei­ nen als Bandsperre geschalteten Koaxial-Resonator gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandsperre durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Koaxial-Resonatoren (1, 2) mit von der vorgegebenen Frequenz abweichenden Resonanzfrequenzen gebildet ist, daß die Ko­ axial-Resonatoren (1, 2) derart angeordnet sind, daß ihre Durchgangslöcher (3, 4) auf einer gemeinsamen Achse angeord­ net sind, daß zwischen einander zugekehrten Flächen der Ko­ axial-Resonatoren (1, 2) ein isolierender Einsatz (5) vorge­ sehen ist und daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) durch einen Bügel (6) mechanisch miteinander verbunden sind.

2. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall zweier Koaxial-Resonatoren (1, 2) die Reso­ nanzfrequenz des einen nach oben und die des anderen nach unten von der vorgegebenen Frequenz abweicht.

3. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) dadurch als λ/2-Resonato­ ren ausgebildet sind, daß die Außenfläche eines den Resonator bildenden Keramikkörpers abgesehen von Stirnflächen, an denen ein Durchgangsloch (3, 4) austritt, metallisiert ist, wobei λ die Wellenlänge bei der Filtermittenfrequenz bedeutet.

4. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) dadurch als λ/4-Resonato­ ren ausgebildet sind, daß die Außenfläche eines den Resonator bildenden Keramikkörpers abgesehen von einer Stirnfläche, an der ein Durchgangsloch (3, 4) austritt, metallisiert ist, wobei λ die Wellenlänge bei der Filtermittenfrequenz bedeu­ tet.